光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用精選(九篇)

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第1篇：光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用范文

【關(guān)鍵詞】分布式 光伏發(fā)電 光伏組件 光伏逆變器 直流匯流柜 光伏直流電纜 防雷系統(tǒng)

我國(guó)能源長(zhǎng)期依賴于不可再生的石油及煤炭，給環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重的負(fù)擔(dān)。大力發(fā)展清潔能源能夠?qū)崿F(xiàn)國(guó)家的節(jié)能減排目標(biāo)。分布式光伏發(fā)電能夠?qū)崿F(xiàn)每座建筑、每片適宜的土地都能分散生產(chǎn)、就地使用，尤其適合土地資源受限、電價(jià)相對(duì)較高、工業(yè)規(guī)模更大的中東部地區(qū)。

1 分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的特點(diǎn)

1.1 分布式光伏發(fā)電概念

分布式光伏發(fā)電是指采用光伏組件，將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)換為電能的分布式電源系統(tǒng)；目前應(yīng)用最為廣泛的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，是建在城市建筑物屋頂?shù)墓夥l(fā)電項(xiàng)目。該類項(xiàng)目必須接入公共電網(wǎng)，與公共電網(wǎng)一起為附近的用戶供電。

1.2 分布式光伏發(fā)電特點(diǎn)

分布式光伏發(fā)電具有以下特點(diǎn)：污染少；就地消耗，減少長(zhǎng)距離傳輸損耗；余電上網(wǎng)等等。

2 分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法

分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的主要電氣設(shè)計(jì)流程包括：計(jì)算裝機(jī)容量及發(fā)電量；組件連接電氣設(shè)計(jì)；逆變器選型；光伏電纜設(shè)計(jì)、直流匯流箱設(shè)計(jì)和防雷系統(tǒng)設(shè)計(jì)等等。

3 分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)主要電氣設(shè)計(jì)

3.1 逆變器選型

根據(jù)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的裝機(jī)容量來(lái)選擇與輸出功率較接近的逆變器。此外，選擇逆變器還需要考慮最大直流電壓、MPPT電壓范圍、MPPT數(shù)量、直流輸入接線端口數(shù)量、額定輸出電壓和功率因數(shù)等技術(shù)參數(shù)。如根據(jù)分布式發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)光伏組件不同朝向來(lái)選擇MPPT數(shù)量；根據(jù)最大直流電壓和MPPT電壓范圍來(lái)選擇組件組串?dāng)?shù)量；根據(jù)組串并聯(lián)路數(shù)來(lái)選擇直流輸入接線端口數(shù)量等等。

3.2 組串連接電氣設(shè)計(jì)

組件方陣在電氣連接的過(guò)程中，一般依據(jù)的原則是先串聯(lián)后并聯(lián)的原則。串聯(lián)是為了獲得所需要的工作電壓，并聯(lián)是為了獲得所需要的工作電流。

3.3 直流匯流箱設(shè)計(jì)

直流匯流箱用于將光伏組件輸出的多路直流電源進(jìn)行匯流后接入逆變器。斷路器是直流匯流箱中重要電器元件。主斷路器的額定工作電壓不能小于回路的最高工作電壓，額定電流不小于回路的最高工作電流。原則上，直流回路的斷路器采用直流斷路器。如果在直流回路中使用交流斷路器，可以考慮采用二極或三級(jí)串聯(lián)的辦法。

另外，直流匯流箱的防護(hù)等級(jí)需要滿足現(xiàn)場(chǎng)使用地點(diǎn)的要求。

3.4 光伏直流電纜選型

光伏設(shè)備用無(wú)鹵PV1-F電纜是根據(jù)光伏發(fā)電設(shè)備所處的特殊環(huán)境條件設(shè)計(jì)的，主要用于組件間的跳線和組件間匯流連接。對(duì)于環(huán)境溫度高于60℃時(shí)，要對(duì)載流量進(jìn)行修正。

3.5 防雷系統(tǒng)設(shè)計(jì)

由于分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的主要部分都是露天放置，占地面積較大，所以存在著受直接雷擊和間接雷擊的危害。所以應(yīng)該采用滾球法復(fù)核屋頂原有的和周圍建筑物的防雷系統(tǒng)能否對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行直擊雷進(jìn)行保護(hù)。如果不能保護(hù)，應(yīng)該加裝避雷設(shè)備。為了減小感應(yīng)雷對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)中開(kāi)關(guān)、電纜、匯流設(shè)備等電氣元件的損害，可以將光伏發(fā)電系統(tǒng)的組件外框、組件支架等金屬材料進(jìn)行等電位連接后，再與建筑物屋頂原有的防雷接地系統(tǒng)進(jìn)行可靠連接。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行闡述，重點(diǎn)介紹了電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)中比較重要的逆變器選型、電纜選型、直流匯流箱設(shè)計(jì)和防雷系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]李英姿，太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用，機(jī)械工業(yè)出版社.

[2]李鐘實(shí)，太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)施工與應(yīng)用，人民郵電出版社.

