太陽(yáng)能發(fā)電對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響分析

1、<p>　　太陽(yáng)能發(fā)電對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響分析</p><p>　　[摘 要]隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源問題成為現(xiàn)在社會(huì)發(fā)展的一大主要問題。由于社會(huì)發(fā)展過程中的必要損失以及人們發(fā)展過程中的不理智行為，導(dǎo)致現(xiàn)在地球上很多能源瀕臨枯竭，所以，為了能夠生存和發(fā)展，我們應(yīng)該大力推進(jìn)新能源的發(fā)展，太陽(yáng)能當(dāng)之無(wú)愧成為不二之選，太陽(yáng)能發(fā)電已經(jīng)成為如今能源發(fā)展的大勢(shì)所趨。本文就太陽(yáng)能發(fā)電的基本原理知識(shí)以及太陽(yáng)能發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)

2、和缺點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，并且對(duì)太陽(yáng)能發(fā)電對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響以及可行的解決方案也做了簡(jiǎn)單的分析。 </p><p>　　[關(guān)鍵詞]太陽(yáng)能發(fā)電 電網(wǎng) 電能質(zhì)量 影響 </p><p>　　中圖分類號(hào)：TM315 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2015）47-0273-02 </p><p>　　近年來，隨著能源問題越來越嚴(yán)重，我國(guó)政府越來越重視太陽(yáng)能發(fā)電

3、的項(xiàng)目以及其對(duì)電網(wǎng)電能的影響，太陽(yáng)能發(fā)電具有很多吸引我們的優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)能夠促進(jìn)我們的生存發(fā)展，同時(shí)它又有很多局限性，讓我們?cè)谔?yáng)能發(fā)電的過程中難以前進(jìn)。 </p><p>　　一、太陽(yáng)能發(fā)電的基本原理 </p><p>　　太陽(yáng)能發(fā)電有兩種方式，其一是是光―熱―電轉(zhuǎn)換方式，其二是光―電直接轉(zhuǎn)換方式。但無(wú)論是哪種方式，他們采用的都是發(fā)電原理都是光生伏特效應(yīng)，也就是光電效應(yīng)太陽(yáng)能發(fā)電原理，光

4、電效應(yīng)太陽(yáng)能發(fā)電原理簡(jiǎn)單來說就是假設(shè)太陽(yáng)光照在半導(dǎo)體p-n結(jié)上，形成新的空穴-電子對(duì)，在p-n結(jié)電場(chǎng)的作用下，空穴由n區(qū)流向p區(qū)，電子由p區(qū)流向n區(qū)，接通電路后就形成電流[1]。 </p><p>　　二、太陽(yáng)能發(fā)電的優(yōu)缺點(diǎn) </p><p>　　（一） 太陽(yáng)能發(fā)電的優(yōu)點(diǎn) </p><p>　　1.太陽(yáng)能無(wú)枯竭危險(xiǎn) </p><p>　　太陽(yáng)

5、能資源取之不盡，用之不竭，我們都知道，太陽(yáng)每天照射到地球上的太陽(yáng)能非常之多，它可以滿足整個(gè)地球太陽(yáng)能用量的一萬(wàn)倍，而且我們?cè)谶m當(dāng)?shù)臈l件下利用太陽(yáng)能發(fā)電的電量，用在我們每天的生活工作中綽綽有余，太陽(yáng)能發(fā)電可以滿足整個(gè)地球運(yùn)行的需求。而且太陽(yáng)能是一種可再生能源，我們利用太陽(yáng)能發(fā)電也不會(huì)遭遇能源枯竭的問題。 </p><p>　　2.可以省去運(yùn)輸成本 </p><p>　　太陽(yáng)能隨處可見，存在于

6、我們生活工作的每個(gè)角落，我們可以在生活工作中就近建設(shè)裝置進(jìn)行發(fā)電，并且就近使用，也省去了太陽(yáng)能發(fā)電的運(yùn)輸成本，安全又可靠，是一種經(jīng)濟(jì)可行的發(fā)電手段[2]。 </p><p>　　3.太陽(yáng)能發(fā)電的轉(zhuǎn)換過程簡(jiǎn)單 </p><p>　　太陽(yáng)能發(fā)電的過程非常簡(jiǎn)單，直接從光能轉(zhuǎn)化成電能，不必經(jīng)過中間的一些機(jī)械能、熱能等的轉(zhuǎn)化，所以，它中間不會(huì)有機(jī)械能的損失，有很大的開發(fā)潛力。而且太陽(yáng)能發(fā)電過程中不需

