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光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)存在的問題及其關鍵技術

核心提示:光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)存在的問題及其關鍵技術。
 光伏發(fā)電系統(tǒng)按照運行方式可分為獨立型、并網(wǎng)型和混合型三種類型的光伏發(fā)電系統(tǒng)。并網(wǎng)式光伏發(fā)電系統(tǒng)與獨立式光伏發(fā)電系統(tǒng)相比,前者可以利用電力系統(tǒng)中的輸電線路實現(xiàn)電能的遠距離傳輸,有電網(wǎng)電能支撐,基本不需要考慮負載特性的影響等優(yōu)點。目前我國光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)呈現(xiàn)出“大規(guī)模開發(fā)、中高壓接入”和“分散開發(fā)、低電壓就地接入”兩種發(fā)展方式,所以我國的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)可以分為集中式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)和分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)兩種類型。

1、分布式、集中式光伏系統(tǒng)的特點
分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)位于用戶側(cè),發(fā)電供給當?shù)赜秒娯摵?,具有占地面積小、運行方式靈活等優(yōu)點。主要應用在房屋屋頂、建筑物、溫室大棚、魚塘水泵和路燈等場合。集中式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)主要是指大型的光伏發(fā)電站,作為大容量的電源直接給高壓輸電系統(tǒng)進行送電。一般建設在沙漠之中,具有選址靈活,建設周期短,出力穩(wěn)定,運行方式靈活,容易參加電網(wǎng)的調(diào)壓、調(diào)頻,運行成本低等優(yōu)點。

 

2、分布式、集中式光伏系統(tǒng)存在共同的問題目前,分布式、集中式光伏系統(tǒng)存在共同的問題如下所示:
(1)光伏陣列優(yōu)化配置問題。安裝光伏陣列前應該根據(jù)設計要求和周圍環(huán)境等因素對組件選型、組件安裝傾斜角、陣列拓撲結(jié)構(gòu)等方面加以優(yōu)化,從而提高光伏系統(tǒng)的發(fā)電效率。
(2)光伏陣列的溫升、失配和熱斑現(xiàn)象。光伏系統(tǒng)所處的工作環(huán)境比較復雜,隨著時間積累組件表面會積下塵土,甚至有樹葉、鳥類的排泄物,有時組件受到周圍建筑物、樹木等遮擋,遮擋下組件的溫度會明顯升高,隨著組件溫度的升高,其輸出電壓降低和功率會降低。這些情況都會導致光伏陣列處于失配運行狀態(tài),嚴重情況下發(fā)生熱斑效應,降低了組件的使用壽命。


(3)光伏陣列的輸出特性多峰值特征。光伏電站有大面積的光伏陣列,有時可能采用不同型號的光伏組件進行組合,或者即使組件型號相同,由于云層、塵土和老化等原因?qū)е陆M件之間不匹配,從使其輸出特性呈現(xiàn)多峰值特征,降低了光伏陣列發(fā)電效率。


(4)光伏系統(tǒng)并網(wǎng)后引發(fā)電能質(zhì)量的問題。比如電網(wǎng)中潮流方向會發(fā)生變化,造成線路損耗增加和繼電保護需要重新整定;光伏發(fā)電系統(tǒng)具有隨機性、波動性,會引起電網(wǎng)電壓波動;光伏系統(tǒng)中使用了大量的電力電子器件,會對電網(wǎng)造成諧波污染等。
3、集中式光伏系統(tǒng)存在特有的問題
目前,集中式光伏系統(tǒng)存在特有的問題如下所示:(1)大面積光伏陣列的清理。光伏陣列長期工作在露天場地,光伏組件的表面會被鳥糞等雜質(zhì)覆蓋,會嚴重影響光伏組件的輸出功率,所以應該及時的清理光伏陣列表面的附著物。對于大型光伏電站有大面積的光伏陣列,靠人力來完成組件的清洗任務,效率太低、安全性較差。


(2)逆變器的非理想性特性。集中式大型光伏電站需要多臺逆變器并聯(lián)運行,但是由于逆變器的非理性特性產(chǎn)生環(huán)流、諧波放大等現(xiàn)象,降低了逆變器的轉(zhuǎn)換效率。
4、分布式、集中式光伏系統(tǒng)共有的關鍵技術
為了保證分布式、集中式光伏系統(tǒng)安全、可靠和穩(wěn)定運行,需要一些關鍵技術,兩者共同具有的關鍵技術如下所示:

 (1)最大功率點跟蹤技術。光伏電池的輸出特性具有非線性特征,在任意工況下其P-U輸出特性曲線都一個特定的最大功率點,為了提高光伏系統(tǒng)的發(fā)電效率,運用最大功率點跟蹤控制技術使光伏系統(tǒng)工作在最大功率點處。(2)全局最大功率點跟蹤控制技術。在局部陰影下光伏陣列的功率輸出特性呈現(xiàn)多峰值特征,提高光伏系統(tǒng)的發(fā)電效率,需要全局最大功率點跟蹤控制技術實現(xiàn)全局尋優(yōu)。

 (3)光伏陣列熱斑檢測技術。針對熱斑效應會對光伏電池產(chǎn)生嚴重的損害,需要熱斑檢測技術實現(xiàn)組件熱斑檢測和準確定位。(4)光伏變換控制技術。主要包括逆變、并網(wǎng)控制和安全保護等技術,對于容量較小的光伏系統(tǒng),如何提高逆變器的工作效率,減小能量損失也是光伏變換控制技術的一個發(fā)展方向;對于大容量系統(tǒng)光伏系統(tǒng)的逆變器除了實現(xiàn)基本逆變、并網(wǎng)和保護等功能外,還要求逆變器具有單體容量大、電壓等級高,輸出電能質(zhì)量好,抗干擾能力強等特點。(5)孤島檢測技術。具備孤島保護功能是光伏系統(tǒng)能否并網(wǎng)一個關鍵條件,要求孤島檢測技術具有較小的檢測盲區(qū)和較強抗干擾能力。

 5、集中式光伏系統(tǒng)特有的關鍵技術
集中式光伏系統(tǒng)特有的關鍵技術主要有:(1)低電壓穿越技術。對于大型光伏變電站,當系統(tǒng)發(fā)生短路故障造成電壓跌落時,光伏電站并不立即退出運行,而是繼續(xù)與電網(wǎng)相連,并對電網(wǎng)提供一定的支持,幫助電網(wǎng)電壓恢復,具備低電壓穿越能力將成為了并網(wǎng)逆變器的核心技術。對于大型光伏電站必須有孤島檢測和低電壓穿越功能,但是這兩項功能相互之間具有一定的矛盾,如何共同實現(xiàn)這兩項功能值得去研究。(2)逆變器集群統(tǒng)一控制技術。通過對多臺逆變器進行統(tǒng)一控制與協(xié)作減小逆變器之間不利的影響,完成孤島檢測、低電壓穿越、通信等功能。

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