光伏发电并网及其相关技术发展现状与展望分析

【摘要】本文对光伏发电并网进行简要概述，分析其应用优势，并探究国内外光伏发电并网及相关技术的发展現状，对这项技术未来发展前景进行展望分析。

【关键词】光伏发电;发电技术;清洁能源

一、光伏发电并网概述

光伏发电并网中的光伏发电，是利用太阳能发电的一种新型能源发电形式。这种发电形式主要在微网中运行，能够通过微网将电量并入到超高压电网中，实现电网之间的互为支撑。我国光伏发电并网，采用的是集中式国家电站，能够将所有电能直接输送到电网中，将电力供给给千家万户。随着光伏发电并网技术的发展，目前光伏发电已经从国家电站式发电转变为小型分散型并网光伏发电，这类发电具有占地小，投资小，建设速度快等特性，通过国家政策支持，实现了光伏发电的大面积推广。

二、光伏发电并网的优势

（一）清洁能源应用

光伏发电能够应用清洁干净、具有可再生优势的太阳能能源作为发电基础。不仅不会耗用不可再生资源，同时不会在发电过程中产生温室气体及污染物。通过应用清洁能源，能够有效的保护生态环境，满足社会节约能源以及可持续发展的要求。

（二）节约发电成本

光伏发电并网能够将光伏发电产生的电能，并入进大电网中，并为电能提供储能装置的存储。这一过程能够节约35%～45%的建设投资，极大的节约了发电成本。同时，由于储能装置省去了蓄电池的建设，因此能够避免电网蓄电池的二次污染。

（三）抗干扰能力强

光伏发电并网采用的是分布式安装，通过就地分散式的供电，灵活的实现电网的并入与退出。这样能够针对整个电力系统，提升抵御灾害的能力，改善抗干扰能力，确保电力系统能够达到自身的负荷平衡，降低线路损耗。

（四）功能强大

光伏发电并网可以结合联网太阳能，发挥调峰效用，在光伏应用领域以及发电领域中实现强大的功能。

三、国内外光伏发电并网及其相关技术发展现状

（一）国外光伏发电并网及其相关技术发展现状

针对光伏产业进行的技术研究，一直在不断的发展。国外在太阳电池以及组件的生产方面，平均年增长率能够达到33%，光伏产业已经成为发展最为迅速的高新产业之一。随着光伏产业的发展，光伏发电并网在电力市场上逐渐占据了主导地位。光伏发电逐渐从偏远地区的特定区域发电，向市中心生活发电过度。21世纪以来，光伏发电并网，年并网容量增长了44倍。仅2000年到2008年，八年期间，就由原有的187MW递增到了12.95GW。在欧洲，2010年太阳能光伏容量达到3GW，到2020年太阳电池组件的年生产量已经达到了54GW。日本是最早应用光伏发电的国家之一。1999年起，已经利用太阳能电池组件，完成光伏发电并网，太阳能电池组件生产超过美国，居于世界首位。并且，日本针对具体的光伏路线，作出了详细的规划，预计在2030年，累计安装太阳电池组件容量达到1000GW。美国在2004年提出了“太阳电力未来”的线路规划，加强了政府针对光伏电力的科研投入。在此之后每年的太阳能电池组件增长率都能够达到30%以上。2020年，美国电池组件容量达到36GW，预计到2030年累计达到200GW，太阳能发电总量达到3699亿千瓦时。

（二）国内光伏发电并网及其相关技术发展现状

我国从1985年起，就展开了光伏器件的研究。直到80年代，引进美国单硅太阳能电池及非晶体硅太阳能电池，才逐渐实现光伏器件的发展。1997年我国各类光伏系统总量已达到19MW，并先后建立了20千瓦以上的光伏电站7座。2010年，我国最大规模的光伏发电并网，于宁夏吴忠市太阳山举行。这次并网采用了阳光电源大型并网逆变器，完成了三个大型光伏电站的并网发电。2020年，我国太阳能发电量将达到180万千瓦。

光伏电能会由于太阳辐射照度和周围的环境温度，引起电能输出的随机性、间断性和不确定性。因此，需要通过优化技术，根据环境条件的不断变化，促使光伏阵列输出最大功率，提高发电效率。最大功率跟踪点技术是目前最为常用的优化技术，作为一种优化算法，最大功率跟踪点技术能够通过最大功率跟踪点控制器中的微处理芯片，实现最优法的选择和计算。下面针对最大功率点跟踪技术中常用的，恒定电压法、扰动观测法，以及导纳增量法进行分析。

四、光伏发电并网及其相关技术展望

从国内光伏发电并网及技术发展现状来看，我国的光伏发电技术受到的制约较多。技术发展有很强的优势，但同时也存在一定的限制。早期的光伏系统主要应用恒定电压法，但是随着电力电子及控制技术的发展，新型技术不断获得应用，具有优良跟踪性能的导纳增量法逐渐实现了在光伏发电并网中的应用。未来光伏发电并网技术会从单极逐渐向多极发展。不仅具有良好的控制及调节作用，同时能够提升电网抗雷击性能，增加消除尖波的性能。未来光伏发电并网的发展，将在光伏系统上进一步完成优化，实现系统的体积缩小、质量减轻，同时将进一步降低光伏系统的运行成本，并提高光伏系统的可靠性。随着光伏发电并网单极向多极的发展，电能转换的技术也会随之增加。光伏发电并网应用的逆变器将进一步发展出集中型、串级型、模块集成型等多级结构，适应光伏发电并网的电能转换技术，提高整个系统的效率。另外随着光伏发电并网的发展，光伏电站容量将逐步增加，大型光伏电站在系统结构及控制策略方面也会越发复杂，对最大功率跟踪点技术中的算法，也需要进一步实现精确度的提升，不断深化与计算机技术的融合，实现更加完善的计算方法。

五、结语

随着科学技术的发展，国家对于电力资源的需求越来越大。同时，社会对于资源保护的重视程度越来越强。开发新型技术、提升发电过程中清洁能源的应用，已经成为电力发展的重心。光伏发电并网在发电系统中的应用，能够提升发电技术的经济性及高效性，能够满足社会节约能源的要求，今后也将进一步完成发展和推广。光伏发电并网作为一项创新型技术，必定会成为未来电力发展的主要方向。

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作者简介：

王小宾（1987-），男，汉族，辽宁锦州人，本科，工程师，中广核太阳能（义县）有限公司高台子光伏电站，研究方向：光伏发电。