7、要冷卻水，可以安裝在干旱的沙漠中，也可以與建筑物有效結(jié)合，節(jié)省了地球上非常缺乏的土地資源。 </p><p>　?。ǘ?太陽(yáng)能發(fā)電的缺點(diǎn) </p><p>　　1.太陽(yáng)能發(fā)電的轉(zhuǎn)化率低 </p><p>　　太陽(yáng)能發(fā)電研發(fā)項(xiàng)目的材料選取是一大難題，選取太陽(yáng)能電池的材料時(shí)必須考慮到其光導(dǎo)效應(yīng)以及其內(nèi)部產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)問題，而且要看材料的光導(dǎo)效果和吸光效果，所以，要找到真正

8、符合要求的太陽(yáng)能電池材料非常難。即使找到符合標(biāo)準(zhǔn)的材料，它工作時(shí)的轉(zhuǎn)化率也非常之低。近年來，太陽(yáng)能發(fā)電的轉(zhuǎn)化率一直是一個(gè)難以突破的挑戰(zhàn)，如今世界上能夠發(fā)到最高的轉(zhuǎn)化率也僅僅有11%，僅僅是這非常微不足道的11%，也是當(dāng)今世界太陽(yáng)能發(fā)電研究難以逾越的鴻溝。 </p><p><b>　　2.占面積大 </b></p><p>　　如今，太陽(yáng)能發(fā)電的材料非常難以選取，我們

9、都知道如今太陽(yáng)能發(fā)電大多用的是單晶硅和多晶硅，這些材料都被越來越廣泛地運(yùn)用到各建筑工程中，但是，這種太陽(yáng)能發(fā)電材料背后卻承載著一個(gè)巨大的發(fā)電工程，這個(gè)發(fā)電工程帶著非常嚴(yán)重的耗能和污染問題，是我們難以解決的，即使現(xiàn)在找到更有優(yōu)勢(shì)的太陽(yáng)能發(fā)電材料，也因?yàn)檎济娣e太大而無(wú)法投入使用，因?yàn)樘?yáng)能發(fā)電材料的面積與其發(fā)電轉(zhuǎn)化率是成正比的。 </p><p><b>　　3.成本太高 </b></p&

10、gt;<p>　　太陽(yáng)能電池的中的晶體硅材料本來就價(jià)格不菲，再加上太陽(yáng)能電池中所需要的硅材料純度高達(dá)99.999%，提純硅的工序非常復(fù)雜，難以掌握，而且其提純技術(shù)又被美國(guó)、德國(guó)等幾家國(guó)際大公司壟斷，我們現(xiàn)在太陽(yáng)能發(fā)電要用的硅材料幾乎都是進(jìn)口，成本可想而知，價(jià)格高高在上，普通人根本難以承受高昂的價(jià)格，這也正是我國(guó)太陽(yáng)能電池遲遲不肯大量投放市場(chǎng)發(fā)展的原因之一。 </p><p>　　4.時(shí)間周期的局限

11、</p><p>　　因?yàn)樘?yáng)能發(fā)電的時(shí)間比較特殊，只有在天氣晴朗，陽(yáng)光姣好的情況下才可以進(jìn)行工作發(fā)電，一遇到天氣陰涼的情況就無(wú)法工作。它的發(fā)電工序極大的受到白晝黑夜，天氣情況、四季氣候的影響。 </p><p>　　三、太陽(yáng)能發(fā)電對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響 </p><p>　?。ㄒ唬?太陽(yáng)能發(fā)電的穩(wěn)定性會(huì)影響電能質(zhì)量 </p><p>　　電網(wǎng)

12、一般情況下都需要相對(duì)比較穩(wěn)定的電能，而在太陽(yáng)能發(fā)電的過程中，受到的輻射是時(shí)刻變化的，也就是說，太陽(yáng)能發(fā)電是有一定的波動(dòng)性的，這對(duì)電能質(zhì)量勢(shì)必會(huì)造成一定的影響。例如：在以上的電路圖中（見圖1），我們可以明顯地看到不同的電池是有不同的受光面積的，也是有不同的受光度的，所以，每一個(gè)電池產(chǎn)生的電能都是有差別的。另外，太陽(yáng)能的發(fā)電也是不一定的，時(shí)間、氣候、溫差等的不同都會(huì)直接影響電網(wǎng)的電能質(zhì)量，而且，天氣的陰晴不定、晝夜輪回也都會(huì)直接影響到太陽(yáng)能

13、的發(fā)電效率，對(duì)電網(wǎng)的電能質(zhì)量也是有一定影響力的。所以，我們需要深入地研究控制太陽(yáng)能發(fā)電穩(wěn)定性帶來的影響，盡可能地將電網(wǎng)的受光強(qiáng)度差控制在一定范圍內(nèi)[3]。在正午十二點(diǎn)到十五點(diǎn)的時(shí)間內(nèi)可以適當(dāng)?shù)販p緩發(fā)電頻率，以此來有效地維持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，科研人員需要在系統(tǒng)調(diào)頻、調(diào)幅方面投入更多的時(shí)間精力去研究、探討[4]。 </p><p>　?。ǘ?太陽(yáng)能發(fā)電產(chǎn)生的諧波會(huì)影響電能質(zhì)量 </p><

