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1、第7章 太阳能光伏发电系统应用技术,何 道 清 编制 2011.12,7.1 太阳能光伏发电系统的组成和分类,并网光伏发电系统的设计比离网光伏发电系统简单，这不仅是因为离网光伏发电系统不需要蓄电池和充电控制器，且其供电对象是较稳定的电网。 故毋须考虑发电量与用电量之间的平衡，也不需要考虑负载的电阻、电感特性。 通常只需根据光伏组件总功率计算其发电量。反之，根据需要的发电量设计并网发电系统设置。,7.1 太阳能光伏发电系统的组成和分类,根据光伏电站与建筑结合的形式，并网发电方式可分两种： 1.集中并网发电 这种并网方式适合于在建筑上安装朝向相同且规格相同的光伏阵列。在电气设计时，采用单台逆变器集
2、中并网发电方案实现联网功能。 2.分布式并网发电 这种方式适合于在建筑物上安装不同朝向或不同规格的光伏阵列。在电气设计时，可将同一朝向且相同规格的光伏阵列通过单台逆变器集中并网发电。,7.1 太阳能光伏发电系统的组成和分类,并网光伏发电系统的设计 1 太阳能资源评估 2 自然地理概况评估 3 最佳倾角的设计 4 整体设计思路 5 太阳能电池组件的选型 6 太阳能电池方阵的组合设计 7 并网逆变器的选型 8 光伏电池方阵场的设计 9 防雷接地的设计 10 配电系统的设计 11 辅助或备用电源的选型和设计 12 发电量的计算与系统经济效益分析,7.1 太阳能光伏发电系统的组成和分类,(一) 设计依
3、椐： 1)光伏发电系统所在地理位置(纬度)； 2)当地年平均光辐射量； 3)需要年发电量或光伏组件总功率或投资规模或占地面积等； 4)并网电网电压，相数；,7.1 太阳能光伏发电系统的组成和分类,1.光伏项目的安装类型； 地面、斜屋顶、平屋顶、幕墙、遮阳板； 在屋顶上安装太阳能电池的场合，按照这种方位、倾斜角制造安装支架，不仅增加支架的成本和重量，同时增加对房子的负担，而且设计难度大。因此，安装时与屋顶平行安装的方式比较合适。,7.1 太阳能光伏发电系统的组成和分类,2.阵列方位角 光伏阵列正向赤道是获得最多太阳辐射能的主要条件之一。方向朝向正南，方阵垂直面与正南的夹角为0。 3.阵列倾斜角
4、原则：全年发电量最大,7.1 太阳能光伏发电系统的组成和分类,4.太阳电池方阵前、后安装距离设计 光伏方阵前后间距或与前方遮挡物之间的间距如果不合理设计，则会影响光伏系统的发电量，尤其在冬季。 光伏方阵前后间距或与前方遮挡物之间的间距的设计与光伏系统所在纬度、前排方阵或遮挡物高度有关。,7.1 太阳能光伏发电系统的组成和分类,7.3 太阳能光伏发电系统的安装调试,太阳能电池方阵间距D计算公式： DLcos LH/tanh harcsin(sinsincoscoscos) arcsin(coscos/cosh) 式中，D相邻两电池方阵间距； L太阳光在方阵后面的阴影长度； H电池板垂直高度； h
5、太阳高度角；当地纬度； 当地赤纬角；时角； 方位角。,7.3 太阳能光伏发电系统的安装调试,5.并网逆变器选用,7.3 太阳能光伏发电系统的安装调试,5.并网逆变器选用： 并网逆变器的选用主要根据下列要求： a)逆变器额定功率=0.85-1.2Pm； b) 逆变器最大输入直流电压光伏方阵空载电压； c) 逆变器最大输入直流电压范围光伏方阵最小电压； d) 逆变器最大输入直流电流光伏方阵短路电流； e) 逆变器额定输入直流电压=光伏方阵最大功率电压； f) 额定输出电压=电网额定电压； g) 额定频率=电网频率； h) 相数=电网相数； 并网逆变器的输出波形畸变、频率误差等应满足并网技术要求 此
6、外，必须具有短路、过压、欠压保护和防孤岛效应等功能。,7.3 太阳能光伏发电系统的安装调试,6.光伏组件串联数量的设计依据 逆变器在并网发电时，光伏阵列必须实现最大功率点跟踪控制，以便光伏阵列在任何当前日照下不断获得最大功率输出。在设计光伏组件串联数量时，就注意以下几点： （1）接至同一台逆变器的光伏组件的类型，规格，串联数量及安装角度就保持一致； （2）需考虑光伏组件的最佳工作电压（Vmp）和开路电压（Voc）的温度系统，串联后的光伏阵列的Vmp应在逆变器MPPT范围内，Voc应低于逆变器输入电压的最大值。 结合逆变器DC接入的路数和所承受电流数据，设计光伏串列并联数目。,7.3 太阳能光伏