第2篇：光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用范文

雖然太陽(yáng)能是當(dāng)前比較受關(guān)注，對(duì)未來(lái)人類社會(huì)文明的進(jìn)步影響比較深遠(yuǎn)的主要可再生能源之一，但是，就目前其利用研究情況來(lái)看，光伏發(fā)電技術(shù)并沒(méi)有成熟和完善，尚有待進(jìn)一步提升。因此，在對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行研究的過(guò)程中，研究人員的主要研究精力也都放在如何提升光伏發(fā)電技術(shù)，提高光伏發(fā)電效率上，希望能夠通過(guò)該方法來(lái)有效解決當(dāng)前光伏廣泛發(fā)電系統(tǒng)所存在的構(gòu)建成本高，但是發(fā)電效率低的問(wèn)題。與光伏發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)建情況不同，同為新能源之一的風(fēng)力發(fā)電，其對(duì)發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)建和研究的進(jìn)展就相對(duì)比較順利，尤其是近幾年來(lái)，其更是取得了實(shí)質(zhì)發(fā)展，成功通過(guò)對(duì)發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電單元以及其他相關(guān)系統(tǒng)單元進(jìn)行合理設(shè)計(jì)的方式成功實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)發(fā)電功率的大幅度提升，在降低系統(tǒng)構(gòu)建成本的同時(shí)，大大提升了系統(tǒng)的發(fā)電能力。因此，為了能夠加強(qiáng)對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研究，進(jìn)一步提升光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率，相關(guān)研究人員在對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究的同時(shí)，充分借鑒了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)建和系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面的經(jīng)驗(yàn)，然后在充分結(jié)合光伏發(fā)電系統(tǒng)其獨(dú)有特點(diǎn)的基礎(chǔ)上不斷對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行深入研究。近幾年來(lái)看，隨著相關(guān)研究人員對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究的不斷深入以及科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，對(duì)于光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的研究終于取得了比較喜人的進(jìn)展，在原有基礎(chǔ)上大幅度提升了光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電能力和發(fā)電效率。

2獨(dú)立運(yùn)行光伏發(fā)電系統(tǒng)的主要組成結(jié)構(gòu)

當(dāng)前，光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作原理都是通過(guò)利用根據(jù)半導(dǎo)體的光生伏特效應(yīng)原理制成的光伏電池將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成電能來(lái)完成系統(tǒng)發(fā)電工作。通常情況下，獨(dú)立運(yùn)行的光伏發(fā)電系統(tǒng)主要包括光伏電池組件、控制器、逆變器以及蓄電池等幾個(gè)基本組成結(jié)構(gòu)。

2.1光伏電池組件

在整個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)中，光伏電池組件是整個(gè)系統(tǒng)最核心的部分，對(duì)發(fā)電系統(tǒng)的正常運(yùn)行以及系統(tǒng)的發(fā)電能力和發(fā)電效率具有極為重要的影響，因此，在對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行構(gòu)建的過(guò)程中，一定要對(duì)光伏電池組件的設(shè)計(jì)和安裝引起足夠重視。當(dāng)前，在光伏發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)建中，光伏電池的應(yīng)用主要存在兩方面問(wèn)題，一方面是當(dāng)前所使用的光伏電池組件對(duì)光能的轉(zhuǎn)換效率相對(duì)較低，另一方面是其應(yīng)用的成本比較高。

2.1.1第一代光伏電池

第一代光伏電池是以硅片為主要材料制成的，由于硅的特性完全符合光伏電池的需求，所以第一代光伏電池不論是發(fā)電性能還是應(yīng)用技術(shù)都比較符合光伏發(fā)電系統(tǒng)對(duì)于光伏發(fā)電的要求，所以取得了比較不錯(cuò)的應(yīng)用效果。但是由于硅材料需要從二氧化硅中進(jìn)行提純，其提純成本比較高，所以導(dǎo)致硅電池的制造價(jià)格也比較高，大大增加了發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)建成本，不適合大范圍推廣應(yīng)用。

2.1.2第二代光伏電池

第二代光伏電池是在硅材料上鋪設(shè)光電材料薄膜，通過(guò)降低光伏材料中硅材料的使用量來(lái)降低光伏電池的成本，進(jìn)而使其能夠得到廣泛應(yīng)用。前期所用薄膜為非晶硅薄膜，由于其在一定程度上降低了光伏電池的性能和轉(zhuǎn)換效率，所以很快便被淘汰。后期所用薄膜為多晶硅薄膜，其不僅具有無(wú)毒無(wú)污染的特性，還能夠進(jìn)一步提升電池的性能，目前已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用在光伏發(fā)電系統(tǒng)中。

2.1.3第三代光伏電池

第三代光伏電池是在第二代多晶硅薄膜電池的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展起來(lái)，其不僅能夠進(jìn)一步降低光伏電池的成本，還能夠在原有基礎(chǔ)上再一次提升電池的性能。目前，第三代光伏電池尚處于試用階段，并沒(méi)有普及應(yīng)用。

2.2控制器

光伏發(fā)電系統(tǒng)中的控制器主要包括兩種，一種是充放電控制器，一種是MPPT控制器。其中，充放電控制器的主要作用是對(duì)系統(tǒng)蓄電池的充放電情況進(jìn)行監(jiān)控，根據(jù)蓄電池的充放電需要以及蓄電池本身的狀態(tài)情況對(duì)蓄電池的充放電進(jìn)行控制。MPPT控制器，屬于整個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心模塊，其主要作用監(jiān)測(cè)光伏電池輸出的電壓和電流，然后在基于MPPT控制算法的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格控制，確保發(fā)電系統(tǒng)能夠一直以最大功率運(yùn)行。

2.3逆變器

逆變器的主要作用是對(duì)發(fā)電系統(tǒng)的電流進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將由光伏電池和蓄電池輸送出來(lái)的直流電轉(zhuǎn)換成能夠適合普通設(shè)備使用的交流電，以保證其他用電設(shè)備的正常運(yùn)行。除了轉(zhuǎn)化電流功能之外，逆變器還能夠?qū)ο到y(tǒng)電壓進(jìn)行控制，使其處于穩(wěn)定水平，確保系統(tǒng)供電質(zhì)量。

