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于永
（中国三峡集团中国水利电力对外有限公司，北京 101100）
随着煤炭、石油等化石能源储量的不断减少，人们面临着能源短缺的严峻形势。各国都在大力发展新能源，以改善人们生活的环境，维护人与自然的和谐。与水力发电、风力发电相比，太阳能发电具有无污染、无噪音、故障发生概率小、维护简单、使用方便等特点。实际资料表明，光伏并网技术已成为一种新型的技术，尤其是大规模的太阳能光伏与并网的太阳能发电系统，将会产生更多的电力。
太阳能发电是一种利用半导体介面产生的光效应，将光转换成电的技术。太阳能并网技术是把太阳能电池阵列的直流电能转换成与电网电压同幅值、同频、同相的交流电，然后通过电力系统把电能传输给电网的一种技术。光伏并网需要解决的技术问题有光伏并网逆变、光伏并网监控、反孤岛保护、低压穿越、直流并网等。
1.1 光伏并网逆变技术
并网逆变技术是光伏并网中的一个关键环节，它的功能是把太阳能电池的直流电转换成交流电，使其与电网的电压保持一致，从而达到与电网的电能交互。当前，在光伏系统中应用最广泛的逆变器有3大类：集中式逆变器、组串式逆变器、微型逆变器。
图1
1.2 光伏并网监控技术
光伏发电的可靠和高效并网，是光伏发电的重要组成部分。目前，多数大型电厂都配备了监测设备，这些设备除了具备正常的数据采集与保护功能外，还可以实现对光伏系统的能源管理，根据不同的使用情况，实现对光伏发电的功率进行调节，以保证系统的安全性、可靠性和经济效益。
1.3 反孤岛保护技术
在光伏并网系统中，为防止在电网失效时，光伏系统会与当地的负载进行匹配，从而在一定的时间段内形成孤岛，从而危及电网中的用电设备，因此，光伏并网系统要具备防孤岛保护的能力。孤岛探测技术主要有远程探测、被动探测、主动探测3种。
1.4 光伏直流并网技术
目前，我国的光伏并网正朝着大型化、集群化的方向发展，国内外已陆续建造了一批规模庞大的太阳能光伏发电场，但偏远地区电网相对薄弱，直流接入电网的成本更低、效率更高。
1.5 太阳能光伏电池板
太阳能板主要由硅胶、铝合金、接线盒、EVA、电池片、背板以及钢化玻璃构成。晶体硅是目前最重要的光电器件之一，在很长一段时间里，晶体硅都是主要的材料。但是，由于成本高昂，使得其应用受到了一定的制约。太阳能光伏板是利用光电效应和光化学作用原理实现的，它是利用太阳能的能量转换成电能的。当太阳光线照射到太阳能电池板上时，它会吸收光能，从而产生一种电子跃迁，使其产生电势差异，使其工作。
1.6 太阳能光伏控制器
控制光伏发电过程中的能量波动，对提高电池的使用寿命具有重要的作用。太阳能光电控制器可为蓄电池提供适当的电压、电流，管控充、放状态，从而达到延长蓄电池寿命的目的。太阳能光伏控制器是光伏并网系统的关键部件，它对蓄电池的充电状态和放电状态进行了规定和控制，根据负荷要求来控制太阳能光伏电池设备和蓄电池的输出强度。太阳能光电控制器对光电板进行控制，从而控制电池的充电特性，具有通信功能、功率调节和保护功能。
1.7 并网逆变器
并网逆变器是一种特殊的逆变器，它既能使直流转换为交流，又能保证输出的交流电流在相位和频率上都能与电力系统同步。并网逆变器的 AC输出通常是60Hz或者50Hz。电力变压器的基础结构既有工频变压器、新型高频变压器，也有不带变压器的变压器。该系统的数据通常包括输出电压、额定输出功率、美国加州能源学会（CEC）加权效率、峰值效率、峰值功率跟踪电压、启动电压、最大输出电流、最大输入电流和国际保护级别认证等。该系统包括滤波电路、控制逻辑、逆变桥等。为方便对并网状态下的太阳能光伏发电进行监控，要在配电箱内安装监控系统。为有效地改善并网逆变器的运行安全性，要对其进行系统保护。
1.8 太阳能储能装置
太阳能电池是一种太阳能光伏系统的能量存储，它是一种利用太阳能发电和供电需求之间的平衡来稳定、持续的供电。在太阳能发电容量大于电力需求时，太阳能电池板可为蓄电池提供充足的电力。在电力供应需求大于太阳能发电时，太阳能电池板将电力输送至负荷，而蓄电池则为负荷提供备用电力。目前，胶质蓄电池和铅酸蓄电池由于具有良好的环保性能和较低的维护需求而受到人们的青睐。
2.1 光伏发电的国内发展现状
我国自20世纪70年代开始对太阳能光伏技术进行了大量的研究，并在初期进行了大规模的投资。太阳能发电对我国的能源结构起到了重要的促进作用，目前，全国的光伏并网装机容量已达到1.4亿千瓦以上。我国之所以持续使用和推广光电技术，一方面，是因为我们拥有丰富的太阳能资源；
另一方面，也是因为它能够完全满足广大人民的需要。对安全、绿色能源的探索，要从太阳能发电技术入手，对太阳能发电技术进行深入的研究。
图2
2.2 我国光伏发电技术发展不协调
