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摘要：随着当前社会经济的不断发展，传统的能源对于社会需求很难满足。面对这种现状，人们开始积极的研究开发新能源，太阳能就是其中的一种可再生能源，尤其其拥有较为独特的优势，应用前景非常广阔，因此，利用太阳能并网光伏电站不断的成为一个研究重点。本文主要就对大型并网光伏电站的概念及其系统结构，同时对大型并网光伏电站建设中的关键技术研究进展进行阐述，并简要指出该技术存在的一些问题。
关键词：大型并网光伏电站；关键技术；问题
中图分类号：TV文献标识码： A
引言
人类在这个社会赖以生存不可或缺的就是能源，能源对于当前社会经济的发展起着非常重要的作用，因此，就需要对能源加强科学合理的应用，其对于改善人们的生活以及促进人类发展起着决定性的作用。然而目前人们所使用的多数为不可再生能源如煤炭、石油、天然气等，这三种能源的消费结构分别为27%， 41%和23%。有报告称：该类化石能源储存仅仅能保证不超过人类170年的消耗。光伏电站技术作为一种新型的可再生能源，拥有独特的优势，其来源广泛，使用过程中不产生污染。故对光伏发电技术的推广势在必行，具有巨大的现实意义且能产生明显的经济价值。
一、大型并网光伏电站的概述
目前，大型并网光伏系统大概可划分为分布式发电体系和荒漠电站体系，其工作原理是先将直流电（太阳能电池组件产生的）变成生活中所需要的交流电，然后接入公共电网进行并网。该并网系统所需的最重要部件是并网逆变器（含控制輸出电流、检测电网信号、最大功率点跟踪、抗孤岛），并网逆变器包含了检测控制并网和保护功能。根据目前的研究，我国的并网光伏电站发展较慢，仍然还有较多问题需要解决。此外，由于缺乏相应的实验数据，并网光伏发电站对电网是否会有影响也不得而知。此外，并网光伏发电站能量密度较低、稳定性较差、调节能力也相对较弱，气候、天气及地理位置的差别等都会对发电量产生极大影响。因此深入探讨并网光伏发电体系模式，对加快能源结构调整从而提高清洁能源利用率等都具有重要的意义。
二、大型光伏电站并网系统结构
光伏电站并网系统按结构分包括单级结构和二级结构。前者利用逆变器将光伏电站系统输出的直流电逆变成与并入的电网电压幅值相同，频率相同的电能。而二级结构则是利用转换器（DC/DC）先将光伏电站产生的直流电的电压升高，后借助DC/AC 逆变器将其转化为预计的交流电，最终完成并网。大型光伏电站一般具有大容量，复杂的控制体系，为了降低转换过程中电能的的损耗，增加效率，较多地方选择单级结构。光伏电站并网过程中，其关键技术莫过于对并网逆变器的构造及操控方式的科学设计。一个好的并网逆变器不仅能提高降低发电成本，增加发电效率，还能优化并网后电能质量。但是大型光伏电站可能导致电网的孤岛效应、电压闪变、谐波污染及低电压穿越能力等，这些亟待处理的问题已经对逆变器控制策略提出来新的要求。逆变器的设计应该使其有效控制功率、补偿无功及谐波电流等功能，以降低对电网的不利一面。
三、大型并网光伏电站主要技术研究现状
(一)光伏阵列方面
在光伏电站中最贵的元件就是是光伏电池，人们对于其转换效率尤为关注。一直到单晶硅、多晶硅和薄膜电池出现后，可以将太阳光多倍集中的聚光式光伏组件逐渐的被应用。光伏组件的不断发展，当前趋于向DC/DC变换器一体化。每一个组件能够集中成为一个小型DC/DC变换器，构成一个智能模块，对MPPT和保护控制独立进行。然而当前对于光伏电池的抗风沙以及抗高温等特性还没有加强重视。
对于大面积光伏阵列的多极值特性，主要可以将其定位在最大功率点的新型MPPT控制技术中，同时利用其来解决算法的动态跟踪性能问题，当前主要有两个方法，分别是两步法和全局搜索法。
损害光伏电池的重要因素之一就是热斑效应，对光伏电池反向特性模型需要加强研究，对热斑效应的机理进行深化分析，为能够减少热斑效应的危害提供相关措施；做好将局部故障与全局运行以及正常模型与失效模型之间的关系进行有效的明确。通过对大面积光伏阵列多影响因素特性的研究，解决由于局部失效的检测以及排除以及对出现的故障分析其原理并做好保护措施。
