太阳能光伏发电中几个关键技术

太阳能光伏发电是一种利用太阳光将太阳能转换为电能的技术。光伏系统一般包括光伏电池（也称为太阳能电池板）、DC/AC逆变器、控制器和保护装置等组成。由于太阳能资源分布广泛、储量巨大，且清洁无污染，是一种可持续利用的绿色能源。光伏发电技术的关键点包括最大功率点跟踪（MPPT）技术、并网技术、电能变换技术和反孤岛技术等。 最大功率点跟踪技术（MPPT）的核心目的是确保光伏发电系统始终在最高效率状态下工作。这是由于光伏电池在不同温度和光照条件下的输出特性变化较大，存在一个最大功率点。MPPT技术通过算法控制，使光伏电池始终运行于最大功率点附近，从而最大限度地提高光电转换效率和整个系统的发电量。 并网技术是指光伏发电系统能够将产生的电能送入电网，并实现与电网的同步。光伏并网发电系统一般包括光伏阵列、DC/DC变换器、并网逆变器、控制器和继电保护装置等。DC/DC变换器用于提高光伏电池输出的直流电压至逆变器输入电压的范围。而并网逆变器则是核心设备，其作用是将光伏阵列发出的直流电逆变成与电网电压幅值相同、频率和相位一致的交流电。继电保护装置确保光伏系统并入电网的安全性。 电能变换技术涉及将光伏电池产生的直流电转换成符合电网标准的交流电，这涉及到电力电子技术中的逆变技术。逆变器是将直流电转换为交流电的关键设备。由于光伏发电系统发出的直流电压一般较低，而并网时需要与电网电压相匹配，因此需要通过逆变器来提高直流电的电压，使之能够满足并网的要求。 反孤岛技术是指在电网发生故障时，防止光伏发电系统与电网隔离后独立运行形成“孤岛”的技术。孤岛效应可能会对维修电网的工作人员造成安全威胁，同时也可能导致电能质量下降，因此反孤岛技术是光伏并网发电系统中的一个重要安全保护措施。 文中提及的电导增量法是一种MPPT技术的实现方式，它基于光伏系统的电导系数的导数来确定最大功率点。这种方法被认为是基本的最大功率点跟踪算法之一。除此之外，文中还提到了基于恒定电压法的MPPT技术，这种方法通过预设一个近似光伏电池板最大功率点电压值来进行跟踪，其优点是系统构造简单、控制简单，初期投资少。然而，由于忽略了温度的影响，导致该方法在环境温度变化较大时控制精度不高。 光伏电池的输出特性曲线显示，电池输出功率为工作电压与工作电流的乘积。在大部分工作电压范围内，输出电流近似恒定；而在接近开路电压时，电流下降率非常大。最大功率点往往分布在与横轴垂直的某条直线附近，若把光伏电池板输出电压控制在该电压的78%左右，可使系统输出电能提高大约20%。 光伏电池板的特性可以近似地视为由恒流区域与恒压区*组成，两块区域的交点即为最大功率点。但这种方法控制适应性较差，尤其是在外部环境变化剧烈时，系统难以进行准确的最大功率点跟踪。 此外，文中提到的曲线拟合法则是预先测量光伏方阵的特性曲线，得出比较精确的数学函数，或以表格形式存储在微处理器中。在实际运行中，系统根据温度和辐射强度的信息利用计算或查找表的方式得出光伏方阵的最大功率点。这种方法可以提高跟踪精度，但增加了系统的复杂度，因为需要测量结点温度和太阳辐照度，且这些参数必须是光伏方阵周围的值。 光伏发电系统的技术关键点围绕着如何高效稳定地将太阳能转换为电能，并确保系统的安全性和稳定性。无论是MPPT技术、并网技术，还是电能变换和反孤岛技术，都对整个光伏发电系统的性能有着直接的影响。随着科技的发展，这些技术也在不断进步，使得太阳能光伏发电变得更加高效和可靠。