家庭光伏发电系统（精选8篇）
家庭光伏发电系统 篇1
家庭光伏发电问答
一、常见问题
1、如何做家用光伏发电系统？
答：首先，我们要采集您的基本信息，包括房屋类型（民宅 or 商品房）、屋面结构、屋顶面积、月用电量等。根据上述信息，我们会为您设计一套最经济适用的系统方案，以实现利益最大化。
2、商品房可以安装分布式光伏发电吗？
答：商品房是可以安装的，但需要您向单元楼居民和物业说明情况，申请表需要居民签字和物业盖章，作为并网申请的资料存档。
3、分布式光伏发电的安装成本是多少？
答：初步报价是10000元/千瓦（周边地区）-12000元/千瓦（偏远地区），最终报价要根据您的具体情况设计好方案后核定。
4、分布式光伏发电的安装面积是多少？
答：要根据您的屋顶可利用的实际面积计算，一般1KW需10平方米的安装面积。
5、家用光伏发电系统需要储能设备吗？
答：我们建议家用光伏发电最终并入电网使用，这样就不需要蓄电池做储能，节约了很多成本，同时并网还可享受政府补贴，这是最经济的方式。带有蓄电池储能设备的离网系统一般用于偏远山区，不具备并网的条件。
6、你们提供哪些服务？
答：我们提供的是一站式服务，包括方案设计、系统设备、运输安装、并网的技术支持及售后服务等。
7、我想安装家用光伏发电，如何操作？
答：我们公司的流程是：
一、双方初步洽谈，商务条款确定后，签订业务合同；
二、用户交定金；
三、中电为用户设计初步方案；
四、业主认可初步方案后，按照合同约定付款（预付款）；
五、中电为用户做深化方案设计，并得到业主的确认；
六、业主付清余款，中电供货并安装施工；
七、中电协助业主办理并网手续。
8、分布式光伏发电包含哪些设备？
答：基本配置为：太阳能电池板、逆变器、支架、电缆及安装配件等。大型电站还需要变压器、配电柜等其他辅助设备。
9、分布式光伏发电收益如何？
答：从长远来看，光伏发电的收益是很客观的。目前国家和政府都在大力支持光伏发电，有很好的补贴优惠政策，一般的在4年左右会完全收回成本。而我们的光伏组件使用寿命为25年，国家补贴为20年，成本收回后就是收益。
10、避雷：
支架安装好后，使用线缆连接各金属导轨，接入建筑屋面原有避雷设施。如无，则按以下标准先搭建防雷网。
国家标准是用直径8mmX长度150mm的镀锌圆棒竖立在屋顶，每根之间距离为160mm，围着整个屋顶外围，再把上述竖立圆棒焊接好；还要将其用两根以上与柱上的钢筋焊接好，如果没有柱则要接到专用的地面地线上。
11、公共生活影响
可能占用屋顶公摊面积，需业主自行协调。如电站区域存在高压直流，建议隔离，如无则不必担心。
12、楼房损坏，积水影响 不适用低承载/装饰性施工面； 现有设计均为架空，不会导致积水。
13、辐射数据
逆变器设备符合EMC工业电磁辐射标准。
14、并网对居民用电影响
逆变器会实施跟踪电网频率、电压等指标，并使之同步，不会造成谐波干扰。逆变器均带有孤岛保护、超压欠压等电气保护机能。
二、产品知识
1、什么是光伏发电？
答：光伏(PV or photovoltaic)是太阳能光伏发电系统的简称。是一种利用太阳电池半导体材料的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统，有独立运行和并网运行两种方式。太阳能发电分为光伏发电和光热发电。光热发电是通过聚光集热系统加
热介质，再利用传统蒸汽发电设备发电；而光伏发电因具有电池组件模块化、安装维护方便、使用方式灵活等特点，是太阳能发电应用最多的技术。
2、多晶硅和单晶硅光伏电池的区别？
答：单晶硅光伏电池组件转换效率（≈16%）高，稳定性好，但是成本较高。多晶硅电池成本低，光伏组件转换效率（≈15%）略低于单晶硅太阳能电池，性价比较高，且具有更好的弱光环境发电性能。
3、什么是分布式光伏发电？
答：相对于集中式的大型光伏电站，分布式光伏发电指采用光伏组件，将太阳能直接转换为电能的小型发电系统，一般由以下部分组成：1.光伏电池板；2.直流汇流箱（可选）；3.逆变器；4.双向电表（电网免费提供）。目前应用最为广泛的分布式光伏发电系统，是建在建筑物屋顶的光伏发电项目。该类项目必须接入公共电网，与公共电网一起为附近的用户供电，其原则是“就近发电，就近并网，就近转换，就近使用”。
a）分布式光伏发电系统的组成？
答：相对于集中式的大型光伏电站，分布式光伏发电指采用光伏组件，将太阳能直接转换为电能的小型发电系统，一般由以下部分组成：1.光伏电池板；2.直流汇流箱（可选）；3.逆变器；5.双向电表（电网免费提供）。目前应用最为广泛的分布式光伏发电系统，是建在建筑物屋顶的光伏发电项目。该类项目必须接入公共电网，与公共电网一起为附近的用户供电，其原则是“就近发电，就近并网，就近转换，就近使用”。
b）分布式光伏发电的特点？
答：1．输出功率相对较小，一般系统容量在几千瓦以内。
2．系统容量大小不影响发电效率，投资收益率不低于大型光伏电站。3．系统模块化，没有需经常更换的易损部件，安装快速，维护简单； 3．发电过程中，没有噪声，不会污染空气和水。
4．白天可以自发自用、余电上网，一定程度上缓解区域用电的紧张状况。
C）分布式光伏发电对电压有影响吗，会不会影响家电的使用？
答：分布式光伏发电系统因功率较小，对电压的影响根本感觉不到。再者，逆变器的功能是将光伏电池发的直流低压电转换为220v民用电，而我们的光伏专用逆变器本身就具有智能调节电压的功能，所以光伏电使用起来同电网电没有区别，不会影响家用电器的使用。
d）家庭光伏发电安全性怎样，如何应对雷击、冰雹、漏电等问题？
答：首先，直流汇流箱、逆变器等设备线路都具有过载保护的功能，当发生雷击、漏电等异常电压时，会自动关闭断开，所以不存在安全问题。其次，我们的光伏组件表面均采用超强耐冲击的钢化玻璃，通过欧盟认证时都经过苛刻的测试试验，可承受风压2400Pa，雪压7200Pa，一般自然气候难以伤害光伏面板。此外，每块光伏组件都可以独立运行，即使一块组件损坏，也不影响其他组件正常工作。
e）使用了光伏发电，当电网停电时我们还会有电吗？
答：没有。当电网停电，并网发电系统停止工作。如果需要在此情况下自发自用，您可以选择额外加装一个蓄电池等装置。蓄电池价格较高且寿命较短，一般不建议安装。
三、国家政策
1、光伏发电能否并网，申请流程会不会很麻烦？