2.4蓄電池

同光伏電池一樣，蓄電池也是整個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)中最重要的組成部分之一，對(duì)整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電能力和發(fā)電效率具有比較重要的影響。蓄電池與光伏電池相連，其主要作用是將由光伏電池轉(zhuǎn)化來(lái)的電能進(jìn)行儲(chǔ)存，以負(fù)責(zé)供電使用。在整個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)中，光伏電池和蓄電池是最重要的兩個(gè)組成部分之一，其質(zhì)量好壞和性能高低能夠直接影響到整個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電能力和發(fā)電效率，因此，在對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，一定要注重對(duì)這兩個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)。

3獨(dú)立運(yùn)行光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

在對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，最重要的任務(wù)就是對(duì)光伏電池和蓄電池進(jìn)行選型和設(shè)計(jì)，但是，由于在當(dāng)前的光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，光伏電池多使用多晶硅薄膜光伏電池，蓄電池多使用技術(shù)成熟的鉛酸蓄電池，所以就不多做介紹。

3.1光伏跟蹤控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

光伏跟蹤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要目的是對(duì)光伏跟蹤器進(jìn)行控制，確保讓光伏發(fā)電系統(tǒng)的接受面對(duì)太陽(yáng)位置進(jìn)行跟蹤，最大限度的吸收太陽(yáng)光輻射所帶來(lái)的太陽(yáng)能。當(dāng)前，按照部件結(jié)構(gòu)的不同，光伏跟蹤控制系統(tǒng)主要分為兩種，一種是開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)，一種是閉環(huán)伺服系統(tǒng)。

3.1.1開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)

開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)是采用步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，系統(tǒng)中不具備位置反饋裝置和校正控制裝置，在跟蹤過(guò)程中，接受面跟蹤精度的控制主要依賴于布距角和傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。在其運(yùn)行過(guò)程中，需要將光敏器件按照規(guī)定角度安裝在遮光板下方，確保光敏器件可以通過(guò)對(duì)陽(yáng)光照射強(qiáng)度的感應(yīng)來(lái)控制跟蹤器對(duì)太陽(yáng)進(jìn)行跟蹤。正常情況下，陽(yáng)光會(huì)直接照射到遮光板上，這樣光敏器件就會(huì)正好位于遮光板所形成的陰影中。而如果太陽(yáng)位置發(fā)生偏移，陽(yáng)光無(wú)法直接照射在遮光板上，光敏器件無(wú)法被遮光板所形成的陰影籠罩，就會(huì)暴露在陽(yáng)光下，就會(huì)感受到陽(yáng)光的照射并將陽(yáng)光的照射強(qiáng)度轉(zhuǎn)變成微電流信號(hào)輸送到系統(tǒng)中，然后系統(tǒng)會(huì)根據(jù)信號(hào)的強(qiáng)弱對(duì)太陽(yáng)的位置進(jìn)行判斷，調(diào)整跟蹤器角度完成跟蹤。由于在該系統(tǒng)中，步進(jìn)電機(jī)對(duì)開(kāi)環(huán)的控制容易受到負(fù)載的影響，經(jīng)常發(fā)生丟步和過(guò)沖等問(wèn)題，會(huì)降低系統(tǒng)跟蹤性能，所以當(dāng)前該系統(tǒng)在光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中已不常用。

3.1.2閉環(huán)伺服系統(tǒng)

相比開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)，閉環(huán)系統(tǒng)的跟蹤精度要高很多。閉環(huán)系統(tǒng)中除了設(shè)有控制器之外，還設(shè)有傳感檢測(cè)裝置，可以對(duì)跟蹤位置進(jìn)行反饋和檢測(cè)，保證跟蹤精度。

3.2控制器的設(shè)計(jì)

在獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)中，控制器的主要作用是對(duì)蓄電池的充放電進(jìn)行控制，以確保光伏發(fā)電系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在對(duì)控制器設(shè)計(jì)的過(guò)程中，最重要的工作就是對(duì)控制器進(jìn)行選型，而在對(duì)控制器進(jìn)行選型的過(guò)程中，主要需要注意以下幾個(gè)方面。（1）控制器的系統(tǒng)電壓應(yīng)該與蓄電池電壓一致，當(dāng)前默認(rèn)為220V。（2）控制器的最大電流取決于太陽(yáng)能電池方陣的電流，通常情況下，其以短路電流作為電池陣列的最大電流值。輸入最大電流=電池組件的短路電流×并聯(lián)數(shù)=8.23A×14=115.22（A）。（3）控制器的輸出最大電流取決于輸出負(fù)載的電流，通常以是逆變器的電流為準(zhǔn)。（4）控制器應(yīng)該能對(duì)蓄電池的過(guò)充電和過(guò)放電進(jìn)行保護(hù)，將其控制在允許的范圍內(nèi)，并應(yīng)該帶有通信以及數(shù)據(jù)收集等輔助功能。

4結(jié)束語(yǔ)

第3篇：光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用范文

【關(guān)鍵詞】分布式光伏；光伏組件；光伏設(shè)計(jì)和安裝；

Abstract： the distributed photovoltaic power generation system is a way of using new energy， in this paper， the principle and function of distributed photovoltaic system were analyzed. And the actual building design essentials and a brief introduction to the installation requirements. Relying on the national latest preferential policies to solve the problem of low our country rural area electricity to power your.

