太阳能并网光伏发电系统设计研究

太阳能并网光伏发电系统设计研究

邓伟

协鑫绿能系统科技有限公司 江苏南京210000

摘要：伴随着科技的进步，无论是工业、农业、商业、还是旅游业，甚至是全部的科技产业链都正在飞速扩张，所需的能源量也日渐增加，从而提升了地方经济的活跃度。然而，如果只关注短期的收益，忽视了对生态环境的保护，那么就有可能导致能源的浪费，这和我国的可持续发展理念形成冲突，因为许多无法再次使用的资源将在较长的时间里无法得到更新。太阳能光伏发电的并网应用能够满足社会的能源需求，并且在推动绿色行业和生态环保的发展中发挥着重要的作用，引发了一场新的能源发展浪潮。

关键词：太阳能；光伏发电；并网技术

引言

作为一种清洁能源，太阳能光伏发电和并网技术已经成为电力发展的重要动力。然而，太阳能光伏发电在环境和地理条件下的应用受到了一定的限制。在一些太阳能发展较好的地区，光伏发电和并网技术已经相当成熟，但是与相关地区的供电系统仍存在明显的问题。因此，这个问题主要通过两个方面来解决：首先，必须优化能源的利用效果。以满足客户的电力需求为基础，确保太阳能光伏技术的发电稳定，有力地扩大了太阳能光伏发电及其并联技术的实际运用领域，同时也在不断优化光伏发电的能量转化。其次，需要保护好太阳能光伏的使用环境，以免由此带来的负面效应。在将太阳能转化为电能的过程中，会出现众多的谐波，这些都可能对电力系统的正常运作带来不利的影响，从而导致发电的安全和稳定性受损。因此，为了保证并网系统的清洁度，并增强谐波检测和排查的工作力度，太阳能光伏发电并网系统需要展现出高质量和标准化的建设方向。随着节能材料应用市场的逐步扩大，相关部门也需要改进太阳能光伏发电并网技术，提高科研投入的强度，减少能源的消耗，为社会建设提供绿色安全的可再生能源。为建设美丽中国贡献一份力量。

1 太阳能光伏发电的特点

在太阳能光伏发电系统里，主要由并网逆变器、光伏组件、测量设备以及配电设施组成，这套系统在使用寿命、安全性、清洁性以及维修等诸多方面都表现出色。然而，如果从另外的视角去观察可以注意到，太阳能的能量密集程度并不高，并且与石油、矿产、核能以及水力资源等常规能源相比，其光能的转化效率也偏低。此外，由于季节性的改变以及地域性的差异，太阳能光伏的发电效率也容易受到影响，详细情况见下。

（1）季节性因素。只有在阳光充足的情况下，太阳能发电装置才会运行，一年四季以及每一天的阳光与阴雨都会有所差异，这些因素都会对太阳能发电的负载造成显著的影响。为了降低这种负面效应，需要在电力系统中安装一台功率合适的太阳能发电装置以供后续使用。（2）气象因素。在太阳能光伏发电并网系统里，并未配备储能设备，一旦气温发生剧烈的改变，系统的发电能力就会出现剧烈的震荡。若是城市的能见度和空气质量较差，光伏发电的效率就会明显下滑。（3）地理因素。通常，光伏发电系统被放置于建筑上，同时也应将其与光伏屋顶电站整合。若未依据建筑特性来单独布局光伏发电站，那么无疑会消耗更多的土地，同时也会在某种程度上破坏生态平衡。

2 太阳能并网光伏发电系统设计

2.1 并网光伏发电系统的核心技术

根据国家对并网光伏发电关键技术的相关规定，例如MPPT技术最大功率点追踪技术。由于太阳能并网光伏电池的输出是非线性的，所以只有通过MPPT技术，才能让光伏电池的输出功率达到最大，这样就可以减少能源的浪费。同时，并网逆变器的设计在太阳能并网光伏发电系统中起着关键的作用，它不仅能完成系统的并网功能，还能实现直流和交流的转换；锁相环技术，也是一种重要的技术手段。利用系统的硬件设备与电网协同生成的方波信号，能够在计算电网的电流频率和相位时，追踪到相位和频率。在并网的太阳能发电系统里，防孤岛检测技术是必不可少的。如果这个问题被忽视，将可能给电网的维修人员带来损失，也可能对整个太阳能发电系统产生负面效果。因此，在进行系统规划的时候，必须确保这个系统拥有抵御孤岛的功能；同样，也必须关注到电磁兼容、避雷和接地等相关的技术，这些都将在使用太阳能发电设备或者使用太阳能电池的设备的过程中，被纳入考量范围，从而确定这些技术是否可能对设备产生不良的影响。

