光伏发电系统发电功率预测

光伏发电系统发电功率预测

陈江杰

华电新能源集团股份有限公司江苏分公司  江苏省南京市  210000

摘 要：随着时代和工业的发展，能源的消耗速度越来越快，不可再生的能源在快速的消耗之下总归有耗尽的一天，也会对环境有一定的污染，所以人们对可再生的清洁能源的述求越来越高，希望在生活在更多的使用一些能够再生的不会污染环境的能源。而电力正是一种可再生且对环境污染较小的能源，电力的产生也可以通过风力水利和光伏发电等清洁的动力源来实现，可以说从发电到使用电能都是一个极为清洁的过程。

关键字：光伏发电系统；发电功率；预测

前言：在电力的发电过程中，包含有很多种类的发电方式，诸如火力发电，风力发电，水力发电和光伏发电等，火力发电需要消耗化石能源且对环境有污染，现正在被逐步取缔。其余的风力水力光伏都是比较清洁的能源发电方式，而其中光伏又是一个比较特殊的存在，它依赖于阳光，但是阳光不是随时都有，所以光伏发电的发电功率预测就是一个很大的问题，且光伏发电也存在一定的电流波动，不宜大规模接入电网之中，这都是需要解决的问题。本篇文章就光伏发电的发电功率预测问题进行思考并提出一点建议，希望能对光伏发电功率预测有所帮助。

1 光伏发电及其特点

光伏发电是现在清洁能源发电的一种，其主要是由太阳光伏组件也就是太阳能板接收太阳光，然后以太阳能电池作为载体将太阳能转化为电能，其基本原理是光生伏特效。其与其他发电方式最大的不同就是它不是经过发电轮机的转动发电，我们熟知的风力或是水利都是通过风力或者水流带动发电轮机转动，使转子做切割磁感线运动从而发电，但是光伏是经由太阳能电池的直接能量转换，没有发电轮机的参与。其特点就是，正因为没有发电轮机的参与，使得光伏发电的设备相当小型化，不像风力那样动辄就是几十米长的风扇叶片，也不需要像水力那样专门修筑大坝这一类设施来放置发电机，小型化的设备意味着其可以随用随走，不要太固定于一个地方，但是也因为它自身没有依赖的设施，风力通常安置在常年有风的地方水力也有大坝可以实现长期发电，光伏的发电很依赖阳光的强度等，影响其发电效率的因素有很多，导致其发电效率不够稳定，且光伏发电发出的电是直流电，需要经过逆变器的转换才能真正投入使用。

2 光伏发电的技术核心问题

2.1 用户负荷

光伏发电的设备相对小型化，所以一般的企业或者个人也会考虑使用光伏发电，这使得光伏发电的布局呈现为分布式布局，这种情况就导致光伏发电的使用者非常分散，且一般规模都不会太大，但是整个光伏发电系统的总量却相当庞大。正因为这种情况，分散而又数量庞大的光伏发电者，各自为营的情况下无法做到统一调配，在将光伏发电并入电网的时候就会出现很多问题。诸如因为各地的日照时间与强度不同，导致各地的光伏发电功率难以统一，进而导致发电量不能准确定量，电网不知道每天会有多少光伏电力并入电网之中，不能有效估计设备的使用情况，大大降低了电网的并线效率。

2.2 电压波动

光伏发电是利于太阳能经由太阳能电池转化的直流电，要保证足够的发电效率及发电电压，就需要阳光充足且有足够的强度，但是在实际情况应用中，往往并不能保证一天中阳光的强度一种足够，且各个地区的气候不同，也会对日照时间和阳光强度有所影响。光伏发电时，如果阳光强度不稳定，就会进一步导致电源输出电压不稳定，无法达到电网并线要求。同时光伏发电不仅仅受阳光强度的影响，因为太阳光伏组件一般使用的是P-N结的半导体材料，在一定程度上也会受温度升降的影响，也会导致输出电源电压不稳定。

2.3 谐波污染

因为光伏发电发出的电是直流电，而我国电网中使用的是220V交流电，所以就需要将直流电转变为交流电，光伏发电一般是通过逆变器将直流转化为交流之后，在并入电网之中。但是逆变器的使用，一定会涉及到一部分高频原件，而高频原件应用到电力系统中往往就会有产生谐波现象的可能。一组光伏发电系统所产生的谐波不足以影响电力系统，但是我国拥有分散却数量庞大的光伏发电系统，一组光伏发电产生的谐波不足以影响到电力系统，但是一整个光伏发电系统的谐波量交织积累起来，就会产生一个庞大的谐波量，对电力系统产生谐波污染，降低输电效率，严重的时候连周围的通信都会受到影响。

2.4 孤岛效应

光伏发电系统的体积小巧，有时候会被应用在个人使用中，同时与电网相连，起到多则出售给电网，少则向电网购买的效果。所谓孤岛效应就是指在电网断电时，个人的光伏发电系统未及时与电网断开，同时个人光伏发电系统又与其相连接的耗电设备形成了一个电网之外的电力闭环系统，就好像在一个孤岛上，完成自给自足。但是这种孤岛效应因为未与电网断开，电流会流向电网，对电网中进行断电维修的工作人员构成威胁，使其处在危险之中。处于安全考虑应尽量避免孤岛效应，在需要电网电力时才与电网进行连接，平时不用一直连接在电网上。

3 光伏发电系统发电功率预测方法

光伏发电的发电功率难以预测，但现在也有一些方法可以在一定程度上预测出光伏发电系统的发电功率。一个就是根据时间的长短，通过对气象卫星对天气云层的情况来预估该地区未来一段时间内的日照情况，以此判断该地区的阳光强度与日照时间，进而预测光伏发电在这段时间内的发电功率；二是直接或间接的预测，通过对一天内的光伏发电效率曲线进行观察总结其规律或对太阳辐射进行预测从而预测这算出光伏发电的效率；三是数学模型的建立，将光伏发电地区的日照情况以及温度设备等的信息用来建立数学模型，通过数学模型的建立将多方面的影响因素考虑其中，综合预测出该地区的光伏发电系统发电效率。

4 结语

光伏发电是现在社会使用比较广泛的一直清洁能源发电方式，同时它也是一种特殊的发电方式，由于我国光伏发电的起步时间比较晚，研究时间比较短，所以在诸多方面还存在着许多的不足，希望本篇文章所表达的一些问题和预测方法能对未来光伏发电功率预测有所帮助。

参考文献：

[1]吴攀.光伏发电系统发电功率预测[J].发电技术,2020,41(3):6.

[2]王清龙.光伏发电系统发电功率预测研究[D].天津大学,2014.

[3]钱振,蔡世波,顾宇庆,等.光伏发电功率预测方法研究综述[J].机电工程,2015,32(5):9.