光伏发电技术在变电站辅助电源系统中的应用研究

发表时间：2020-08-06T06:52:55.444Z 来源：《中国科技人才》2020年第8期 作者： 李振强

[导读] 太阳能是一种新型的重要能源，具有极强的可再生能力，并由于拥有着大量的资源，取之不竭，发电过程具有清洁能力也不会造成环境污染。

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摘要：太阳能是一种新型的重要能源，具有极强的可再生能力，并由于拥有着大量的资源，取之不竭，发电过程具有清洁能力也不会造成环境污染。因此，在当代社会获得了大量的关注和重视，通过广泛的应用，使与其相关的技术都得到了极大的提升。近期，南方地区部分电网公司为了加强对具有智能化、高效性、可靠性以及绿色性电网的构建，对“3C绿色电网”技术的标准进行了更好构建，并提出以绿色环保作为建设智能电网的主要任务。

关键词：光伏发电技术；变电站；辅助电源系统；应用研究

为了对南方变电站中建设绿色电网的重要性以及可行性进行明确和提升，本文主要从原理、方法的角度出发，研究了变电站结构是如何设计屋顶光伏系统结构的，目的是为了对变电站屋顶能够利用太阳能进行发电的光伏电池板加以提出，以此来构建网状的光伏发电系统，实现太阳能向电能的有效转化，以此来帮助变电站提供电能给设备使用。 一、光伏发电系统介绍

光伏发电系统的设计主要包含了光伏电池、汇流箱等部件。该系统在受到太阳能光照的情况下，能够通过逆变器对市电交流子系统中的交流母线进行信号采集，实现由直流向交流母线中的交流电的转变，最后将转变的交流电输送给交流母线，以此来提供交流电源。当市电交流电路出现中断的时候，逆变器可以通过对母线信号进行检测获取，并提供持续电能给市电交流母线。

本文主要对国内经济发展转变过程中所提出的需求，以及建设绿色变电站的目标进行了结合。在绿色环保节能变电站进行构建的过程中，对已经有了一定发展的光伏发电技术进行了应用，以此有效降低电网运行的电能损耗，并且能够减少在变电站建设过程中设备的投入资金成本，进一步推动了社会向着节能、环保的方向发展。 二、目前对光伏发电技术的应用 （一）光伏发电机理

光伏发电主要是对半导体界面进行了应用，通过其表面光照产生的光生伏特效应有效的将光能转变为了电能。太阳能电池在该转变过程中，发挥出了重要的作用。以串联的方式对太阳能电池进行连接后，对其的封装保护工作能够使太阳能电池组件形成更大的表面积，再通过功率控制器等辅助部件的配合，能够实现对光伏发电装置的设计[1]。 （二）光伏发电系统结构设计及分类

1.光伏发电系统采用了光伏电池组、控制器、蓄电池组、逆变器等各部构成，具有光伏电池控制、蓄电池充电储能以及直流逆变变换等功能，最终实现光伏电能进行逆变转变。 图1是光伏发电系统构成原理框图。

如图3所示，所谓的并网光伏发电系统，能够在太阳能无法满足大量用电负荷的情况下，向电网进行购电，在太阳能处于较小负荷或是过多太阳能电力的情况下，可以向电网出售多余的电力。并且该系统不需要蓄电池参与充电储能使用，虽然需要增加比较复杂的并网同步控制器（很多与逆变器一体化）。但总体上也能够有效降低光伏系统的造价成本[3]。 （三）太阳能光电建筑的意义

在建筑物中对太阳能光伏发电系统的整合应用，能够满足发展中的太阳能光伏发电所提出的需求。站在建筑、技术以及经济的层面来说，对太阳能光电建筑的应用能够带来以下优势：

1.在建筑物中对屋顶和幕墙的应用，能够免于对土地资源进行占用。

2.可以在原地进行发电以及用电，能够使电站对一定距离范围内的电网的投资得以减少。 3.能够使建筑物所消耗的能源得到有效的减少，以此使建筑物达到节能的目标。

4.在建筑物的屋顶以及南面的墙上对光伏组件的安装，能够对太阳能进行有效的吸收，光伏发电系统在建筑中的集成应用，不仅可以对电力进行提供，并且可以有效降低墙面以及屋顶的温度，减少室内制冷空调及降温设备的投入使用。 （四）太阳能光电建筑系统的发电设计