答：可以向国家电网申请并网，业主只要您提供必要的证件（户口本、土地证、房产证），整个申请流程由我们为您代办。目前整个并网流程大概需要40个工作日。提出并网申请后，获取电网公司提供的并网接入方案周期为20个工作日以内，我们的安装施工周期约为2天，安装双向电表周期为10个工作日以内，并网调试和验收周期为10个工作日以内。并网接入用户侧的工程由业主投资，并网接入引起的公共电网改造部分由电网企业投资建设（免费提供双向电表、免费验收调试、免费线路改造）。
2、自发自用的电能够计量吗，余电上网价格如何计算？
答：白天光伏系统自发自用，逆变器上会有显示当日发电时间、当日已发电量，以及总发电量，因此所有发电信息一目了然。目前电网收购光伏电的价格为各省的脱硫燃煤机组标杆价，江苏的价格为0.455元一度，江西的价格为0.4852元一度，各省的不一样。
3、光伏发电有没有国家补贴，具体如何补贴？
答：国务院对所有分布式光伏发电项目发放补贴，补贴年限为20年，无论是自发自用电量和上网电量，统一每度补贴标准在0.42元左右，具体补贴细则年内即将出台，补贴通过国家电网公司计量和支付。目前，我们公司正在组织申报“国家级光伏集中应用示范社区”，除了以小区为单位申报外，还可以由厂家集中统一申报，国家对自发自用的电量和多余上网的电量实行0.4-0.6元/度的电价补贴，该补贴出自财政部设立的可再生能源基金。
4、我先了解一下，等了解后再搞这个项目吧。
答：国家和地方政府补贴细则刚刚出台，如果您现在提出并网申请，整个并网流程至少要2个月，等你实现并网下来的时候，正好第一批受益者。况且我们在施工之前是不收取任何费用的，申请之后您还可以再考虑。
四、售后服务
1、光伏发电系统的寿命多长，维护会不会很麻烦？
答：一般的光伏组件寿命在25左右，我们的产品寿命长达30年，售后质保期为20年，绝对没有后顾之忧。我们会有专门的售后服务人员定期检查维护，因为我们的整个系统本身就有智能监测的功能，因此维护较为简单，一般就是清除光伏玻璃面板上的鸟粪、树叶等遮蔽物。此外，光伏组件都是模块化封闭的，一般不需要维修，直接更换就行了，在质保期内我们负责免费更换。
2、你们的光伏系统的稳定性如何，会不会过几年就不行了？
答：我们的光伏组件通过全球各地的权威检测认证，通过了通过了抗盐雾和氨腐蚀测试，且具有优秀的弱光环境发电性能。20年后的发电性能还能保持88.5%，25年后的发电性能保持83.5%。
家庭光伏发电系统 篇2
电网是农村的重要基础设施, 农村供电对农村经济发展及农民生活水平提高至关重要。随着产业发展、居民用电量增加以及社会事业发展都对电力负荷提出了新的更高的要求。近几年来, 山西各级政府陆续实施了农村电网改造工程、完善工程、维护工程。但是由于资金投入有限, 电网改造不彻底, 再加上这些年农村经济发展较快, 用电量大幅增加, 用电矛盾突出。光伏发电系统对于解决用电需求问题具有很强的现实意义。
2 应用基础
山西农村地区一般家庭都是独门独院, 住房为普通平顶等。只要屋顶是水泥构造或新建瓦房, 安装光伏发电系统, 基本就可满足光伏发电系统30 kg/m2的承重和荷载要求。当屋顶为老瓦房或其他种类无法满足光伏系统的承重要求且加固成本较高时, 也可在院落中无阴影遮挡的区域安装。
如果住宅没有房产证, 可在村里和乡镇开具证明, 以便用于农户需要并网时, 在供电局申请并网手续。
3 应用方案
当农户计划安装光伏发电系统时, 一般优先考虑选择220 V并网方式。如当地供电局允许, 可采用并网的2 k W或3 k W分布式光伏系统。在山西地区, 2 k W光伏系统日均发电约6~8 k Wh, 需要占用面积约14 m2;3 k W光伏系统日均发电约9~12 k Wh, 需要占用面积约21 m2。这两种系统基本满足普通农户的使用。
系统中的光伏组件、逆变器、控制器或蓄电池等电气设备应该要求提供相同批次、相同规格、质保时间长、外观整洁的正规产品, 以确保系统的安全性和发电收益。系统中成本最高, 使用时间最长的部分就是光伏组件, 尤其需要关注, 安装时避开雨、雪、大风等恶劣天气, 防止漏电等意外事故;组件开箱后应正面朝上平置地面, 搬运时应轻拿轻放。系统最好配置远程实时监控功能, 方便后期自己使用和厂家维护。
系统的安装方式可采用目前比较成熟的热镀锌钢或铝型材支架, 连接电缆也建议选择光伏专用的。
光伏发电系统一般可安装在屋顶或庭院中, 采用安装固定倾角的镀锌支架。如为砖瓦结构屋顶, 则需要打开瓦片, 在支撑梁上打膨胀螺栓或化学锚栓, 安装转接配件, 将瓦片盖回, 然后再安装支架和组件。
如不具备并网条件, 则需采用配置储能装置的离网光伏系统。96V200Ah的蓄电池储能单元可提供约12 k Wh的用电量, 基本满足普通家庭日常使用, 可配置3 k W或4 k W的光伏组件。
4 经济收益
安装一套2 k W的系统, 目前市场价格约需1.6万元~2万元, 在山西地区日均可发电约8 k Wh, 年均约3 000 k Wh。国家分布式光伏系统补贴为0.42元/k Wh, 补贴时间为20年, 居民用电约0.45元/k Wh, 则系统年均收益可达到约2 600元。如当地政府无额外补贴, 则系统成本可在6~10年内收回, 剩余使用时间产生的发电量为纯收益。
国家统计局山西调查总队公布的数据显示, 2015年山西农村居民人均收入约8 400元左右, 一套小型2 k W的光伏发电系统产生的收益就可以达到居民收入的25%, 经济性非常可观, 还可以为降低北方地区的雾霾作出贡献。
5 展望及建议
根据《山西省农村扶贫开发总体规划 (2011~2020年) 》所述, 农民年人均纯收入2 300元以下即为贫困, 全省贫困人口有近100万户居民、400万人口。目前山西省年度扶贫资金约10亿元, 如能加大精准扶贫力度, 各地市配套支持部分资金和政策, 相信在“十三五”结束之时, 山西省贫困人口能够大量减少。
摘要：简述了山西农村家庭用电情况的现状, 介绍了光伏系统在农户的典型应用和安装注意事项, 分析比较一般的经济收益情况, 对五年内的发展情况提出展望和建议。
关键词：光伏系统,农村家庭,发电
参考文献
[1]郭幸丽, 陈玉芳, 贾冬青, 等.光伏太阳能在新农村建设中的应用[J].黑龙江科技信息, 2015 (29) .
[2]韩永奇.关于我国发展农村分布式光伏的思考[J].新材料产业, 2015 (1) .
