光伏并网发电.docx

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光伏并网发电

光伏并网发电

发电原理

　　太阳能光伏发电是依靠太阳能电池组件，利用半导体材料的电子学特性，当太阳光照射在半导体PN结上，由于P－N结势垒区产生了较强的内建静电场，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，各自向相反方向运动，离开势垒区，结果使P区电势升高，N区电势降低，从而在外电路中产生电压和电流，将光能转化成电能。

太阳能光伏发电系统大体上可以分为两类，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。

并网发电系统通过光伏数组将接收来的太阳辐射能量经过高频直流转换后变成高压直流电，经过逆变器逆变后向电网输出与电网电压同频、同相的正弦交流电流。

而独立式发电系统光伏数组首先会将接收来的太阳辐射能量直接转换成电能供给负载，并将多余能量经过充电控制器后以化学能的形式储存在蓄电池中。

并网发电系统

　　并网发电系统分为太阳能并网发电系统和风力并网发电系统。

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。

风机并网发电系统由风力机、风机控制器、风机并网逆变电源及计量装置等组成。

风机将风能转化为交流电能，通过风机控制器再转换为直流电能，经风机并网逆变器将直流电能转化为与电网同频同相的交流电能馈入电网。

风机并网逆变电源是风力并网发电系统的核心控制设备，它将风机发出的交流电整流成直流电力，然后逆变成交流电最大限度馈入电网。

系统组成

太阳能电池组件

　　一个太阳能电池只能产生大约0.5V的电压，远低于实际使用所需电压。

为了满足实际应用的需要，需要把太阳能电池连接成组件。

太阳能电池组件包含一定数量的太阳能电池，这些太阳能电池通过导线连接。

如一个组件上，太阳能电池的数量是36片，这意味着一个太阳能组件大约能产生17V的电压。

　　通过导线连接的太阳能电池被密封成的物理单元被称为太阳能电池组件，具有一定的防腐、防风、防雹、防雨的能力，广泛应用于各个领域和系统。

当应用领域需要较高的电压和电流而单个组件不能满足要求时，可把多个组件组成太阳能电池方阵，以获得所需要的电压和电流。

直流/交流逆变器

　　将直流电变换成交流电的设备。

由于太阳能电池发出的是直流电，而一般的负载是交流负载，所以逆变器是不可缺少的。

逆变器按运行方式，可分为独立运行逆变器和并网逆变器。

独立运行逆变器用于独立运行的太阳能电池发电系统，为独立负载供电。

并网逆变器用于并网运行的太阳能电池发电系统将发出的电能馈入电网。

逆变器按输出波形又可分为方波逆变器和正弦波逆变器。

配电室设计

　　由于并网发电系统没有蓄电池及太阳能充放电控制器及交直流配电系统，因此，如果条件允许的话可以将并网发电系统逆变器放在并网点的低压配电室内，否则只要单独建一座4~6m2的低压配电室就可以了。

并网发电系统的防雷

　　为了保证系统在雷雨等恶劣天气下能够安全运行，要对这套系统采取防雷措施。

主要有以下几个方面：

（1）地线是避雷、防雷的关键，在进行配电室基础建设和太阳电池方阵基础建设的同时，选择光电厂附近土层较厚、潮湿的地点，挖一2m深地线坑，采用40扁钢，添加降阻剂并引出地线，引出线采用35mm2铜芯电缆，接地电阻应小于4Ω。

（2）在配电室附近建一避雷针，高15m，并单独做一地线，方法同上。

　　（3）太阳电池方阵电缆进入配电室的电压为DC220V，采用PVC管地埋，加防雷器保护。

此外电池板方阵的支架应保证良好的接地。

　　（4）并网逆变器交流输出线采用防雷箱一级保护（并网逆变器内有交流输出防雷器）[1]

