1、分布式、集中式光伏系统的特点
分布式光伏并网发电系统位于用户侧,发电供给当地用电负荷,具有占地面积小、运行方式灵活等优点。主要应用在房屋屋顶、建筑物、温室大棚、鱼塘水泵和路灯等场合。集中式光伏并网发电系统主要是指大型的光伏发电站,作为大容量的电源直接给高压输电系统进行送电。一般建设在沙漠之中,具有选址灵活,建设周期短,出力稳定,运行方式灵活,容易参加电网的调压、调频,运行成本低等优点。
2、分布式、集中式光伏系统存在共同的问题
目前,分布式、集中式光伏系统存在共同的问题如下所示:
(1)光伏阵列优化配置问题。安装光伏阵列前应该根据设计要求和周围环境等因素对组件选型、组件安装倾斜角、阵列拓扑结构等方面加以优化,从而提高光伏系统的发电效率。
(2)光伏阵列的温升、失配和热斑现象。光伏系统所处的工作环境比较复杂,随着时间积累组件表面会积下尘土,甚至有树叶、鸟类的排泄物,有时组件受到周围建筑物、树木等遮挡,遮挡下组件的温度会明显升高,随着组件温度的升高,其输出电压降低和功率会降低。这些情况都会导致光伏阵列处于失配运行状态,严重情况下发生热斑效应,降低了组件的使用寿命。
(3)光伏阵列的输出特性多峰值特征。光伏电站有大面积的光伏阵列,有时可能采用不同型号的光伏组件进行组合,或者即使组件型号相同,由于云层、尘土和老化等原因导致组件之间不匹配,从使其输出特性呈现多峰值特征,降低了光伏阵列发电效率。
(4)光伏系统并网后引发电能质量的问题。比如电网中潮流方向会发生变化,造成线路损耗增加和继电保护需要重新整定;光伏发电系统具有随机性、波动性,会引起电网电压波动;光伏系统中使用了大量的电力电子器件,会对电网造成谐波污染等。
3、集中式光伏系统存在特有的问题
目前,集中式光伏系统存在特有的问题如下所示:
(1)大面积光伏阵列的清理。光伏阵列长期工作在露天场地,光伏组件的表面会被鸟粪等杂质覆盖,会严重影响光伏组件的输出功率,所以应该及时的清理光伏阵列表面的附着物。对于大型光伏电站有大面积的光伏阵列,靠人力来完成组件的清洗任务,效率太低、安全性较差。
(2)逆变器的非理想性特性。集中式大型光伏电站需要多台逆变器并联运行,但是由于逆变器的非理性特性产生环流、谐波放大等现象,降低了逆变器的转换效率。
4、分布式、集中式光伏系统共有的关键技术
为了保证分布式、集中式光伏系统安全、可靠和稳定运行,需要一些关键技术,两者共同具有的关键技术如下所示:
(1)最大功率点跟踪技术。光伏电池的输出特性具有非线性特征,在任意工况下其P-U输出特性曲线都一个特定的最大功率点,为了提高光伏系统的发电效率,运用最大功率点跟踪控制技术使光伏系统工作在最大功率点处。
(2)全局最大功率点跟踪控制技术。在局部阴影下光伏阵列的功率输出特性呈现多峰值特征,提高光伏系统的发电效率,需要全局最大功率点跟踪控制技术实现全局寻优。
(3)光伏阵列热斑检测技术。针对热斑效应会对光伏电池产生严重的损害,需要热斑检测技术实现组件热斑检测和准确定位。
(4)光伏变换控制技术。主要包括逆变、并网控制和安全保护等技术,对于容量较小的光伏系统,如何提高逆变器的工作效率,减小能量损失也是光伏变换控制技术的一个发展方向;对于大容量系统光伏系统的逆变器除了实现基本逆变、并网和保护等功能外,还要求逆变器具有单体容量大、电压等级高,输出电能质量好,抗干扰能力强等特点。
(5)孤岛检测技术。具备孤岛保护功能是光伏系统能否并网一个关键条件,要求孤岛检测技术具有较小的检测盲区和较强抗干扰能力。
5、集中式光伏系统特有的关键技术
集中式光伏系统特有的关键技术主要有:
(1)低电压穿越技术。对于大型光伏变电站,当系统发生短路故障造成电压跌落时,光伏电站并不立即退出运行,而是继续与电网相连,并对电网提供一定的支持,帮助电网电压恢复,具备低电压穿越能力将成为了并网逆变器的核心技术。对于大型光伏电站必须有孤岛检测和低电压穿越功能,但是这两项功能相互之间具有一定的矛盾,如何共同实现这两项功能值得去研究。
(2)逆变器集群统一控制技术。通过对多台逆变器进行统一控制与协作减小逆变器之间不利的影响,完成孤岛检测、低电压穿越、通信等功能。