Key words： distributed photovoltaic （pv）； Photovoltaic modules； Photovoltaic （pv） design and installation；

1、分布式光伏基本概念

1.1 分布式光伏發(fā)電定義

分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)是一種利用太陽(yáng)電池半導(dǎo)體材料的光伏效應(yīng)，將太陽(yáng)光輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能的一種新型發(fā)電系統(tǒng)，有獨(dú)立運(yùn)行和并網(wǎng)運(yùn)行兩種方式。與建筑結(jié)合的光伏并網(wǎng)發(fā)電是當(dāng)前分布式光伏發(fā)電重要的應(yīng)用形式，技術(shù)進(jìn)展很快，主要表現(xiàn)在建筑光伏的電氣設(shè)計(jì)方面和與建筑結(jié)合的安裝方式。

1.2 分布式光伏發(fā)電特點(diǎn)

一是輸出功率相對(duì)較小，具有間歇性。傳統(tǒng)的集中式電站動(dòng)輒幾十萬(wàn)千瓦，甚至幾百萬(wàn)千瓦，規(guī)?；膽?yīng)用提高了其經(jīng)濟(jì)性。光伏發(fā)電的模塊化設(shè)計(jì)，決定了其規(guī)模可大可小，可根據(jù)場(chǎng)地的要求調(diào)整光伏系統(tǒng)的容量。一般而言，一個(gè)分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目的容量在數(shù)千千瓦以內(nèi)。與集中式電站不同，光伏電站的大小對(duì)發(fā)電效率的影響很小，因此對(duì)其經(jīng)濟(jì)性的影響也很小，小型光伏系統(tǒng)的投資收益率并不會(huì)比大型的低。

二是污染小，環(huán)保效益突出。分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目在發(fā)電過(guò)程中，沒(méi)有噪聲，也不會(huì)對(duì)空氣和水產(chǎn)生污染。但是，需要重視分布式光伏與周邊城市環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，在利用清潔能源的時(shí)候，考慮民眾對(duì)城市環(huán)境美感的關(guān)切。

三是能夠在一定程度上緩解局地的用電緊張狀況。分布式光伏發(fā)電在白天出力最高，正好在這個(gè)時(shí)段人們對(duì)電力的需求最大。但是，分布式光伏發(fā)電的能量密度相對(duì)較低，每平方米分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的功率僅約100瓦，再加上適合安裝光伏組件的建筑屋頂面積的限制，因此分布式光伏發(fā)電不能從根本上解決用電緊張問(wèn)題。

2、分布式建筑光伏組成

分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)屬于分類中并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)中的與建筑結(jié)合的光伏發(fā)電系統(tǒng)，系統(tǒng)的基本設(shè)備包括光伏組件、控制器、逆變器、儲(chǔ)能裝置、配電保護(hù)裝置等設(shè)備，另外還有供電系統(tǒng)監(jiān)控裝置和環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置。

2.1光伏組件

光伏組件是具有封裝及內(nèi)部聯(lián)結(jié)的、能單獨(dú)提供直流電流輸出的、最小不可分割的光伏電池組合裝置。將若干太陽(yáng)能電池板按一定方式連接，組成太陽(yáng)能電池方陣（陣列），在配上適當(dāng)?shù)闹Ъ芗敖泳€盒組成太陽(yáng)能電池組件。

2.2控制器

有些光伏系統(tǒng)如景觀系統(tǒng)，微網(wǎng)系統(tǒng)等需要一定的存儲(chǔ)設(shè)備，如蓄電池?？刂破鞯闹饕饔檬强刂菩铍姵氐某浞烹?， 控制器應(yīng)具有如下一些功能：信號(hào)檢測(cè)、蓄電池最優(yōu)充電控制、蓄電池放電管理、設(shè)備保護(hù)、故障診斷定位、運(yùn)行狀態(tài)指示。

2.3逆變器

逆變器的工作原理與整流器恰好相反，它的功能是將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，為“逆向”的整流過(guò)程，因此稱為“逆變”。光伏陣列所發(fā)的電能為直流電能，然而許多負(fù)載需要交流電能，如變壓器和電機(jī)等。直流供電系統(tǒng)有很大的局限性，不便于變換電壓，負(fù)載應(yīng)用范圍也有限。除特殊用電負(fù)荷外，均需要使用逆變器將直流電變換為交流電。逆變器除了能將直流電能變換為交流電能外，還具有自動(dòng)穩(wěn)壓的功能，可以改光伏發(fā)電系統(tǒng)的供電質(zhì)量。

并網(wǎng)逆變器對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)正常工作具有重要的地位，光伏系統(tǒng)需根據(jù)系統(tǒng)容量相應(yīng)配置一定容量的并網(wǎng)逆變器。逆變器的故障率一定程度上決定整個(gè)系統(tǒng)的故障率，且并入電網(wǎng)的電能質(zhì)量（諧波、電壓偏差、電壓波動(dòng)和閃變和電壓不平衡度等）基本上由逆變器的輸出決定，因此需要選擇可靠性高，保護(hù)功能強(qiáng)，無(wú)諧波污染等逆變器。

2.4儲(chǔ)能裝置

蓄電池是將電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能貯存起來(lái)，需要時(shí)再把化學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N貯能裝置。太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)配套使用的蓄電池的功能，是貯存太陽(yáng)能電池方陣受光照時(shí)所發(fā)出電能并可隨時(shí)向負(fù)載供電。目前常用的蓄電池有普通或膠體鉛酸蓄電池和鐵鋰蓄電池。