光伏并网发电系统的优点

　　与离网太阳能发电系统相比，并网发电系统具有以下优点：

　　1.利用清洁干净、可再生的自然能源太阳能发电，不耗用不可再生的、资源有限的含碳化石能源，使用中无温室气体和污染物排放，与生态环境和谐，符合经济社会可持续发展战略。

　　2.所发电能馈入电网，以电网为储能装置。

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，提高系统的平均无故障时间和蓄电池的二次污染，并降低了造价。

　　3.光伏电池组件与建筑物完美结合，既可发电又能作为建筑材料和装饰材料，使物质资源充分利用发挥多种功能，不但有利于降低建设费用，并且还使建筑物科技含量提高、增加“卖点”。

　　4.分布式建设，就近就地分散发供电，进入和退出电网灵活，既有利于增强电力系统抵御战争和灾害的能力，又有利于改善电力系统的负荷平衡，并可降低线路损耗。

羊八井光伏电站

　　龙源西藏羊八井20兆瓦光伏电站于2012年5月10日上午正式投产发电。

龙源西藏羊八井光伏电站是西藏建成的第一座大型并网光伏电站，也是西藏发展新能源产业的重要示范工程。

光伏并网发电未来展望

　　在武汉国际博览中心的屋顶上，有一个小型“发电厂”。

最近光线强烈的时候，每天能发电5万度，可供近5000家庭使用。

这是目前世界上单体最大的屋顶光伏并网发电系统，试运行1个月来，已向电网送电90多万度。

　　太阳能是怎样用来发电的?

半导体材料具有独特的电子学特性，当太阳光照射在半导体上时，其两个区域的电势会分别升高和降低，从而在外电路中产生电压和电流，将光能转化成电能。

　　并网发电系统可将光伏板上接收的直流电，经过逆变器逆变后，向电网输出与电网电压同频、同相的交流电。

独立式发电系统则是直接供电，多余能量以化学能的形式储存在蓄电池中。

　　太阳能并网发电代表了太阳能电源的发展方向，是21世纪最具吸引力的能源利用技术。

全球范围内太阳能光伏电池产能显著增长的同时，太阳能光伏并网发电的发展步伐逐年加快。

据EPIA统计数据，20世纪末期，太阳能光伏并网发电容量开始出现逐年扩大趋向。

　　21世纪以来，全球太阳能光伏并网发电年度并网容量增长44.1倍，从2000年的287MW递增至2008年的12.95GW，年均增长率达60.99%，同比2007年增长72.67%。

全球太阳能光伏并网发电并网累积总量增长10.5倍，从2000年的1.435GW增长至2008年的16.4GW，年均增长率为35.6%，同比2007年增长60.78%;预计2010年的全球累积并网将接近30GW。

　　过去几年并网光伏装机主要集中于3个国家：

日本、德国和美国，主要是上述国家对于光伏发电支持性政策较多，而近几年其他诸如西班牙、韩国、葡萄牙等国家也相继出台了一系列政策鼓励太阳能光伏应用的发展。

　　近几年来，随着太阳能光伏并网发电技术的发展步伐逐步加快，发达国家的新增并网容量增长趋势愈发明显。

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。

到那时候，光伏发电将会进入商业化应用阶段。

　　欧盟已成为全球太阳能光伏并网发电的主导区域，引领未来全球太阳能光伏并网发电的发展。

可以预测，欧盟太阳能光伏并网发电将于2010―2020年逐步大规模进入主流能源市场，2020―2030年间接近电力市场高峰电价，在2020―2040年间接近电力市场平均电价。

