太阳能并网发电

太阳能并网发电（共12篇）

太阳能并网发电 篇1

1 光伏并网发电

光伏发电技术的发展已经有了几十年的历史,且发展迅速,目前是一种较为成熟、可靠的技术,并逐渐从过去用于独立的系统,朝大规模并网方向发展。光伏并网发电标志着光伏发电由边远地区离网和特殊应用向电网电源发展、由补充能源向替代能源转变、人类社会开始建设可持续发展的能源体系。光伏发电将在中国未来的电力供应中扮演重要的角色,预计到2020年累计装机将达到30 GWp;2050年将达到100 GWp。随着光伏电池技术的进步,其发电成本将会进一步降低,并能够和常规的化石能源发电技术相竞争[1]。

2 项目背景

项目名称:中节能锡铁山二期20 MWp并网光伏电站项目。

项目建设工期:2011年7月至2011年9月。

项目建设规模为20 MWp,其中18 MWp是固定支架安装阵列,2 MWp是单轴跟踪支架阵列。

项目地处内陆荒漠,高海拔,空气稀薄,洁净、透明度好,云雨稀少,日照时间长。年平均日照时数达3 100 h以上。当地2000年至2009年各年总辐射量修正值见表1。

3 主要设计方案

3.1 多晶硅太阳能电池组件

组件参数见表2。

3.2 光伏阵列最佳倾角

使用光伏软件进行计算,计算结果见图1。

方阵倾角选为37°最为合适,使得全年范围内倾斜面上的总辐射量最高,达2 238 k W·h/(m2·a)。

3.3 太阳电池方阵间距

光伏阵列间距垂直距离应不小于D值。使用软件可以模拟太阳照射,在不同阵列间距下产生阴影遮挡的时间(见图2)。

固定安装组件排布方式以40块组件为1个单元,组件竖向双排布置。阵列前后排间距D为8 600 mm。

3.4 逆变器

逆变器选用单台功率为500 k W大功率逆变器。工作方式采用各自独立并网。逆变器与输电网的连接通过升压变压器完成,逆变器自身不带变压器,逆变后直接通过升压变压器完成升压和隔离的功能。

逆变器主要功能,采用MPPT技术,具有极性反接保护、短路保护、孤岛效应保护、交流过流及直流过流保护、直流母线过电压保护、电网断电、电网过欠压、电网过欠频、低电压穿越等保护功能。

3.5 接线原则

光伏组件采用串联升压、并联汇流、二级汇流、就地逆变、就地升压的接线原则。1 MW阵列组件与逆变器配置表见表3。

3.6 汇流箱

带监控功能,监控各串联回路电流,及时发现故障并检修和更换。一级汇流箱主要采用16汇1的形式设计。

3.7 电气主接线方案

采用国内较先进的组阵方案。将固定倾角安装的多晶硅光伏电池组件按每1 MWp为1个光伏并网发电矩阵,每20个多晶硅光伏电池组件1串,组成1个小的发电单元,再按照16进1方式和15进1方式,分别进入75.2 k Wp的汇流箱和70.5 k Wp的汇流箱,由各个汇流箱进行第一级回流后,再经直流汇流柜,进行第二级集中汇流后,分别由2个500 k Wp的逆变器交流逆变后送入1 250 k VA的箱变低压侧,经箱变升压至10 k V后,按每5 MWp容量一环的环接方式,接至厂内10 k V母线段。

3.8 高压开关

高压环网柜采用负荷开关加高遮断容量后备式限流熔断器组合的保护配置。

3.9 箱式变压器

采用全密封油浸式分裂变压器。容量1 250k VA,型号S9M-1250/10,1250/625-625 k VA;10.5±2×2.5%/0.27/0.27 k V,联结组别为D,y11,y11。

3.1 0 电缆

电池组串连至汇流箱的直流电缆选用pf G 1169PV1-F 1×4 mm2光伏专用电缆,正负极分开,单拼敷设;汇流箱至直流配电柜的直流电缆选用YJV22-1.0 2*50型及YJV22-1.0 2*25型,单拼设;逆变器至1 250 k VA升压变压器的交流电缆选用三芯电缆YJV22-1.0-3*150,6拼敷设。

3.1 1 光伏阵列防雷接地

光伏阵列区防雷与接地,采用发电单元外轮廓的铝合金外框作为防止直击雷过电压保护接伞器,发电单元的铝合金外框与其钢支架可靠连接后,通过60×8的热镀锌扁钢,与地下的主接地网相连,组成1个立体的防雷体系,此外各个设备均与主接地网做到可靠连接。

3.1 2 组件支架基础和结构

固定阵列太阳能电池组支架采用钻孔灌注桩地基处理,桩径取用300 mm。单轴跟踪太阳能电池组支架采用天然地基。固定支架采用前后支墩式全铰接钢结构框架,设置纵向柱间中心支撑和横梁下部偏心支撑。柱间距1.5 m,纵向间距3.3 m。

4 主要设计方案分析

4.1 太阳能电池组件分析

目前市场占有率和性价比较高的是多晶硅太阳能电池组件。组件的功率选择应考虑产品成熟功率较大的组件,可以减少组件数量,使组件间连接点少,故障几率减少,接触电阻小,线缆用量少,系统整体损耗也会降低。

4.2 光伏阵列最佳倾角设计

一般取当地纬度或当地纬度加上几度做为当地太阳能电池组件安装的倾角。当然如果采用计算机辅助设计软件,可以进行太阳能电池倾斜角的优化计算,使两者能够兼顾就更好,这对于高纬度地区尤为重要[2]。选择的最佳倾角,应使组件倾斜面上收到的全年太阳辐射量最大,使光伏并网发电系统全年获得最大发电量。

4.3 光伏阵列间距设计

光伏阵列前后排之间必须保持一定距离,以免前排阵列挡住后排阵列的阳光。因此需要确定前后排方针之间的最小距离本工程地处北半球,最小间距确定原则是,冬至日的正常发电时间内,后排的阵列不应被前排阵列遮挡。

4.4 逆变器选择

选择500 k W级逆变器并机方案主要原因是简化系统接线,同时大功率逆变器效率较高,利于降低运行损耗、提升光伏电场整体效率。500 k W级逆变器,可成对并机为1 MW单元,配定制的低压侧带分裂绕组的1 MVA箱式变压器,组成1 MW光伏逆变升压单元。

逆变器MPPT技术是在光照和温度等外界条件发生变化时,系统通过控制改变太阳能电池阵列的输出电压或电流的方法使阵列始终工作在最大功率点上,从而保证光伏阵列始终保持最大功率输出[3]。

大中型光伏电站应具备一定的低电压穿越功能;电力系统发生不同类型故障时,若光伏电站并网点考核电压全部在电压轮廓线及以上的区域内时,光伏电站应保证不间断并网运行,否则光伏电站停止向电网线路送电[4]。光伏电站的低电压穿越能力需要由逆变器实现。

4.5 接线方式分析

按照:20个组件为1个串联回路,16个串联回路并联共6路,另15个串联回路并联共1路,组件串联总数为111串,阵列容量为521.7 k Wp。本工程按1 MWp光伏阵列进行分区,每个分区集中逆变升压,设置2台500 k W逆变器。每个分区按照达到1 MWp总功率的最优值布置14个一级汇流箱。分区阵列总功率为1.043 4 MWp。

1 MWp分区组件安装总功率的设计应该考虑建设初期投资和不同气候条件下的实际发电功率,并结合逆变器额定输出功率和最大输出功率进行计算。根据实际运行经验,在阴天气候条件下,1 MWp分区远不能达到额定功率输出;而在气候条件最佳的时候,满发的情况在1 a当中寥寥无,即使满发时间也很短暂。如果分区组件配置数量过多必定会导致建设初期投资增加,而实际发电量总体不会有显著增加。

4.6 设备布置分析

汇流箱居中布置,逆变器和变压器居中布置于阵列中间位置以减少电缆的长度,降低线损。逆变站和箱变须对其南、北面及左侧的太阳电池组件在正常发电时间内不产生阴影遮挡。

4.7 发电量分析

发电量计算可以利用RETScreen软件,建立工程信息由软件自动计算生成。也可以采用理论公式进行计算。根据本项目软件计算值和理论计算值对比,偏差小于0.25%,最终采纳软件计算值。

年上网电量实际受多方面因素影响,其中的效率计算要考虑组件的匹配损失、表面尘埃遮挡损失、不可利用的太阳辐射损失、温度影响、电缆传输损失、逆变器效率、升压变压器的效率等。理论总利用率一般在76%~82%。

由于多晶硅电池组件25 a后衰减率为20%,取25 a内加权平均值,估算每年衰减率为0.8%。可以计算出25 a的上网电量估算值,得出每年的平均上网电量估算值。

4.8 电气设备选择分析

电气设备应满足所在环境条件下的正常运行,应充分考虑到高海拔、高、低温对逆变器的影响,满足连续运行实现满功率发电。

箱变一般采用欧式箱变或美式箱变,美式箱变的优点是体积小占地面积小、便于安放价格比欧式箱变便宜。欧式项目变体积大,可以设置配电自动化,价格高于美式箱变。

由于光伏并网发电系统的造价昂贵,在发生线路故障时,要求线路切断时间短,以保护设备。熔断器的特性要求具有精确的时间-电流特性;有良好的抗老化能力;达到熔断值时能够快速熔断;具有良好的切断故障电流能力,有效切断故障电流。根据以上特性,可以把该熔断器作为线路保护,和并网逆变器以及整个光伏并网系统的保护使用,并通过选择合适的熔丝曲线配合,实现上级熔断器与下级熔断器及熔断器与变电站保护之间的配合。

4.9 光伏阵列防雷接地分析

汇流箱的每路输入配有光伏专用高压防雷器,具备防雷功能,具有高直流耐压值,可承受的直流电压值不小于1 000 Vdc。

目前国内光伏电站普遍采用利用光伏电池组件自身铝合金外框做接闪器,再将接闪器与光伏组件支架可靠连接,最后与主接地网连接组成的立体网防雷保护。但此种方案不能保证在雷击生时,巡检人员的人身安全,同时也与光伏组件的自身绝缘有关。采用避雷针或避雷线虽是目前防治直击雷过电压保护的成熟方案,但对于太阳能光伏电站而言,由于光伏阵列面积较大,需用避雷针数量较多,高度较高,在晴好天气会对光伏阵列造成遮挡,影响发电量;故太阳能光伏电站可以将雨天禁止人员进入光伏阵列写入运行规程中,以避免发生雷击时对误入光伏阵列的人员造成人身伤害。

4.1 0 固定阵列太阳能电池组件支架基础和结构分析

目前支架基础主要有钢筋混凝土独立基础、预制桩(或小直径Φ300 mm钻孔灌注桩)基础和螺旋桩。支架结构主要有:檩条采用冷弯薄壁卷边Z型钢,支撑和横梁均采用角钢,并设置横向水平支撑维护上部结构稳定性;采用前后支墩式全铰接钢结构框架,并在前后柱列分别布置刚性中心支撑,在横向柱间布置人字型支撑;将横梁延长并加高前排支墩,使低端直接支承在支墩上;将纵向柱距拉大,并设置纵向柱间中心支撑和横梁下部偏心支撑;以1 MW光伏阵列的支架系统为例,各种方案的经济比较见表4。

结合本工程的实际情况,从保护环境、可操作性、经济性、施工难易程度等诸多方面考虑,采用单列柱型式作为光伏组件的支撑体系,钢筋混凝土独立基础。目前也有采用钻孔灌注桩和螺旋桩两种方式,这两种基础的优点在于避免大面积开挖回填等土方工程,施工快捷方便、大幅缩短施工周期,造价低。但是螺旋桩在单桩承载力、上部支架连接的可靠性和防腐蚀性上存在隐患。

5 结语

对太阳能光伏并网发电项目设计方案的总结:a)单晶硅太阳能电池光电转化效率高于多晶硅,但价格比多晶硅太阳能电池高10%左右。随着单晶硅的技术发展和普及,设计中可以逐步采用单晶硅太阳能电池取代多晶硅太阳能电池;b)单轴跟踪、双轴跟踪与固定倾角安装相比,发电量可再提高约20%和40%,同时也产生了跟踪轴旋转机械的用电及维护等需求。而沙尘暴和大风天气会影响跟踪轴的正常运行,导致机械故障频繁。跟踪方式安装数量目前远低于固定倾角安装方式,但随着跟踪技术的发展和缺陷的完善,设计中应多采用跟踪方式;c)设计中应结合当地岩土工程条件、施工难易程度、可操作性、经济性等,采用钢结构支架体系和钢筋混凝土扩展基础的结构型式;d)在设计中应考虑以下因素提高发电量:选用损耗低的箱变、主变、电流互感器、电压互感器和无功补偿装置等;优化电力线缆敷设路径,缩短导线距离,减小功率损耗;逆变器、监控系统和跟踪系统等设计正常运行采用市电,节减自用电,提升发电量。

综合以上分析,光伏并网电站可以充分利用当地的太阳能资源,改善当地的能源结构,减少环境污染有着良好的社会效益。在设计过程中应优化设计方案,选择高效率低损耗的设备,更加有效地利用太阳能资源,提高发电量。

参考文献

[1]张立文,张聚伟,田藏,等.太阳能光伏发电技术及其应用[J].应用能源技术,2010(3):8.

[2]李忠实.太阳能光伏发电系统设计施工与维护[M].北京:人民邮电出版社,2010.

[3]沈辉,曾祖勒.太阳能光伏发电技术[M].北京:化工工业出版社,2005.

[4]国家电网公司.Q/GDW617-2011光伏电站接入电网技术规定[S].北京:中国电力出版社,2011.

