光伏發電并網及其相關技術發展現狀與展望分析

【摘要】本文對光伏發電并網進行簡要概述，分析其應用優勢，并探究國內外光伏發電并網及相關技術的發展現狀，對這項技術未來發展前景進行展望分析。

【關鍵詞】光伏發電;發電技術;清潔能源

一、光伏發電并網概述

光伏發電并網中的光伏發電，是利用太陽能發電的一種新型能源發電形式。這種發電形式主要在微網中運行，能夠通過微網將電量并入到超高壓電網中，實現電網之間的互為支撐。我國光伏發電并網，采用的是集中式國家電站，能夠將所有電能直接輸送到電網中，將電力供給給千家萬戶。隨著光伏發電并網技術的發展，目前光伏發電已經從國家電站式發電轉變為小型分散型并網光伏發電，這類發電具有占地小，投資小，建設速度快等特性，通過國家政策支持，實現了光伏發電的大面積推廣。

二、光伏發電并網的優勢

（一）清潔能源應用

光伏發電能夠應用清潔干凈、具有可再生優勢的太陽能能源作為發電基礎。不僅不會耗用不可再生資源，同時不會在發電過程中產生溫室氣體及污染物。通過應用清潔能源，能夠有效的保護生態環境，滿足社會節約能源以及可持續發展的要求。

（二）節約發電成本

光伏發電并網能夠將光伏發電產生的電能，并入進大電網中，并為電能提供儲能裝置的存儲。這一過程能夠節約35%～45%的建設投資，極大的節約了發電成本。同時，由于儲能裝置省去了蓄電池的建設，因此能夠避免電網蓄電池的二次污染。

（三）抗干擾能力強

光伏發電并網采用的是分布式安裝，通過就地分散式的供電，靈活的實現電網的并入與退出。這樣能夠針對整個電力系統，提升抵御災害的能力，改善抗干擾能力，確保電力系統能夠達到自身的負荷平衡，降低線路損耗。

（四）功能強大

光伏發電并網可以結合聯網太陽能，發揮調峰效用，在光伏應用領域以及發電領域中實現強大的功能。

三、國內外光伏發電并網及其相關技術發展現狀

（一）國外光伏發電并網及其相關技術發展現狀

針對光伏產業進行的技術研究，一直在不斷的發展。國外在太陽電池以及組件的生產方面，平均年增長率能夠達到33%，光伏產業已經成為發展最為迅速的高新產業之一。隨著光伏產業的發展，光伏發電并網在電力市場上逐漸占據了主導地位。光伏發電逐漸從偏遠地區的特定區域發電，向市中心生活發電過度。21世紀以來，光伏發電并網，年并網容量增長了44倍。僅2000年到2008年，八年期間，就由原有的187MW遞增到了12.95GW。在歐洲，2010年太陽能光伏容量達到3GW，到2020年太陽電池組件的年生產量已經達到了54GW。日本是最早應用光伏發電的國家之一。1999年起，已經利用太陽能電池組件，完成光伏發電并網，太陽能電池組件生產超過美國，居于世界首位。并且，日本針對具體的光伏路線，作出了詳細的規劃，預計在2030年，累計安裝太陽電池組件容量達到1000GW。美國在2004年提出了“太陽電力未來”的線路規劃，加強了政府針對光伏電力的科研投入。在此之后每年的太陽能電池組件增長率都能夠達到30%以上。2020年，美國電池組件容量達到36GW，預計到2030年累計達到200GW，太陽能發電總量達到3699億千瓦時。

（二）國內光伏發電并網及其相關技術發展現狀

我國從1985年起，就展開了光伏器件的研究。直到80年代，引進美國單硅太陽能電池及非晶體硅太陽能電池，才逐漸實現光伏器件的發展。1997年我國各類光伏系統總量已達到19MW，并先后建立了20千瓦以上的光伏電站7座。2010年，我國最大規模的光伏發電并網，于寧夏吳忠市太陽山舉行。這次并網采用了陽光電源大型并網逆變器，完成了三個大型光伏電站的并網發電。2020年，我國太陽能發電量將達到180萬千瓦。

光伏電能會由于太陽輻射照度和周圍的環境溫度，引起電能輸出的隨機性、間斷性和不確定性。因此，需要通過優化技術，根據環境條件的不斷變化，促使光伏陣列輸出最大功率，提高發電效率。最大功率跟蹤點技術是目前最為常用的優化技術，作為一種優化算法，最大功率跟蹤點技術能夠通過最大功率跟蹤點控制器中的微處理芯片，實現最優法的選擇和計算。下面針對最大功率點跟蹤技術中常用的，恒定電壓法、擾動觀測法，以及導納增量法進行分析。

四、光伏發電并網及其相關技術展望

從國內光伏發電并網及技術發展現狀來看，我國的光伏發電技術受到的制約較多。技術發展有很強的優勢，但同時也存在一定的限制。早期的光伏系統主要應用恒定電壓法，但是隨著電力電子及控制技術的發展，新型技術不斷獲得應用，具有優良跟蹤性能的導納增量法逐漸實現了在光伏發電并網中的應用。未來光伏發電并網技術會從單極逐漸向多極發展。不僅具有良好的控制及調節作用，同時能夠提升電網抗雷擊性能，增加消除尖波的性能。未來光伏發電并網的發展，將在光伏系統上進一步完成優化，實現系統的體積縮小、質量減輕，同時將進一步降低光伏系統的運行成本，并提高光伏系統的可靠性。隨著光伏發電并網單極向多極的發展，電能轉換的技術也會隨之增加。光伏發電并網應用的逆變器將進一步發展出集中型、串級型、模塊集成型等多級結構，適應光伏發電并網的電能轉換技術，提高整個系統的效率。另外隨著光伏發電并網的發展，光伏電站容量將逐步增加，大型光伏電站在系統結構及控制策略方面也會越發復雜，對最大功率跟蹤點技術中的算法，也需要進一步實現精確度的提升，不斷深化與計算機技術的融合，實現更加完善的計算方法。

五、結語

隨著科學技術的發展，國家對于電力資源的需求越來越大。同時，社會對于資源保護的重視程度越來越強。開發新型技術、提升發電過程中清潔能源的應用，已經成為電力發展的重心。光伏發電并網在發電系統中的應用，能夠提升發電技術的經濟性及高效性，能夠滿足社會節約能源的要求，今后也將進一步完成發展和推廣。光伏發電并網作為一項創新型技術，必定會成為未來電力發展的主要方向。

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作者簡介：

王小賓（1987-），男，漢族，遼寧錦州人，本科，工程師，中廣核太陽能（義縣）有限公司高臺子光伏電站，研究方向：光伏發電。