2.5 配電保護(hù)裝置

光伏并網(wǎng)系統(tǒng)作為電力系統(tǒng)的一部分需要接入保護(hù)裝置，一般裝在直流配電柜和交流配電柜中。保護(hù)裝置一方面對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)保護(hù)，防止孤島效應(yīng)等發(fā)生；另一方面需要安裝繼電保護(hù)裝置，防止線路事故或是功率失穩(wěn)。并網(wǎng)保護(hù)裝置中一個(gè)重要的設(shè)備是逆變器。光伏系統(tǒng)除了在逆變器中設(shè)置有并網(wǎng)保護(hù)裝置外，在光伏系統(tǒng)輸出和并網(wǎng)點(diǎn)之間須增設(shè)另一套并網(wǎng)保護(hù)裝置（置于交流配電柜中）作后備保護(hù)，以保證在光伏逆變系統(tǒng)發(fā)生異常的時(shí)候，光伏系統(tǒng)不對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生較大的不良影響，還可以保證在電網(wǎng)發(fā)生故障的時(shí)候，電網(wǎng)不對(duì)光伏系統(tǒng)產(chǎn)生損壞。常用的并網(wǎng)保護(hù)功能有低電壓保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)、低頻率保護(hù)、過(guò)頻率保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)、短路、電網(wǎng)異常等故障保護(hù)及告警功能；并有孤島監(jiān)控檢測(cè)保護(hù)功能

2.6 監(jiān)測(cè)設(shè)備

光伏系統(tǒng)需要一套計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)、顯示、通訊系統(tǒng)。

監(jiān)測(cè)包括對(duì)太陽(yáng)能發(fā)電狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，如系統(tǒng)輸入（直流）電壓、電流，輸出（交流）電壓、電流、功率，實(shí)時(shí)發(fā)電量，累計(jì)發(fā)電量等，同時(shí)還監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的故障狀態(tài)，如保護(hù)電流、電壓等。被監(jiān)測(cè)的量還包括環(huán)境參數(shù)，如太陽(yáng)輻射量、環(huán)境溫度、風(fēng)向風(fēng)力等，這需要一套環(huán)境監(jiān)測(cè)儀。

環(huán)境檢測(cè)儀由風(fēng)速傳感器、風(fēng)向傳感器、日照輻射表、測(cè)溫探頭、控制盒及支架組成，可測(cè)量環(huán)境溫度、風(fēng)速、風(fēng)向和輻射強(qiáng)度等參量，其RS485通訊接口可接入并網(wǎng)監(jiān)控裝置的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)記錄環(huán)境數(shù)據(jù)。

3、建筑光伏的設(shè)計(jì)和安裝

3.1分布式建筑光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)一般規(guī)定

太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)總的設(shè)計(jì)原則是：使光伏系統(tǒng)滿足負(fù)載供電合理的可靠性同時(shí)，又有最佳的經(jīng)濟(jì)性；應(yīng)該在太陽(yáng)能資源豐富的地區(qū)建設(shè)。

3.1.1光伏建筑設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)建設(shè)地點(diǎn)的地理、氣候條件，確定建筑的布局、朝向、間距、群體組合和空間環(huán)境，滿足光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)和安裝的技術(shù)要求。光伏建筑單體或建筑群體的主要朝向宜為南向。光伏建筑一體化是光伏系統(tǒng)依賴或依附于建筑的一種新能源利用形式，其主體是建筑，客體是光伏系統(tǒng)。因此，分布式光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)以不損害和影響建筑的效果、結(jié)構(gòu)安全、功能和使用壽命為基本原則。

3.1.2應(yīng)考慮光伏組件類型、安裝位置、安裝方式對(duì)發(fā)電效益的影響，并應(yīng)為光伏系統(tǒng)的安裝、使用、維護(hù)、保養(yǎng)等提供必要的空間和承載條件。光伏組件設(shè)計(jì)不應(yīng)跨越建筑變形縫。

3.1.3建筑體型及空間組合應(yīng)為光伏組件接收更多的太陽(yáng)光創(chuàng)造條件。光伏組件的安裝部位應(yīng)避免受自身或建筑本體的遮擋，并宜滿足光伏組件冬至日全天有6h以上建筑日照時(shí)數(shù)的要求。

3.1.5光伏組件的構(gòu)造及其安裝應(yīng)考慮通風(fēng)降溫措施，光伏電池的最高溫度不應(yīng)高于85℃。

3.1.6光伏系統(tǒng)的控制機(jī)房宜采用自然通風(fēng)，當(dāng)不具備條件時(shí)應(yīng)采取機(jī)械通風(fēng)措施。

3.2分布式建筑光伏系統(tǒng)的安裝

3.2.1由于光伏系統(tǒng)是靠接收太陽(yáng)光發(fā)電的，故一座建筑可安裝光伏系統(tǒng)的位置就很有限，一般只有屋頂和南立面適合安裝太陽(yáng)能電池板，建筑東西立面也可以適量安裝。

3.2.2坡屋頂上順坡安裝；這種安裝方式有它的優(yōu)勢(shì)，依屋頂坡度平行安裝，節(jié)省支架用材，節(jié)省安裝面積，減小風(fēng)壓，并可在屋頂形成一層保溫層。

3.2.3在平屋頂上以固定傾角安裝，這種方式可以根據(jù)建筑所在地區(qū)的緯度采用全年可最大限度獲取太陽(yáng)能以獲得最大發(fā)電量的角度。

3.2.4對(duì)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的平屋頂，當(dāng)采用固定傾角安裝時(shí)有2種選擇，如果附加光伏系統(tǒng)滿足房屋的承重要求，可以采用不破壞屋面的防水保溫結(jié)構(gòu)，用壓重的方式保證光伏陣列安裝的穩(wěn)定。

3.2.5如果原建筑設(shè)計(jì)屋面承重余量不大，則可采用植筋方式，將光伏方陣支架基礎(chǔ)與房屋主結(jié)構(gòu)連接，這種方式要注意做好植筋后屋面的防水保溫工作。