目前，我国对光伏以及建筑以各种形式进行了结合，在对光伏类型进行选择的过程中，需要结合实际对其阵列安装的情况，选择最优的类型，可以按照以下两种类型对并网发电设计进行分类：

1.集中式并网发电。该方式在建筑物表面以并网的方式，按照同一朝向对统一规格的光伏阵列进行安装。在对电气进行设计的过程中，并网发电系统对单台逆变器的集中供电应用，能够使其与电网进行联通。如图4所示[4]。

三、在110kV变电站中并网光伏发电系统的应用

目前，光伏发电系统被广泛应用到了110kV变电站的站内设备供电中，变电站的动力系统、照明系统、直流系统需要电网降压供电，如果变电站中出现了降压交流失电的情况，直流负荷以及光伏逆变器就能够通过储能电池组获得直流电源，交流负荷能够获得由直流电通过光伏逆变器变换而来的交流电。目前的变电站光伏供电系统，对目前变电站的建筑空间进行了有效的利用，采用了光伏发电系统为变电站提供负荷所需的绿色环保用电。110kV变电站的站内设备一般由2路电源进行供电，其一是光伏发电系统，其二是变电站一体化UPS电源系统。如果无法利用太阳能进行发电的情况下，所有的站用电负荷全部由一体化UPS电源提供。如果能够通过太阳能进行发电的情况下，站供电主要是来自于一体化UPS电源系统，以及光伏发电系统的共同供电。一般来说，如果光伏发电系统处于正常工作状态，那么电网交流电供给变电站负荷就会比较小，如果光伏发电系统及电网交流电出现失电的情况，就自动启用其二的变电站一体化UPS电源系统，这个时候直流系统中的电池组，是变电站一体化UPS电源系统的唯一供电电源。电池组的状态是否稳定，与整个变电站的用电是否安全有着密切的联系。如果站用电变电站一体化UPS电源系统中出现了交流失电的情况，并且电池组缺乏充足的后备容量，那么失去电能的重要设备就无法正常工作，将会出现重大的问题。所以，如果出现交流失电的情况，就需要将重要负荷分担给另一路的光伏发电系统电源，以此来进行分压，能够帮助电池减少负荷量，使电池获得更长的后备时间，以此来使整个变电站负荷电源系统能够更加可靠。因此，对光伏供电系统中并网运行模式的可靠性也提出了更高的要求 [5]。

在光伏发电系统中对并网运行的采用，能够带来比运行系统更多的便捷，并且不需要用到蓄电池以及逆变设备的双相整流，有效的减少了所投入的资金，以及设备所占用的面积；也不需要处理报废的电池。使环境能够免于受到污染，同时也能够使蓄电池组能够在充放电时减少损失的能量。 综上所述：

本文主要对110kV变电站中光伏发电技术进行了研究分析，使电网向着更加智能化、高效化、可靠化以及绿的化的方向发展，并不断的对光伏发电技术进行了更新和完善，以此来使变电站中对光伏发电系统的应用，能够获得更好的发展空间。 参考文献：

[1]施世鸿，郭芳.光伏发电在500kV变电站的应用及影响[J].中国电力，2014，12.

[2]赵扉，沈红峰，吴伟江.屋顶光伏发电并网系统在110kV变电站的应用[J].华电技术，2011，04.

[3]史明进.光伏发电技术在绿色变电站的应用[J].技术与市场，2013，10.

[4]张宇翔，王晖辉，卢景霄，郭敏. 宽工作电压反激式变换器的设计[J].电力电子技术，2004（04）：61-63.