上海正泰电源系统有限公司上海201614
摘要：太阳能光伏发电技术是新能源领域的一项重要技术，对于解决我国许多水力发电与火力发电不足以满足电力需求的地区。本文讨论的敦煌地区，水资源匮乏，交通不便，导致电力系统建设成本较高，但是其光照能源较高，因此探讨在敦煌地区建设8MW_p并网光伏发电系统的可行性是极具价值的。本文从并网光伏发电系统特点与敦煌本身地理条件入手，研究发现了这一电力系统建设方案在敦煌地区的可行性，认为这一系统的布置是极具发展前景的。
关键词：敦煌；8MW_p；并网光伏发电系统；可行性研究
敦煌地区电力系统建设难度，而光能资源的丰富则为打造光伏发电系统带来了巨大的可能性，利用光伏发电系统不仅仅可以解决敦煌地区电力不足的问题，并且符合我国绿色环保的能源理念，对于新能源领域的发展也有着极大的实践意义。
一、敦煌的地理条件
敦煌位于甘肃、青海、新疆三省（区）的交汇点，东有三危山，南有鸣沙山，西面是沙漠与罗布泊相连，北面是戈壁，与天山余脉相接。矿产资源有金矿、银矿、钒矿、铁矿、磷矿、硫矿、石棉、芒硝等4大类（能源、金属、非金属、水气）26个品种，品位高、贮量大、易开采。已探明钒资源储量153.86万吨，占中国总量的5%，位居中国第四，主要分布在方山口地区，平均品位0.86%，最高达3%；钨矿初步探明的金属储量15.2万吨，白云岩资源储量约2亿吨，花岗岩（大理岩）资源储量约为360亿立方米，石灰石资源储量约5亿吨以上。而就光热资源资源而言，敦煌是中国太阳辐射量最高的区域之一，全年日照时数3257.9小时，日照百分率达75%，年太阳辐射量6882.57兆焦耳/平方米，发展光电产业潜力巨大。2010年，敦煌市被确定为中国首个百万千瓦太阳能光伏发电示范基地，2011年被列入中国第二批新能源示范城市。此外，风能资源在敦煌也较为丰富，敦煌四季多风，风能资源丰富，北湖地区70米高度年平均风速6.91米/秒，平均风能密度379.92瓦/平方米，主导风向西北风，风速平衡，是风力发电的理想区域。2012年，25万千瓦风电项目落户敦煌北湖风电产业园区。因此敦煌地区由于传统电力资源不足，加之由于旅游业的不断发展，对于电力需求也越发的高，为此充分开发当地具有的资源是极具必要性的，而本文将对光能的利用进行研究分析。
二、并网光伏发电系统概述
并网光伏发电系统作为分布式发电（DG）的一种，其工作特点是太阳电池组件产生的直流电经并网逆变器转换成符合电网要求的交流电之后，直接进入公共电网，光伏发电系统产生的电力除了供给交流负载外，多余的电力反馈给电网，不仅仅有效利用了清洁能源，更加对电能的使用效率进行了一定程度上的提升。但是光伏发电系统的配置使用也存在一定的难度，面临不同容量、不同并网方式、不同系统配置的光伏发电系统接入不同输电网或配电网的要求，它是具有一定差异的，传统的并网技术与接入计算方法无法满足需求，并且我国的光伏发电系统还处在发展阶段，远远称不上成熟，其他国家由于缺乏我国复杂的地形地貌特点，在管理标准和技术规范参考性不足，因此对光伏并网系统的全面评估难以进行，从而导致了光伏发电系统并网的复杂性和困难性。所以研究并网光伏发电系统的技术特点，对于推动光伏并网技术的发展，具有极为重要的意义，并且也是在敦煌地区实施建设光伏发电系统的基本前提。
首先要介绍光伏发电系统的核心器件，也就是并网逆变器，它是光伏并网控制的核心器件，包含了电网信号检测、输出电流控制、最大功率点跟踪（MPPT）、抗孤岛（anti-islanding）及其他保护，是集检测、控制、并网和保护于一体的装置。通常逆变器的功率电路使用桥式电路，由此可将直流输入转换为交流输出，并经平波电感的滤波作用，可使输出波形较为平滑。桥式逆变电路的驱动信号采用单极性正弦脉宽调制方式(SPWM)推动，可以获得低失真、低谐波和高品质的正弦输出电流波形。目前的并网逆变器是通过控制输出电流的幅值、频率和相位三要素参量跟踪并网点电压来实现并网和功率输出。并网光伏发电系统根据设计容量的大小，可以选择10kV以上、10kV和380V等多种电压等级并网方式。目前国内的已建成的光伏发电站，如上海崇明岛1MW光伏发电项目采用10kV电压等级并入配电网；云南电网公司在云电科技园建设的160kW光伏发电项目则采用380V低压并入园区配电系统。
通过分析实际运行的光伏发电系统，可以发现光伏发电有以下特点：第一，现有主要的光伏并网逆变器的控制方式为电压源电流控制，即输入侧为电压源，输出为电流源控制，通过控制输出电流以跟踪并网点电压，达到并网的目的。第二，为有效利用太阳能，并网逆变器输出功率控制策略为最大功率点跟踪（MPPT），不具备功率调节能力。第三，光伏发电输出受天气影响很大，尤其在多云天气，发电功率会出现快速剧烈变化第四，由于PV发电功率的快速随机波动特性，当大容量并网时，就需要常规发电机组的旋转备用容量进行功率调整补偿，使得常规发电机组的发电成本增加。因此，大容量PV并网时，合理安排发电计划将是一项值得深入研究的课题。第五、逆变器输出轻载时，谐波会明显变大，在10%额定出力以下时，电流THD甚至会达到20%以上。第六，并网逆变器的抗孤岛保护功能（anti-islanding）与负荷状况的相关性：由于现有的PV容量相对于负载比例小，市电消失后电压、频率会快速衰减，抗孤岛可以准确检测，如图3；随着PV容量不断加大，PV并网系统中会有多种类型的并网逆变器（不同保护原理）接入同一并网点，导致互相干扰，同时在出现发电功率与负载基本平衡的状况时，抗孤岛检测的时间会明显增加（如图4所示），甚至可能出现检测失败。
三、结语
本文对敦煌的地理位置进行了较为详细的分析，并且探讨了并网光伏发电系统的主要特点，针对现有的并网光伏发电系统的布置特点而言，在敦煌地区进行并网光伏发电系统的布置时具有较高可行性的。但是本次研究只对敦煌地区与并网光伏发电系统的匹配性进行了分析，对于具体方案的研究，经济成本、施工困难等等因素缺乏研究探讨，希望在未来的研究中进行更进一步的分析探索。
参考文献
[1]张海生,田云飞,赵宇洋,等.光伏电站接入对无功功率和电压影响的研究[J].电工技术,2017(7):137-139.
[2]殷代英,马鹿,屈建军,等.大型光伏电站对共和盆地荒漠区微气候的影响[J].水土保持通报,2017,37(3):15-21.
[3]崔永琴,冯起,孙家欢,等.西北地区光伏电站植被恢复模式研究综述[J].水土保持通报,2017,37(3):200-203.