我国是世界知名的生产大国，在光伏行业生产领域也是一样。相关的产品包括生产晶片、生产光能电池等已经能够量产。随着我国光伏产业的发展，很多国家的企业家也纷纷成立了自己的光伏产业公司。最大的问题在于，虽然光伏产业的规模很大，但是技术水平也很低。由此，国内光伏产业的发展出现了严重的不和谐现象。目前，国外光伏产业发展较快，为了维护自身的利益，在技术上对我国的光伏产业形成了一种技术垄断。从市场角度来看，国内还有很多地方电力工业尚未饱和，而随着社会的发展，太阳能的发展和应用也会越来越好，对人们的生活也会有很大的帮助。
2.3 光伏发电的国外发展现状
目前，日本和欧洲在光伏发电领域的占有率已远远超过美国。所以，世界各地对光伏发电的重视程度越来越高，电池的容量和寿命也在不断地增长，但电池单元的价格却在下降，使得越来越多的光伏发电站不断增加。全球光电产业正处在一个活跃的发展时期。2006年以前，我国的光电产业年增长率仅为33%，而随着全球光伏技术的不断发展，其规模也逐渐扩大。相关资料表明，截至2010年，全球约有30GW并网发电，日本是全球最大的国家，欧洲的太阳能光伏发电达到了3GW。
2.4 国际光伏发电产业的竞争激烈
随着世界范围内的光伏行业发展，竞争的压力越来越大，各国的光电行业都在争先恐后地发展，研发出更好的产品。所以，要突破国外的壁垒，提升国内光伏产业的竞争力，这是一个很大的挑战。全球的光电技术一直在发展，主要表现在：（1）太阳能电池组件容量得到了提高。（2）太阳能电池装置的价格一直在降低。（3）持续地延长太阳能电池总成的寿命。（4）持续降低硅材料的消耗。（5）增加屋顶并网的太阳能光伏系统。（6）减少发电费用，减少电力价格。（7）逐步增加大规模的光电发电站。
3.1 子系统
对各独立子系统及逆变器进行充分的互联，可构成光伏发电系统。三相交流电与升压变压器完全展开，主要依靠并网的逆变器，再与电网相连。
3.2 主要设备
逆变器的最大功率和最小的单位费用是密切相关的，当出现故障时，大容量的逆变器会对系统造成很大的影响。所以，选择合适的逆变器，不仅要考虑实际应用中的光伏发电系统，而且还要考虑逆变器的容量。通过对光伏发电系统中的逆变器进行相关的检测，可以利用直流电源来稳定蓄电池的电流，确保数据准确地传递给控制器，从而安全地运行。当采用一个单独的网络作为一个装置的时候，这个方法也可以被用于并网的逆变器。
3.3 增压系统
对电网进行反馈的交流电电流主要来自并网的逆变器，而对其功率大小有影响的电力来自光伏系统。层间的分布主要为：上部为逆变器，下部为配电房。在选择高低压进气箱时，与低压相对应的进气箱是一个中央控制室和一个拉出开关柜。另外，变压器的电压和线圈的温度也要通过电脑进行监测。增压系统具有一次多台逆变器的能力，它主要是通过组控制器来实现的，它不仅可以降低逆变器的损失，而且可以延长它的寿命。
3.4 保护措施
为确保升压变压器的供电及电压能得到足够的保护与控制，特设高温跳闸装置。此外，还设置了相关的保护装置，以防止过电压、欠电压等。如果在释放电流的过程中出现了问题，则主要是由逆变器切断与系统的联系，并保证系统的运行。
3.5 明确检修目的，加大管理力度
要想彻底解决设备的问题，就要明确维修目标，保证高质量、高效率进行。这就需要对维修人员进行严格的管理，不但要对工作提出更多的关注，还要在检修时制定清晰的维修任务，并且要保持一定的工作热情，确保工作的完善和执行，因此，验收工作也不能松懈。其次，加强维护过程的管理。根据维修人员存在的各种问题，规范和改进维修资料，以提高管理水平。
3.6 提升检修人员的素质
为保证这项工作的顺利进行，要加强技术人员的素质教育，及时进行技术培训，使其综合素质得到提高，使其在实际工作中能满足本项工作的要求。同时建立健全的维修体系，以便对维修人员进行约束和控制，保证系统在与实际维修工作相结合的情况下具有良好的适用性。
目前，光电技术已成为一种具有太阳能优势的高洁净能源发电方式。但由于我国的光伏发电技术起步较晚，在气候变化、价格昂贵、逆变器产生谐波干扰等诸多问题的情况下，光伏发电技术仍需完善。随着人们对太阳能的深入研究、科学技术的不断发展以及计算机网络技术的飞速发展，将使太阳能光伏发电的问题得到更全面的解决，同时，并网的太阳能发电也必将在全球得到广泛应用。然而，关于光伏并网技术的研究仍需进一步探讨，尤其是在转换与控制方面。所以，对光伏并网技术的控制进行深入的研究，在转换方面也应寻求更好的解决方案。随着技术的发展，很多以前被忽视的并网光伏技术，都将会在以后的研究中被解决。
我国目前正处于经济和社会发展的大背景下，提高太阳能发电技术在一定程度上既能解决环境污染问题，又能节约资源的浪费。虽然目前国内的并网式光伏发电技术还不够成熟，在发展的过程中肯定会遇到很多问题，但是发展清洁能源一直是我们所关心的问题，而太阳能作为一种清洁能源，有着得天独厚的优势，它的发展潜力将会很大。
