光伏并网技术及并网影响综述

科技前沿

光伏并网技术及并网影响综述

艾斯卡尔

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唐彬伟

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（1.金风科技股份有限公司，新疆乌鲁木齐830026；2.华北电力大学，河北保定071000）

[摘要]作为清洁能源之一的光伏发电越来越受到人们的重视。本文综述了光伏发电系统的分类，分别论述了基于不同拓扑结构的光伏系统

及其逆变器的优缺点及应用场合。最后综述了光伏发电系统对电网运行造成的影响及其原因。[关键词]光伏发电系统；逆变器；拓扑结构；并网技术

随着经济的发展、人口的增加和社会生活水平的提高，未来社会对能源的需求不断增加，能源危机也日益紧迫。世界各国高度重视新能源的开发及相关技术的研究，我国作为能源消费大国更加注重新能源技术的开发与应用，而太阳能光伏发电作为一种重要的新能源形式越来越受到人们的关注。

作为分散式电源之一的光伏发电系统并网后，对大电网的系统稳定性、电能质量和运行的经济性等方面都有影响。特别是光伏电站功率输出受温度和光照强度等环境因素的影响，其在多云天气下，因日照原因引起的功率变化率较大，最大可达光伏电站装机容量的25%左右。同时，采用了大功率电力电子元件，光伏电站启动时对电网造成较大冲击，且会造成如电压闪变、高次谐波等电能质量问题。然而，目前我国对分散式电源并网影响的研究多以风电居多，对光伏发电并网研究的问题主要是围绕最大功率跟踪、逆变器拓扑结构及控制方式、滤波、无功补偿、孤岛检测等方面及其相互之间的协调配合，侧重于以逆变器为核心的并网光伏发电系统设备设计与应用研究。其并网后对大电网的影响，以及并网运行时与大电网的协调控制研究甚少。因此，将大型光伏电站接入系统后，其运行特性的研究成为目前光伏发电产业与电力领域共同关心的课题。

1光伏发电系统及并网技术1.1并网光伏发电系统

目前常见的光伏并网发电系统，可分为可调度式光伏发电系统与不可调度式光伏发电系统。两者配置如图1，图2所示。相对于不可调度式光伏系统，可调度式光伏系统有储能装置，可以实现不间断电源和有源滤波功能，并有益于电网调峰。虽然在功能上优于不可调度式光伏系统，然而目前储能环节多采用铅酸蓄电池，其成本较高，而酸蓄电池寿命通常为3到5年，废旧的蓄电池也需回收处理。这些缺点都是目前限制可调度式光伏并网系统广泛应用的主要原因。因此，目前大型集中式并网光伏发电系统均为不可调度式光伏系统

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图1不可调度式光伏发电系统结构示意

图

图2可调度式光伏发电系统结构示意图

1.2最大功率跟踪

在光伏发电系统中，太阳能电池板是最基本的单元，其I-V特性是非线性的，且对外界温度、日照强度比较敏感。因此须采用最大功率跟踪控制以提高能量转换效率，使输出功率为最大。目前常用最大功率跟踪方法分别为：定常电压跟踪法，干扰观察法，电导增量法。这些方法分别存在：跟踪精度不高，跟踪速度不快导致系统效率降低；响应速

度慢；工作点在最大功率点附近振荡，无法取得全局最优点等问题。

2光伏发电系统结构2.1集中式逆变器

集中式逆变器结构主要由光伏阵列、逆变器及高压直流总线构成。它是光伏发电系统最早采用的逆变器形式。在该系统中所有的光伏器件通过串并联构成一个光伏阵列，该阵列的能量通过一个大功率逆变器转换为交流电，其构成如图2所示。集中式逆变器输出功率可达兆瓦级，发电成本低，主要用于功率等级较大的场合。然而，这种串、并联连接方式使光伏器件不仅受串联模块特性的影响，也受并联模块之间特性的相互影响；若光伏阵列中某一个组件被阴影覆盖，则该组件不仅不能输出功率，还会成为系统的负载，引起该组件的发热，同时这将使该组件寿命缩短；另外，这种结构需要高压直流总线连接逆于变器与光伏阵列，降低了安全性，且增加了成本。

2.2集成式逆变器

集成式逆变器是由逆变器和光伏模块构成以作为光伏发电系统的一个模块，每个模块都是独立工作的光伏系统。优点是：效率高，直流母线可省略，输出端可直接接到电网，即便某个模块发生故障，系统的其它部分也能正常工作，提高了光伏系统的安全性。而每个集成式逆变器均带有单独的MPPT控制电路，可以最大程度的发挥各光伏器件的效能。不过在同等功率水平条件下，集成式逆变器造价要高于其它拓扑形式，且与大功率逆变器相比效率较低。由于集成式逆变器的结构限制，一旦逆变器或光伏器件发生故障则会给逆变器的维修工作带来不便

。

图3集中式逆变器结构示意图

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