热斑效应的有效应对方案主要是并联旁路二极管，这对光伏组件在产生热斑效应中，以及热斑效应方面的有着直接的影响，所以，就必须需要有一套完善的配置和评估方案。并且结合大型的光伏阵列配置和布局的集成优化，对大面积光伏阵列的非理想特性可实现其最小化。当前，对热斑保护旁路二极管优化配置理论的研究还较少。
(二)高性能变换技术
多变换器系统主要需要重视的就是其协调运行以及集群特性。一方面，利用变换器来统一减少之间的不利影响。例如，内部环流、多机孤岛检测的冲突与谐波问题等；另外一方面，主要利用系统的控制方案来实现变换器集群的协调工作，完成功率调节、与电网的通信、孤岛检测、低电压穿越、机组投切以及优化运行、综合保护策略与故障冗余运行等功能。当前，在有些方面已经进行了有效的研究，但是大部分都是还停留在对理论的分析以及小容量光伏系统阶段，还没有被实际应用。
在大型光伏发电装置的重要指标之一就是逆变效率。逆变器当前生产开发的研究方向主要是开关器件和开关频率、拓扑结构以及控制算法和死区、辅助电源和散热等方面，当前，很多产品都能实现30%以上的高效运行。
电能的质量问题长期存在于大型光伏发电并网系统中，怎样能够对低功率以及弱电网时的电流谐波和多台逆变器并且其在并网时电流谐波的叠加能够更好的抑制，在电网电压谐波大时怎样确保低电流谐波，在当前，都是较为关键的一个问题，电力电子装置厂商通常都是利用适当的滤波拓扑结构以及合理设计电感、电容参数、脉宽调制驱动方式、控制算法、采样及运算精度等途径，共同来确保谐波含量的达标。对于大型并网光伏电站，逆变器对电网、电网对逆变器以及逆变器对控制部分等都会出现电磁兼容的问题，需要利用电磁干扰滤波器和隔离变压器，或者采用控制算法、拓扑结构来进行减小。
(三)最大功率跟踪技术
最大功率点跟踪技术（Maximum Power Point Tracking, MPPT），是指控制器能够实时侦测太阳能PV 阵列或风力发电机的发电电压，并追踪最高功率值(VI)，使控制器系统可以从PV 阵列或风力发电机中获得最大的功率进行充放电的管理。一般的MPPT 技术包括：基于电压电流检测的直接控制法、基于参数选择的间接控制法以及基于现代控制理论的人工智能算法等。间接控制法应用经验公式及提前存在的数据库获得最大功率点，但该算法很难完成对变化模式下的最大功率点开展实时跟踪，且具有较大相对误差。而通过检测电压电流来实现对最大功率点的在线跟踪控制具有明显的优势。有研究发基于现检测电压电流的检测方法精度较高，能够实时进行MPPT 控制，满足一般场合要求，因此在实际应用中使用最为广泛。
(四)孤岛效应检测技术
孤岛效应就是当供电系统因故障事故或停电维修等原因停止工作时，在各个用户端的光伏并网发电系统未能及时检测出停电状态而不能迅速将自身切离市电网络中进行安装，而形成的一个利用光伏并网发电系统同时向周围负载供电的一种电力系统无法进行掌控的自给供电孤岛现象。孤岛效应检测可分为两类，分别是被动式和主动式检测技术。被动式检测法主要包括电压谐波以及电压频率和相位跳变检测法等。被动检测法很容易实现，然而在非检测区内能够被动检测将其失效。主动式检测法通常分为功率扰动法、电压扰动法和频率扰动法等。王飞提出了一种基于相位超前的孤岛效应检测方法。该检测方法在电网断电时，改变电流与电压之间的相位，则系统输出频率将会随之改变，这有助于缩短检测时间，可采用不同的参数来实现逆变器并联检测。
四、大型并网光伏电站存在的主要问题
随着技术的不断发展，大型并网光伏电站在运行过程中也发现了不少问题，如：（1）大型并网光伏电站经常会由于光伏组件的差异而使得大面积光伏阵列呈现出与单个光伏电池小面积光伏阵列；（2） 光伏发电并网逆变器易产生谐波和三相电流不平衡等问题，且输出功率的不确定性易造成电网电压波动；（3） 大型光伏发电并网会对电网产生一系列的不良影响如光伏发电的间歇性出力会直接造成电网的电压波动变。
结语
随着科技的不断发展，社会对能源的需求逐年增加，传统化石能源由于其储量有限且不可再生等特点，使得其很难满足社会需要。近年来，研究者将目光转向了效率高、容量大、运行稳定的光伏能源。相信随着科学技术的不断发展，网光伏电站一定会有广阔的应用进展。
参考文献
[1]艾欣,韩晓男,孙英云.大型光伏电站并网特性及其低碳运行与控制技术[J].电网技术,2013,01:15-23.
