光伏发电关键技术突破：挑战与机遇

分布式发电关键技术主要有电力电子技术、先进光伏发电技术与设备、大规模蓄能技术。

1.电力电子技术

电力电子技术是以电力、电能为研究对象的电子技术，又称为电力电子学。它主要研究各种电力电子半导体器件，以及由这些电力电子器件构成的各式各样的电路及装置，实现对电能的变换和控制。图19-3为电力电子装置的功能。电力电子学是横跨电力、电子和控制三个领域的一门新兴工程技术学科。

（1）变换 它既是电子学在电工或强电（高电压、大电流）领域的一个分支，又是电工学在弱电（低电压、小电流）或电子领域的一个分支，或者说是强弱电相结合的新学科。

电有直流（DC）、交流（AC）之分，工程中常常要在直流（DC）和交流（AC）两种电能之间，或者在同种电能之间就一个或多个参数（电压、电流、频率、相位）进行变换，这些变换共有四种基本类型，各通过相应的变流器或变换器来实现。

①直流电转换成交流电，DC→AC，称为逆变。逆变器（inverter）输出可以是恒频，如不间断供电电源；也可以是变频，如变频器。逆变器常用于各种变频电源、中频感应加热、交流电动机的变频调速、并网型光伏电站等。

②交流电转换成直流电，AC→DC，称为整流。整流器（rectifier）常用于充电、电镀、电解和直流电动机的速度调节等。

③直流电参数转换，DC→DC，称为直流变换。即将恒定直流变成断续脉冲形状，以改变其平均值；或将直流电压幅值变换成另一种固定或可调的直流电压幅值。变流器称为斩波器（chopper）或直流变换器，主要用于直流电压变换、开关电源、直流电动机的牵引、并网型光伏电站等。

④交流电参数转换，AC→AC，称为交流变换。交流电压有效值的调节称为交流电压控制，简称交流调压，用于调温、调光、交流电动机的调压调速、并网型光伏电站等；将50Hz工频交流电直接转换成其他频率的交流电，称为交交变频，其装置叫做周波变换器，主要用于交流电动机的变频调速。

（2）控制 实现电能转换的控制方式主要有相位控制、通断控制及脉冲宽度控制（PWM）。

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图19-3 电力电子装置的功能

2.先进光伏发电技术与设备

关键技术的突破是今后我国光伏产业推广道路上的重要一环。突破技术瓶颈已成为各方共识。据科技部介绍，我国已经在973、863、科技支撑计划中围绕光伏电池材料、各类光伏电池、电池生产装备及工艺、并网光伏电站及关键装备等方向部署了一系列重大、重点项目，太阳能开发利用技术已被明确列为“十二五”能源领域科技发展重点方向，力争5年内将太阳能发电的成本降低到初步具备与火电等传统能源竞争的水平。

3.大规模蓄能技术

大规模蓄能技术双电层超级电容器，可以兼具蓄电池，能量密度大、循环寿命长、储能效率高、充放电速度快、高低温性能好、环境友好，具有卓越的储能潜力。

1）超级电容器的充放电效率高达92.5％，所用的MPPT方法具有较好的跟踪速度和精度，系统在光伏发电功率波动和负载功率脉动时，呈现出良好的稳定性。

2）超级电容器蓄电池直接并联储能的等效模型，针对脉动负载、储能系统的性能改善及其影响因素，在有源式混合储能结构中，采用了一种近似恒流放电控制策略，蓄电池只以脉动负载的平均功率输出，放电过程具有明显的优化效果。

3）将超级电容器蓄电池混合储能应用于光伏等分布式发电系统，蓄电池的输出电流峰值远小于负载的脉动电流峰值，可以减少蓄电池组的配置容量，降低安装成本。

4）利用超级电容器的储能能力和并联控制器的变流控制作用，可以减少蓄电池的充放电循环次数，减小放电深度，延长蓄电池的使用寿命，降低运行成本。

5）将超级电容器与系统中的直流母线并联，可以降低源输出阻抗，提高稳定性能及带载能力。