并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理圖

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是指發(fā)電輸出端與電網(wǎng)相連接，不是直接與負(fù)載的系統(tǒng)，即光伏電池經(jīng)過逆變后在相應(yīng)控制下，輸出符合并網(wǎng)要求的交流電的光伏發(fā)電系統(tǒng)。該系統(tǒng)中逆變器與獨(dú)立式光伏發(fā)電系統(tǒng)的功能不用，其不僅要實現(xiàn)逆變還是實現(xiàn)并網(wǎng)。

此外，根據(jù)光伏系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的不同，并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)可以分為單級式、雙級式和多級式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，其中最常見的是單級式、雙級式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。

單級式并網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示，只有一級功率變換裝置，此時功率變換器需要實現(xiàn)并網(wǎng)逆變控制、最大功率點(diǎn)追蹤等控制功能，控制系統(tǒng)相對復(fù)雜，但電路簡單、器件少、系統(tǒng)損耗小，常用于大功率光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。

雙級式并網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括兩級功率變換器，其中第一級DC/DC環(huán)節(jié)實現(xiàn)最大功率追蹤控制和直流電壓變換，第二級DC/AC環(huán)節(jié)實現(xiàn)逆變控制和并網(wǎng)控制等控制功能。該系統(tǒng)使實現(xiàn)控制功能分配到兩個環(huán)節(jié)上，從而使控制方法相對簡單，但增加了效率損耗，常用于中小功率等級的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中。

并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)原理圖

并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)可以分為哪幾類

并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)可以根據(jù)不同的應(yīng)用需求和技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行分類。以下是幾種主要的分類方式：

根據(jù)系統(tǒng)類型分類：

有逆流并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)：當(dāng)發(fā)電充裕時，負(fù)載系統(tǒng)可以向電網(wǎng)賣電；當(dāng)發(fā)電量不夠時，負(fù)載系統(tǒng)可以向電網(wǎng)買電。

無逆流并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)：當(dāng)發(fā)電充裕時，負(fù)載系統(tǒng)不向電網(wǎng)賣電；當(dāng)發(fā)電量不夠時，負(fù)載系統(tǒng)需要向電網(wǎng)買電。

切換型并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)：帶有儲能裝置（蓄電池）。當(dāng)光伏系統(tǒng)無法正常發(fā)電時，它會自動切換到向電網(wǎng)買電的狀態(tài)；而當(dāng)電網(wǎng)無法正常供電時，它會自動分離電網(wǎng)與光伏系統(tǒng)，由光伏系統(tǒng)供電。

有儲能裝置的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)：前三種帶有蓄電池的系統(tǒng)，可以獨(dú)立運(yùn)行，常用于通信、醫(yī)療、避難所等作為緊急電源使用。

根據(jù)應(yīng)用場景分類：

光伏并網(wǎng)系統(tǒng)：主要由太陽能組件、并網(wǎng)逆變器、負(fù)載和電網(wǎng)組成。太陽能電池板發(fā)出的直流電經(jīng)逆變器轉(zhuǎn)換成交流電送入電網(wǎng)。這種系統(tǒng)主要應(yīng)用于大型地面電站、中型工商業(yè)電站和小型家用電站等。

光伏并網(wǎng)儲能系統(tǒng)：除了太陽能組件、并網(wǎng)逆變器、負(fù)載和電網(wǎng)外，還包括電池和并網(wǎng)儲能逆變器。當(dāng)太陽能功率大于負(fù)載功率時，多余的電能會儲存至蓄電池內(nèi)；當(dāng)太陽能功率不能滿足負(fù)載需要時，逆變器會將儲存在蓄電池的電能轉(zhuǎn)換供應(yīng)負(fù)載，保證系統(tǒng)工作的連續(xù)性和穩(wěn)定性。

光伏離網(wǎng)儲能系統(tǒng)：不依賴電網(wǎng)而獨(dú)立運(yùn)行，通常應(yīng)用于偏僻山區(qū)、無電區(qū)、海島、通訊基站和路燈等。

并離網(wǎng)儲能系統(tǒng)：結(jié)合了并網(wǎng)和離網(wǎng)的特點(diǎn)，適用于多種復(fù)雜的應(yīng)用場景。

并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)有哪些優(yōu)缺點(diǎn)

并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)具有一系列的優(yōu)點(diǎn)，但同時也存在一些缺點(diǎn)。以下是對其優(yōu)缺點(diǎn)的詳細(xì)分析：

優(yōu)點(diǎn)：

清潔能源與資源可持續(xù)：光伏系統(tǒng)利用可持續(xù)可再生的自然太陽光能轉(zhuǎn)化為電能，過程清潔無污染，不產(chǎn)生溫室氣體和污染物，與我國的“雙碳”目標(biāo)相符，有助于生態(tài)環(huán)境的和諧，實現(xiàn)社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

安全高效與儲能保障：光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)可以將電能流入電網(wǎng)，利用電網(wǎng)作為儲能裝置。當(dāng)電力負(fù)荷較大時，可以從電網(wǎng)購買電能；當(dāng)電力負(fù)荷較小、電力余量充足時，可以將多余的電力出售給電網(wǎng)。這種設(shè)計無需設(shè)置蓄電池，降低了成本，提高了系統(tǒng)的靈活性和無故障時間。

操作簡便與施工安裝靈活：光伏并網(wǎng)供電系統(tǒng)安裝簡便，只需要將光伏電池安裝在戶外，能夠接收太陽輻射所產(chǎn)生的電能。此外，系統(tǒng)可以拆卸和移動，適用于各種規(guī)模的電力系統(tǒng)，從小型房屋供電到大型電力系統(tǒng)并網(wǎng)都能實現(xiàn)。

自力更生與降低負(fù)荷：光伏并網(wǎng)系統(tǒng)是自力更生的體現(xiàn)，可以節(jié)約社會資源，減少因運(yùn)輸和維修造成的費(fèi)用。同時，它還能在發(fā)電中抑制系統(tǒng)負(fù)荷，有助于分散大負(fù)荷，降低系統(tǒng)負(fù)荷峰值，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的平衡運(yùn)行。

缺點(diǎn)：

蓄電池相關(guān)問題：作為儲能環(huán)節(jié)的蓄電池壽命相對較短，一般為5年，而光伏系統(tǒng)的平均壽命可達(dá)20年。因此，定期更換蓄電池會增加系統(tǒng)成本和維護(hù)工作。此外，蓄電池的占用空間較大，安裝與調(diào)試不便，且存在電解液泄露的風(fēng)險。

電能質(zhì)量問題：光伏系統(tǒng)并網(wǎng)后可能會引發(fā)一系列電能質(zhì)量問題。例如，電網(wǎng)中的潮流方向會發(fā)生變化，導(dǎo)致線路損耗增加和繼電保護(hù)需要重新整定。光伏發(fā)電的隨機(jī)性和波動性還可能引起電網(wǎng)電壓波動，而系統(tǒng)中使用的大量電力電子器件則可能產(chǎn)生諧波污染。

光伏陣列相關(guān)問題：光伏系統(tǒng)可能因工作環(huán)境復(fù)雜，如組件表面塵土積累、遮擋等因素，導(dǎo)致光伏陣列的輸出電壓和功率降低，甚至發(fā)生熱斑效應(yīng)，降低組件的使用壽命。此外，不同型號的光伏組件組合或老化等原因可能導(dǎo)致輸出特性呈現(xiàn)多峰值特征，降低發(fā)電效率。

審核編輯：黃飛