7、发电系统的安装调试,7. 光电场的选址 (1)富集的太阳光照资源； (2)靠近主干电网，减少新增输电线路的投资； (3)主干电网具有足够的承载能力； (4)距离用电负荷中心不能太远，以减少输电损失； (5)便利的交通、运输条件和生活条件； (6)能产生附加的经济、生态效益，有助于抵消部分电价成； (7)当地政府的积极参与和支持，提供优惠政策和各种便利条件。,7.3 太阳能光伏发电系统的安装调试,8. 发电量或组件总功率计算,7.3 太阳能光伏发电系统的安装调试,8. 发电量或组件总功率计算,7.3 太阳能光伏发电系统的安装调试,8. 发电量或组件总功率计算,7.3 太阳能光伏发电系统的安装调试
8、,8. 发电量或组件总功率计算,7.3 太阳能光伏发电系统的安装调试,8. 发电量或组件总功率计算 年发电量=系统装机总容量峰值日照小时数系统总效率365,7.3 太阳能光伏发电系统的安装调试,9. 孤岛效应,7.3 太阳能光伏发电系统的安装调试,9. 孤岛效应,7.3 太阳能光伏发电系统的安装调试,10. 光伏方阵总功率与占地面积的关系 光伏方阵总功率与占地面积的关系取决于光伏组件的安装方式、光伏组件种类(晶体硅或薄膜电池)及其光伏组件光电转换效率。组件安装方式可分为两种： 1)复盖型：如复盖在坡屋面或平屋面或墙面上的安装方式。这种方式能安装的光伏方阵总功率较多。根椐组件不同光电转换率，大致
9、如下： a)晶体硅组件(光电转换率15-17%)：130145WP /m2 ； b)薄膜电池(光电转换率5-7%)：43-60 WP /m2,7.3 太阳能光伏发电系统的安装调试,10. 光伏方阵总功率与占地面积的关系 2)锯齿型：在平屋顶或平地上安装倾斜光伏组件方式。这种安装方式，有利于提高光伏方阵的发电量。但从前面所述，为防止前排遮挡后排，前后排之间必须有一定间距。这种间距随着光伏发电系统所在纬度的增大而增加。对于我国大部分地区而言，每平方米能安装的组件功率仅为复盖型的一半。 a)晶体硅组件(光电转换率15-17%)：6572WP / m2 ； b)薄膜电池(光电转换率5-7%)：22-3
10、0WP / m2 ； 有了上列各项数椐，就可以计算不同组件安装方式情况下，光伏组件总功率所需安装面积。反之，巳知面积，可以计算能安装的最大光伏方阵总功率。,7.3 太阳能光伏发电系统的安装调试,11. 光伏系统的避雷技术 1. 关于雷电 雷电分为感应雷和直击雷。 感应雷：分为由静电感应形成的雷和由电磁感应形成的雷。 直击雷：是指直接落到太阳能电池阵列、低压配电线路、电气设备及其配线等处，以及在其近旁的雷击。,7.3 太阳能光伏发电系统的安装调试,11. 光伏系统的避雷技术 2. 避雷元件的选择 在PV系统中一般使用作为避雷元件的避雷针（器）或者浪涌吸收器； 避雷针（器）。对于因雷电产生的冲击性
11、过电压，将电气设备的端子电压降低在规定值以内，不引起停电，系统可复原状的装置。 浪涌吸收器。缓和从线路侵入的异常电压的严重程度，且降低雷电浪涌峰值的装置。 防雷变压器。以屏蔽绝缘变压器为主体，附加避雷器和电容器的装置。,7.3 太阳能光伏发电系统的安装调试,11. 光伏系统的避雷技术 3. 雷电浪涌措施 太阳能光伏发电系统的雷电浪涌的入侵路径，除太阳能电池阵列外，还有配电线路、接地线以及它们的组合。 雷电浪涌保护PV系统推荐以下措施： 避雷元件要分散安装在阵列的主回路内，也安装在接线箱内； 对于从低压配电线侵入的雷电浪涌，通过安装在配电盘中的避雷元件应付； 在雷电多发的地域，在交流电源侧安装耐雷变压器会更加安全,7.3 太阳能光伏发电系统的安装调试,11. 光伏系统的避雷技术 4. 直击雷防护 在山顶附近，雷击多发地区，或者在重要太阳能电池系统中，和其他安装避雷针的设备、机器一样，在突出尖部分的保护角60以内，能容纳太阳能电池阵列的前提下安装避雷针。 5. 感应雷防护 需要考虑太阳能电池析四周铝合金框架与支架应等电位接地，以及交直流输电线路和逆变器等感应雷的防护。,