[2]杨明,周林,张东霞,张密.考虑电网阻抗影响的大型光伏电站并网稳定性分析[J].电工技术学报,2013,09:214-223.
[3]唐辉.大型光伏电站电能质量分析与治理方案研究[D].湖南大学,2013.
关键词：大型并网光伏电站；关键技术；问题
中图分类号：TV文献标识码： A
引言
人类在这个社会赖以生存不可或缺的就是能源，能源对于当前社会经济的发展起着非常重要的作用，因此，就需要对能源加强科学合理的应用，其对于改善人们的生活以及促进人类发展起着决定性的作用。然而目前人们所使用的多数为不可再生能源如煤炭、石油、天然气等，这三种能源的消费结构分别为27%， 41%和23%。有报告称：该类化石能源储存仅仅能保证不超过人类170年的消耗。光伏电站技术作为一种新型的可再生能源，拥有独特的优势，其来源广泛，使用过程中不产生污染。故对光伏发电技术的推广势在必行，具有巨大的现实意义且能产生明显的经济价值。
一、大型并网光伏电站的概述
目前，大型并网光伏系统大概可划分为分布式发电体系和荒漠电站体系，其工作原理是先将直流电（太阳能电池组件产生的）变成生活中所需要的交流电，然后接入公共电网进行并网。该并网系统所需的最重要部件是并网逆变器（含控制輸出电流、检测电网信号、最大功率点跟踪、抗孤岛），并网逆变器包含了检测控制并网和保护功能。根据目前的研究，我国的并网光伏电站发展较慢，仍然还有较多问题需要解决。此外，由于缺乏相应的实验数据，并网光伏发电站对电网是否会有影响也不得而知。此外，并网光伏发电站能量密度较低、稳定性较差、调节能力也相对较弱，气候、天气及地理位置的差别等都会对发电量产生极大影响。因此深入探讨并网光伏发电体系模式，对加快能源结构调整从而提高清洁能源利用率等都具有重要的意义。
二、大型光伏电站并网系统结构
光伏电站并网系统按结构分包括单级结构和二级结构。前者利用逆变器将光伏电站系统输出的直流电逆变成与并入的电网电压幅值相同，频率相同的电能。而二级结构则是利用转换器（DC/DC）先将光伏电站产生的直流电的电压升高，后借助DC/AC 逆变器将其转化为预计的交流电，最终完成并网。大型光伏电站一般具有大容量，复杂的控制体系，为了降低转换过程中电能的的损耗，增加效率，较多地方选择单级结构。光伏电站并网过程中，其关键技术莫过于对并网逆变器的构造及操控方式的科学设计。一个好的并网逆变器不仅能提高降低发电成本，增加发电效率，还能优化并网后电能质量。但是大型光伏电站可能导致电网的孤岛效应、电压闪变、谐波污染及低电压穿越能力等，这些亟待处理的问题已经对逆变器控制策略提出来新的要求。逆变器的设计应该使其有效控制功率、补偿无功及谐波电流等功能，以降低对电网的不利一面。
三、大型并网光伏电站主要技术研究现状
(一)光伏阵列方面
在光伏电站中最贵的元件就是是光伏电池，人们对于其转换效率尤为关注。一直到单晶硅、多晶硅和薄膜电池出现后，可以将太阳光多倍集中的聚光式光伏组件逐渐的被应用。光伏组件的不断发展，当前趋于向DC/DC变换器一体化。每一个组件能够集中成为一个小型DC/DC变换器，构成一个智能模块，对MPPT和保护控制独立进行。然而当前对于光伏电池的抗风沙以及抗高温等特性还没有加强重视。
对于大面积光伏阵列的多极值特性，主要可以将其定位在最大功率点的新型MPPT控制技术中，同时利用其来解决算法的动态跟踪性能问题，当前主要有两个方法，分别是两步法和全局搜索法。
损害光伏电池的重要因素之一就是热斑效应，对光伏电池反向特性模型需要加强研究，对热斑效应的机理进行深化分析，为能够减少热斑效应的危害提供相关措施；做好将局部故障与全局运行以及正常模型与失效模型之间的关系进行有效的明确。通过对大面积光伏阵列多影响因素特性的研究，解决由于局部失效的检测以及排除以及对出现的故障分析其原理并做好保护措施。
热斑效应的有效应对方案主要是并联旁路二极管，这对光伏组件在产生热斑效应中，以及热斑效应方面的有着直接的影响，所以，就必须需要有一套完善的配置和评估方案。并且结合大型的光伏阵列配置和布局的集成优化，对大面积光伏阵列的非理想特性可实现其最小化。当前，对热斑保护旁路二极管优化配置理论的研究还较少。
(二)高性能变换技术