3.2.6如果是鋼結(jié)構(gòu)廠房，彩鋼屋頂，目前支架與屋面連接一般采用特殊夾具。

車棚、涼棚可根據(jù)建筑形態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)，一般采用鋼結(jié)構(gòu)。

4、總結(jié)

依托國(guó)家頒布《關(guān)于分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目管理暫行辦法的通知》國(guó)能新能[2013]433號(hào)和：第二條 分布式光伏發(fā)電是指在用戶所在場(chǎng)地或附近建設(shè)運(yùn)行，以用戶側(cè)自發(fā)自用為主、多余電量上網(wǎng)且在配電網(wǎng)系統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)為特征的光伏發(fā)電設(shè)施。使得分布式光伏發(fā)電的發(fā)展，首先將帶來(lái)系統(tǒng)集成產(chǎn)業(yè)的興起，其次，對(duì)于電網(wǎng)廣域監(jiān)控系統(tǒng)和微功率調(diào)度系統(tǒng)將有一個(gè)很大的促進(jìn)。這是直接的產(chǎn)業(yè)輻射，而隨著越來(lái)越多的建筑具有自發(fā)電功能，存儲(chǔ)能源的使用，以及光伏光熱一體化，建筑節(jié)能設(shè)施，將隨后興起。在屋頂?shù)姆植际焦夥l(fā)電達(dá)到一定的比例的時(shí)候，將形成節(jié)點(diǎn)式、橫向、市際的能源基礎(chǔ)設(shè)施，以及由此形成的市場(chǎng)，會(huì)促進(jìn)人們?cè)S多新的工作方式和生活方式的形成。其影響將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于互聯(lián)網(wǎng)給人們帶來(lái)的變化。

我國(guó)還有部分地區(qū)沒(méi)有送上電。在已經(jīng)送上電的農(nóng)村，還有許多家庭因?yàn)槭杖氲?，僅有的電器是電燈和電視，他們晚上天一黑就睡覺(jué)，只為了節(jié)省一些電費(fèi)。如果采用光伏分布式發(fā)電，能夠讓那些現(xiàn)在用不起電的人都能夠享受哪怕是最基本的電力設(shè)施可以提供的便利，如現(xiàn)代化的學(xué)校、醫(yī)院、健康護(hù)理、食品和公共衛(wèi)生、就業(yè)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)等，那我們的國(guó)家將會(huì)發(fā)生巨大的變化。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.《民用建筑太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》JGJ-203-2010[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010-5.

[2]梁有偉，胡志堅(jiān)，陳允平. 分布式發(fā)電及其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究綜述[J]. 電網(wǎng)技術(shù)，2003，27（12）：71-75.

第4篇：光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用范文

關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能；光伏發(fā)電；并網(wǎng)

一、引言

我國(guó)太陽(yáng)能資源的高值中心和低值中心都處在北緯22°～35°這一帶，青藏高原是高值中心，四川盆地是低值中心；太陽(yáng)年總輻射量，西部地區(qū)高于東部地區(qū)。我國(guó)幅員遼闊，太陽(yáng)能資源分布也十分不均勻，根據(jù)不同地區(qū)的日照條件設(shè)計(jì)太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)時(shí)也會(huì)有不同的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，所以我國(guó)在安裝太陽(yáng)能發(fā)電裝置時(shí)，地理位置處于太陽(yáng)能資源第三類及以上地區(qū)時(shí)太陽(yáng)能發(fā)電裝置能發(fā)揮更高的系統(tǒng)發(fā)電效率。

二、建設(shè)目標(biāo)

隨著能源危機(jī)以及各個(gè)國(guó)家對(duì)新能源的開(kāi)發(fā)利用，太陽(yáng)能應(yīng)運(yùn)而生，其中光伏發(fā)電得到廣泛發(fā)展。主要是：

① 利用日光發(fā)電，提供高質(zhì)量的清潔能源；

② 有效調(diào)峰，緩解當(dāng)?shù)毓╇姴块T在供電高峰期時(shí)壓力；

③ 全自動(dòng)智能化運(yùn)行，無(wú)須專人值守；

④ 完善的保護(hù)功能及報(bào)警功能，保護(hù)負(fù)載、電網(wǎng)及電站自身的安全運(yùn)行；

⑤ 配備環(huán)境氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)掌握電站建設(shè)地點(diǎn)的氣象資料；

⑥ 強(qiáng)大的在線監(jiān)控網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電站的現(xiàn)場(chǎng)/遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控，及數(shù)據(jù)分析；

三、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)依據(jù)及原則

1、相關(guān)國(guó)際國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：

(1) IEC61215 晶體硅光伏組件設(shè)計(jì)鑒定和定型；

(2) SJ/T11127-1997《光伏（PV）發(fā)電系統(tǒng)過(guò)電壓保護(hù)―導(dǎo)則》等。

2、設(shè)計(jì)原則：

(1)《光伏系統(tǒng)并網(wǎng)技術(shù)要求》（GB/T19939--2005）、《國(guó)家電網(wǎng)公司光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定（試行）》確定電站建設(shè)及供電方案的設(shè)計(jì)原則；a.光伏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)環(huán)境條件、系統(tǒng)性能進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。b.系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)有冗余量，具有保護(hù)功能以滿足系統(tǒng)可靠工作的要求配置提高系統(tǒng)運(yùn)行可靠性。c.系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮建站地點(diǎn)的地理?xiàng)l件。d.應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)的綜合優(yōu)化。