太阳能并网发电 篇2

【摘要】尽管寻找新能源的工作已经有相当的历史了，但是世界性的环境污染和能源短缺已经迫使人们更加努力的寻找和开发新能源。在寻找和开发新能源的过程中，人们很自然的把目光投向了各种可再生的替代能源。光伏发电就是其中之一。虽然光伏发电的实际应用存在着种种的局限，但是随着光伏发电成本的降低和矿物发电成本的提高以及矿物能源的减少，总有一天光伏发电的成本将会与传统发电成本相当。到时侯，光伏发电将逐步进入商业化阶段。光伏并网发电形成规模后会对电网形成什么样的影响是本文想要探讨的问题。

一、光伏发电的基本原理

1. 太阳能光伏发电系统的组成

太阳能光伏发电系统主要由太阳能光伏电池组，光伏系统电池控制器，蓄电池和交直流逆变器是其主要部件。其中的核心元件是光伏电池组和控制器。各部件在系统中的作用是：

光伏电池：光电转换。

控制器：作用于整个系统的过程控制。光伏发电系统中使用的控制器类型很多，如2点式控制器，多路顺序控制器、智能控制器、大功率跟踪充电控制器等，我国目前使用的大都是简单设计的控制器，智能型控制器仅用于通信系统和较大型的光伏电站。

蓄电池：蓄电池是光伏发电系统中的关键部件，用于存储从光伏电池转换来的电力。目前我国还没有用于光伏系统的专用蓄电池，而是使用常规的铅酸蓄电池。

交直流逆变器：由于它的功能是交直流转换，因此这个部件最重要的指标是可靠性和转换效率。并网逆变器采用最大功率跟踪技术，最大限度地把光伏电池转换的电能送入电网。

2. 太阳能光伏电池板：

太阳能电池主要使用单晶硅为材料。用单晶硅做成类似二极管中的P-N结。工作原理和二极管类似。只不过在二极管中，推动P-N结空穴和电子运动的是外部电场，而在太阳能电池中推动和影响P-N结空穴和电子运动的是太阳光子和光辐射热(*)。也就是通常所说的光生伏特效应原理。目前光电转换的效率，也就是光伏电池效率大约是单晶硅13%-15%，多晶硅11%-13%。目前最新的技术还包括光伏薄膜电池。

3. 太阳能光伏发电系统的分类：

目前太阳能光伏发电系统大致可分为三类，离网光伏蓄电系统，光伏并网发电系统及前两者混合系统。

A)离网光伏蓄电系统。这是一种常见的太阳能应用方式。在国内外应用已有若干年。系统比较简单，而且适应性广。只因其一系列种类蓄电池的体积偏大和维护困难而限制了使用范围。

B)光伏并网发电系统，当用电负荷较大时，太阳能电力不足就向市电购电。而负荷较小时，或用不完电力时，就可将多余的电力卖给市电。在背靠电网的前提下，该系统省掉了蓄电池，从而扩张了使用的范围和灵活性，并降低了造价。

C)A, B两者混合系统，这是介于上述两个方之间的系统。该方案有较强的适应性，例如可以根据电网的峰谷电价来调整自身的发电策略。但是其造价和运行成本较上述两种方案高。

二、光伏发电的优点

进入70年代后，由于2次石油危机的影响，光伏发电在世界范围内受到高度重视，发展非常迅速。从远期看，光伏发电将以分散式电源进入电力市场，并部分取代常规能源。不论从近期和从近期看，光伏发电可以作为常规能源的补充，在解决特殊应用领域，如通信、信号电源，和边远无电地区民用生活用电需求方面，从环境保护及能源战略上都具有重大的意义。光伏发电的优点充分体现在以下几个方面：

1. 充分的清洁性。 (如果采用蓄电池方案，要考虑对废旧蓄电池的处理)

2. 绝对的安全性。 (并网电压一般在220V以下)

3. 相对的广泛性。

4. 确实的长寿命和免维护性。

5. 初步的实用性。

6. 资源的充足性及潜在的经济性等。

三、光伏发电局限性。

任何事物总是具有两面性。目前有太多的文章介绍光伏发电的优点和优势，这里有必要指出光伏发电的一些局限性。太阳能具有能量密度低,稳定性差的弱点,并受到地理分布、季节变化、昼夜交替等影响。光伏发电的局限性包括以下几个方面：

1. 时间周期局限。由于光伏发电的条件是出太阳时，光伏发电设备才能正常工作发电。因此，白昼黑夜，一年当中春夏秋冬各个季节对光伏发电的负荷影响巨大。为了应付这个情况，电网不得不配备相应容量的发电机处于旋转备用状态。

2. 地理位置局限。光伏发电设备基本上只能依附建筑物安装建设，也就是所谓的光伏屋顶就地供电。如果离开建筑物来建设光伏发电，将会大大增加成本或者破坏环境和生态。

3. 气象条件局限。气候对光伏发电影响。采用光伏并网发电无蓄电池方案时，如果一个城市上空的气候大幅变化，将造成电力负荷的大幅波动;当一个城市上空的空气质量比如空气污染，或能见度变差比如雾天，阴天等都将使光伏发电在线或实时出力下降。

4. 容量传输局限。在解决了光伏发电的成本问题后，大功率，高电压，远距离从荒漠面积输送电力到负荷中心，由于光伏发电没有传统电机的旋转惯量，调速器及励磁系统，将给交流电网带来新的经济和稳定问题。不论采用交流或是直流高电压大功率远距离从荒漠地区输送电力，由于上述1，2，3的局限性将大大增加单位千瓦的输送成本。下面将会讨论这个问题。

5. 光能转换效率偏低。和传统能源(矿物能源，石油，水能，原子能，等)的转换效率相比，光伏能量的转换效率不能令人满意。

四、光伏发电未来展望

我国光伏产业正以每年30%的速度增长。最近三年全球太阳能电池总产量平均年增长率高达49.8%以上。按照日本新能源计划、欧盟可再生能源白皮书、美国光伏计划等推算，全球光伏发电并网装机容量将达到15GW(1500万千瓦，届时仍不到全球发电总装机容量的1%)，至2030年全球光伏发电装机容量将达到300GW(届时整个产业的产值有可能突破3000亿美元)，至2040年光伏发电将达到全球发电总量的15%-20%。按此计划推算，-2040年，光伏行业的复合增长率将高达25%以上(参看资料：15)。其中并网应用会有较大的发展，从而形成并网发电(约46%)、离网供电(约27%)和通讯机站(约21%) 3个主要应用领域(参看资料：16)。

太阳的能量对人类而言几乎是无限的，但是实际上，在地球上能够获取太阳能资源的资源是有限的。并不象有些文章中所说的那样巨大。例如，当我们在在屋顶安装太阳能热水器时，就失去了安装太阳能电池的机会。除建筑物和荒漠外，在其他地点建设太阳能电池板群将是不现实和得不偿失。这不仅仅是因为成本巨大的原因，问题是显而易见的，主要的问题是离开建筑物和荒漠来建设光伏发电站将破坏环境和生态，你会发现在太阳能电池板下面将寸草不生。总之，节能降耗是人类的一个永恒话题。从某种意义上讲，淘汰旧技术和产品的同时，也就浪费掉了当初生产这些技术和产品的能源。出国考察的人往往会发现，西方发达国家有些场合还在使用20-30年代的产品和设备，他们并非要保护“古迹”，某种意义上讲是在节约能源。新旧产品和技术的换代是要以耗费能源为代价的，过快的产品更新换代，将加快能源的消耗。当然，这里需要有一个总体的经济指标来判断能耗。我们是否应该考虑节约“used能源”的问题?(**)

另一方面，任何先进的技术，进入商业使用的必要条件是价格能为市场所接受。如果使用成本太高，再好的技术必将只能停留在试验室中或者示范工程阶段。

五、光伏发电并网对未来电网的影响

随着我国《可再生能源法》的颁布实施，常规能源价格的不断升高和石油价格逼近$100，世界范围内围绕利用太阳能科技，商业发展非常迅速，其中光伏并网发电技术发展非常快。目前制约光伏发电的主要因素是成本问题。太阳能光伏发电造价高(每千瓦3万元以上)，发电成本贵(1.5元/千瓦时以上)。随着光伏发电成本的降低和耗能发电成本的提高，总有一天光伏发电的成本将会与传统发电成本相当。到那时侯，光伏发电将会进入商业化应用阶段。为了提早迎接这一天的到来，我们将有必要提前考虑光伏并网发电对现有发电模式的技术、经济、政策和环境效益的影响。我们先假设这个时代已经到来，并且现有的发电模式并未发生较大的改变。那么光伏发电给我们带来好处的同时将会对现有的电网产生什么样的问题?

由于太阳能光伏发电属于能量密度低、稳定差，调节能力差的能源，发电量受天气及地域的影响较大，并网发电后会对电网安全，稳定，经济运行以及电网的供电质量造成一定影响。至于有多大的影响目前尚不清楚。我们知道目前电能是不能大规模低成本储存的，在可以预见的将来也不能大规模低成本储存。这就使得光伏发电的应用受到物理因素的制约，同时也受到地理上的限制。但是随着技术和市场的发展，当光伏发电的上网电量在电网中与火电厂，水电，核电等电厂的发电量处于可比较的数量级和成为不可忽略的一部分时，光伏并网发电将对现有发电模式和电网的技术、经济、政策和环境效益带来如下问题：(如果光伏并网发电系统采用有蓄电池方案，光伏并网发电的优点和优势将大打折扣。但是为光伏并网发电优化配置的蓄电池系统可以部分解决以下1，2和3点提出的问题。)

1. 负荷峰谷对电网的影响。由于光伏并网发电系统不具备调峰和调频能力，这将对电网的`早峰负荷和晚峰负荷造成冲击。光伏并网发电系统增加的发电能力并不能减少传统旋转机组的拥有量，电网必须为光伏发电系统准备大量的旋转备用机组来解决早峰和晚峰的调峰问题。光伏并网发电系统向电网供电是以机组利用小时数下降为代价的。这当然是发电商所不愿意看到的。

2. 昼夜变化，东西部时差以及季节的变化对电网的影响。由于阳光和负荷出现的周期性，光伏并网发电量的增加并不能减少对电网装机容量的需求。

3. 气象条件的变化。当一个城市的光伏屋顶并网发电达到一定规模时，如果地理气象出现大幅变化，电网将为光伏并网发电系统提供足够的区域性旋转备用机组和无功补偿容量，来控制和调整系统的频率和电压。在这种情况下，电网将以牺牲经济运行方式为代价来保证电网的安全稳定运行。

4. 远距离光伏电能输送。当光伏并网发电远距离输送电力在经济和技术上成为可能时，由于光伏并网发电没有旋转惯量，调速器及励磁系统，它将给交流电网带来新的稳定问题。如果光伏并网发电形成规模采用高压交直流送电，将会给与光伏发电直流输电系统相邻的交流系统带来稳定和经济问题，(专门用于光伏并网发电的输电线路，由于使用效率低，将对荒漠太阳能的利用形成制约。用于借道或者兼顾输送光伏并网发电系统电能的输电线路，由于负荷率低下，显得很不经济。)不论采用高压交流或直流送出，光伏并网发电站都必须配备自动无功调压装置。至于对电网稳定的影响，目前还未见到光伏发电在电网稳定计算中的数学模型(包括电源模型和负荷模型)。光伏并网发电将对电网安全稳定运行有多大的影响目前尚不清楚。

5. 降耗问题;光伏并网发电的一个主要优势是可替代矿物燃料的消耗。由于光伏并网发电增加了发电厂旋转发电机的旋转备用或者是热备用，因此，光伏并网发电的实际降耗比率应该扣除旋转备用或热备用损失的能量。光伏并网发电的降耗效率应该考虑到由于光伏并网发电系统提供的电力导致发电公司机组利用小时数降低带来的效率损失。由于电力系统是作为一个整体来运行的，光伏并网发电向电网输送电力将侵害其他发电商的利益，这是作为政策制定者需要考虑的问题。这是由于电网在考虑安全，稳定和经济运行时，不仅仅只由水电厂担任旋转备用。因此，系统中总的光伏并网发电量所等效的理论降耗标煤量前应该乘以一个小于1的系数，并且等比例的减去旋转备用机组的厂用电损耗。

这里给出一个公式来判断光伏发电实际的降耗作用：

W=[(Wc/Wn)*Wp -(Pc/Pn)Pd);1

1)W--光伏并网发电实际获得的降耗量(标煤);

2)Wc--电网火电总发电量;

3)Wn--电网总发电量;

4)Wp--光伏并网发电理论降耗量(标煤)

5)Pc--火电机组总的厂用电损耗(标煤);

6)Pn--电网中总的厂用电损耗(标煤);

7)Pd--旋转备用机组的厂用电损耗(标煤)。

6. 环保问题;光伏发电带来的减排效果是否应该只考虑火电排放的二氧化硫和二氧化碳还有待研究，因为当光伏并网发电时，同样电网在考虑电网安全，稳定和经济运行时，往往减少出力的不仅仅是火电厂，而考虑旋转备用时，也不仅仅是水电厂来承担旋转备用的任务(水电厂承当旋转备用任务损失较小)。因此，在考虑光伏并网发电系统的减排贡献时，也应该在理论值前乘以一个小于一的系数。这个结论并不象一些文章中所讲的那么乐观。

7. 顺便指出，风力发电也存在环保生态问题。国外有环保人士指出大型的风力发电站往往建在季风的风道上，这往往是候鸟迁徙的最佳路线。

结束语

光伏发电的优势在于解决离网地区通信，微波等设备的能源动力，分散人口地区的小容量电力消费及为有条件建立光伏屋顶的建筑就地提供电力。未来电网在做发展规划时，对负荷预测应充分考虑离网光伏发电和光伏并网发电对电网的影响和数学模型。离网光伏发电系统可以作为在线有源可变负荷模型来考虑(这里指的是城市中既可由离网的光伏发电系统，也可以由市电网供电的负荷)。光伏并网发电系统如果以110V或220V并网供电时，也可以把光伏并网发电系统考虑为可从负到正变化的有源负荷模型。通过上述分析，光伏并网发电远期定位只能作为电网节能降耗的重要补充手段。如果超出这个战略定位，将造成投资和额外的能源浪费，对减少污染排放量的乐观看法也要大打折扣。

本文仅仅代表作者个人观点。

初稿于昆明，.11.8，

* 太阳能中包含了可见光能，不可见光能，光热辐射能等等。从物理学能量守恒定律来看，只要在同系统中形成差值的物理量都包含着能量。比如，水力发电的水位差，或“落差”;热力发电中的“温差”，风力发电中气流的“压差”等等。