2.2 设备的选型

为了成功地将太阳能转化为并网的光伏发电系统，必须有适当的设备来支持。例如，在这个发电系统中，最关键的是并网逆变器设备，所以在选择这种设备的时候，需要全面考虑到并网光伏发电系统的真正效果。这样可以确保发电系统的总体设计是合理的。另外，为了确保并网逆变器的安全运作，还要增加直流配电监测设备。这样可以避免孤岛效应的产生。最终，还需要关注并网逆变器与光伏模块的有效连接，并妥善处理相关的数据格式，以便将并网逆变器的所有数据信息实时传送至逆变器控制系统。

2.3 防雷保护

一般来说，升压变电站都设在建筑物的内部，因此，我们需要对光伏电池的构成部分以及与之相邻的建筑物，在遭受直接雷击或检测到雷击的情况下采取合适的保护手段。为了抵御直接雷电的伤害，我们在光伏电池的构造部分，或者是升压变电站的非导电体的顶端安装了环状的避雷针。同时，为确保相关工作人员的安全，所有设备都必须配备接地装置，并且设备的外部必须进行接地保护。

3 并网光伏电站控制技术

3.1 光伏电池是光伏发电技术的关键与核心

光伏电池的发展变化迅猛，第一代光伏电池的主要材质是硅，其开发过程中的科学费用相当昂贵，目前的适用领域也相当广泛。然而，因为硅材质的运用，电池的价格一直无法有效地减少。第二代太阳能电池采取除了硅之外的金属材质，既减少了电池的电力需求，又降低了电池的制造费用。伴随着科技的持续进步，太阳能电池的原材料有晶体硅及薄膜电池，而且，最近的研究结果表明，太阳能电池的转化效率已经大幅度增加。

3.2 太阳能聚光光伏技术

在太阳光线辐射到地面的时候，将遭遇大规模的能源浪费。因此，必须采取聚光光伏技术来降低这种能量的浪费。这项技术的核心原理在于，使用聚光电池来最大限度的吸收和储存太阳光，以便获取更多的能量，进一步降低制造费用并增加其使用效率。聚光器是此项科技的关键部件，它依据自身的运作机制，将太阳能热量全面地提升。一旦升至特定的温度，光能便会被转变为热能，并被储藏于聚光电池内，完成光能和电能的交互。

3.3 光伏发电与并网施工技术

首步，需要明确安装的基本地点，然后执行如放电、焊接等步骤。随后，会配置电池板支架和太阳能电池板等相应的设备，并且会对这些设备进行初步的调整和并网。然后，为了确保施工地点的电力供应，在全方位的施工开始前，必须完成光伏屋顶的彻底清洁和整修，按照安装图纸的步骤来严谨地执行。在太阳能电池板的安装前，必须先核实其品质，同时，还需精确地测量每一块太阳能电池板的开路电压。在整个安装流程中，电线应该保持一定的安全距离，以此来保证其稳定性。在安装桥梁的过程中，需要预先核查其外观是否存在任何异样，然后根据安装规则来进行紧固。最终，要对所有的设备进行调试，以便它们可以顺利地工作。要先对系统的所有功能进行评估和修改，以确保所有的参数都处于适宜的水平。同时，还需要对所有的参数进行即时的、全面的监控，只有所有的条件都达到标准，才可以启动并网的步骤。

结束语

国家政策的大力支持是太阳能光伏发电并网系统发展的必要条件。随着科技的进步，太阳能光伏发电并网系统中的问题已经逐一解决，但在政策体系和管理机制方面仍有待改进。光伏发电站的分布广泛，占地面积小，因此，国家电网和相关管理部门应该主导制定国家技术标准并实施相关的管理措施，以确定光伏发电的收费标准。在满足技术规范的基础上，鼓励用户进行并网操作，将剩余电力传输至一级电网等方式。同时，光伏企业也可以设立小型光伏发电站，其占用的土地可以与土地所有者达成协议以实现利益分配。太阳能光伏发电并网技术是一种环保且可再生的清洁能源，其未来发展潜力巨大，同时也满足社会进步的需求。

参考文献：

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