家庭光伏发电系统 篇3
村委负责这项工作的是大学生村官小吴。小吴告诉小李，安装家庭光伏发电站一般需投入5、6万元，每产生1度电，国家和省里都有补贴，从长远来看，是非常划算的。村里推荐给村民的都是正规、有经验的光伏安装企业；此外，村里会统一负责并网申报及安装后的验收、调试。
跟小吴深入探讨又在网上仔细了解之后，小李家决定安装光伏屋面，并在小吴的推荐下选择了光伏陶瓷瓦。光伏陶瓷瓦通过封装工艺将陶制瓦片与太阳能模组结合，可替代传统的建筑瓦片（图1）。安装光伏前，需考虑屋顶的使用权问题。小李家的房屋属于自建房，这点完全不必担心。光伏安装公司实地考察了小李家的屋顶，以保证其能提供光伏陶瓷瓦的安全安装条件。考虑到家庭年用电量在1200kW·h左右，小李和光伏安装企业商议后，决定安装144片8W/片的琉璃瓦型光伏陶瓷瓦，年发电量在1200kW·h左右。
光伏安装公司的陆工根据小李家坡屋面的尺寸，横竖向设计了光伏陶瓷瓦的摆放位置。陆工说，光伏陶瓷瓦屋面发电系统各组成部分在建筑中的位置应合理，并满足其所在部位的建筑排水和系统检修、更新与维护等要求，所以靠近脊瓦的一排瓦不宜选用光伏陶瓷瓦。这些工作做好后，将光伏陶瓷瓦按横竖尺寸进行挂瓦。
安装光伏陶瓷瓦时，先根据预先设计确定电路的联接方式，在瓦片之间进行线路连接。原则上做到边安装边检测线路连接是否到位，一般以36片光伏陶瓷瓦为1组进行电压测量。整体光伏瓦安装接线完成后，对其汇流电缆进行电压及电流测量，确定是否符合应有的工作状态。
接着，便是固定光伏瓦。每一分段或分块内的光伏陶瓷瓦，均为自下而上固定。光伏陶瓷瓦的最下面一层和最上面一层，用水泥钉与挂瓦条固定。卧瓦层采用1∶3水泥砂浆粘贴，砂浆厚度约为30mm，贴上后用灰铲柄轻轻敲打，并用靠尺调整瓦的平整度和垂直度。
待大面积光伏陶瓷瓦施工固定完毕后，用靠尺检查瓦的垂直、平整度，并用小钉锤检查光伏陶瓷瓦是否存在空鼓。如有，需进行维修处理。在安装光伏陶瓷瓦的整个过程中，不要破坏原屋面的防水层。
这些工作完成之后，大学生村官小吴会通知电力公司上门安装电表和计量装置，进行并网验收和调试，完成最终并网的程序。
家庭光伏发电系统 篇4
光伏发电已经在全国各地炸开了花，一装一大片，很多人都是看到别人家装了后躺着都能赚钱，便都跟着装一套。
尤其是在乡村小镇，每家每户都有屋顶闲置的屋顶资源，装起来方便，家家户户一套光伏电站也就司空见惯了。
“我家的整个房顶上安装了光伏太阳能发电板，现在这一年的发电收入能顶好几亩地的粮食钱，日子越来越好过了。”山东省东营市河口区义和镇宝一村村民王志如看着屋顶光伏电站喜上眉梢。
宝一村共计248户农民，其中95%的村民安装了光伏发电项目，每日用电量、发电量、每日挣了多少钱一目了然，剩下电并入电网销售，1千瓦年纯收入1200元，真正开启了农民向天要钱的新举措。
分布式光伏发电清洁环保、经济节能，采用并网收购能为贫困户带来稳定收益，符合国家精准扶贫的要求。
如果你也心动了，想自家装个光伏电站赚钱，那么你就必须要了解光伏并网流程了，因为只有并网了你才能领到国家以及政府的补贴。
以下是家庭光伏电站申请并网与领取补贴的四个步骤，请收好！
1、并网申请
地点：区县一级的电网营业厅，有的地方也可以到乡一级。(最好拨打申报热线95598咨询清楚)。
需要资料：身份证、户口本、房产证的原件和复印件。
有些村集体的房产没有房产证，你可以让镇一级的政府开一份证明，或是由村集体出一份相关说明，再拿到镇一级政府盖章即可。
需填写的资料：并网申请表。
具体过程：去营业厅办理分布式并网业务的窗口，工作人员会给你一份“并网申请”，按照要求填写好，并把身份证、户口本、房产证的原件和复印件一并交给工作人员。其中，原件看一眼就会还给你，工作人员会把复印件留下来存档。
2、电网出具并网接入方案
地点：电网营业厅（有可能仅仅通过电话沟通）。
具体过程：并网申请后，电网会派工作人员到你家勘察现场情况，比如变压器的位置、线路怎么接，电表安在哪儿等等。勘察完毕后，会给你出具一份并网接入方案，由你签字确认。一般这份方案是一式两份，一份给你，另外一份电网留档。拿到并网方案后，你就可以施工安装了。
注：
①有些地方为了让你少跑一趟，电网那边在接入方案出来之后，不会让你跑到营业厅来签字，而是直接给你打电话告诉你说：并网接入方案已经做出来了，你可以安装了。
那接入方案啥时候让你签字确认呢?这种情况下，一般会在并网验收的时候，电网人员把方案一并拿来让你签字。
②还有一些地方因为安装的人比较多了，流程都特别顺了，电网可能会省去现场勘查这个步骤，直接在约定的日期内给你出具一份并网接入方案，然后等并网验收的时候再带到你家去。
3、施工安装
具体过程：选择靠谱的产品并由厂商负责安装。
光伏安装
注：请一定要选择靠谱品牌的产品和厂家，并且安装队伍一定要有承装(修、试)电力设施许可证，否则会影响并网验收和日后的收益。
4、验收并网签订购售电合同
地点：电网营业厅/你家。
需要提供的资料：产品合格证、出厂检测报告，产品认证，安装资格证，即承装(修、试)电力设施许可证等。
需要填写的资料：并网验收申请。
具体过程：
（1）携带着上述包括产品合格证在内的所有需要提供的资料，到电网营业厅填写一份《并网验收申请》，将申请与所有资料交给电网。
（2）电网公司的人审核相关资料，如有资料缺失或其他问题，会通知你补交资料。
（3）审核资料通过后如没有问题，电网工作人员会到你家现场查验安装的情况，具体可能会查看欠失压脱扣、接地情况、安装规范等等。
（4）验收没有问题后安装并网电表。
（5）与你签订一份购售电协议。协议中会写明收益的细节，约定收益发放的周期、方式、合同有效期和续签方式等。一般来说，收益发放的周期各地规定不同，有的是按月发放、有的是按季度，也有半年发放一次的，但基本都是发放到个人的银行卡中，相关的银行卡开户地址和卡号也会在协议中注明;合同有效期各地也不尽相同，有的是三年一续签，有的是长期合同。
注：从上述过程中可以看出，选择可靠的品牌和厂家非常重要，否则会影响并网验收!无法并网的系统，也就谈不上任何收益了!特别提醒
1.我们县的电力部门说没有并网这项业务怎么办？
分布式光伏发电是国家现在大力推广的清洁能源利用方式，国家电网和南方电网都在想尽一切办法解决分布式并网消纳的种种障碍，国家甚至斥资数千亿要整改农村电网，以解决并网难题，国家这么重视，基层电力部门竟然说没有并网业务？要么他是业务不精，要么他就是懒得给你装。
但是咱不能当面这么说工作人员，否则他更不给咱并网了，那怎么办？
打电话投诉他。如果是国家电网，可以拨打95598按照电话提示一步步操作投诉。据投诉过的人说，非常管用。国家电网内部有一套投诉反馈机制，如果被投诉的机构不在规定时间内给予客户满意的答复，那么这个机构这个月的绩效就没有啦。或者拨打12398（国家能源局）进行投诉电话，都是非常有效的办法。