根据半导体物理原理，P-N结整体温度上升，使P-N结呈现负的温度系数。单片太阳电池的电压随温度的上升而下降(见参考资料3，P49，图2-16，图2-19，太阳能电池组件温度对效率的影响;参考资料5，P174)。也就是说温度的变化将引起P-N结内空穴和电子运动，数量及平衡点的变化(见参考资料2，P26)。随着温度的增加，太阳能电池效率下降(见参考资料5，P43-44)。Isc对温度T很敏感，温度还对Voc起主要作用。对于Si温度每增加一度，Voc下降室温值的0.4%，效率也因而降低同样的百分数。例如，一个硅电池在20度时的效率为20%，当温度生到120度时，效率仅为12%(见参考资料4,P36)。

可以猜想，如果P-N结两侧的温差上升，或者P-N结的结温差上升，势必打破空穴和电子对的平衡。结温差的变化是呈现正的还是负的温度系数，以及对太阳能电池IV特性的影响目前尚未见到试验报道。可能存在着一个类似光伏效应的热伏效应--辐射热生伏特效应(当然不一定就是P-N结)。准确的在P-N结上制造一个结温差,或一个较大的温度梯度，在技术上可能是一个非常困难的事情。总之增加“光差”和“结温差”或许是提高光伏发电效率一个有用途径。

** 作者实在无法用中文来表示 “used 能源”的意思，只好用英文来代替了。

参考资料：

1. 太阳能发电原理与应用，冯垛生，宋金莲;

2. 太阳能电池材料，杨德仁;

3. 并网型太阳能光伏发电系统，崔容强，赵春江，吴达成;

4. 可再生能源概论，左然，施明恒，王希麟;

5. 新能源和可再生能源的利用，吴治坚;

6. 太阳能发电系统状况及发展趋势，沈阳建筑大学交通与机械工程学院 2007-9-6;

7. 光伏并网发电系统的若干问题研究，华中科技大学刘飞，段善旭，徐鹏威，王志峰<<太阳能>>04期;

8. 可再生能源发电有关管理规定，-7-12 中国电力报;

9. 新能源和可再生能源产业发展“十五”规划，国家经贸委;

10. 对《可再生能源法》颁布并实施一周年的思考中国环境 薛惠锋 2007-05-25;

11. 中国光伏发电的市场情况，中美清洁能源技术论坛，中国新能源网 -11-11;

12. 中国太阳能光伏发电产业分析及投资咨询报告;

13. 光伏市场规则与变数，刘文平2006-12-30;

14. 2005～2030年电力需求预测及发展战略研究，太阳能光伏网，2007-10-13 08:18:09;

15. 点燃中国光伏市场还须迈几道坎, 能源世界-中国建筑节能网,2007-9-24;

16. 全球光伏产业分析报告(上),上海电子网,2006月28日;

17. 太阳能电池的丝网印刷技术，:Solar168，杰克`肖，06-12-25 ;

18. 太阳能光伏发电综述,广州科技网,2007-02-15;

19. 太阳能电池发电的原理，中国绿色能源资讯网 作者：佚名 发布时间：2007-10-24;

20. 光伏产业在全球的发展，杨学林，中国科学院上海硅酸盐研究所;

21. 光伏发电纵横谈，中国新能源网 2006.7.10;

22. 解析太阳能光伏发电新趋势，叶娜;

太阳能并网发电 篇3

一、家用太阳能光伏发电系统的组成

家用太阳能光伏发电系统主要由光伏电池组件、光伏系统电池控制器、蓄电池和交直流逆变器构成，核心元件是光伏电池组件。其中，光伏电池组件：将太阳的光能直接转化为电能。交直流逆变器：用于将直流电转换为交流电的装置。此外，逆变器还具有自动稳压功能，可改善光伏发电系统的供电质量。蓄电池：用于存储从光伏电池转换来的电力，按照需要随时释放出来使用。充放电控制器：具有自动防止太阳能光伏电源系统的储能蓄电池组过充电和过放电的设备，它是光伏发电系统的核心部件之一。

二、光伏发电的优点

光伏发电的优点充分体现在以下几个方面：1．太阳能资源取之不尽，用之不竭。照射到地球上的太阳能要比人类目前消耗的能量大6000倍。另外，根据太阳产生的核能计算，太阳要照射地球600多亿年。2．绿色环保。光伏发电本身不需要燃料，没有二氧化碳的排放，不污染空气，不产生噪声。3．应用范围广。只要有光照的地方就可以使用光伏发电系统。4．使用寿命长、维护简单、可靠性高。晶体硅太阳能电池寿命长达20～35年：由于无机械转动部件，操作、维护简单，可靠性高，加之现在均采用自动控制技术，基本不用人工操作。5．太阳能电池组件结构简单，体积小且轻，便于运输和安装，光伏发电系统建设周期短。6．系统组合容易。若干太阳能电池组件和蓄电池单体组合成为系统的太阳能电池方阵和蓄电池组；逆变器、控制器也可以集成。所以光伏发电系统可大可小，极易组合、扩容。

三、家用太阳能光伏发电的现状及发展前景

至2007年底，已有大约75万套家用太阳能光伏发电系统进入用户家庭。在这些用户之中，大多数都是牧区的牧民家庭，这些家庭的通电水平还比较低，一般只能满足基本的照明需要。除此以外，还有林区和农区的农户和养蜂户以及无电的学校、商店等小单位已在使用家用太阳能光伏发电系统，还有一些缺电地区的城镇居民，也成为家用太阳能光伏发电系统的用户。如果这些家用太阳能光伏发电系统的保有量按80％计算，加上国家光明工程和送电到乡工程的光伏电站，中国目前至少有100万户家庭主要依靠光伏发电系统解决基本的生活照明用电。

到2007年底，中国的光伏发电市场累计安装量达到70MW，其中约43％为农村电力建设方面的应用，而全国大约还有300万无电户，估计其中至少还有150万户需要在今后的十年内采用光伏或风光互补发电系统来解决。由于居住条件的限制，他们中的大多数只能采用分散的供电方式，即采用家用太阳能光伏发电系统。而许多已经用上光伏系统的用户也将升级换代，提高用电水平。因此，中国的光伏市场潜力仍然很大。

在人口稠密的都市中，光伏发电系统也正起着越来越重要的作用。没有油田煤矿的上海拥有两亿平方米的屋顶，每天只要有阳光，每个屋顶将会是一个小型的绿色发电厂，把上海的大小屋顶、建筑立面联合起来，可建成一座巨型“发电厂”。以上海现有两亿平方米平屋顶的1.5％，即十万个屋顶(约300万平方米)，为其安装“太阳能并网屋顶光伏发电系统”，每年至少能发电4.3亿度，这将很大缓解上海的用电紧张。

某太阳能光伏并网发电工程的分析 篇4

1)太阳能光伏发电系统的组成。太阳能光伏发电系统主要由太阳能光伏电池组,光伏系统电池控制器,蓄电池和交直流逆变器是其主要部件。其中的核心元件是光伏电池组和控制器。各部件在系统中的作用是:光伏电池:光电转换。控制器:作用于整个系统的过程控制。蓄电池:蓄电池是光伏发电系统中的关键部件,用于存储从光伏电池转换来的电力。交直流逆变器:由于它的功能是交直流转换,因此这个部件最重要的指标是可靠性和转换效率。并网逆变器采用最大功率跟踪技术,最大限度地把光

3 浊度计测量影响因素分析

3.1 悬浮颗粒物粒径大小的影响

在浊度测量中,水样中的泥砂的粒径大小对浊度非常敏感,自然水域中泥砂的粒径尺度为0.2μm~500μm,泥与砂的比例不同,对测定结果影响不同。主要表现在粒径大的砂沉降速度快,测量值变化大难以准确记录结果,使测量的精密度较差。

伏电池转换的电能送入电网。

2)太阳能光伏电池板。太阳能电池主要使用单晶硅为材料。用单晶硅做成类似二极管中的P—N结。工作原理和二极管类似。只不过在二极管中,推动P—N结空穴和电子运动的是外部电场,而在太阳能电池中推动和影响P—N结空穴和电子运动的是太阳光子和光辐射热(*)。也就是通常所说的光生伏特效应原理。目前光电转换的效率,也就是光伏电池效率大约是单晶硅13%~15%,多晶硅11%~13%。目前最新的技术还包括光伏薄膜电池。

3.2 泥砂颜色的影响

泥砂的颜色发生变化会降低测量的准确性,白色的方解石反射光很强,黑色的磁铁矿吸收红外光,红色对浊度测定有影响。

泥砂的黄色和绿色对测定结果影响很小。

3.3 气泡的影响

气泡发散红外光,水样中气泡对测量结果产生负影响。气泡对高浓度样品影响很小,对低浓度样品影响较大。在摇匀样品时应避免剧烈振荡,测定时,应静置一会儿让气泡散完。

4 结果与讨论

1)从实验数据看,浊度计测定结果的准确度和精密度都较好,适合低浊度、中浊度和高浊度水样的测定。2)浊度计测定结果和分光光度法结果比较,测定结果偏低。3)对实际样品的测定受样品中悬浮颗粒物粒径大小的影响,悬浮颗粒物沉降速度不同,测量结果误差较大。

参考文献:

[1]薛元忠.OBS浊度计测量泥沙浓度的方法与实践研究[J].

泥沙研究,2004(4):56-57.

[2]袁根定.ST型散射光浊度计[J].化肥工业,2009,23(3):

[3]胡嘉鹏.酱油澄清及浊度的测定[J].中国酿造,2006(1):78-

Discussion on water sample turbidity measurement with turbidimeter method

ZHANG Xu-yun SUN Yu-ying DENG Jun-ping

Abstract:Turbidity measured by using the turbidimeter method of water samples,the results showed that the Relative Standard Deviation ranges from 0.18%to 5.40%,and the recovery rate ranges from 95.6%to 105.5%,it is has advantages of high sensitivity,accuracy,precision and easy equipment operating etc.,it fits to water samples of low,middle and high turbidity,it's a better method in water turbidity

3)太阳能光伏发电系统的分类。目前太阳能光伏发电系统大致可分为三类,离网光伏蓄电系统、光伏并网发电系统及前两者混合系统。

2光伏发电的优点

1)充分的清洁性。2)相对的广泛性。3)确实的长寿命和免维护性。4)初步的实用性。5)资源的充足性及潜在的经济性等。

3光伏发电的局限性

1)时间周期局限。2)地理位置局限。3)气象条件局限。4)容量传输局限。5)光能转换效率偏低。

4 以广州某太阳能光伏并网发电工程分析

4.1 10 kW光伏发电并网系统构成

本工程太阳能发电工程设计采用9串9并列组合以最终构成3个独立单相并网逆变器系统联入3相4线电网,有80块太阳能发电板,每块电池板的额定功率为125 W,共10 kW;本工程由光伏阵列,并网逆变器,直流检测配电箱,计量装置,上网配电系统以及防雷等装置构成。

4.2 逆变器技术参数

逆变器是系统的重要电力电子设备,关键在其输出端与公共电网在低压端并接时,自控装置对公共电网的电压、相位、频率等参数进行采样,并以采样值实时调整逆变器的输出,保证并网光伏发电系统与公共电网的同步运行;光伏发电系统并网运行,对逆变器提出较高的要求,具体如下:1)逆变器输出正弦波电流,光伏发电系统回馈给公共电网的电力,必须满足电网规定的指标,谐波污染少。2)逆变器在负载和日照变化幅度较大的情况下均能高效运行,具有最大功率跟踪控制功能。3)电网或逆变器发生异常时,能安全脱网或停下逆变器。4)逆变器的保护功能有:输出过载保护;输出短路保护;输入欠压保护;输入过压保护;过热保护;直流分量注入保护;交流电压异常保护;交流频率异常保护。

4.3 接入系统方案分析

本工程太阳能发电系统直接并联在工厂栋的照明盘主开关上端,和市网并联;本太阳能发电工程拟采用“并网供电方式”需要解决的根本问题是,从电能质量、并网保护等方面采取措施,从技术角度保证光伏发电系统的电能质量处于始终受控状态,对公共电网的影响最小。根据《电力系统设计技术规程》和《电力系统技术导则》要求,结合本太阳能发电系统的具体情况,接入系统方案需遵循考虑以下原则:1)光伏发电系统与公共电网连接时通过变压器等进行电气隔离,形成与公共电网市政供电线路之间明显的分界点;2)保证光伏发电系统的发电容量在上级变压器容量的20%以内,逆变器向电网馈送的直流电流分量不超过其交流额定值的1%;3)使光伏发电系统的输出电压、相位、频率、谐波和功率因数等参数在满足实用要求的同时,能够随公共电网的相关参数变化而自动调整;4)设置相应的并网保护装置,一旦出现光伏发电系统和公共电网异常或故障时,能够自动将光伏系统与电网分离;5)应综合考虑光伏发电系统规模、输电距离、在厂区的地位与作用、近区配网结构和原有电压等级配置等因素;6)工程实施快捷方便,简化接线,具有较好的经济性。

4.4 电气影响分析

1)潮流问题分析。本太阳能发电系统接到工厂栋照明盘(和市网并网),照明盘用电负荷大于该太阳能发电系统容量10 kW,不会发生电力溢流;在关口点安装双向电子式电度表,如果出现太阳能电力溢流至10 kV公共电网,则自动断开光伏发电系统端口。

2)系统电压偏差分析。根据相关规定,光伏系统和电网接口处的电压允许偏差应符合GB/T 12325的规定,太阳能发电系统接入公共电网时,应采取必要措施,投切时公共电网(380 V/220 V)波动满足国家有关标准,并以+7%~-7%进行校核。

