概述
光伏系统是利用太阳电池组件和其他辅助设备将太阳能转换成电能的系统。一般分为独立系统、并网系统和混合系统。如果根据太阳能光伏系统的应用形式、应用规模和负载的类型可以细致的划分为六种类型。
太阳能光伏系统最大的特点就是光伏阵列产生的直流电经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电之后直接接入市电网络，并网系统中PV方阵所产生电力除了供给交流负载外，多余的电力反馈给电网。在阴雨天或夜晚，光伏阵列没有产生电能或者产生的电能不能满足负载需求时就由电网供电。因为直接将电能输入电网，免除配置蓄电池，省掉了蓄电池储能和释放的过程，可以充分利用PV方阵所发的电力从而减小了能量的损耗，并降低了系统的成本。但是系统中需要专用的并网逆变器，以保证输出的电力满足电网电力对电压，频率等指标的要求。因为逆变器效率的问题，还是会有部分的能量损失。这种系统通常能够并行使用市电和太阳能光伏组件阵列作为本地交流负载的电源。降低了整个系统的负载缺电率。而且并网PV系统可以对公用电网起到调峰作用。针对并网系统的特点，索英电气早在数年前，就研制成功了太阳能并网逆变器，专门针对各种损益的电能进行再回收利用。取得了长足的进步，并攻克了并网系统上，一系列技术难题。
技术原理
1 最大功率点跟踪
1．1太阳能电池特性
从太阳能电池的I-V特性曲线可以看出太阳能电池是一个非线性直流电源，而且受光照强度和环境温度的影响。如图2示，太阳能电池在任何时刻都存在一个最大功率输出的工作点，而且随着光照强度和温度的变化而变化。为了能让太阳能电池充分发挥它的光电转换能力，就需要实时控制太阳能电池的工作点以获得最大功率输出。
1．2最大功率点的控制
目前常用的最大功率点跟踪方法主要包括恒电压跟踪法、间歇扫描法、电导增量法、扰动观察法和改进扰动观察法等。针对扰动观察法容易产生“误判”现象，因此对其进行了改进，即改进扰动观察法。该方法增加了与下一时刻的功率水平进行比较的环节，有利于提高最大功率跟踪的效率。图3为改进扰动观察法流程图。
1．3最大功率点跟踪的控制
在常规的线性系统电气设备中，为使负载获得最大功率，通常要进行恰当的负载匹配，使负载电阻等于供电系统的内阻，此时负载上就可以获得最大功率。但是，在太阳能电池供电系统中，太阳能电池的内阻不仅受日照强度的影响，而且受环境温度及负载的影响，因而处在不断变化中，从而不可能用上述简单的方法获得最大输出功率。目前所用的方法是在太阳能电池阵列和负载之间增加一个DC／DC变换器，通过改变DC／DC变换器中功率开关管的占空比，来调整、控制太阳能电池阵列工作在最大功率点，从而实现最大功率点跟踪控制。本文采用BOOST升压电路结合改进扰动观察法来对太阳能电池板进行最大功率点跟踪。如图4所示，将检测到的太阳能电池的输出电压坼v和输出电流Ipv信号输入到MPPT算法模块，相乘得出太阳能电池输出的功率，然后运用所采用的改进扰动观察法，经过算法运算，输出一个调制信号，该调制信号与恒定频率的三角波信号相比较，产生控制BOOST电路中功率开关器件的开关信号，通过不断调节功率开关器件的占空比来达到太阳能电池最大功率点跟踪的目的。
2并网控制策略
2．1逆变器拓扑和控制方式
并网逆变器采用电压型全桥逆变器，控制方式一般采用输出电流控制，控制逆变器的输出电流以跟踪市电电压，即可达到并联运行的目的。本文采用电流控制方式为滞环比较方式，虽然滞环比较方式频率不固定，但它具有自动峰值限制能力，电流跟踪精度高、动态响应快、不依赖负载参数和无条件稳定等优点。滞环控制原理是将给定电流与反馈电流的误差与一个确定滞环阈值H做比较，以确定两对开关管的开关逻辑，如图5所示。在输出电流正半周，当误差超过滞环的上阈值，开关管S2和S3导通，S1和S4关断，UAs=-E，电感电流减小；当误差低于滞环的下阈值，开关管Sl和S4导通，S2和S3关断，UAn=E，电感电流增大。
2．2并网控制策略