2.我家要拆迁了，光伏发电系统怎么办？
有两种解决方案：
1）一种是异地搬迁。如果你的新房屋顶还能装电站，或者你还有别的屋顶可以用，那么可以把要拆迁的房子屋顶上的电站拆卸下来再安装到新屋顶上。采用这种方法需要注意以下事项：
①异地搬迁的系统需要重新走并网申请手续，才能并网。
②搬迁产生的费用和损失由个人承担。
光伏发电审批流程 篇5
1、项目核准所需支持性文件
可行性研究报告批复意见、开展项目前期工作的通知、土地初审文件、土地预审文件、环境评价批复文件、水土保持批复文件、项目贷款文件、电力系统接入文件。
2、以上支持性文件由哪些单位发文
可行性研究报告批复意见和开展项目前期工作的通知由省市发改委发放；
土地初审文件由项目所属当地国土部门发放； 土地预审文件由省市国土部门发放； 环境评价批复文件由省市环保部门发放； 水土保持批复文件由省市水利部门发放； 项目贷款文件由项目所申请贷款银行发放； 电力系统接入文件由电网公司发放；
3、在申请土地预审时需要哪些文件
土地初审文件、土地现状图、土地规划图、土地预审申请表、土地预审请示文件、土地影响规划报告。
4、申请土地预审时都有国土厅哪些处室参与
规划处、耕保处、利用处、地籍处、执法大队。
5、当确定在一地区建设项目时，首先应注意哪些问题 应注意项目所在地占有土地的性质，是否与当地土地规划部门所规划的建设项目用地冲突。应注意项目所在地附近是否有可靠电网接入点。
6、在申报项目建设用地时需提供哪些文件
项目所在地压覆矿产评估报告、地质灾害评价书、项目所在地勘测定截图、土地复垦报告书。
7、怎样保证项目前期工作高效快速的进行
可同时进行多项批复文件的基础编制工作，如：同时委托多家单位做项目水土保持报告书、环境评价报告书、土地影响规划报告书、接入系统可行性报告等。在选择报告编制单位时应按照相关批文单位制定单位委托。
二、报表统计部分：
1、发电厂用电量、发电厂用电率、综合厂用电率的计算公式:
答：发电厂用电量=发电量-上网电量；
发电厂用电率=（发电量-上网电量）/发电量 综合厂用电率=（厂用电量+外购电+设备自耗电）/发电量
2、发电量、利用小时、平均设备容量之间的关系： 答：发电量=平均设备容量×利用小时数
3、发电量、上网电量、线损率之间的关系： 答：上网电量=发电量×（1-线损率）
光伏发电工程验收规范 篇6
1.本规范的适用范围虽限定在380V及以上电压等级接入电网的光伏发电新（扩）建工程。光伏发电工程一般通过单位工程、工程启动、工程试运和移交生产、工程竣工四个阶段验收，但对于规模较小的光伏发电工程四个阶段验收可以简化，可通过单位工程、工程启动试运和移交生产、工程竣工三个阶段验收，相应的验收组织、验收流程和验收资料制备可以适当简化，在保证验收质量的前提下提高效率。3除国家或相关行业有特殊要求外，采用的标准系指验收时国家或相关行业已颁发执行的标准。
“批准”文件是指按照该工程项目管理权限，经过有关部门或单位的正式批准。超越上述权限单位所批准的各种文件不能作为验收依据。
光伏发电工程的验收依据，在本规范附录中已一一列出，在验收时应以此对照检查。
4确定验收主持单位，并主持验收工作，主要是为了落实验收责任，保证验收工作质量。基本规定 本条规定了工程验收的主要依据。2 本条规定了工程验收的主要内容。验收过程中发现的问题，其处理原则应由验收委员会（工作组）协商确定。主任委员（组长）对争议问题有裁决权，若1/2以上的委员（组员）不同意裁决意见时，应报请验收监督管理机关或竣工验收主持单位决定。参照其他电力建设工程，在现实中，不按有关规定进行验收就将工程投人使用，造成重大事故的实例时有发生，给人民的生命财产造成了重大损失。为了防止光伏发电工程类似事件的出现，及时发现和解决有关问题，本条再次强调应经过验收后方可投人使用或进行下阶段施工。本着分工明确、便于管理的原则，由建设单位负责验收资料的收集、整理，有关单位按要求配合。6 提供资料是指需要分发给所有验收工作组组员或验收委员会委员的资料；备查资料是指按一定数量准备，放置在验收会场，由专家和委员根据需要进行查看的资料。明确各参建单位职责，是为了更好的保证验收工作质量。
3单位工程验收 光伏发电工程按照大纲审查会讨论结果，将工程划分为土建工程、安装工程、绿化工程、安全防范工程、消防工程五大类，每大类可有一至多个单位工程。2 单位工程验收是工程启动前的最后一次验收，也是最重要的一次验收。验收合格的条件有五个：除构成单位工程的各分部工程应合格，并且有关的资料文件应完整外，还需进行以下三方面的检查。
涉及安全和使用功能的分部工程应进行检验资料的复查。不仅要全面检查其完整性（不得有漏检缺项），而且对分部工程验收时补充进行的见证抽样检验报告也要复核。这种强化验收的手段体现了对安全和主要使用功能的重视。
此外，对主要使用功能还需进行抽查。使用功能的检查是对建筑工程和设备安装工程的综合检验，也是用户最为关心的内容。因此，在分项、分部工程验收合格的基础上，竣工验收时再作全面检查。抽查项目是在检查资料文件的基础上，由参加验收的各方人员商定，并用计量、计数的抽样方法确定检查部位。检查要求按有关专业工程施工质量验收标准的要求进行。
最后，还需由参加验收的各方人员共同进行观感质量检查。检查的方法、内容、结论等已在分部工程的相应部分中阐述，最后共同确定是否通过验收。3 分部工程的验收是在其所含各分项工程验收的基础上进行。本条给出了分部工程验收合格的条件。
首先，分部工程的各分项工程必须已验收合格且相应的质量控制资料文件完整，这是验收的基本条件。
此外，由于各分项工程的性质不尽相同，因此作为分部工程不能简单的组合而加以验收，尚需增加以下两类检查项目。
涉及安全和使用功能的地基基础、主体结构、有关安全及重要使用功能的安装分部工程应进行有关见证取样送样试验或抽样检测。关于观感质量验收，这类检查往往难以定量，只能以观察、触摸或简单量测的方式进行，并由各人的主观印象判断，检查结果并不给出“合格”或“不合格”的结论，而是综合给出质量评价。本条确定了单位工程验收的领导组织。单位工程验收领导小组是建设单位对施工单位所承建的工程进行验收把关的领导机构。建设单位通过单位工程验收领导小组对各单位工程的内在质量进行详细的检查验收。单位工程验收是工程内在质量把关的最主要的验收阶段，是光伏发电工程项目建设工程验收中不可缺少的阶段验收，必须详细、认真地检查，做好各单位工程的检查验收工作是确保光伏发电工程安全启动调试、正常试运的不可缺少的重要环节。土建工程 土建工程的分部工程划分是按设施类型、功能及生产、施工环节和专业性质进行的。光伏组件支架基础的分项工程划分是按类型进行的。各款项中具体偏差允许范围可参照《光伏发电工程施工规范》的规定。场地及地下设施的分项工程划分是按功能、施工环节进行的。各分项工程的验收应依据图纸、国家标准进行，在没有相关国家标准时，依据相关行业标准进行。其中电缆沟的验收应按设计图纸进行，并按第4项和第5项条文内容检查。4 建（构）筑物的分项工程划分是按功能及生产施工环节进行的。各分项工程的验收应依据图纸、国家标准进行，在没有相关国家标准时，依据相关行业标准进行。其中围栏（围墙）的验收应按设计图纸进行。