3)谐波问题分析。太阳能发电系统通过光伏组件将太阳能转化为直流电能,再通过逆变器并入电网,在将直流电能经产生逆变器转换为交流电能的过程中,会产生大量谐波。参照国家标准GB/T 14549-93电能质量公用电网谐波,公用电网380 V电压等级的电压或注入电流谐波总畸变率应小于5%。光伏发电系统的谐波应控制在此范围内,并按照接入系统的容量比例满足GB/T 14549的规定,否则应配置相应的滤波装置,避免对公用电网的电能质量造成污染。本太阳能发电系统采用了交流电源跟踪技术,当公共电网供电端的电压和频率等参数在正常范围内变化时,并网光伏发电系统的输出可跟踪公共电网的电压和频率、相位等的变化,随时调整,使之与电网匹配。

根据本工程的逆变器资料,逆变后总畸变率在3%,小于相关规定限值5%,并网时与系统接入点的背景谐波叠加后有可能超过其限值。因此,在光伏电站并网时需对其进行实际检测,并根据实际情况接入容量比例分摊谐波限值。如果经过检测无法满足国家标准的相关规定,需采取加装滤波装置等相应措施。

4)无功平衡分析。根据广州供电部门的要求,用户变电站配置的并联电容器组,需具备按无功功率控制的自动投切功能,用户补偿后的功率因数应达到0.85或以上;本太阳能发电功率因数较高,为0.99,基本上为纯有功输出。不需要另外配置无功补偿装置。

5)短路电流影响分析。逆变器通过触发相位的控制来实现快速和多种方式的调节,当交流侧380 V发生短路故障,控制系数瞬间(1 ms~4 ms)关断逆变器的输出,即太阳能发电系统不会向交流短路点提供短路电流。因此,相关交流电气设备短路电流方面的校核可不考虑太阳能发电系统并网的影响。

结论:供电局同意太阳能发电系统并网运行,但不能倒送电。

5 光伏发电未来展望

我国光伏产业正以每年30%的速度增长。太阳的能量对人类而言几乎是无限的,但是实际上,在地球上能够获取太阳能资源的资源是有限的,并不像有些文章中所说的那样巨大。例如,当我们在屋顶安装太阳能热水器时,就失去了安装太阳能电池的机会。除建筑物和荒漠外,在其他地点建设太阳能电池板群将是不现实和得不偿失。这不仅仅是因为成本巨大,最主要的问题是离开建筑物和荒漠来建设光伏发电站将破坏环境和生态,且会发现在太阳能电池板下面将寸草不生。总之,节能降耗是人类的一个永恒话题。另一方面,任何先进的技术,进入商业使用的必要条件是价格能为市场所接受。如果使用成本太高,再好的技术必将只能停留在试验室中或者示范工程阶段。

6 结语

现阶段,本太阳能发电工程只能自发自用,不能向电网倒送电。其实本工程在技术上已经可以向电网倒送电;等于可以把电能储存在电网上;自身要用电时又可以使用;达到节能的效果;只是这方面供电局不同意倒送电;有可能是保护主义作出的限制。

希望太阳能发电系统以后有更大的降价空间和使用空间,为节能降耗作出贡献。

摘要：研究了太阳能光伏发电系统的组成及光伏发电基本原理,简单概述了光伏发电的优点和局限性,结合实例对太阳能光伏发电工程进行了分析,得出现阶段太阳能发电系统可以并网运行,但不能倒送电的结论。

关键词：太阳能,光伏发电,并网

参考文献

[1]SD 131-84,电力系统技术导则[S].

[2]SDJ 161-1985,电力系统设计技术规程[S].

[3]GB 19964-2005-Z,光伏发电站接入电力系统技术规定[S].

[4]GB/T 12325-2008,电能质量——供电电压偏差[S].

太阳能发电公司介绍（定稿） 篇5

南京光环光伏系统工程有限公司

公司简介当前的位置;关于光环>公司简介

南京光环光伏系统工程有限公司是一家主要致力于发展太阳能发电系统集成的企业。作为一个光伏系统集成企业，我们拥有雄厚的技术力量与资金、不断拓展的业务范围、丰富的客户资源和良好的资源整合能力。独特的时代背景，赋予我们开发、发展绿色能源的使命，造就我们诚信、专注、效率和不断创新的企业形象。公司经营范围涵盖：太阳能光伏系统的开发、咨询、设计、施工、监理以及工程总承包。业务主要由光伏系统设备的设计、开发、采购、成套、安装、调试及光伏系统工程项目的建设及运营等组成。我们建立并不断完善一系列业务流程和管理制度，这些流程与制度包括：前期的策划、方案选择、可行性研究、工程设计、设备采购、项目管理、安装施工、试调与系统维护等。

多年来，我们光环光伏系统工程有限公司在不断地自我创新与追求中茁壮成长，时至今日积累了成熟的新型日照辐射数据生成技术、太阳能电池组件最佳倾角优化设计方法、光伏并网接入系统技术和全方位、模块式光伏电站工程设计技术以及丰富的系统工程项目施工经验等。

光环光伏系统工程有限公司不仅拥有高素质专业化人才队伍，同时建立并不断完善的组织结构和先进的项目管理模式，还设计开发大批性能稳定、质量优异的产品并突出执行项目后继跟踪服务。我们始终秉承客户第一、服务至上的理念，坚守“我们为您想的更多”的态度以雄厚的光伏系统技术研发、工程设计能力和丰富的项目经验来回报广大客户寄予的信赖。

二

系统集成当前的位置：产品展示>系统集成

中型光伏发电系统

介绍:

并网太阳能发电系统由光伏组件（方阵）、光伏并网逆变电源量装置组成。光伏组件（方阵）将太阳能转化为直流电能，通过并网逆变电源将直流电能转化为与电网同频同相的交流电能馈入电网。并网逆变电源是光伏并网发电系统的核心设备。

小型光伏发电系统

介绍:

小型光伏（并网/离网）发电系统集成是由太阳能电池组件、光伏控制器、逆变器、电能计量表以及蓄电池。可以为客户提供直流电，或者给客户家庭负载使用的交流电。发电系统配置灵活，应用广泛。光环光伏系统工程有限公司拥有丰富的项目管理经验和成...光伏建筑一体化

介绍:

光伏与建筑结合主要有BIPV和BAPV。BIPV是指将太阳能组件作为建筑构件或表面材料使用到建筑中的建筑形式，BAPV是指将太阳电池组件搭建在建筑表面的建筑形式。光伏建筑一体化系统由太阳电池组件、直流汇流箱、并网逆变器、隔离升压变压器、微...三

风光互补系统当前的位置：产品展示>系统集成>风光互补系统

风光互补发电系统是利用风能和太阳能的互补结合，提高供电的可靠性，提供照明和驱动电力，解决偏远地区和电网供电成本较高的用电问题。风光互补发电系统主要是由风力发电机、支架、直流防雷汇流箱、变流器、并网逆变器等配置组成。

光环光伏系统工程有限公司一直致力于、环保、高效、节能的可靠绿色能源的开发和利用，积累了居多的光伏发电、风力发电系统的设计、设备供货、安装施工、调试和维护的工作经验，可以根据用户用电负荷特性，进行当地太阳能和风能资源的评价，结合实际合理优化配置风光发电系统，为客户提供经济、可靠的智能风光互补系统解决方案。解决方案介绍

△ 结合用户用电负荷性与当地太阳能、风能资源分析、提供风光互补优化配置方案 △ 采用风光合一的调度与监控系统，实现柔性并网发电，建设对电网的冲击

四

逆变器当前的位置：产品展示>逆变器

光伏并网发电逆变器

介绍:

太阳能发电系统可以分为两类。一类是并网发电系统，即和公用电网通过标准接口相连接，像一个小型的发电厂；另一类是独立式发电系统，即在自己的闭路系统内部形成电路。光伏并网发电系统由光伏组件（方阵）、光伏并网逆变器及计量装置组...光伏离网发电逆变器

介绍:

离网型光伏发电系统是一种由光伏组件通过控制设备给蓄电池蓄能从而向负载定时提供交直流电能的光伏发电系统，包括电站型和户用型两种发电系统。主要由光伏组件、控制器、逆变器、控制逆变一体化电源、蓄电池组等设备组成。逆变器负责把直流...光伏发电控制器

介绍:

光伏控制器利用太阳能电池将太阳能转化为电能并贮存于电池内部，可为牧区、边防、海岛提供照明，也可作为移动通信基站、微波站等的直流电源。控制器是有效控制太阳能发出的电向蓄电池充电,蓄电池向负载放电,使蓄电池在安全工作电压、电流范围内...五

组件当前的位置：首页>产品展示>组件 组件当前的位置：首页>产品展示>组件

多晶硅太阳能电池组件

介绍:

△ 分为单晶硅太阳能电池组件和多晶硅太阳能电池组件，以及薄膜太阳能组件 △ 由高品质的原材料组装而成 △ 钢化玻璃、保护后板和丁基凝胶等，能有效地防止进水 △ 牢固的阳极氧化铝框架 △ 通过了安全测试，保障了组件可以在各...单晶硅太阳能电池组件

介绍:

△ 分为单晶硅太阳能电池组件和多晶硅太阳能电池组件，以及薄膜太阳能组件 △ 由高品质的原材料组装而成 △ 钢化玻璃、保护后板和丁基凝胶等，能有效地防止进水 △ 牢固的阳极氧化铝框架 △ 通过了安全测试，保障了组件可以在各...薄膜太阳能组件

介绍:

转化效率高，稳定转化效率大于7%，达到国际领先水平：发电量高，每片电池片功率95W以上，同等装机功率较晶硅电池可以多发15%左右的电量：产品重量轻，光伏系统应用安装成本低。

公司文化当前的位置：首页>关于光环>公司文化 核心价值

六

诚信：交流和合作的基石

专注：专心精琢光伏事业，关注时代与技术进步

效率：赶超时代步伐，响应客户及时需求

创新：始终不渝寻求进步，追求卓越 光环使命

为用户提供性价比高的产品和最优质的技术服务

使光环在品牌、用户满意度、经营业绩方面成为同行业的领先者 光环愿景

成为最优秀的系统集成商和产品提供商 价值观念 •员工观念

员工是最重要的资

在信任和尊重基础上的员工管理理念

为职工和管理人员提供自由交流的环境，考虑员工利益，激励员工，保证公平等等 •效率观念

精确预算；制度严格；开放而切题的沟通交流 •竞争观念

结果导向；保证能力；确定方向；实施负责 •上线和下线观念

促进销售，销售和销售；降低成本，成本和成本 文化及使命

七

光环的使命：共铸阳光基业,成就阳光未来

光环的性格：诚信,简单,效率,可依赖

用户导向：坚持以用户需求为导向

分享：不断学习总结并积极分享

求实：坚持坦诚和实事求是的作风

系统：从系统的角度思考解决问题

卓越：拥抱挑战和变化，追求卓越

太阳能发电潜力及前景分析 篇6

当能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈，越来越多的国家开始开发太阳能资源，从而寻求经济发展的新动力。太阳能作为一种可再生的新能源，日益引起人们的关注。从能源供应安全和清洁利用的角度出发，世界各国正把太阳能的商业化开发和利用作为重要的发展方向。欧盟、日本和美国把2030年以后能源供应安全的重点放在太阳能等可再生能源方面。预计到2030年太阳能发电将占世界电力供应的10％以上，2050年达到20％以上。大规模的开发和利用使太阳能在整个能源供应中将占有一席之地。

中国蕴藏着丰富的太阳能资源，太阳能利用前景广阔。目前，我国太阳能产业规模已位居世界第一，是重要的太阳能光伏电池生产国。中国光伏发电产业于20世纪70年代起步，90年代中期进入稳步发展时期，太阳能电池及组件产量逐年稳步增加。经过30多年的努力，已迎来了快速发展的新阶段。在“光明工程”先导项目和“送电到乡”工程等国家项目及世界光伏市场的有力拉动下，我国光伏发电产业迅猛发展。到2007年年底，全国光伏系统的累计装机容量达到10万千瓦，从事太阳能电池生产的企业达到50余家，太阳能电池生产能力达到290万千瓦，太阳能电池年产量达到1188MW，超过日本和欧洲，并已初步建立起从原材料生产到光伏系统建设等多个环节组成的完整产业链，特别是多晶硅材料生产取得了重大进展，突破了年产千吨大关，冲破了太阳能电池原材料生产的瓶颈制约，为我国光伏发电的规模化发展奠定了基础。

目前，我国《可再生能源法》的颁布和实施，为太阳能利用产业的发展提供了政策的保障；京都议定书的签订，环保政策的出台和对国际的承诺，给太阳能利用产业带来机遇；中国能源战略的调整，使得政府加大对可再生能源发展的支持力度，这些都为太阳能发电产业的发展创造了机会。

太阳能发电的主要技术

太阳能发电的主要形式包括：平板型光伏电池与阵列、聚光型光伏发电成套设备、槽式聚光热发电系统、塔式聚光热发电系统、槽式聚光集热助发电技术和混合发电系统。

平板型光伏电池与阵列

目前投入商用的平板型光伏电池主要采用单晶硅或多晶硅电池技术。通常由单个电池组件串联成电池串，若干个电池串再并联后进行封装，从而制成太阳能电池板。每块太阳能电池板的电池安装容量为150Wp至200Wp，即在理想条件下(阳光垂直照射，环境温度不超过25℃，光照度DNI数值达到一类地区或二类较高地区指标)，其直流峰值发电能力为150W至200W。通常情况下，为了保证发电量，太阳能电池板的安装容量要大于预期使用容量。一般条件下，安装容量需要设计为使用容量的1.3到1.5倍。

在欧美国家，太阳能电池板主要应用于独立的民居发电，安装容量一般为3kWp至5kWp；或者大规模公用建筑或商业建筑的屋顶或幕墙发电，其安装容量通常为100kWp至1000kWp。这种太阳能发电形式被称为建筑集成光伏发电，即BIPV(Building Integrated Photovoltaic)。

平板型光伏发电系统向直流负荷供电时，电池板阵列经汇线箱(盒)汇集后直接提供负荷用电；当与传统交流系统并用时，直流电源汇集后经逆变器产生符合交流电压、频率的单相或三相交流电，汇入用户的电源系统。将太阳能电池板阵列按照规划发电容量进行铺设，形成大规模平板式光伏发电系统，也可以建成大规模光伏电厂。根据国外已建成的大规模平板式光伏电厂经验数据测算，固定式安装的平板光伏发电技术，其每一MW安装容量需占地3.5英亩，约合21市亩。目前最大的平板式光伏电厂，规模不超过5MW。