(2)一般性原則：①安全可靠性，②先進(jìn)實(shí)用性，③擴(kuò)充性和靈活性，④示范性；

(3)設(shè)計(jì)時(shí)將保證做到以下幾個(gè)方面：①保證電能質(zhì)量，②能量輸出最大化，③美觀性。

四、系統(tǒng)組成及方案設(shè)計(jì)

太陽(yáng)能系統(tǒng)由太陽(yáng)能電池組件、防雷匯流箱、并網(wǎng)逆變器、配電保護(hù)系統(tǒng)、系統(tǒng)監(jiān)控裝置組成。我們將分以下幾個(gè)部分來(lái)考慮系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：（1）并網(wǎng)光伏電站總體方案部分；（2）太陽(yáng)能組件部分；（3）太陽(yáng)能并網(wǎng)逆變器部分;(4)交直流配電部分;(5)系統(tǒng)保護(hù)設(shè)計(jì)部分;(6)太陽(yáng)能光伏電站在線監(jiān)控、顯示系統(tǒng)部分;(7)輔助系統(tǒng)部分（匯流箱及支架部分）。

系統(tǒng)分為上述的七個(gè)部分來(lái)設(shè)計(jì)，各個(gè)部分完全采用模塊化冗余設(shè)計(jì)，擴(kuò)容簡(jiǎn)便，施工、調(diào)試、運(yùn)營(yíng)管理、監(jiān)控、維護(hù)都極為方便，能夠大大節(jié)省建設(shè)方的初始投資和后期運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。

以系統(tǒng)保護(hù)及并網(wǎng)光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)為例進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1、系統(tǒng)保護(hù)。保護(hù)功能主要包括以下幾個(gè)主要部分：孤島效應(yīng)保護(hù)、防雷與接地保護(hù)、系統(tǒng)其他常規(guī)保護(hù)。

（1）孤島效應(yīng)保護(hù)。Xi系列并網(wǎng)逆變器采用了兩種 “孤島效應(yīng)”的檢測(cè)方法，即被動(dòng)式與主動(dòng)式檢測(cè)方法。

（2）防雷與接地保護(hù)。將外部防雷措施和內(nèi)部防雷措施（接閃功能、分流影響、均衡電位、屏敝作用、合理布線、加裝過(guò)電壓保護(hù)器等多項(xiàng)重要因素）作為整體來(lái)統(tǒng)一考慮防雷措施。主要考慮的是：直擊雷防護(hù)；感應(yīng)雷防護(hù)；防止雷電反擊。

1) 直擊雷防護(hù)：防直擊雷的基本措施是安裝避雷針。根據(jù)GB50057-2000《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定：建筑物屬于三類防雷建筑物時(shí)，我們可以采取把所有屋頂電池組件、方陣支架與原有建筑物防雷系統(tǒng)中的防雷網(wǎng)（避雷帶）有效相連，以達(dá)到防雷的目的。具體措施為：a. 接 閃b.均 壓c．屏 蔽d．接 地。

2）感應(yīng)雷防護(hù)：感應(yīng)雷由靜電感應(yīng)產(chǎn)生，也可由電磁感應(yīng)產(chǎn)生，光伏發(fā)電系統(tǒng)的防感應(yīng)雷工作重點(diǎn)是防止感應(yīng)雷由外界線路侵入室內(nèi)設(shè)備。SJ/T11127中有關(guān)規(guī)定，主要采取以下措施：a．合理選擇機(jī)房的位置及機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備的合理布局可有效的減少雷害。b．在供電系統(tǒng)設(shè)備的每回路接口處安裝電涌保護(hù)器 SPD ，并對(duì)出入機(jī)房纜線采取屏蔽、接地，實(shí)現(xiàn)等電位連接等措施，可有效減少雷擊過(guò)電壓對(duì)系統(tǒng)設(shè)備的侵害。c．配電機(jī)房采用聯(lián)合接地可有效的解決地電位升高的影響，合格的地網(wǎng)是有效防雷的關(guān)鍵。

（3）系統(tǒng)其他常規(guī)保護(hù)。對(duì)于常規(guī)的過(guò)壓、欠壓、過(guò)流、短路等保護(hù)功能也均進(jìn)行了充分的考慮。完善的保護(hù)功能將保證太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。過(guò)/欠電壓保護(hù)：當(dāng)光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)接口處電壓超出規(guī)定的電壓范圍時(shí)（三相±7%，單相+7%，-10%），過(guò)／欠電壓保護(hù)在0.2～2s內(nèi)動(dòng)作,將光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)斷開(kāi)；過(guò)/欠頻率保護(hù)：當(dāng)光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)接口處頻率超出規(guī)定的頻率范圍時(shí)（±0.5HZ），過(guò)／欠頻率保護(hù)在0.2～2s內(nèi)動(dòng)作，將光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)斷開(kāi)；短路保護(hù)：光伏系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)設(shè)置了短路保護(hù)，當(dāng)電網(wǎng)短路時(shí)，逆變器的過(guò)電流在大于額定電流的150%時(shí)，光伏系統(tǒng)將在0.1s以內(nèi)與電網(wǎng)斷開(kāi)。

2、太陽(yáng)能光伏電站在線監(jiān)控系統(tǒng)部分

并網(wǎng)光伏發(fā)電項(xiàng)目必須配置現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和遠(yuǎn)程通訊系統(tǒng)，實(shí)行集中、實(shí)時(shí)監(jiān)控，方便電站的運(yùn)營(yíng)管理。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)安裝在屋頂，系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集器、溫度采集器、濕度采集器和輻照度采集器構(gòu)成，系統(tǒng)配有專業(yè)的數(shù)據(jù)處理設(shè)備和軟件，數(shù)據(jù)可以直接在數(shù)據(jù)采集控制器閱讀查詢、也可以通過(guò)監(jiān)控計(jì)算機(jī)、大屏幕、遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)閱讀和查詢。采集系統(tǒng)單相供電。系統(tǒng)原理圖如圖1.1所示：