5安装工程 安装工程的分部工程划分是按设备类型、功能，并参照相应的验收规范进行的。支架安装的分项工程划分是按设备类型进行的。光伏阵列支架是组件安装的基础，本条文保障支架按照设计要求进行了安装。支架构件倾角、方位角和直线度是支架安装的三个关键因素，对保证光伏组件安装符合设计要求起着重要的作用。
按照产品手册，通过相应的机构调整高度角，检测过程中重点确认相关机构的振动和有效传动，并确认高度角范围是否满足规定的范围。检测高度角方向手动模式动作：将跟踪系统切换至手动工作模式，在手动模式下通过相应的机构调整高度角。检测过程中重点确认相关机构的振动和有效传动，并确认高度角运行范围是否满足跟踪系统规格书中所定义的范围。
检测方位角方向手动模式动作：将跟踪系统切换至手动工作模式，在手动模式下通过相应的机构调整方位角。检测过程中重点确认相关机构的振动和有效传动，并确认方位角运行范围是否满足跟踪系统规格书中所定义的范围。
检测限位手动模式动作：一般情况下要求跟踪系统配置独立的限位单元。在手动模式下，分别检测高度角和方位角方向上的独立限位单元的工作状态。限位单元功能正常与否的判断依据是相应的过载保护装置是否正常启动。
检测自动模式动作：设定项目工程的地理位置、日期和时间，将跟踪系统切换至自动工作模式。使跟踪系统运行不少于2天，测试运行状况。
检测过风速保护：手动向跟踪系统发送过风速触发信号，检查跟踪支架是否切换到过风速保护模式。
通断电测试检查：将系统切换至自动工作模式。在跟踪系统跟踪时间段内，切断主电源不少于30分钟再开启主电源，检测跟踪系统能否运转至正确位置。在跟踪系统跟踪时间段内，手动方式改变跟踪系统方位角和高度角位置，然后切断主电源不少于30分钟再开启主电源，检测跟踪系统能否运转至正确位置。
检测跟踪精度：测量跟踪系统光伏组件平面相对于阳光光线的位置偏差。测试将在跟踪系统的准确跟踪全范围内进行，连续一周的最大高度角和方位角偏差应符合产品手册的规定。组件安装的分项工程划分是按设备类型进行的。本条文保障组件安装符合设计要求，阵列安全、美观。布线系统指的是组件间的串并联线缆。
组件抽检报告，是指组件在安装前，按批次抽查10%，送交第三方权威鉴定机构检测，出具的检测报告。
光伏阵列组件相邻误差是指相邻两块组件间的误差，是保证组件在同一个平面、边框在同一直线，直线度可以通过。
绝缘电阻测试时，若方阵输出端装有防雷器，测试前要将防雷器的接地线从电路中脱开，测试完毕后再回复原状。测试方法：1 先测试阵列负极对地的绝缘电阻，然后测试阵列正极对地的绝缘电阻；2 测试光伏阵列正极与负极短路时对地的绝缘电阻。
对于阵列边框没有接地的系统，测试方法：在电缆与大地间做绝缘测试；在阵列电缆与组件之间做绝缘测试。
对于没有接地的导电部分（如屋顶光伏瓦片）应在阵列电缆与接地体之间进行绝缘测试。汇流箱安装的分项工程划分是按功能进行的。通讯测试仅在带组串监测功能的汇流箱验收中进行。对于非金属箱体的汇流箱，其接地按照设计图纸进行验收。5 逆变器安装的分项工程划分是按安装类型进行的。逆变器是光伏发电工程的关键设备，逆变器的安装是重中之重，条文对逆变器安装验收给出了详细的规定，以保证逆变器安装质量符合要求。通风条件对逆变器的安全、正常运行非常重要。6 电气安装的分项工程划分是按设备类型、功能，并参照相应的验收规范进行的。电气设备国家标准、规范健全，可以直接参照执行。
光伏电站监控系统是光伏发电工程特有部分，本条文给出了详细的验收检查内容。根据监控系统监控量的不同，根据实际情况对条文内容可以相应的添加或删减。防雷与接地的分项工程划分是按照安装位置并参照相应的验收规范进行的。屋顶光伏电站防雷与接地与现有建筑物防雷与接地结合，参照有关验收规范进行。线路及电缆的分项工程划分根据施工内容及部位，并参照相应的验收规范进行的。光伏方阵直流电缆包括阵列到汇流箱、汇流箱到逆变器部分的直流电缆。
直流电缆线路的原始记录，包括：型号、规格、实际敷设总长度及分段长度，电缆终端和接头的形式及安装日期，直流电缆终端盒接头中填充的绝缘材料名称、型号等。
直流电缆的施工记录，包括：隐蔽工程隐蔽前的检查记录或签证；电缆敷设记录；质量检验及评定记录。
6绿化工程 绿化工程的分部工程划分是按照设施类型、功能，并参照相应的规范进行的。根据光伏发电工程地理位置不同，可以相应的对分部工程划分进行调整。2明确绿化工程验收条件和检查项目，根据4.4.1分部工程划分的不同，两者都将进行相应调整。绿化工程的施工质量将对光伏发电工程的水土保持和环境保护起到重要的作用，需重视绿化工程的验收工作。
7安防工程 安防工程的分部工程划分是按照不同施工步骤进行的。2 明确了验收应检查的项目
工程设备安装验收（现场前端设备和监控中心终端设备），包括前端设备检查项目包括安装位置（方向）、安装质量（工艺）、线缆连接和通电测试，监控中心终端设备包括机架及操作台、控制设备安装、开关及按钮、机架及设备接地、接地电阻、雷电防护措施、机架电缆线扎及标识、电源引入线缆标识和通电测试。
管线敷设验收，包括明敷管线、明装接线盒及线缆接头。
监控中心的检查和验收，应对照正式设计文件和工程检验报告，复查监控中心的设计，应符合《安全防范工程技术规范》GB 50348第3.13节的相关要求。3 保证安全防范工程的质量，责任重于泰山。所有验收资料应按要求提交验收小组，报送单位必须保证材料的真实性。
试运行报告内容包括：试运行起迄日期；试运行过程是否正常；故障(含误报警、漏报警)产生的日期、次数、原因和排除状况；系统功能是否符合设计要求以及综合评述等。
验收图纸资料包括：设计任务书、工程合同、工程初步设计论证意见（并附方案评审小组或评审委员会名单）及设计、施工单位与建设单位共同签署的设计整改落实意见、正式设计文件与相关图纸资料(系统原理图、平面布防图及器材配置表、线槽管道布线图、监控中心布局图、器材设备清单以及系统选用的主要设备、器材的检测报告或认证证书等)、系统试运行报告、工程竣工报告、系统使用说明书(含操作和日常维护说明)。为体现验收不是目的而是手段，确保工程质量才是根本，本款对验收的主要工作进行说明。重点强调验收机构及其人员应以高度认真、负责的态度，坚持标准，对安全防范工程严格把关。验收中如有疑问或已暴露出重大质量问题，可视答辩情况决定验收是否继续进行。对验收存在缺陷的工程，验收机构必须明确指出存在的问题和整改要求。消防工程