平板型光伏发电系统，主要包括太阳能电池板、直流保护与汇集系统、逆变器、交流保护与开关系统、发电量计量、基础结构等部分。如果为大规模并网型电厂，还要考虑直流线路、交流线路、升压站等部分。平板式光伏发电系统光－电总转换效率大约为16％－18％。在该系统中，为了提高太阳光的发电利用率，可以采用单轴或双轴追踪系统，使阳光直射的时间加长，从而提高发电量。单轴追踪系统可以提高发电量约25％，双轴追踪系统可以提高发电量约40％。由于追踪系统需要驱动电池板根据太阳方位角旋转会产生阴影效应，所以占地面积将增加一倍左右。

根据目前国际市场晶体硅原材料的价格，平板式光伏发电系统的单位成本约为每千瓦安装容量2万元至5万元，如果建设兆瓦级平板式光伏电厂，其线路成本将大大增加。综合考虑由于气候原因而造成的电池组件污物遮挡损耗、直流损耗、逆变损耗和电池板阵列场地线路损耗，平板式光伏发电系统每千瓦发电量的综合投资成本约为3.5万元至4万元。

平板式光伏发电系统结构简单、技术含量低、安装施工方便，且由于晶体硅材料价格下降，所以其成本呈下降趋势。但其发电效率低、运输不便、不便于维护，例如遇到风沙或降雪造成电池板表面遮挡后，需要较长时间进行清扫，影响发电效率，一旦电池板表面形成局部遮挡的“斑点”效应，将导致被遮挡的电池组件发热超温损坏，形成永久损耗。同时，如果采用平板式光伏发电技术建设大规模光伏电厂，其安装和线路施工时间大幅度延长，影响投资回报周期。另外，平板式光伏发电系统主要依赖于大量的晶体硅，成本取决于国际晶体硅材料价格，原材料主要掌握在极少数国家手中，而国内仅有加工企业，存在战略风险。

聚光型光伏发电成套设备

聚光型光伏发电技术，简称CPV(Concentrated Photovoltaic)，是最近几年迅速发展的大规模光伏发电技术，主要应用于兆瓦以上规模的并网型太阳能光伏发电厂。与平板型光伏发电技术相比，其受到青睐的主要原因是它的经济性、建设周期短、占地面积小、维护方便和对场地平整程度的要求不如平板型光伏发电系统苛刻。

CPV系统的发电核心技术是“多结光伏电池”(Multiple-Junction Cell)和“菲涅尔聚光镜”(Fresnel Lens)，同时采用高精度双轴太阳方位跟踪技术和液压驱动CPV模块对日系统。将较大面积的光照聚集在较小面积的电池表面，可以充分发挥光伏电池的转化效能，产生超过阳光直接照射在电池表面的发电量。在实验室条件下，一片6英寸平板电池可以产生2到3瓦电量，而经菲涅尔镜聚焦后同样面积多结电池则可以产生1000瓦电量。

根据目前国际上已投入商用的CPV系统测算，其光一电综合转化效能超过30％。根据美国最新安装的CPV系统计算，其平均每瓦发电量的投资成本约为3至4美元，即每千瓦发电量的综合投资成本约为3万至3.5万元人民币，如果实现国产化，则可以逐步将成本降至每千瓦发电量投资2万元。下表是国外某公司生产的高聚光太阳能光伏发电设备主要技术指标，从表中可以看到，53千瓦发电设备，其年发电量为145‘242kWh(一类优质太阳光照条件下)、预期寿命超过25年。

单独的CPV单元主要包括“菲涅尔聚光镜”、多结光伏电池和单元结构支架。菲涅尔镜用于将入射的太阳光聚焦到其焦点上，在焦点位置安装小面积的光伏电池组件，由支架将镜片和电池组合成为—个独立单元。若干单元组成一个模块(见下图)。

一个CPV系统包括CPV模块、基础结构、液压双轴驱动机构、光照及风速传感器、自动控制系统、直流线路和逆变器、并网控制和保护等部分。目前，最大的CPV发电设备单台容量为交流发电量53kW。

CPV发电设备一兆瓦发电容量占地面积为4到6英亩，大约30亩。适合于太阳光照度极高和较高的平坦、开阔地区。以美国为例，从洛杉矶地区开始直到加利福尼亚是美国大陆太阳能资源最优和较优的地区，CPV技术的年发电量比平板式技术要再高25％左右。

聚光型光伏发电设备光－电转化率高、抵御气候影响的能力强、对场地平整程度要求低、方便实现规模化、投资成本较低、对半导体材料的依赖程度低，安装周期短便于实现投资回报。同时，聚光型光伏发电技术成本和设备集中度比较分散，易于实现就地组装，也方便实现本地产业化生产，战略风险相对较小。但该系统基础施工要求高、完全依赖于大型机械安装，对安装施工队伍和运行维护人员的技术水平要求高，且不时需要进行专业化的系统调试。

槽式聚光热发电系统

槽式技术目前是聚光式太阳能技术(CSP：Concentrated Solar Power)中最为成熟的技术。在大规模荒漠太阳能发电应用中，槽式技术是最早被使用的技术，并越来越表现出其运行和成本方面的优势。目前世界上有超过400MW槽式系统正在运行，并且有350MW正在建设，而规划设计中的槽式系统大约有7GW。槽式太阳能热发电厂包括集热和发电两大部分，发电部分和传统的蒸汽发电相同。集热部分主要包括：抛物面槽形反光镜、热接受器、单轴追踪控制系统、集热器基础结构。目前有三种主要的槽式太阳能热发电厂结构：最简单的是仅在有阳光的条件下发电，另一种结构包含一套储热装置，第三种结构即前面提到的混合发电系统。建设一个100MW的槽式太阳能热发电厂，抛物面集热槽需占地约2883.388亩，包括7小时蓄热的一个完整槽式太阳能热发电厂，需占地约5706亩。

抛物面槽在白天连续追踪太阳，将阳光反射到安装在其焦点位置的接收管。接受管的设计使其能够最大限度地采集太阳能而尽可能少地损耗。热传导所用的媒介液体在接受管中循环，被加热到大约750°F(400E)。在太阳能采集场地旁边，加热后的热媒经过热交换产生蒸汽从而驱动传统的蒸汽轮机发电。热能量可以储存在装有熔盐的储罐中，所以在没有阳光的情况下也可以发电，因而光热发电厂的工作可以部分地由电网调度。另外，可以通过太阳能集热场产生蒸汽，与一个现有的循环蒸汽涡轮机发电系统结合形成混合发电系统，从而减少对化石燃料的消耗，减少排放。

以目前在建的世界上最大的槽式太阳能热发电系统——美国亚利桑那SOLANA太阳能电站为例，其总规模为288MW设计发电量，该电站通过常规蒸汽轮机发电，和所占用的农田相比，减少用水约85％。电站“太阳能场”覆盖3平方英里，包括2700台槽式集热器，集热器规格约为25英尺宽，约500英尺长，约10英尺高。其储热装置可保证6个小时的无阳光发电。据悉该项目预期在2011年投产发电，APS(亚利桑那电力系统)将100％收购其所发电力。提供太阳能电力的同时，SOLANA太阳能电站还欲提供现代科技旅游观光服务。

塔式聚光热发电系统

塔式技术也是GSP的一种，通过分布安装在聚光塔周围呈环形排布的定日镜阵，将阳光聚焦反射到安装在塔顶的接受器。接受器内热转换媒介吸收定日镜高度聚集反射来的辐射能量并把它转化成热能，热能进一步转化成蒸汽从而驱动涡轮机带动发电机发电，其产生的热能同样保存在熔盐罐中。因为在塔式技术热循环过程中温度更高，其总体光一电转换效率可以达到25％。

目前建设的最大的塔式热发电厂是位于西班牙的PS20，装机容量为20MW，占地约1415亩。PS20之前，PS10已经于2007年投入商业运行。它的装机容量为11MW，包括624面定日镜，每面镜子的面积120m2，由各自独立的定日追踪控制系统控制，将太阳光反射到塔顶的接受器，聚光塔高115m。PSl0的年发电量为24GWh。

在场地条件允许的前提下，可以在现有的常规热电厂旁，通过太阳能集热场产生蒸汽，与现有的循环蒸汽涡轮机发电系统结合形成混合发电系统，从而减少对化石燃料的消耗，减少排放。

结论

从光伏发电和光热发电技术对比来看，光伏发电的技术成熟度高，已成功投入商业运行的装机容量大，建设和投资规模灵活，可以分期扩展，但是由于采用直流发电、交流逆变并网运行方式，电能质量不能可靠保证，且由于其逆变设备的自保护功能，当网络故障需要电源支撑时无法调度，所以适用于就近消耗或者用于电网贴峰，尤其适用于季节性和时间性较强的民用、商业用电；光热发电的光电转换效率高于光伏发电，规模可以达到小型甚至中型常规火电厂的规模，具有规模成本优势，因为其采用常规发电方式，在电网端和传统火电厂相同，完全可以作为上网电源；在有场地条件的情况下，光热转换产生的热能可以与原有火电结合，用光热替代部分煤热或油热，组成混合发电系统，从而解决小火电厂的排放问题，如果认真规划、成功实施，有可能挽救部分小火电厂，使其继续发挥涡轮发电机组的效能。

太阳能发电并网系统研究综述 篇7

关键词：太阳能,光伏并网,发电

1 光伏发电并网系统的现状和研究意义

光伏发电有离网和并网两种工作方式。过去, 由于太阳电池的生产成本居高不下, 光伏发电多数被用于偏远的无电地区, 而且以户用及村庄用的中小系统居多, 都属于离网型用户。但是近年来, 光伏产业及其市场发生了极大的变化, 开始由边远农村地区逐步向城市并网发电、光伏建筑集成的方向快速迈进, 太阳能己经全球性地由“补充能源”的角色被认可将是下一代“替代能源”。

光伏并网逆变技术经过近几年的研究和发展, 在技术上己近成熟, 在电力电子技术先进的德国、日本、美国和加拿大等发达国家己有成熟的、技术先进的、性能优秀的产品问世, 从小功率几十瓦到上百瓦、上千瓦的高频光伏并网模块, 到高压大功率的光伏并网逆变电源, 品种繁多, 不仅如此, 其功能也很完善, 多机并联、独立后备与并网发电两用、多机组合群控、最大功率自动跟踪、孤岛效应防止、远程调度管理等。

我国在光伏并网逆变技术方面的研究经过“九五”和“十五”的国家科技攻关, 在基本理论和实用技术方面己经取得可喜成绩, 在并网逆变的关键技术方面已有所突破, 并具有自主知识产权, 国内己有部分企业能够生产并网逆变样机产品, 但在并网逆变技术的细节方面, 与国外先进技术相比还有较大差距。例如, 并网逆变系统的电磁噪声和电磁兼容性问题, 国内相关研究并不多, 但这一问题在并网逆变系统中却相当重要, 要良好地予以解决在技术上也相当困难。在并网逆变发电系统的最大功率跟踪方面, 虽然国内研究报道较多, 原理也相当简单, 但真正能够实现性能指标优秀的光伏阵列最大功率跟踪还未能看见实际样机。在适应电网安全方面, 对孤岛效应的识别方式和并网功率控制方式还缺乏详细的实验研究和标准制定。此外, 光伏并网逆变器主电路的研究也较单一, 适应面较窄。

光伏并网发电系统不仅仅涉及到太阳电池和并网逆变技术, 还涉及到系统的控制和优化问题, 太阳能发电系统的总体发电效率除与太阳电池效率、逆变器效率和功率控制方式有关外, 同时也与当地的纬度、气候、日照、和太阳电池阵列的倾角、方位角有关, 提高光伏系统的全年总体发电效率是一个复杂的系统工程, 它涉及到现代工程数学、现代控制理论、仿真技术、建模技术等多学科领域, 多学科相互交叉, 国外在经过多年的大量的光伏应用研究和运行统计的基础上, 己经建立了完善的全球各地区气象年均日照和月均日照统计数据库, 为光伏系统的优化设计和配套提供充分的依据条件, 并研制成功专门的光伏系统优化设计软件包, 在风力资源统计数据的基础上, 也同时研发了风光互补发电系统优化设计软件, 为方便光伏系统的推广应用、节省设备投资、降低成本、提高系统的运行可靠性及供电的保证度等提供理论依据和优良设计工具。

国内在光伏系统的优化设计方面, 己经有部分院校做了相关研究, 但由于存在大量的气象数据统计据的获取、电站运行的数据统计、研制经费的缺乏等原因, 系统的优化设计软件应用推广还有待时间和实践考验, 也还有待于进一步的完善。相信随着光伏系统在我国的普及和推广应用的发展, 光伏系统的优化设计问题会越来越受到人们的重视。

针对以上问题, 光伏并网发电系统的研究具有重要的理论和现实意义。

2 光伏并网发电系统的分类

目前常用的光伏并网发电系统可以为两类, 一种为不含蓄电池环节的“不可调度式光伏并网发电系统”;另一种为含有蓄电池组的“可调度式光伏并网发电系统”。

不可调度式光伏并网发电系统中, 并网逆变器将光伏阵列产生的直流电能转化为和电网电压同频、同相的交流电能, 当主电网断电时, 系统自动停止向电网供电。白天, 当光伏系统产生的交流电能超过本地负载所需时, 超过部分馈送给电网;其它时间, 特别是夜间, 当本地负载大于光伏系统产生的交流电能时, 电网自动向负载提供补充电能。当电网故障或维修时, 出于安全考虑, 逆变器停止工作, 而且必须使逆变器、电网和负载三者电气断开, 光伏并网系统不再向电网和负载提供电能。