　　并网太阳能光伏发电系统是由光伏电池方阵、控制器、并网逆变器组成，不经过蓄电池储能，通过并网逆变器直接将电能输入公共电网。

并网太阳能光伏发电系统相比离网太阳能光伏发电系统省掉了蓄电池储能和释放的过程，减少了其中的能量消耗，节约了占地空间，还降低了配置成本。

值得申明的是，宇翔并网太阳能光伏发电系统很大一部分用于政府电网和发达国家节能的案件中。

并网太阳能发电是太阳能光伏发电的发展方向，是21世纪极具潜力的能源利用技术。

　　并网光伏发电系统有集中式大型并网光伏电站一般都是国家级电站，主要特点是将所发电能直接输送到电网，由电网统一调配向用户供电。

但这种电站投资大、建设周期长、占地面积大，目前还没有太大发展。

而分散式小型并网光伏系统，特别是光伏建筑一体化发电系统，由于投资小、建设快、占地面积小、政策支持力度大等优点，是目前并网光伏发电的主流。

　　并网光伏发电系统分类

　　1、有逆流并网光伏发电系统

　　有逆流并网光伏发电系统：

当太阳能光伏系统发出的电能充裕时，可将剩余电能馈入公共电网，向电网供电（卖电）;当太阳能光伏系统提供的电力不足时，由电能向负载供电（买电）。

由于向电网供电时与电网供电的方向相反，所以称为有逆流光伏发电系统。

　　2、无逆流并网光伏发电系统

　　无逆流并网光伏发电系统：

太阳能光伏发电系统即使发电充裕也不向公共电网供电，但当太阳能光伏系统供电不足时，则由公共电网向负载供电。

　　3、切换型并网光伏发电系统

　　所谓切换型并网光伏发电系统，实际上是具有自动运行双向切换的功能。

一是当光伏发电系统因多云、阴雨天及自身故障等导致发电量不足时，切换器能自动切换到电网供电一侧，由电网向负载供电;二是当电网因为某种原因实然停电时，光伏系统可以自动切换使电网与光伏系统分离，成为独立光伏发电系统工作状态。

有些切换型光伏发电系统，还可以在需要时断开为一般负载的供电，接通对应急负载的供电。

一般切换型并网发电系统都带有储能装置。

　　4、有储能装置的并网光伏发电系统

　　有储能装置的并网光伏发电系统：

就是在上述几类光伏发电系统中根据需要配置储能装置。

带有储能装置的光伏系统主动性较强，当电网出现停电、限电及故障时，可独立运行，正常向负载供电。

因此带有储能装置的并网光伏发电系统可以作为紧急通信电源、医疗设备、加油站、避难场所指示及照明等重要或应急负载的供电系统。

　　光伏并网发电

　　太阳能光伏发电是依靠太阳能电池组件，利用半导体材料的电子学特性，当太阳光照射在半导体PN结上，由于P-N结势垒区产生了较强的内建静电场，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，各自向相反方向运动，离开势垒区，结果使P区电势升高，N区电势降低，从而在外电路中产生电压和电流，将光能转化成电能。

太阳能光伏发电系统大体上可以分为两类，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。

并网发电系统通过光伏数组将接收来的太阳辐射能量经过高频直流转换后变成高压直流电，经过逆变器逆变后向电网输出与电网电压同频、同相的正弦交流电流。

而独立式发电系统光伏数组首先会将接收来的太阳辐射能量直接转换成电能供给负载，并将多余能量经过充电控制器后以化学能的形式储存在蓄电池中。

并网发电系统的原理及组成

　　并网发电系统分为太阳能并网发电系统和风力并网发电系统。

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。

风机并网发电系统由风力机、风机控制器、风机并网逆变电源及计量装置等组成。

风机将风能转化为交流电能，通过风机控制器再转换为直流电能，经风机并网逆变器将直流电能转化为与电网同频同相的交流电能馈入电网。

风机并网逆变电源是风力并网发电系统的核心控制设备，它将风机发出的交流电整流成直流电力，然后逆变成交流电最大限度馈入电网。

　通过太阳能电池（又称光伏电池）将太阳辐射能转换为电能的发电系统称为太阳能电池发电系统（又称太阳能光伏发电系统）。

太阳能发电是将太阳光能直接转换成电能的转换方式，包括光伏发电、光化学发电、光感应发电等。

太阳能光伏发电系统是利用太阳能电池的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换成电能的一种新型发电系