光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)存在的問題及其關(guān)鍵技術(shù)
1、分布式、集中式光伏系統(tǒng)的特點(diǎn)
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(dāng)?shù)赜秒娯?fù)荷,具有占地面積小、運(yùn)行方式靈活等優(yōu)點(diǎn)。主要應(yīng)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(jìn)行送電。一般建設(shè)在沙漠之中,具有選址靈活,建設(shè)周期短,出力穩(wěn)定,運(yùn)行方式靈活,容易參加電網(wǎng)的調(diào)壓、調(diào)頻,運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)。
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(yīng)該根據(jù)設(shè)計(jì)要求和周圍環(huán)境等因素對(duì)組件選型、組件安裝傾斜角、陣列拓?fù)浣Y(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(fù)雜,隨著時(shí)間積累組件表面會(huì)積下塵土,甚至有樹葉、鳥類的排泄物,有時(shí)組件受到周圍建筑物、樹木等遮擋,遮擋下組件的溫度會(huì)明顯升高,隨著組件溫度的升高,其輸出電壓降低和功率會(huì)降低。這些情況都會(huì)導(dǎo)致光伏陣列處于失配運(yùn)行狀態(tài),嚴(yán)重情況下發(fā)生熱斑效應(yīng),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(shí)可能采用不同型號(hào)的光伏組件進(jìn)行組合,或者即使組件型號(hào)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(huì)發(fā)生變化,造成線路損耗增加和繼電保護(hù)需要重新整定;光伏發(fā)電系統(tǒng)具有隨機(jī)性、波動(dòng)性,會(huì)引起電網(wǎng)電壓波動(dòng);光伏系統(tǒng)中使用了大量的電力電子器件,會(huì)對(duì)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(huì)被鳥糞等雜質(zhì)覆蓋,會(huì)嚴(yán)重影響光伏組件的輸出功率,所以應(yīng)該及時(shí)的清理光伏陣列表面的附著物。對(duì)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(wù),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(tái)逆變器并聯(lián)運(yùn)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(guān)鍵技術(shù)
為了保證分布式、集中式光伏系統(tǒng)安全、可靠和穩(wěn)定運(yùn)行,需要一些關(guān)鍵技術(shù),兩者共同具有的關(guān)鍵技術(shù)如下所示:
(1)最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)。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(gè)特定的最大功率點(diǎn),為了提高光伏系統(tǒng)的發(fā)電效率,運(yùn)用最大功率點(diǎn)跟蹤控制技術(shù)使光伏系統(tǒng)工作在最大功率點(diǎn)處。(2)全局最大功率點(diǎn)跟蹤控制技術(shù)。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(diǎn)跟蹤控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)全局尋優(yōu)。
(3)光伏陣列熱斑檢測技術(shù)。針對(duì)熱斑效應(yīng)會(huì)對(duì)光伏電池產(chǎn)生嚴(yán)重的損害,需要熱斑檢測技術(shù)實(shí)現(xiàn)組件熱斑檢測和準(zhǔn)確定位。(4)光伏變換控制技術(shù)。主要包括逆變、并網(wǎng)控制和安全保護(hù)等技術(shù),對(duì)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(shù)的一個(gè)發(fā)展方向;對(duì)于大容量系統(tǒng)光伏系統(tǒng)的逆變器除了實(shí)現(xiàn)基本逆變、并網(wǎng)和保護(hù)等功能外,還要求逆變器具有單體容量大、電壓等級(jí)高,輸出電能質(zhì)量好,抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。(5)孤島檢測技術(shù)。具備孤島保護(hù)功能是光伏系統(tǒng)能否并網(wǎng)一個(gè)關(guān)鍵條件,要求孤島檢測技術(shù)具有較小的檢測盲區(qū)和較強(qiáng)抗干擾能力。
5、集中式光伏系統(tǒng)特有的關(guān)鍵技術(shù)
集中式光伏系統(tǒng)特有的關(guān)鍵技術(shù)主要有:(1)低電壓穿越技術(shù)。對(duì)于大型光伏變電站,當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路故障造成電壓跌落時(shí),光伏電站并不立即退出運(yùn)行,而是繼續(xù)與電網(wǎng)相連,并對(duì)電網(wǎng)提供一定的支持,幫助電網(wǎng)電壓恢復(fù),具備低電壓穿越能力將成為了并網(wǎng)逆變器的核心技術(shù)。對(duì)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(xiàng)功能相互之間具有一定的矛盾,如何共同實(shí)現(xiàn)這兩項(xiàng)功能值得去研究。(2)逆變器集群統(tǒng)一控制技術(shù)。通過對(duì)多臺(tái)逆變器進(jìn)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。