可调度式光伏并网发电系统和前者相比, 最大的不同处是系统中配有储能环节 (目前通常采用蓄电池组) , 蓄电池组的容量大小按具体需要配置。可调度式光伏并网发电系统在功能和性能方面较之不可调度式有若干扩展和提高。但也带来了若干严重的弱点, 正是这些弱点使可调度式并网系统的应用规模当前还难与不可调度式相比较, 这是因为:蓄电池组的寿命较短:目前免维护蓄电池在良好环境下的工作寿命通常估计为5年, 而光伏阵列稳定工作的寿命则在25一30年左右, 因此只有为数较少的场合使用可调度式光伏并网系统;蓄电池组的价格在目前仍相对昂贵;蓄电池组较为笨重, 需占用较大空间, 如有漏液, 则会泄漏出腐蚀性液体, 此外报废的蓄电池必须进行后处理, 否则将会造成“铅污染”;不可调度式光伏并网发电系统的集成度高, 其安装和调试相对方便, 可靠性也高。

3 太阳能电池和三相光伏并网发电系统的工作原理

太阳能电池阵列是太阳能光伏发电系统中的重要组成部分, 它的好坏直接关系到整个光伏系统的性能和质量。由于太阳能电池阵列是由若干太阳能电池组件串、并联而成, 为此, 下面我们将介绍太阳能电池的工作原理。

太阳能电池工作原理的基础, 是半导体P一N结的光生伏打效应。所谓光生伏打效应, 简言之, 就是当物体受到光照时, 物体内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流的一种效应。当太阳光或其它光照射半导体P一N结时, 就会在P一N结的两边出现电压, 就叫光生电压。这种现象就是著名的光生伏打效应。使P一N结短路时就会产生电流。

众所周知, 物体的原子是由原子核和电子组成的。原子核带正电, 电子带负电, 电子就像行星围绕太阳转动一样, 按照一定的轨道围绕着原子核高速旋转。当在太阳光辐射时, 电子就会摆脱原子核的束缚而成为自由电子, 并同时在它的原来地方留出一个空位, 即半导体物理学中所谓的“空穴”。由于电子带负电, 空穴就表现为带正电。当太阳光照射P-N结时, 在半导体内就会产生电子一空穴对, 由于P-N结势垒区存在着较强的内建静电场, 因而产生在势垒区中的非平衡电子和空穴, 或者产生在势垒区外但扩散进势垒区的非平衡电子和空穴, 在内建静电场的作用下, 电子被驱向N型区, 空穴被驱向P型区。离开势垒区, 结果使P型区电势升高, N型区电势降低, P-N结两端形成光生伏打电动势, 这就是P-N结的光生伏打效应。由于光照产生的非平衡载流子各自向相反方向漂移, 从而在内部构成自N区流向P区的光生电流, 在P-N结短路情况下构成短路电流。在P-N结开路情况下, P-N结两端建立起光生伏打电势差, 这就是开路电压。如将P-N结与外电路接通, 只要光照不停止, 就会不断地有电流流过电路, P-N结起了电源的作用, 这就是太阳能电池发电的基本工作原理。若把几十个、数百个太阳能电池串联、并联起来, 组成太阳能电池组件, 在太阳光照射下, 便可得相当可观功率的电能。

光伏并网的工作原理就是要把太阳能电池组件发出的直流电转换成交流电, 并并入市电电网, 可供正常的交流用电电器使用。目前广泛应用于太阳能并网发电系统中的方案原理是:首先将太阳光能转化成电能的形式, 然后将电能调节成满足SP-WM全桥逆变器需要的直流电压, 最后经SPWM全桥逆变器将太阳能回馈给交流电网。在整个系统最主要的环节 (逆变器) 中, 采用的就是SPWM (正弦波脉宽调制) 逆变技术。根据电力系统准周期并列的条件, 采用SPWM全桥逆变电路的再生能源回馈电网系统并网时应同时满足以下3个条件: (1) 再生能源回馈电网系统中逆变器的输出电压和市电电压接近相等, 一般压差应在10%以内; (2) 逆变输出频率接近市电频率, 一般频差不超过0.4Hz; (3) 逆变输出电压和市电电压同相, 通常此相位差不宜超过10度。

光伏并网控制目标是:控制逆变电路输出的交流电流为稳定的高质量的正弦波, 且与电网电压同频、同相。

参考文献

[1]赵争鸣, 刘建政, 孙晓瑛, 袁立强.太阳能光伏发电及其应用[M].科学出版社.2005

[2]沈辉, 曾祖勤.太阳能光伏发电技术[M].化学工业出版社.2005

[3]王长贵.世界光伏发电技术现状和发展趋势.新能源, 2000, 22 (1) :44-48

太阳能并网发电 篇8

为了实现最大功率点输出的跟踪 (MPPT) , 微控制器要运行MPPT算法, 以调节太阳能电池板的方向、输出的直流电压和电流, 使之获得峰值功率输出, 就需要采用微控制器以及传感器来跟踪太阳方位角以及高度角。

目前, 在自适应太阳方位角、高度角以及辐射强度的跟踪系统中, 组成部件包括辐射强度传感器、跟踪传感器、自动控制芯片、步进电机和细分驱动器、机械传动机构及集能平台等几部分。对于风能/太阳能一体化的发电系统, 还要检测光伏阵列的输出电压/电流、跟踪光强、环境光强、蓄电池充电电流/电压、逆变器的输出交流电流、交流电压、环境温度、蓄电池温度、光伏阵列温度、太阳方位角、高度角和风速。因此, 对微控制器的数据采集能力以及A/D转换以及处理提出了很高的要求。

在大规模部署的太阳能并网发电厂中, 光伏电池板的数量很大, 为此, TI公司提出了“微型逆变器”的概念, 它既能够在较宽的范围内扫描各个独立的太阳能电池板的峰值功率点, 避免把局部峰值作为MPP点, 同时, 又能够提高最大功率点输出跟踪的效率。TI提出的这种系统的架构如图2所示。从中可看到, 对于DC/DC转换器、DC/AC转换器以及控制器、通信接口的需求也非常大。

微型逆变器的特点就是每一块光伏电池板有它自己独立的逆变器系统, 这种拓扑的主要好处是太阳能发电站的光伏阵列能够持续的输出电力, 既使当其中一个逆变器功能失常的时候。此外, 因为每一块太阳能系统能够利用高分辨率的PWM算法来调节转换参数, 让系统能够随时根据负载的变化而进行调节, 并利用片上外设如SPI、UART等接口实现各个微型逆变器之间的数据交换, 因此, 就有可能为每一个光伏电池板以及整个发电站系统提供最优化的转换效率。目前, TI公司推出的Piccolo MCU就是为太阳能电池板提供更高的工作效率以及控制功能而设计的, 微型逆变器能够最大限度地提高每个单电池板的功率输出。

给太阳能逆变器选择微控制器的原则包括:低的成本目标以满足大量部署的需求;小的形状因子;齐全的控制功能;与各个微型逆变器的控制器实现数据交换的能力;强大的并行运算能力;与模拟器件如电流和电压传感器接口, 以实现系统峰值功率实时监测的能力;内置A/D转换器;太阳能接地漏电流检测能力;对太阳能电池板转向电机进行控制的能力。

用于太阳能逆变器的功率器件

在太阳能逆变器的设计中, 常用的IGBT分别为平面型IGBT和沟道型IGBT。在平面型IGBT中, 多晶硅栅极是呈“平面”分布或者相对于p+体区是水平分布的。在沟道型IGBT中, 多晶硅栅极是以“沟道方式向下”进入p+体区。这种结构有一个优点, 就是可以减小通道对电子流的阻力并消除电流拥挤现象, 因为此时电子垂直地在通道中流过。在平面型IGBT中, 电子以某种角度进入通道, 引起电流拥挤, 从而增加电子流的阻力。在沟道型IGBT中, 电子流的增强使Vce (on) 大幅度降低。

除了降低Vce (on) 外, 通过将IGBT改成更薄的结构可以降低开关能量。结构越薄则空穴-电子复合速度就越快, 这降低了IGBT关断时的拖尾电流。为保持相同的耐击穿电压能力, 在沟道型IGBT内构造了一个n场阻止层, 以便在IGBT上的电压增大时, 阻止电场到达集电极区域。这样实现的更低的传导能量和开关能量允许逆变器的尺寸更小, 或者相同尺寸逆变器的功率密度更大。

在太阳能发电系统中太阳能电池板需要串联或并联工作, 太阳能模块产生的直流电压在几百伏的数量级, 如600V或1200V。上述最新的IGBT技术使得针对20k Hz开关应用的最新一代600V沟道型IGBT得以实现。以IR公司采用全桥拓扑构建的500W直流/交流逆变器演示板为例, 通过测量所降低功耗表明, 采用新型经优化的沟道型IGBT器件, 可使散热片温度降低16%。功耗的降低使IGBT的效率比前一代IGBT器件提高了近30%。

一般来说, 在直流/交流逆变器系统设计中, 选择IGBT器件的基本准则是提高转换效率、降低系统散热片的尺寸、提高相同电路板上的电流密度。目前, 市场上多家公司提供用于太阳能逆变器的功率器件, 其中, 包括IR、英飞凌、ST、飞兆半导体、Vishay、Microsemi、东芝等公司。

典型的并网发电系统

尽管太阳能资源是无穷尽的, 每秒钟到达地球表面的太阳光能量高达80万千瓦, 但是, 由于太阳光辐射密度太低, 导致太阳能电池的转换效率非常低, 所以, 提升把太阳能电池收集的直流电转化为交流电的太阳能逆变器的效率, 对于提升太阳能发电效率就显得至关重要。高效率且具有成本效益的逆变器成为评定太阳能发电系统优劣的关键指标。未来的发展关键以及竞争的焦点在于提高光电转换效率。

专家预言, 因受到部署大规模太阳能发电厂的需求刺激, 在未来的五年内, 三相中央逆变器系统的市场预计将有非常好的市场表现。从技术趋势上看, Triphase NV公司的逆变器专家J.Van den Key Bus指出, 未来的三相逆变器将由逆变器控制单元、IGBT逆变器、PWM发生器、ADC、死区保护电路、以太网、联网个人电脑等部分组成, 如图3所示。建设这种系统的目的在于实现太阳能电池组并网向电网供电, 并借助于联网控制来实现跟踪峰值功率点来实现最高效率的太阳能并网发电。

从图3可见, 太阳能并网发电系统将对下列系统和器件产生巨大的需求:

(1) 电网管理网络系统;

(2) 以太网端口;

(3) AD转换器;

(4) PWM发生器;

(5) 逆变器控制器;

(6) IGBT模块以及逆变器;

(7) 太阳能电池板方位角和高度角转向电机及其控制装置;

从功率分立器件来看, 随着太阳能并网发电站规模的增大, 采用1200V IGBT将是未来的发展趋势。针对各种不同规格的逆变器的需求, IGBT模块呈现集成度越来越高的发展趋势。

值得关注的是, 为了获得更高的转换效率, 采用Si C二极管来设计太阳能逆变器系统是最新的发展趋势。原因在于: (1) Si C的导热率是砷化镓的几倍, 也超过了Si的三倍, 这将可以制造出更高电流密度的器件; (2) Si C的击穿电场几乎是Si击穿电场的十倍, 所以, 采用Si C的相同设计将获得硅元件十倍的额定击穿电压, 因此, 有可能开发出非常高电压的肖特基二极管; (3) Si C是一种宽能带材料, 因此, 相对于任何硅器件而言, Si C可在高得多的温度下工作。

此外, 因为太阳能微型逆变器需要监测电流、电压、温度等模拟参数, 具有模拟和数字混合信号处理能力的微控制器有望在这里找到用武之地。

利用新材料提高光电转换效率

太阳能电池为未来大规模发电提供了巨大商机, 但目前大部分太阳能电池的输出功率相对较低, 典型的输出效率在15%%左右。

“太阳每天产生的太阳能为165, 000太瓦特 (Tera Watt) , 我们只要能从中获取极小的一部分能量, 就能朝解决能源危机问题迈进一大步”, IMCE首席运营官Luc Van den hove表示, “我们现在面临的最大技术挑战是如何降低电阳能电池的成本和提高其效率。”IMEC的太阳能电池开发计划的计划表是, 到2011年120微米晶硅电池的效率有望达到20%;到2015年, 厚度为80微米的晶硅太阳能电池的效率将高于20%。其技术的发展思路是, 提高材料的吸收系数, 使之接近太阳能光谱的最大光子通量, 并具有较高迁移率。此外, 通过采用旋涂工艺涂覆该材料, 改善其薄膜形貌, 从而提高载流子迁移率和可重复性。

另一方面, 荷兰戴夫特理工大学和物质基础研究基金会研究人员指出, 非常小的特定半导体晶体会产生电子的“雪崩效应”。在传统的太阳能电池中, 1个光子只能精确地释出1个电子, 而在某些半导体纳米晶体中, 1个光子可释出2个或3个电子, 这就是所谓的“雪崩效应”。这些释出的自由电子能够确保太阳能电池运作并提供电力。释出的电子越多, 太阳能电池的输出功率也越大。这种物理效应为生产廉价的、高输出功率的太阳能电池铺平了道路, 从而有望利用半导体纳米晶体 (晶体尺寸在纳米范围内) 来制造新型太阳能电池。此次的新发现表明, 理论上由半导体纳米晶体组成的太阳能电池的最大输出能源效率将可能达到44%, 同时有助于减少生产成本。

此外, IBM不久前声称他们已经在实验室实现了从1平方厘米的太阳能电池板上提取230W的能量, 并最终获得70W可用电力的技术。其技术细节不祥。

参考文献

[1]预测太阳能光伏产业泡沫将在2009年破裂[R/OL].www.eepw.com.cn/article/80681.htm

[2]专家倾情解读太阳能电池技术新发展[R/OL].www.eepw.com.cn/article/67704.htm

[3]基于MPPT的智能太阳能充电系统研究[R/OL].www.eepw.com.cn/article/56593.htm

[4]500W光伏并网逆变器设计[R/OL].www.eepw.com.cn/article/20976.htm

太阳能并网发电 篇9

关键词：太阳能光伏并网发电,面临问题,发展建议

榆林有丰富的太阳能资源和充裕的土地储备,被选为国家首批新能源示范创建城市。在全国太阳能资源普查区划中被列入三级分布区,全年太阳辐射达5500-6000MJ/m3,相当于日辐射量4.2-4.5k W·h/m3,是我国太阳能资源富集区之一,发展光伏发电产业,具有得天独厚的优势。但相对于整个行业,我市光伏产业起步较晚,2010年靖边县建成了我省第一个太阳能光伏产业示范园区,随后榆阳、府谷、定边陆续开始发展。由中国风电集团投资建设的榆神协合200兆瓦生态光伏发电项目,预计每年可发电2.7亿度,可实现收益2.6亿元。