多变换器系统主要需要重视的就是其协调运行以及集群特性。一方面，利用变换器来统一减少之间的不利影响。例如，内部环流、多机孤岛检测的冲突与谐波问题等；另外一方面，主要利用系统的控制方案来实现变换器集群的协调工作，完成功率调节、与电网的通信、孤岛检测、低电压穿越、机组投切以及优化运行、综合保护策略与故障冗余运行等功能。当前，在有些方面已经进行了有效的研究，但是大部分都是还停留在对理论的分析以及小容量光伏系统阶段，还没有被实际应用。
在大型光伏发电装置的重要指标之一就是逆变效率。逆变器当前生产开发的研究方向主要是开关器件和开关频率、拓扑结构以及控制算法和死区、辅助电源和散热等方面，当前，很多产品都能实现30%以上的高效运行。
电能的质量问题长期存在于大型光伏发电并网系统中，怎样能够对低功率以及弱电网时的电流谐波和多台逆变器并且其在并网时电流谐波的叠加能够更好的抑制，在电网电压谐波大时怎样确保低电流谐波，在当前，都是较为关键的一个问题，电力电子装置厂商通常都是利用适当的滤波拓扑结构以及合理设计电感、电容参数、脉宽调制驱动方式、控制算法、采样及运算精度等途径，共同来确保谐波含量的达标。对于大型并网光伏电站，逆变器对电网、电网对逆变器以及逆变器对控制部分等都会出现电磁兼容的问题，需要利用电磁干扰滤波器和隔离变压器，或者采用控制算法、拓扑结构来进行减小。
(三)最大功率跟踪技术
最大功率点跟踪技术（Maximum Power Point Tracking, MPPT），是指控制器能够实时侦测太阳能PV 阵列或风力发电机的发电电压，并追踪最高功率值(VI)，使控制器系统可以从PV 阵列或风力发电机中获得最大的功率进行充放电的管理。一般的MPPT 技术包括：基于电压电流检测的直接控制法、基于参数选择的间接控制法以及基于现代控制理论的人工智能算法等。间接控制法应用经验公式及提前存在的数据库获得最大功率点，但该算法很难完成对变化模式下的最大功率点开展实时跟踪，且具有较大相对误差。而通过检测电压电流来实现对最大功率点的在线跟踪控制具有明显的优势。有研究发基于现检测电压电流的检测方法精度较高，能够实时进行MPPT 控制，满足一般场合要求，因此在实际应用中使用最为广泛。
(四)孤岛效应检测技术
孤岛效应就是当供电系统因故障事故或停电维修等原因停止工作时，在各个用户端的光伏并网发电系统未能及时检测出停电状态而不能迅速将自身切离市电网络中进行安装，而形成的一个利用光伏并网发电系统同时向周围负载供电的一种电力系统无法进行掌控的自给供电孤岛现象。孤岛效应检测可分为两类，分别是被动式和主动式检测技术。被动式检测法主要包括电压谐波以及电压频率和相位跳变检测法等。被动检测法很容易实现，然而在非检测区内能够被动检测将其失效。主动式检测法通常分为功率扰动法、电压扰动法和频率扰动法等。王飞提出了一种基于相位超前的孤岛效应检测方法。该检测方法在电网断电时，改变电流与电压之间的相位，则系统输出频率将会随之改变，这有助于缩短检测时间，可采用不同的参数来实现逆变器并联检测。
四、大型并网光伏电站存在的主要问题
随着技术的不断发展，大型并网光伏电站在运行过程中也发现了不少问题，如：（1）大型并网光伏电站经常会由于光伏组件的差异而使得大面积光伏阵列呈现出与单个光伏电池小面积光伏阵列；（2） 光伏发电并网逆变器易产生谐波和三相电流不平衡等问题，且输出功率的不确定性易造成电网电压波动；（3） 大型光伏发电并网会对电网产生一系列的不良影响如光伏发电的间歇性出力会直接造成电网的电压波动变。
结语
随着科技的不断发展，社会对能源的需求逐年增加，传统化石能源由于其储量有限且不可再生等特点，使得其很难满足社会需要。近年来，研究者将目光转向了效率高、容量大、运行稳定的光伏能源。相信随着科学技术的不断发展，网光伏电站一定会有广阔的应用进展。
参考文献
[1]艾欣,韩晓男,孙英云.大型光伏电站并网特性及其低碳运行与控制技术[J].电网技术,2013,01:15-23.
[2]杨明,周林,张东霞,张密.考虑电网阻抗影响的大型光伏电站并网稳定性分析[J].电工技术学报,2013,09:214-223.
[3]唐辉.大型光伏电站电能质量分析与治理方案研究[D].湖南大学,2013.