1依据《消防法》和有关国家标准确定了验收应检查项目和应具备的条件。2消防工程验收是建设单位组织的验收，最终工程质量还需当地消防部门进行认定。工程启动验收 光伏发电工程启动验收是对已安装完成的光伏阵列及其电气设备进行全面性的试运行和检查验收。根据工程完成情况，光伏阵列可以单个单独验收，也可以多个同时验收。对工程启动验收组织机构和职责作出了明确规定，以保证工程启动验收的顺利进行。
10工程启动验收 电力监管机构是指电力建设质量监督中心站。除去直流部分系统损耗，逆变器输入端直流输入量能够保证逆变器工作在最佳效率状态，故作出“天气晴朗，太阳辐射强度应不低于700W/m2”的规定。工程试运和移交生产验收 试运行是全面检验设备及其配套系统的制造、设计、施工、调试的重要环节，是保证光伏发电工程能安全、可靠、经济地投入生产，形成生产能力，发挥投资效益的关键性程序。对工程试运和移交生产验收组织机构和职责作出了明确规定，以保证工程启动验收的顺利进行。工程试运和移交生产验收 在工程试运过程中，有些设备需要调试，若太阳辐射强度较低，会影响调试的正常进行，故作出第3款的规定，其中700W/m2是依据GB/T 9535确定的。
光伏发电工程进行完各项启动运行检查调试后，即可投人试运行，确定组件面接收的总辐射量累计达60kWh/m2时间，是为了保证组件暴晒后功率稳定，逆变器通过这段时间运行性能也能够保持稳定，其中60kWh/m2是依据GB/T 9535确定的。明确了工程试运和移交运行管理单位所应完成的必要手续以及试运和移交的主要内容，从而保证工程尽快进入正常管理程序，发挥工程效益。工程竣工验收 竣工验收中有关工程质量的结论性意见，是在工程质量监督报告有关质量评价的基础上，结合启动、试运和移交生产检查情况确定的，最终结论是工程质量是否合格，不再评定优良等级。明确了工程设计、施工、监理单位作为被验收单位不参加验收委员会，可以更好地保证验收的公正与合理。同时，也规定被验收单位必须参加验收会，而且要实事求是地回答验收委员的质疑，保证验收工作顺利进行。3 指全部建设资金要到建设单位账户，以便在验收前后，能及时完成有关工程，及时处理有关财务往来，防止拖欠施工等单位合同应结算款。
4竣工验收主要工作是对前各阶段验收成果进行认定，协调解决有关重大问题，鉴定工程能否发挥投资效益投入正常运行。
附录E 单位工程验收鉴定书内容与格式 扉页中明确了需要参加的各个单位。前言，简述验收主持单位、参加单位、时间、地点等。工程主要建设内容，是指本单位工程的主要建设内容、规模、标准。4 工程建设过程，包括本单位工程施工准备、开工日期、完工日期、验收时工程形象面貌，施工中采取的主要措施以及施工质量与安全管理情况等。5 验收范围，是指本次验收所包括的分部工程和验收的内容。工程完成情况，包括主要建设内容的设计工程量、合同工程量、验收时实际完成工程量。存在的主要问题及处理意见，是对本次验收中发现的主要问题提出处理意见。8 意见和建议，主要是指工程安全运行、监测方面的意见和建议。验收结论，包括对工程质量、能否按批准的设计标准运用及发挥效益、工程档案资料，以及是否同意通过验收等，均应有明确的结论。10 有保留意见时，应当明确记载。11 鉴定书应当力求简明扼要。
附录F 工程启动验收鉴定书内容与格式 扉页中明确了需要参加的各个单位。前言，简述验收主持单位、参加单位、时间、地点等。工程主要建设内容，是指本单位工程的主要建设内容、规模、标准。4 工程建设过程，包括开工日期、完工日期、实际完成工作量和主要工程量、消防、水土保持和环境保护方案落实情况等。验收范围，是指本次验收所包括的分部工程和验收的内容。6 概算执行情况，是指工程款到位和支付情况。7 光伏发电工程验收情况，是指单位工程验收情况。8 工程质量评定，评定标准是合格或是不合格。存在的主要问题及处理意见，是对本次验收中发现的主要问题提出处理意见。10 意见和建议，主要是指工程安全运行、监测方面的意见和建议。验收结论，包括对工程质量、能否按批准的设计标准运用及发挥效益、工程档案资料，以及是否同意通过验收等，均应有明确的结论。12 有保留意见时，应当明确记载。13 鉴定书应当力求简明扼要。
附录G 工程试运和移交生产验收鉴定书内容与格式 扉页中明确了需要参加的各个单位。前言，简述验收主持单位、参加单位、时间、地点等。工程主要建设内容，是指本单位工程的主要建设内容、规模、标准。4 工程建设过程，包括开工日期、完工日期、实际完成工作量和主要工程量、消防、水土保持和环境保护方案落实情况等。生产情况，是指生产单位接收光伏电站的准备情况，若是建设单位和生产单位为一家，可相应简化。设备备品备件、工器具、专用工具、资料等清查交接情况情况，是指建设单位向生产单位移交情况。存在的主要问题及处理意见，是对本次验收中发现的主要问题提出处理意见。8 意见和建议，主要是指工程安全运行、监测方面的意见和建议。9 验收结论，包括对工程质量、能否按批准的设计标准运用及发挥效益、工程档案资料，以及是否同意通过验收等，均应有明确的结论。10 有保留意见时，应当明确记载。11 鉴定书应当力求简明扼要。
家庭光伏发电系统 篇7
太阳能光伏电池所发出的电能是随太阳光辐照度、环境温度、负载等变化而变化的不稳定直流电,是难以满足用电负载对电源品质要求的“粗电”[1],为此需要应用电力电子变流技术对其进行直流-直流(DC-DC)或直流-交流(DC-AC)变换,以获得稳定的高品质直流电或交流电供给负载或电网,如图1所示。
众所周知,电力电子电路功率变换技术是和电力电子器件同步发展的[2]。1957年硅晶闸管(SCR)问世,标志着以半控型电力电子器件(SCR)为主的传统电力电子技术形成;而自20世纪80年代以来,以全控型电力电子器件(GTO,GTR,功率MOSFET,IGBT,MOS场控晶闸管(MCT),集成门极换流可关断晶闸管(IGCT))及功率集成电路为主的现代电力电子技术发展尤为迅速,DC-DC变换(降压、升压、降压-升压、升压-降压)电路拓扑、DC-AC变换(逆变)控制技术(SPWM,SVPWM)及逆变器多电平、多重化技术均得到长足发展。
事实上,电力电子功率变换器及其控制技术是实现光伏发电系统能够理想地向负载或电网提供电力这一最终目标的重要物质基础之一。
本文阐述了光伏直流变换电路、光伏逆变电路的的基本结构和工作原理,综述了光伏发电系统中电力电子变流技术的发展现状及发展趋势。
1 光伏直流变换电路