一、榆林地区太阳能光伏并网发电实施情况及面临的问题

(一)榆林地区太阳能光伏并网发电实施情况

陕西省政府近年来大力推动光伏发电规模建设,在榆林煤矿采集区和荒滩草地建设光伏发电示范项目,推动地面光伏电站并网全面启动实施。2014年12月10日,陕西省装机规模最大的光伏发电站-榆神协和生态200MW光伏发电站项目并网投运,每年可发电2.7亿度,实现销售收入2.6亿元,是陕西省目前最大的太阳能光伏电站。该项目采用“耕地生电”办法,将生态农业与光伏发电结合起来,实现了农业生产、资源开发与新兴产业的互相协调发展。该太阳能电池板最低处距离地面1.2米,比同类光伏发电板高出60cm,既能实现牧草生长,又能进行光伏发电,这样不仅合理开发了清洁能源,而且提高了土地利用水平,开创了“耕地生电”的新模式,有效地促进了新能源的发展,同时也为榆神工业园区打造全国太阳能“光伏产业示范基地”打下了坚实基础。十二五期间,榆林市政府在榆阳区小壕兔沙漠地区和榆神工业园区规划了2个大型的光伏发电项目园区,预计2020年装机容量将达到2750MW,近期接入的约为1540MW,远期将达到3650MW。其中,位于榆阳区小壕兔乡的榆林隆源光伏200MW光伏发电项目被认为是国内经发改委核准的最大单体光伏并网发电工程,拥有丰富的太阳能资源,已于2014年底实现并网。

此外,于2014年初在榆林市子洲县实现了陕西省首例个体自发电项目的并网,且并网以来运行正常。该光伏发电项目由榆林市南部县区子洲县苗家坪镇张家湾村农户张宏文出资建设,建于该户窑洞顶,该地区年均日照时数2700-3000h,光照时数位居全国前列,太阳能资源非常富集,开发潜力巨大。他家距本村变压器的直线距离不足200m,距离入户线20m左右,建设容量达到2k W,由10块多晶硅太阳能板(单块容量为200W)和10个微型逆变器构成,并网后电压为220V。该项目初期投资为2万元,预计年总发电量2800k W·h,连续运行寿命可达20年,经济效益可观。

总之,太阳能光伏发电并网,对于调整能源结构、降低火电厂排放污染具有重大作用

(二)榆林地区太阳能并网发电所面临的问题

1.就地容纳能力受限

目前榆林电网主要是由陕西省电力公司和榆林市地电公司供电。陕西省电力公司榆林电网目前主要包括榆林工业化电网和六个区域110k V电网,拥有完善的县域电网;全网供电能力8140MVA,电网最大负荷437万k W,最小负荷232万k W,平均负荷308万k W。地电公司榆林电网全网最大供电能力约2880MW,有府北网(100MW)、府东网(230MW)、西部网(300MW)、北部网(1200MW)、中部网(700MW)和南部网(350MW),其中以北部网容量最大。2010年新建马扎梁、老高川、万家墩、沙石峁、东坑、西蓝共6座110k V输变电工程。总之,榆林地区火力发电电源充足,当地电网光伏电站出力无法就地消纳。

2.送出能力受限

榆林光伏电站多余电力只能向关中送电;陕北和关中最重要的断面问题在于关中、陕北现有多重环网网架解环运行,围绕750k V变电站形成小环网或辐射网架结构。汉中、商洛、安康等地电网以3-4回330k V线路与主网联络。解决陕北、安康、商洛至关中断面传输能力不足问题,此外,正在新建的陕北-关中750k V二通道定位为陕西750k V主网架结构中重要的输电通道,为陕北新能源送出、关中负荷供电、理顺和加强750k V主网架结构具有重要作用。依靠陕北至关中750千伏第二输电通道工程(三个项目):包9新建定靖750千伏变电站工程、包11定靖~榆横750千伏线路工程(定边、靖边县境内)以及包12定靖~榆横750千伏线路工程(横山县境内)才能够彻底解决榆林光伏供电的送出能力。

3.地方电网送出能力远远不足

光伏发电具有随机性和间隙性,无法确定准确的可调发电容量,有时甚至还需要发电系统提供一定的备用电来平衡其功率的上下波动变化。因此系统调峰问题将是光伏并网大规模发展的一个很大的困扰。因此,电网接受光伏发电的能力主要靠电网的送出能力。

此外,由于太阳能发电具有很大的不稳定性,被业界视为“垃圾电”,很多有条件建立家庭光伏发电的住户附近没有相应的变电站,并网困难;个人利用光伏发电,回报率低;自储用电难等都是制约家庭分布式光伏发电大力发展的瓶颈一直都存在。

二、榆林地区太阳能光伏发电系统的发展建议

针对榆林太阳能光伏电站的现实情况,个人提出如下建议:

1)采取相应的措施,如:切断外省电源、地区火电立即上大压小,限制火电小机组发展等,来进一步增大当地的光伏电站发电容纳的能力;

2)依据电网的容纳和送出能力安排光伏电站的建设进度,合理的建设光伏电站,避免出现建成后不能并入电网的情况发生;

3)采取有效的措施,如增加西北部电网联络线的送出能力、建设蓄能电站等来提高当地电网的送出能力;

4)出台优惠政策鼓励和支持企业进军新能源产业。目前,国家尚未制定光伏发电接入电力系统的运行规则、技术规定、调度管理等相关规范标准,光伏发电发展与电网进一步发展的协调难度加大,发电规范与调度管理工作缺乏依据标准及考评办法。

参考文献

日本并网式太阳能光伏发电系统 篇10

1992年,日本的第一个住宅用并网式太阳能光伏发电系统并网发电。到目前为止,并网式太阳能光伏发电系统在日本已经非常普及。国家支援政策、并网技术和产品相对成熟。本文将从系统构成、并网技术、并网的电气工程以及政府的相关政策方面对日本并网式发电系统做简单介绍。

2 系统结构

图1是日本典型的住宅用并网式太阳能光伏发电系统的结构图。太阳能电池组件将太阳能转化成电能,经接线箱汇集传送给逆变器,在此直流被转化成交流,优先供给自身的家庭用电系统使用,剩余部分并入商用电力网络。并网发电系统的相关器件可参见图1。需要指出的是,图中的接线箱除了具有汇集太阳能电池组件的输出的作用,还有避雷设置。逆变器除了具有从直流到交流的转换作用,还有太阳能电池组件的最大输出功率追踪功能和并网电压的稳压功能等。视频显示系统可有可无,不影响并网发电。并网中采用的主要器件,国家都有认证制度,确保器件的相关指标(如电压、谐波等)满足并网需求。

日本的商用电力网络供给家庭的电压和中国不同,是110V。实际的电网供电电压略有偏差,根据日本电气事业法规定,供电电压被确保在95V〜107V的范围内。并网式太阳能光伏发电系统的输出电压被逆变器控制在略高出商用电力网络实际供电电压1V〜2V的范围内。这样可以保证太阳能光伏发电系统的输出被优先用以满足家庭用电系统的需求,剩余的部分又可以顺利并入商用网络,供给他人使用。为了减少并入电网的电力在传送过程中的损耗,这部分并网电力将就近优先供给附近的用户使用。另一方面,若并入电网的电压高于商用电网的供电电压过多,将会引起供电网络的电压混乱。当太阳能光伏发电系统的电压过高,逆变器会自动切断输出,阻止并网。

太阳能光伏发电系统的输出电压受天气条件影响明显。阳光充裕时,系统输出将优先满足家庭用电系统消费,剩余部分并网卖给电力公司,供他人使用。卖电电量由卖电电表记录,卖电收入会在下一个月由电力公司转入家庭的银行账户。天气情况不好时,系统输出并不能满足家庭用电系统的需求,不足部分由商用电网负担。

3 并网电气工程

如果大量的太阳能光伏发电系统任意地并入商用电力网络,将引起商用电力网络在频率和电压上的紊乱。因此,在日本并网需要相关的手续,并应满足一定的条件。

3.1 系统主要电气设备的选择

1)太阳能电池板

按照逆变器的输入电压范围和容许输入电流的大小调整太阳能电池组件方阵并进行布线。由于太阳能电池组件的输出电压与操作电压(逆变器运转时)和开放电压(逆变器停止时的无负荷状态)有差异,所以须按照逆变器的各操作状态合理地配置太阳能电池板,将其输出电压控制在逆变器的输入电压范围内。

2)逆变器选择

根据太阳能电池板的最大输出值(组件公称最大输出×数量),选择相应定格容量的逆变器。由于太阳能光伏系统受组件的设置环境和日照条件影响会出现输出电压偏低以及时间性变动大等现象,所以该系统不是一个按固定规律进行定格输出的系统。因此,不一定非要选择具有等于或大于太阳能电池板的最大输出定格功率的逆变器,可在经济适用的基础上合理选择逆变器。

3)接线箱选择

选择接线箱时,要在考虑到光伏系统的容量、太阳能电池组件的种类、组成太阳能电池板的组件数量及方阵排列等因素的基础上进行合理的选择。另外,最近几年已生产出具备升压功能的接线箱,使用这种产品的话,受屋顶一侧空间制约时或者在方位各异的屋顶(例如寄栋)上安装时,就比较容易进行系统设计(也有升压功能内藏式逆变器)。

3.2 法规遵守

在日本电气工程的施工过程中,应遵守电气事业法、电气工程行业法、电气工程师法、劳动安全卫生法、其他相关部委条例、以及电气设备技术标准、内线规程等法规的规定,由电气工程师(具备资格的专业电气工程技术人员)负责施工。

3.3 电气设备的安装

1)安装电气设备时,应让其位置符合规定的安装环境、使用场所及条件。

2)考虑到设备的散热以及维修检查时所需要的操作半径,在机器周围预先留出相应的空间。

3)确认安装部位具有承受设备自重的强度,或者根据需要进行相应的加固。

4)安装电池板输出开关器箱、接线盒(中转接线柱盒)等外设箱盒时,应采用不渗水和不结露的构造,以防箱盒内部的开关等在使用过程中发生故障。

5)住宅太阳能电池组件负荷一侧的室内电路(从太阳能电池组件到逆变器之间的室内电路)的对地电压不应超过直流450V。

6)电源电路的充电部位不得露出在外。

7)主电路的电线不能和电缆工程一体化时,应采用合成树脂管施工、金属管施工或者可动式电线管施工。

8)对安装在太阳能光伏发电系统电路上的金属电池板支架、金属外设箱盒、金属电池组件外框以及金属电线保护管等应进行接地施工。

9)在所有接线施工过程中都不能反置正负极。

10)为了把接向太阳能光伏发电设备的电路和其他电路区分开来以便识别,在断路器(过载电流遮断器)及其他器具附近应做明确的标示。

3.4 并网申请

将太阳能光伏发电系统并网到商业电力系统时,应事先提交“并网申请”,经有关电气管辖部门(电力公司等)审核后方可并网。

3.5 并网方式

太阳能光伏发电系统与配电盘的连接方式有两种。一种叫做一次输送方式(连接方式A),是从主电源断路器的入口分支后接至光伏发电断路器;另一种叫做二次输送方式(连接方式B),是从主电源断路器的出口分支后接至光伏发电断路器。这两种连接方式分别如图2所示。

这两种连接方式在技术上没有太大的差异。关于采用哪种连接方式需和电气管辖部门(电力公司)进行技术上的协商后决定。

3.6 电气工程确认与试运转

1)竣工验收

a)确认是否符合经济产业部条令所规定的技术标准。

b)确认是否按所定的标准施工。

c)确认机器及配线的外观等是否有异常。

2)试运转

a)确认机器运转时是否有异常声音、振动或异常发热。

b)通过旋转方向等确认卖电/买电电表是否接错。

c)确认停电复归计时器的启动状况是否良好。

d)通过逆变器的显示器等确认太阳能电池的发电输出。

e)试运转后,将说明书以及安全上的注意事项等交接给系统工程的总负责人,以便正式入住时向房主进行详细的说明。

4 国家支援政策和经济效益

4.1 国家支援政策

日本政府为了普及太阳能光伏发电产业,对安装太阳能光伏发电系统的个人和法人有一定的经济补助政策,包括安装费用补助以及税收优惠政策。详见表1、表2。

除此之外,按现行政府支援政策,现阶段安装的太阳能光伏发电系统还可以连续十年以两倍的价格(住宅用是48日元/kWh,公共产业用为24日元/kWh)卖电,差价由政府支付给电力公司。个别地方还有地方性的补助政策。

4.2 卖电经济收益

并网式太阳能光伏发电系统的输出供家庭使用后的剩余部分将并网卖给电力公司供他人使用。图3是日本家庭的发电量、使用量、卖电量的示意图。

图中的日本的夜间用电契约是一种按时间来定价的用电制度。夜间及早晨用电便宜,白天用电较贵。设置并网式太阳能光伏发电系统之后,在夜间和早晨,由于日光不充裕,发电量低,不能满足家庭用电需求,需要向电力公司买电。由于是夜间契约,可以以较便宜的电价用电。阳光充裕的中午,发电量充足,剩余电量可以以较高的价格卖给电力公司。这样,价格低时买电,价格高时卖电,可以得到很好的经济效益回报。

摘要：太阳能光伏发电系统的输出由于受天气影响显著,若大量任意地并入商用电网,将会引起商用电网的电压和频率的紊乱。日本是世界上最早实现太阳能光伏发电系统并网发电的国家之一。本文从系统构成、并网技术、并网的电气工程以及政府的相关政策方面对日本并网式发电系统做简单介绍,供业界参考。