14、p>　　電網(wǎng)需要的是交流電，而太陽(yáng)能發(fā)電產(chǎn)生的是直流電，所以，要達(dá)到電網(wǎng)使用電能的標(biāo)準(zhǔn)，還需要將太陽(yáng)能發(fā)電產(chǎn)生的電能轉(zhuǎn)換成交流電，這就免不了電力電子設(shè)備的參與。但是，電力電子設(shè)備在轉(zhuǎn)換電流的過程中，會(huì)產(chǎn)生不同程度的諧波，在裝置并入電網(wǎng)后，這些諧波便會(huì)注入電網(wǎng)，從而影響電能的質(zhì)量。當(dāng)電網(wǎng)中的光伏占比相對(duì)比較多的時(shí)候，這種影響將會(huì)更加嚴(yán)重。因此，對(duì)于這種諧波的處理是必不可少的。在輸送電流的過程中，我們可以安裝電流跟蹤的裝置，以便于阻止

15、諧波對(duì)電流的影響，或者，我們也可以做無(wú)功補(bǔ)償、隔離保護(hù)等措施，讓諧波無(wú)法進(jìn)入到電網(wǎng)中，也就不會(huì)影響到電網(wǎng)的電能質(zhì)量?？傊?，工作研究人員需要提高對(duì)諧波的識(shí)別，增強(qiáng)對(duì)諧波的處理裝置的性能[5]。所以在太陽(yáng)能發(fā)電的過程中，我們可以在電力電子裝置系統(tǒng)設(shè)計(jì)中通過軟硬件配合的方式抑制相應(yīng)的諧波，例如：西門子逆變器的工作原理是使用一種特殊的正弦波濾波器，這種逆變器與濾波器之間的最佳配合使得注入電網(wǎng)的電壓及電流幾乎是完美的正弦波圖象，使用這種濾波器，就

16、能基本消除絕大部分的諧波，這樣，電網(wǎng)干擾基本被消除了。而且據(jù)可靠測(cè)試數(shù)據(jù)，滿負(fù)荷時(shí)電流諧波幾乎小于2%，在其公開手冊(cè)中承諾小于2.5%</p><p>　　（三） 無(wú)功功率的影響 </p><p>　　太陽(yáng)能發(fā)電的功率因素一般都比較高，通常高達(dá)0.98左右，當(dāng)然，這無(wú)法達(dá)到電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)囊?，從而影響了電網(wǎng)電能的質(zhì)量。太陽(yáng)能發(fā)電基本上是有功輸出，為滿足無(wú)功補(bǔ)償分層分區(qū)和平衡的原則，太陽(yáng)能發(fā)

17、電站應(yīng)配置相應(yīng)的無(wú)功補(bǔ)償裝置，以滿足電網(wǎng)對(duì)無(wú)功的需求。例如可以采用靜止型動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置（SVG），這種裝置可以從0.1千乏開始進(jìn)行無(wú)極補(bǔ)償，這種補(bǔ)償裝置完全實(shí)現(xiàn)了精確補(bǔ)償，而且不管進(jìn)行有功發(fā)電無(wú)功還是無(wú)功發(fā)電，都可以進(jìn)行雙向調(diào)節(jié)，這樣一來，無(wú)功補(bǔ)償裝置就可以充分適應(yīng)太陽(yáng)能發(fā)電供電系統(tǒng)負(fù)荷變化大的特點(diǎn)，能交換有功功率，使裝置的性價(jià)比得到更高提升。 </p><p><b>　　四、結(jié)束語(yǔ) </b&

18、gt;</p><p>　　總之，太陽(yáng)能發(fā)電對(duì)我國(guó)電網(wǎng)電能的質(zhì)量造成一定的影響，這些影響可能在一定程度上阻礙了我國(guó)電網(wǎng)的有效發(fā)展，我們一定要重視其造成的影響，從而更加有效的提升電網(wǎng)電能的質(zhì)量，促進(jìn)我國(guó)電能的生產(chǎn)和利用。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1] 太陽(yáng)能發(fā)電對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響分析；科技創(chuàng)新與應(yīng)

19、用；2015（12）； </p><p>　　[2] 藍(lán)瀾，新能源發(fā)電特性與經(jīng)濟(jì)性分析研究，華北電力大學(xué)，2014-06-01； </p><p>　　[3] 雷?E，分布式電源的并網(wǎng)策略與協(xié)調(diào)控制，上海交通大學(xué)，2011-02-01； </p><p>　　[4] 李天驕，分布式發(fā)電對(duì)輸電網(wǎng)調(diào)度的影響分析，山東大學(xué)，2014-04-28； </p>