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第３５卷第１２期Ｖｏｌ．３５Ｎｏ．１２
２０１１年６月２５日Ｊｕｎｅ２５，２０１１

大容量并网光伏电站技术综述

赵争鸣，雷一，贺凡波，鲁宗相，田琦
（电力系统国家重点实验室，清华大学电机系，北京市１０００８４）

摘要：为推动光伏发电的发展，加快新能源的高效利用，国内相继开工并已建成了若干兆瓦级大型
并网光伏电站示范工程。结合国内外的运行经验，综述了大型光伏电站在光伏阵列、变换器以及并
网方面存在的一些问题，阐述了其主要特征和关键技术领域的新动态，总结了对国内大型光伏电站
建设和运行的一些启示，并对大容量光伏并网发电的技术方向和未来发展趋势进行了探讨和展望。
关键词：光伏阵列；逆变器集群；光伏电站；并网

０引言干大型并网光伏电站的运行经验表明：大型光伏阵
列的固有温度特性和组合特性可能会导致电站出力
近年来，全球光伏产业发展迅速，根据
减小；除了随机波动性较大之外，谐波、不对称、闪变
Ｓｏｌａｒｂｕｚｚ的最新市场数据，２００９年全球光伏发电
等电能质量问题也影响着光伏并网［３］；电网的非理
系统装机总容量约为７．５ＧＷ，在金融危机形势下
想电源特性对逆变器并联运行将产生一定影响；电
仍较２００８年增长了２０％。自１９９３年德国建成第
网从自身安全运行的角度出发，对大容量并网光伏
１座兆瓦级并网光伏电站以来，大型并网光伏发电
电站提出了新的要求［４］。
成为重要的发展趋势，年全球并网光伏发电系
２００９本文对国内外大型并网光伏电站在运行过程中
统份额超过９０％。
凸显出来的一些问题进行了总结和分析，并阐述了
中国的并网光伏发电呈现出“分散开发、低压就
大容量并网光伏发电技术的一些新进展，以期对中
地接入”与“大规模集中开发、中高压接入”并举的发
国并网光伏发电技术研究有所启发。
展特征［１］。《国家能源发展规划》规定：大规模的太
阳能光伏电站作为２０１０—２０２０年重点发展的领域１大容量并网光伏电站的运行机理与特性
之一。２００４年深圳园博园建成了国内第１座兆瓦
大型并网光伏电站一般由１个或多个基本单元
级并网太阳能光伏电站，此后若干兆瓦级并网光伏
组成，如图１所示，每个单元的容量约为０．３～
电站相继在甘肃、宁夏、上海等地建成或开工。但目
１．０ＭＷ（如敦煌２个１０ＭＷ并网光伏电站各由
前的大型并网光伏电站仍以示范工程为主，旨在为
２０个容量为５００ｋＷ的单元组成）。其中，大面积的
光伏商业化并网发电积累运行经验。
光伏阵列组件实施光电转换后经汇流器将直流电分
建设大型并网光伏电站是大规模集中利用太阳
配给逆变部分，再由逆变器及其滤波装置转换为满
能的有效方式。相对于离网光伏发电系统，大型并
足电能质量要求的交流电，经变压器升压后并网。
网光伏电站可以省去蓄电池用作储能的环节，采用
通过逆变器控制，调节光伏阵列的输出电压进行
最大功率点跟踪（ＭＰＰＴ）技术提高系统效率。相对
ＭＰＰＴ控制。每个单元的逆变器可以是单台，也可
于小型并网光伏发电系统，大型并网光伏电站可更
以是多台并联。
加集中地利用太阳能，更多地使用逆变器并联、集中
管理与控制技术，可以在适当的条件下充分利用太
阳能的时间分布特性和储能技术，起到削峰、补偿电
网无功功率等满足电网友好需求的作用［２］。随着系
统成本的持续降低和发电效益的不断提高，大型并
图１大型并网光伏电站的基本架构
网光伏电站具有广阔的发展前景。但是，国内外若Ｆｉｇ．１Ｂａｓｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｌａｒｇｅ－ｓｃａｌｅｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ
ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｓｔａｔｉｏｎｓ

收稿日期：２０１０－０９－２６；修回日期：２０１１－０３－０４。相对于小容量的并网光伏发电系统，大容量并
国家自然科学基金重点项目（５０７３７００２）；台达环境与教育基网光伏电站具有以下运行特性：
金会电力电子科教发展计划重大项目（）。［］
ＤＲＥＭ２００９０２１）光伏阵列面积大，组件性能有所差异５。组

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２０１１，３５（１２）

件性能差异一方面源于生产厂家和电池型号不同带寻全局最大功率点的ＭＰＰＴ方法。
来的光伏阵列固有特性的差异，另一方面源于实际２．２光伏阵列的温升效应
运行条件不同导致的组件工作温度、日照强度的不光伏电池的输出特性与运行温度密切相关，如
同，从而达不到理想的光伏阵列组合特性［６］要求。图３所示。随着温度升高，短路电流略为增加，开路
这可能引起阵列内部损耗增加，导致阵列功率—电电压大幅降低，最大功率点电压降低，最大输出功率
压（Ｐ－Ｖ）曲线的多峰值特性，影响ＭＰＰＴ控制。也降低，大面积光伏阵列的输出特性将更为复杂［５］。
２）并网逆变器容量大、型号多，通常采用多台低光伏阵列的输出电压如果低于逆变器工作电压的阈
压逆变器组合［７］，由变压器升压至中高压（１０ｋＶ／值