关键词：太阳能光伏发电系统,并网,电气工程

参考文献

聚光太阳能光伏发电效率分析讨论 篇11

关键词：聚光太阳能；光伏发电；效率分析

中图分类号：TM615 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 18-0000-01

随着各项科学技术的不断发展，发展低碳经济已经成为当前我国发展的主要策略之一，节能环保技术应运而生。太阳能具有能源丰富、取之不尽、用之不竭的特点，不受其他地域条件的影响，可免费获取，不会污染周围环境。聚光光伏发电技术有助于降低成本，提升发电率，是当前电转化过程中最为普遍的应用方式。

一、聚光太阳能光伏系统总体设计及实现方法

由于太阳能聚光光伏系统需要直射光才能发光，因此需要安装适合太阳跟踪器的装置。以下将对聚光太阳能光伏系统总体设计及方法进行分析。

（一）太阳能光伏聚光器主体结构设计

当前我们设计的聚光太阳能系统总体是由三个部分组成的，其一是通过太阳能自动跟踪器控制单元的抛物面在太阳能情况，该聚光器使用的是抛物面形状，中心部位有单抽，通过齿轮咬合，将步进马达的动能通过变化齿轮的方式按照自西向东的在方式进行旋转，保证抛物面永远正对太阳，获得最大能量。聚光器是通过折射聚光器和反射聚光器的原理进行操作的，在聚光光伏技术中，应用折射透镜实现聚光，该透镜具有厚度薄、体积轻等特点，在应用过程中聚光倍数可达到400倍，通过使用高效电池，每个组件的工作效率可达到20%以上，此类聚光系统需要另外设置多个聚光器，减少聚光器到电池的距离，进而减少光损失，使摄入电池表面的光谱更均匀，提升太阳电池的转换效率。由于太阳能表面温度的升高会导致聚光太阳能输出功率逐渐降低，在光线强度高、电流大的情况下，工作聚光太阳能电池温度会随着工作时间的增加而增加[1]。

（二）主动式太阳能散热器设计

聚光太阳能电池和普通太阳能电池一样，随着太阳能表面温度的变化而变化，当太阳能输出最大功率逐渐降低，聚光太阳能电池是在高光强、大电流下工作。散热系统分为主动式冷却和被动式冷却。被动式冷却是指聚光器在工作过程中所产生的热量散播到大气中，主动式冷却方式可以降低太阳电池的温度，但是由于此类方法最大的问题是可靠性低，如果该系统出现问题，会导致太阳电池组件由于表面温度过高而被烧毁。被动式冷却可靠性较高，但是散热效果不佳，电池通常会在较高的温度下吸收太阳电池的热能，降低太阳的温度，提升转换效率[2]。

（三）主动式太阳能跟踪器机械设计

跟踪器的机械总结构是由多个部分组成的，包括：底座、大齿轮、小齿轮几轴承等，其中底座承载所有机械原件，齿轮和主轴固定在基座上，并且主轴相对于底座运动。跟踪器的跟踪原理是以太阳光线被机械控制的大小为中心，转动会带动支架轴上大齿轮转动，从而控制系统就会发送控制南北方向偏移的指令，进而控制马达转动。不同方向马达可同时由控制系统操作，可实现双向追踪，其次系统跟踪效率和精度也会随之增高。控制精度性能提升，整个机构制造成本也降低了，进而降低马达的运行功率。

二、聚光光伏跟踪系统在控制电路原理及器件的选用

聚光跟踪系统对太阳光线进行跟踪是通过光感器实现的，通过传感器在不同部位的不同强度对比，获得不同强度的光能，达到自动跟踪调整的目的[3]。

（一）光电传感器的应用

传感器是获取信息的源头，我们所需要的所有信息资源只有在传感器正常工作的情况下才能转换，传感器已经应用于教学数据及多种科研项目，在聚光太阳能光伏发电过程中必须灵活运用传感器。传感器一般呈现周期变化和动态变化，不同传感器有不同的内部参数，相对应不同静态和动态特性，得到不同测量结果。

（二）光敏电阻器件传感器的选择

高精度的传感器要求在具有良好的静态和动态特性的同时，实现信号的实时转换，在自动控制过程中，光敏电阻器件是传感器的一种，采用光电原件来检测非电原件的传感器，将被测量的光信号转化为电信号，借助放大电路的作用，将其转化为单片计算机可识别的电信号。光电信号传感器一般由光源、光學通路和光电组件构成的。在信号检测过程中，光敏电阻是不可缺少的原件，主要针对光的测量，最后实现被控系统进行自动化控制完成的目的。

（三）集成运算放大器的工作原理

光敏传感器输出的信号需要进行放大，选用集成运算放大器组成的信号至关重要。集成运放最基本的电路有同相和反相，两种放大器进行组合可以演变许多集成运放电路，因此需要选用合适的集成运算放大器来解决模拟电路中所出现的各种问题[4]。

（四）光伏跟踪系统控制设计

为了实现抛物面太阳聚光器能对太阳光线的实时跟踪，在实践中需要设置东、西、南、北四个方位，由单片机控制指令，机械控制装置带动抛物面太阳能聚光器跟踪，保证抛物面的光线正对太阳能在电板，获得最大能量，因此需要对各个控制单元的硬件电路进行控制。

（五）东西、南北方向传感器电路设计

由于光敏传感器输出的信号较弱，不能推动控制部分正常工作，需要对光敏传感器输出的信号进行放大。为了使光敏信号能准确反应太阳的实际方位，需要选用高灵敏度、低噪声的集成放大器，为了保证光敏电阻两端不受电压的影响，可在前端增加恒压源11U1集成电路，不会受到电压波动的影响。

三、结束语

太阳能是当前最清洁的可再生资源，应用前景广泛。可以通过聚光器将太阳光汇聚到面积很小的太阳能电池上，从而降低太阳能电池材料的使用量和光伏发电系统的成本，降低太阳能电池的发电量。

参考文献：

[1]王建平，杨金付，徐晓冰.一种聚光型太阳能光伏系统的研究[J].能源研究与利用，2011（13）：190-192.

[2]江守利，陈则韶.二次反射聚光分频光伏系统的光学分析[J].工程热物理学报，2011（14）：200-203.

[3]张常年，赵红怡，吕原.太阳能屯池动追踪系统的研制[J].计箅机应用，2011（19）：200-203.

太阳能并网发电 篇12

现场资源和环境条件

本项目地处江苏中部扬州市, 城区位于长江与京杭大运河交汇处, 东经119°54'、北纬32°24'。扬州市气候属亚热带湿润气候区, 年平均气温15℃, 年平均降雨量1030mm。该气象条件适宜设置太阳能光伏发电系统。

本项目建筑屋面采用坡顶, 角度约为25°。根据此有利条件, 在南坡面上同房屋表面倾斜角度布列太阳能电池板。

太阳能电池板的布置方案

屋面尺寸。本项目屋面南坡面可利用尺寸约为42 (L) m×10 (W) m, 所选用电池组件外型尺寸约为1580mm×808mm×45mm, 为最大利用屋面, 电池阵列为24×11, 共264块, 预留8块, 实际架设256块, 总安装功率为44.8kWp。

光效计算。每块电池板最大输出电压为35.6V, 最大输出电流为4.86A, 峰值功率为175Wp。电池板共2 5 6块, 采用1 6串1 6并的连接方式, 总的最大输出电压为16×35.6V=569.6V;最大输出电流为16×4.86A=77.76A;最大发电功率为44.29kW。按平均每天工作约3小时, 平均每天发电量约为132kWh, 年预计最大发电量约为48MWh。因此采用一台50kVA逆变器。

屋面光伏系统的连接

屋面共计使用峰值功率为175Wp的高效太阳能电池板256块。电池板采用16串16并的连接方式, 阵列分成两组, 其中8并接入汇流盒1, 另外8并接入汇流盒2。汇流盒1与汇流盒2的输出端用型号为YJV-0.6/1kV-2×25mm2的电缆, 再接入到汇流盒3。汇流盒3的输出端电缆采用YJV-0.6/1kV-2×50mm2, 通过150×75mm的线槽接入50k W的并网逆变器。

并网逆变器的选择

本光伏发电经逆变器后直接输出三相交流电至用户AC 380V低压母线, 因为有了变电站做隔离, 因此对电网干扰较少。尽管如此, 无论在什么情况下都要保证逆变器输出电能的各项指标符合当地电网要求。

工作电压:为了保证负载正常工作, 光伏系统的电压应与电网相匹配。正常运行时, 电网公共连接点 (PCC) 处的电压允许偏差应符合GB12325-90的规定:三相电压的允许偏差为额定电压的±7%, 单相电压的允许偏差为额定电压的+7%、-10%。

频率:光伏系统应与电网同步运行。电网额定频率为50Hz, 光伏系统的频率允许偏差应符合GB/T15945-1995的规定, 即偏差值允许±0.5Hz。频率工作范围在49.5～50.5Hz之间。

谐波:光伏系统在运行时不应造成电网电压波形过渡的畸变或导致注入电网过渡的谐波电流。光伏系统在额定输出时, 电流总谐波畸变率限值为5%, 各次谐波电流含有率限值为4%。

功率因数 (PF) :光伏系统中逆变器的输出大于其额定输出的20%时, 平均功率因数应不小于0.85 (超前或滞后) 。

电压不平衡度:光伏系统 (仅对三相输出) 运行时不应引起由GB/T 1 5 5 4 3-1 9 9 5规定的电网三相电压允许不平衡度, 即电网公共连接点 (PCC) 处的三相电压不平衡度允许值为2%, 短时不得超过4%。

并网逆变器还应具备如下条件:高效, 由于目前太阳电池的价格偏高, 因此必须设法提高逆变器的效率;高可靠性, 逆变器应具备各种保护功能, 如输入直流极性接反保护, 交流输出短路保护, 过热、过载保护等;直流输入电压有较宽的适应范围, 由于太阳电池的端电压随负载和日照强度而变化, 这就要求逆变器必须在较大的直流输入电压范围内保证正常工作, 并保证交流输出电压的稳定;逆变电源的输出应为失真度较小的正弦波。否则输出将含有较多的谐波分量, 高次谐波将产生附加损耗, 对通信或仪表设备等对电网品质有较高的负载就有影响。

并网配电柜

50kW逆变器输出的为三相交流电, 所以其直接接到电网A、B、C三相上, PE端接地。50kW逆变器与电网之间需接入一个型号为NT00-100A的熔断器和一个型号为NS-150A/4P的空气开关;三相交流电能表DTS72105 (6) A由3个型号为3*BH-0.66 100/5A的互感器接在逆变器整形后的输出端, 其上面的读数就是整个光伏系统的总发电量。配电柜中设计有一个保护装置, 它由熔断器 (NT00-40A) 和浪涌保护器 (PRD40/3P+N 40KA) 组成, 一边分别接在A、B、C相和N端, 另一边接地。最后整个系统通过一个型号为NS-150A/3P的空气开关接入电网。整个系统结构图见图2。

光伏发电并网应用的局限性

任何事物都具有两面性, 这里有必要指出类似本局域系统光伏发电的一些局限性。

太阳能具有能量密度低、稳定性差的弱点, 并受到季节变化、昼夜交替等影响。我们所说的太阳能电池输出功率Wp是标准太阳光照条件下, 即欧洲委员会定义的101标准, 辐射强度1000W/m2, 大气质量AM1.5, 电池温度25℃条件下, 太阳能电池的输出功率。这个条件大约和平时晴天中午前后的太阳光照条件差不多。这并不像有些人想象的那样, 只要有阳光就会有额定输出功率。这就是说, 太阳能电池的输出功率是随机的, 在不同的时间、地点, 同样一块太阳能电池的输出功率是不同的。为此, 电网不得不配备相应容量处于备用状态。这从另外一个角度来讲, 并未给该建筑低压电网设备减少造价。

孤岛效应。孤岛效应是指并网逆变器在向电网供电时, 电网因电气故障、误操作或自燃因素等原因中断供电, 这时并网逆变器仍会继续向电网输送一定比例的电能, 从而出现孤岛现象。孤岛效应会对设备和人员的安全带来严重的隐患。所以在电网停电后, 必须立刻终止光伏并网发电系统对电网的供电。这说明本系统太阳能光伏发电并不能在电网停电时作为备用电源给负载提供能源。

众所周知, 太阳能电池板是有寿命的, 一般电池板寿命20～25年。而且随着时间的推移其光效转换效率会减低。这应是投资者至少从成本回收角度应考虑的问题。

虽然我们送往低压电网的线路设置了计量电表, 以作为送往电网能量单位核算, 而且逆变器作了相应的性能检验, 以保证送往电网电能的质量, 但当地供电部门是否认可还是一个现实的问题, 更不用说从实际输出电量得到国家允许的相应电价报酬。

结论

以上所述项目已投入运行两年, 目前运行状况良好, 夏天最高发电量达到48kWh左右, 冬天最高发电量达到100kWh左右, 阴天下雨一般50kWh左右。对本建筑物内空调负荷等的用电发挥了很大作用。随着我国《可再生能源法》的颁布实施, 光伏发电成本的降低和耗能发电成本的提高, 光伏发电将会全面进入商业化应用阶段。我们目前的并网系统项目虽然从技术角度来讲是非高端的、阶段性的, 但能成为整个光伏产业链上一份子, 无论从技术支持、设计方、使用方还是参与者, 都是与时俱进的。

摘要：介绍了太阳能光伏发电有逆并网系统在实际项目中的应用。

关键词：光伏发电,汇流,逆变器,并网,孤岛效应

参考文献

[1]陶然.太阳能电池发电—前途无量的市场.电子产品世界, 2009 (3) :3

[2]吴康迪.太阳能发电进入10亿瓦时代.电子产品世界, 2009 (5) :7

[3]王益军, 杨定宇.一种改进型太阳阵最大功率点跟踪方法.电子产品世界, 2009 (8) :29

[4]王莹.LED产业的发展概况.电子产品世界, 2009 (10) :11