光伏并网系统采用双闭环控制策略进行并网控制旧。双闭环的外环为电压环，目的是为了控制并网逆变器直流输入端电压即电容电压稳定：内环为电流环，目的是为了控制并网逆变器的输出电流与电网电压同频同相，输送到电网的功率因数近似为l。将实际检测到的电容电压与给定的电容电压相比较，差值经过调节器，得到电流环的给定并网电流的幅值，当实际的电容电压超过给定值时，给定并网电流的幅值会增大，电容电压会下降；当实际的电容电压小于给定值时，给定并网电流的幅值会减小，电容电压则会增加，由此来实现电容电压稳定。给定并网电流幅值与经过锁相环节得到的电网电压的频率和相角同步信号相结合，得到并网电流的给定信号，此给定电流再与实际检测到的并网电流相比较，差值经过滞环比较环节，得到全桥逆变器的功率器件的开关信号，控制功率器件开通和关断，使并网电流在指定的环宽以内变化。
3孤岛检测方法及其参数优化
3．1主动频率偏移法
光伏并网发电系统的孤岛效应对维修人员和电网设备构成了极大的危害，所以，光伏并网发电系统中必须加入反孤岛策略来抑制孤岛效应的发生。主动频率偏移法对孤岛检出率高，又无须在系统中添加任何硬件，但其检测性能受算法参数的影响很大，如果参数设置较小，虽然对电网的扰动小，但孤岛状况有被漏检的可能；如果参数设置较大，孤岛检测出的可能性较大，但是又会恶化电能质量，甚至可能引起电压闪变和系统不稳定。因此，针对AFD算法的特点，在其基础上提出了基于线性正反馈的频率偏移法。
国内发展和应用现状
我国正处在经济转轨和蓬勃发展时期，但能源问题严峻，城市中由于大量使用化石能源，环境持续恶化。2000年世界卫生组织WHO公布的世界上污染最严重的是个大城市中，中国占了八个，其中北京居于第七位。大力发展光伏并网发电将有助于尽早解决这一问题。国家有关领导部门已经开始给予足够重视，首先是国家科技部已规划有步骤地推进相关的科技创新研究、示范及其产业化进程。八五和九五期间把“光伏屋顶并网发电系统”流入了“国家科技攻关计划”，在深圳和北京分别建成了100KWp、17 KWp、7 KWp和5 KWp的光伏屋顶并网发电系统并成功实现了并网发电。
到目前为止，我国光伏并网发电的关键技术及设备仍主要来自进口，但面对如此巨大的国内需要，脚踏实地地发展具有自我知识产权的相关高技术，进而实现其产业化，已是刻不容缓。
国外发展和应用现状
2000年全球光伏组件的产量达到287．7MW，比上一年增长了43％(其中日本增长61％，达到128．6MW，德国增长50％，美国增长23．3％)，是全球增长率最高的产业(超过了IT产业和通信产业)。
通过改进工艺、扩大规模，太阳电池组件的生产成本己开始大幅度降低。组件成本30年来己降低2个数量级，2000年世界重要太阳电池组件厂商的成本均大约为2 5美元／Wp，组件售价3．5美元/Wp左右。2001～2005年期间单个生产厂商的规模生产能力预计可达50-100MW／年。
当前地面应用最多的太阳电池有单晶硅、多晶硅和非晶硅三大类。目前单晶硅电池的实验室摄高效率为24.7％(澳大利亚新南威尔士大学)，多晶硅电池的实验室最高效率为19.8％(澳大利亚新南威尔士大学)，非晶硅电池的实验室最高效率(三结)为15.2％(Uni—solar)。
夺1995年澳大利亚新南威尔士大学与太平洋能源公司合作，投资500万美元，计划用7 年时间开发出薄膜电池的产业化生产技术，计划建立年产20MW的生产线。据报道，该项目“可行性分析报告”中指出：“薄膜太阳电池的成本可下降到1澳元/Wp以下”。这样，太阳能光伏发电的成本将可与常规能源发电的低谷电价相比拟。同样，美国、日本、欧洲等其他发达国家也正在加紧进行相关的研究和发展。
供应商信息
北京能高自动化技术有限公司
SMA Solar Technology AG / SMA
山亿新能源股份有限公司
特变电工新能源公司
江苏南自通华电气集团
经典案例
参考文献
[1]李冬辉，王鹤雄，朱晓丹等. 光伏并网发电系统几个关键问题的研究[J]. 电力系统保护与控制，2010，38（21）：208—218.
[2]赵为. 太阳能光伏并网发电系统的研究[D].合肥：合肥工业大学，2003.
[3]雷珽，艾芊.光伏并网策略及应用研究[J]. 低压电器，2010，（2）：21—28.