光伏电池是一种输出特性迥异于常规电源的直流电源,对电压接受型负载(如蓄电池)、电流接受型(如永磁直流电动机)、纯阻性负载3种不同类型的负载,其匹配特性也迥然相异[3]。随着天气(辐照度、温度)变化,实时调整负载的伏安特性使其相交于光伏电池伏安特性的最大功率输出点处,降低负载失配功率损失,实现“最大功率点跟踪(MPPT)”是光伏直流变换电路的主要功能之一。
光伏直流变换电路主要有脉冲宽度调制(PWM)和脉冲频率调制(PFM)两种方法,其中,PWM为常用控制方法。光伏直流变换器主电路分直接变换(直流斩波器,无变压器隔离)和间接变换(开关电源型DC/DC变换器,有变压器隔离)两大类[1],如表1。
Buck(降压)、Boost(升压)主电路是最基本的变换器拓扑,由此可派生出多种组合结构。表1所列4种直流斩波器的输入输出的一根线均是共用的,故统称为“三端开关式稳压器”[4]。
带高频变压器隔离的多种间接变换器拓扑分别派生于各基本DC-DC变换器,亦称为直-交-直变换器,其克服了直流斩波器输入输出不隔离、输入输出电压或电流比受限制、不能实现多路输出的局限,常用于直流光伏输电线路、逆变器和负荷间的电压匹配变换等场合。表1中的全桥、半桥、正激、推挽变换器是基于Buck的隔离变换器拓扑;反激式变换器则是Buck- Boost变换器的隔离方案。
2 光伏逆变电路
“逆变”是将直流电变换为极性周期改变的交流电,其为“整流”的“逆向”过程。逆变电路有多种分类方法[1,2,3]:按直流侧滤波器,分为电压源型(采用大电容滤波)和电流源型(采用大电感滤波);按主电路拓扑,分为推挽、桥式(全桥、半桥)、组合式、多电平逆变器;按输出电压波形要求,分为方波、阶梯波、正弦波逆变器。
离网型光伏发电系统中的逆变器多采用电压源型逆变器。随着全控型电力电子器件和脉宽调制技术的进步,采用桥式主电路、以标准正弦波作为PWM调制波的正弦脉宽调制(SPWM)技术是目前应用最广泛的电压源逆变器控制技术,为了使逆变器输出电压滤波后尽量正弦化,出现了选择性消谐波等优化的PWM技术[2]。在此基础上,进一步出现了以控制输出电流正弦化为目标的电流瞬时值滞环跟踪PWM控制技术和针对三相桥式电压型逆变器的电压空间矢量PWM(SVPWM)技术。SVPWM具有直流电压利用率高、动态响应快、开关损耗低、输出电压波形的总谐波畸变率低等优点[5],在三相电压型逆变器控制中的应用日益广泛。
2.1 离网型光伏发电逆变电路
离网型光伏发电逆变电路一般采用电压源型逆变器。图6为单相全桥电压源型逆变器结构示意图。
图6中,CS为直流侧滤波电容,L1、C1为交流输出滤波器,T为变压器。
离网型三相光伏发电系统中的逆变器主要有两种形式[5]:其一,采用图6所示的三个单相全桥逆变器组合(例如并联)为三相电压源逆变器,其存在元器件多、成本高、体积大的缺点;其二,采用图7所示的三相半桥电压源型逆变器,其利用三桥臂构成的变换器取替三组单相全桥逆变器,具有结构简单、成本低、体积小的优点,应用广泛。
2.2 并网型光伏发电逆变电路
并网型光伏发电逆变电路的控制目标是使逆变器输出电压幅值、频率、相位与电网一致,输出电流波形谐波小,实现向电网无扰动平滑供电[6]。按功率级数,并网型光伏发电系统中的功率变换器有单级式、两级式两种结构,其中,单级式结构简单,无DC-DC环节,光伏阵列直接经逆变器并网,但电网与光伏发电系统直流母线间无能量解耦环节,使实现MPPT、逆变、并网控制的算法复杂;如图1(b)所示,两级式先通过前级的DC-DC变换实现MPPT,然后再经后级的DC-AC变换进行逆变、并网控制,两级控制可以解耦,控制算法较为简单易行。按逆变器输出与电网之间是否接有隔离变压器分为隔离型和非隔离型,隔离型不仅提高了安全性,且可通过选择隔离变压器变比调节电压变换范围,增大了直流母线电压的输入范围,故可根据场地要求进行光伏阵列优化设计[7]。图8为电压源型三相大功率并网逆变器的结构示意图。
3 光伏发电中电力电子技术的发展
3.1 光伏发电中的多电平逆变器
在交流大功率变换领域,常采用开关器件串/并联、多重化(功率变换装置串/并联)及多电平变换等技术以解决电力电子器件耐压与功率变换电压等级的矛盾,其中,多电平变换技术已成为研究热点[2]。传统的逆变器亦称为二电平逆变器,其在一个开关周期内逆变桥臂的相电压输出电平仅为二电平。多电平技术源于日本学者1981年提出的中点箝位型多电平逆变电路。目前,多电平逆变电路主要有二极管箝位型、电容箝位型和独立直流源级联型3种拓扑类型。
光伏阵列可灵活组合,故光伏并网系统易实现3电平和级联方式并网以改善并网电流波形[1]。为了解决阴影问题和光伏模块之间不匹配问题,一些学者提出采用二极管箝位型多电平逆变器、级联H桥型变换器实现独立控制每一个光伏模块,使其各自工作在最大功率点,从而提高系统效率,减少输出电压谐波[8]。
3.2Z源光伏并网逆变器
目前,应用中的并网型光伏发电逆变电路拓扑以电压源型逆变器为主。电压源型、电流源型逆变器存在的共同缺点为[9]:输出交流电压受到限制;桥臂开关器件的开关状态受限,均需加入相应死区时间。对传统逆变器直流侧的单级储能电路(并联电容或串联电感)采用如图9所示的Z源(阻抗源)储能网络替换,则构成“Z源逆变器”[9]。
由图9可见,Z源逆变器的直流侧储能电路是由电感、电容组成的对称交叉型阻抗源网络,其结合了传统电压源型、电流源型逆变器直流侧缓冲和储能电路的特点,从而满足了逆变电路桥臂可开路和短路的条件,克服了传统逆变器的局限。因Z源逆变器可靠性高、效率高、结构简单,且具有升降压变换功能,故在光伏发电系统中应用前景广阔。文献[10]提出基于Z源逆变器的单相离网型光伏发电系统的电流滞环跟踪控制策略,兼有电流瞬时值滞环跟踪PWM控制和Z源的优点。针对常规Z源光伏并网发电系统中,为实现升压,Z源储能网络中的电容电压需高于输入电压的问题,文献[11]在并网型光伏发电系统中引入串联型Z源逆变器,提高了系统的功率密度。
摘要：阐述了太阳能光伏发电系统中电力电子功率变换器的基本结构和工作原理,综述了国内外光伏发电系统中电力电子变流技术的发展现状及发展趋势。
关键词：电力电子技术,变换器,光伏发电系统
参考文献
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并网型光伏发电系统控制技术研究 篇8
关键词：太阳能；光伏发电；并网；逆变器
作者简介：熊巍（1983-），男，湖北红安人，长江工程职业技术学院电力工程系，讲师；周海波（1972-），男，湖北武汉人，长江工程职业技术学院电力工程系，讲师。（湖北武汉430212）
基金项目：本文系2011年度湖北省教育厅科学技术研究项目（项目编号：B20116501）的阶段性成果。
中图分类号：TM615 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2012）09-0137-02
随着全球人口的增长、经济的发展，人类对能源的需求越来越大，从而导致了石油、煤矿等不可再生能源的迅速减少，我们正面临着能源枯竭与环境恶化的双重压力。开发利用可再生能源是增加能源持续供给能力、改善能源结构、保障能源安全、逐步恢复生态环境的重要措施。[1]
众所周知，太阳能清洁环保，利用价值高，并且有着取之不尽用之不竭的特性，这就决定了其在能源更替中不可取代的地位。高效率低成本利用太阳能对建设资源节约、生态稳定型社会，实现全球经济全面协调可持续发展意义深远。本文设计的并网型光伏发电系统已在长江工程职业技术学院实验环境下进行了安装与调试，并成功与本校供电系统实现了内部并网。
一、太阳能光伏发电系统简介
太阳能是指太阳光照所辐射的能量。目前太阳能的利用主要有光热转换、光电转换和光化转换三种形式。太阳能光电转换又分为光热发电和光伏发电两种，通常说的太阳能发电主要是指太阳能光伏发电。
太阳能光伏发电系统是利用半导体的光生伏特效应进行光电转换的发电系统，其应用基本形式主要分为独立发电系统（如图1所示）和并网发电系统（如图2所示）两大类。应用领域主要集中在航空航天、通信系统、微波中继站、无电缺电地区用户供电和市政照明工程等。
通常，太阳能光伏发电系统由光伏组件方阵、控制器、蓄电池和逆变器四大部分组成。
1.光伏组件方阵
即太阳能电池组件方阵，由太阳能电池板按系统需求串、并联而成。它是太阳能发电系统中的核心部件，其作用就是将太阳的辐射能量转换成电能输送到蓄电池中储存或者驱动负载工作。
2.控制器
它主要对蓄电池的充、放电进行控制，同时对蓄电池起到过充电保护和过放电保护的作用。
3.蓄电池
将光伏阵列组件产生的电能储存起来，当光照强度过低或负载需求过大时，将储存的能量释放出来满足负载的能量需求。一般为铅酸电池，有的微型系统也使用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。
4.逆变器
在我国实际应用中，负载的额定电源通常为交流220V，而光伏阵列组件产生的电能通常为直流，因此需要通过逆变器将其转换成负载所需的交流电能，故要使用逆变器。
目前，欧美、日韩等发达国家和地区正在大规模推广光伏并网发电系统，一方面以取代正在急剧减少的常规化石能源；另一方面减少废气排放对环境造成的污染。为推动西部大开发，我国也正在进行大西部地区的太阳能发电工程建设，以改善西部生产条件和投资环境，促进我国西部地区的经济发展。同时也将太阳能光伏发电技术大规模的应用和推广到市政照明工程上。
二、并网型太阳能光伏发电控制系统设计
1.并网型太阳能光伏发电控制系统简介
如图2所示，并网型太阳能光伏发电系统最大的特点就是光伏组件方阵产生的直流电（一般为12VDC、24VDC、48VDC）经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电后直接接入公共电网。当光照充足时，系统产生的电力除了供给负载外，剩余的电力反馈给公共电网；在白天或夜晚，系统产生的电能不能满足负载需求时就由电网供电。
该系统主要由光伏组件方阵（即太阳能电池板）、光源跟踪控制系统、并网逆变器等组成，与独立光伏发电系统相比，因并网型光伏发电系统直接将电能输入电网，也可直接利用电网电能，所以免除了配置控制器和蓄电池，但是系统中的逆变器必须使用专用的并网逆变器。
2.模拟光源跟踪控制系统
因地球自转，对于同一地点而言，不同季节不同时间点，太阳光的照射角度是不一样的，只有让太阳能电池方阵时刻正对着太阳才能保证光照强度最高，因此要设计光源跟踪系统，使太阳能的利用率达到最大化。
本系统的模拟光源跟踪控制系统主要由3盏日光灯（模拟早、中、晚三个时间点的日照）、太阳能模拟追日跟踪传感器、太阳能板水平和俯仰传动机构、直流电动机（配减速箱）、三菱FX2N可编程控制器、按钮和继电器等组成。通过太阳能模拟追日跟踪传感器接收到的光线强度信号，利用PLC内设计程序进行比较，调整太阳能电池板的左右位置及仰角。模拟光源跟踪PLC控制系统I/O分配如表1所示。
3.基于DSP的并网逆变控制
并网光伏发电系统中电能是可以直接送入上级电网的，为此必须保证逆变器的交流电源输出与电网电压同频同相，因此并网逆变器有别于独立发电系统中的逆变器，必须特别设计。本系统采用基于DSP控制核心的并网逆变器设计方案，其控制原理图如图3所示。通过对光伏阵列产生的直流电压信号进行采集，并与逆变输出的交流电压进行比较运算，再与三角波载波信号合成生成SPWM调制信号，将光伏效应产生的直流电压逆变为稳定输出的正弦波交流电输出。
为保证并网系统的有功功率输出最大化，同时避免其对公共电网的电力污染，拥有较好的电磁兼容性，设计并网逆变器时要考虑能对公共电网电压信号进行跟踪采集，保证并网逆变器输出的交流电流与电网电压波形保持同频、同相。[2]
为了保证逆变器输出与电网电压同频同相，必须实时采集电网的电压信号，由DSP检测到过零信号的上升沿时发出同步中断，以此时刻作为控制时间的基准点，即正弦波信号的起点。过零信号的采集处理是通过同步变压器降压得到电网电压信号，然后经滤波整形为同步方波信号，最后送至DSP的外部中断口进行检测。[3]
目前，我国光伏发电系统主要应用于边远山区，由于地理位置等原因，这些系统往往采取无人值守和维护的管理模式，因此对于并网型光伏发电系统而言，并网逆变器作为整个系统的控制核心就显得尤为重要。并网逆变控制设计必须保证系统具备一定的抗干扰能力、适应环境能力、瞬时过载能力以及对各种突发情况的保护功能等。
三、结束语
我国自20世纪80年代开始就进行太阳能电池的开发生产，在西部无电、缺电地区大力推广太阳能光伏发电系统，使得我国的光伏产业在30年间取得了跨越式的发展，但与欧美等发达国家相比，我国光伏产业还处于初级阶段，光伏发电技术方面还存在许多的不足之处。随着全球能源的急剧减少，以及因能源而引起的社会矛盾不断扩大，从长远发展来看，目前是太阳能光伏发电技术发展的大好时机，无论是产业机构、研究部门还是用户，光伏发电技术都面临着良好的发展机遇。
本研究目前还处于硬件设计与调试应用阶段，因此主要研究方向在于硬件设计，后期将主要开展对整个控制系统的实验数据采集与分析研究，主要研究方向将集中在如何提高系统的稳定性、可靠性研究和逆变效率最大化研究等方面。
参考文献：
[1]胡盘峰,陈慧敏.新型绿色住宅2KW并网太阳能光伏发电系统设计[J].上海工程技术大学学报,2008,(9).
[2]沈辉,曾祖勤.太阳能光伏发电技术[M].北京:化学工业出版社,2009.
[3]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.
（责任编辑：刘辉）