圖1.1太陽(yáng)能光伏電站在線監(jiān)控系統(tǒng)原理圖

監(jiān)控裝置主要數(shù)據(jù)采集器、輻照傳感器盒，通過(guò)RS485通訊方式，配置監(jiān)控軟件，獲取并網(wǎng)逆變器的運(yùn)行數(shù)據(jù)和工作參數(shù)，也可以通過(guò)以太網(wǎng)遠(yuǎn)程通訊方式，在異地實(shí)時(shí)查看整個(gè)電源系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)以及歷史數(shù)據(jù)和故障數(shù)據(jù)等。

五、總結(jié)

人類要現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，只能依靠科技進(jìn)步，大規(guī)模地開(kāi)發(fā)利用可再生潔凈能源。太陽(yáng)能以其獨(dú)具的優(yōu)勢(shì)，其開(kāi)發(fā)利用必將在21世紀(jì)得到長(zhǎng)足的發(fā)展，并終將在世界能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移中擔(dān)綱重任，成為21世紀(jì)后期的主導(dǎo)能源。

參考文獻(xiàn)：

1、 電力電子設(shè)備應(yīng)用手冊(cè)

第5篇：光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用范文

關(guān)鍵詞：離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)；光伏陣列；蓄電池組

1 概述

太陽(yáng)能是一種清潔和可再生能源。我國(guó)具有較好的太陽(yáng)能資源，但是也是一個(gè)能源消耗大國(guó)，而且人口分布也極不合理，所以發(fā)展太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)對(duì)于我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展、能源供給具有較好的獨(dú)立性和安全性。隨著光伏發(fā)電成本的迅速降低，以及我國(guó)光伏發(fā)電迅速發(fā)展的背景下，離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)將走入千家萬(wàn)戶。文章以浙江省衢州市離網(wǎng)光伏發(fā)電項(xiàng)目為案例，從電池組件容量設(shè)計(jì)、蓄電池容量分析、控制器選擇、逆變器選配等角度出發(fā)，分析了家用獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。

2 離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)工作原理

典型離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由電池陣列、控制器、蓄電池、逆變器、負(fù)載等部件組成，其工作原理如圖1所示。太陽(yáng)能光伏發(fā)電的核心部件是太陽(yáng)能電池陣列，它將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)換成電能，并通過(guò)控制器把光伏陣列產(chǎn)生的電能存儲(chǔ)于蓄電池中。當(dāng)負(fù)載用電時(shí)，蓄電池中的電能通過(guò)控制器、逆變器送入各個(gè)負(fù)載上。

圖1 離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3 離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法

對(duì)于離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在太陽(yáng)輻射量（平均值）、地理位置（經(jīng)度、維度）、用電量（平均）、環(huán)境地形等條件確定的情況下，我們?cè)O(shè)計(jì)的主要內(nèi)容為離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、太陽(yáng)能電池方陣容量和結(jié)構(gòu)、蓄電池容量和結(jié)構(gòu)、控制器選配、逆變器選配等，同時(shí)需要綜合考慮光伏發(fā)電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性、可靠性和穩(wěn)定性。圖2為離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法框圖。

從圖2中可以看出，離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟為：首先分析系統(tǒng)用電需求；確定離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；分析當(dāng)?shù)靥?yáng)能資源和氣象地理?xiàng)l件數(shù)據(jù)的收集、計(jì)算；確定系統(tǒng)容量設(shè)計(jì)，包括系統(tǒng)電壓的確定，太陽(yáng)能電池組件功率、方陣構(gòu)成的設(shè)計(jì)，蓄電池（組）的容量、結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算；最后進(jìn)行離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)其他電氣設(shè)備的配置與設(shè)計(jì)，其中包括控制器的選型與配置、交流逆變器的選型與配置、組件支架及固定方式設(shè)計(jì)等。

4 家用離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

家用離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)包括電池組件、光伏控制器、蓄電池、逆變器及負(fù)載。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

4.1 系統(tǒng)負(fù)載用電需求分析

由于家用用電設(shè)備中存在較多“待機(jī)”電氣設(shè)備，難以用額定功率及用電時(shí)間求取耗電量，最為簡(jiǎn)捷的方法就是通過(guò)月平均耗電量，來(lái)核算電氣設(shè)備每天耗電量。但是，對(duì)離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，要保證系統(tǒng)全年缺電率為零，只要保證該系統(tǒng)在耗電量最多的月份或時(shí)間段內(nèi)，且光照資源等氣象因素最差的情況下能正常可靠運(yùn)行就可。如果能保證上述最惡劣情況下，系統(tǒng)能正常運(yùn)行，那么該系統(tǒng)也能滿足其他時(shí)間段的用電需求。所以從我國(guó)浙江省家庭負(fù)載運(yùn)行情況來(lái)看，冬季2月份是用電高峰期，同時(shí)也是光照資源最差的時(shí)間段。

假設(shè)一家庭用電設(shè)備在冬季2月達(dá)到最高耗電量300kWh，可得平均每天耗電10kWh。

4.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

由于家用離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)中存在交流用電設(shè)備和直流用電設(shè)備，所以家用離網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用如圖1所示結(jié)構(gòu)，包括電池陣列、控制器、蓄電池、逆變器、負(fù)載等部件。

4.3 氣象資源獲取

由于我國(guó)當(dāng)前具有太陽(yáng)資源測(cè)量的氣象站較少，在實(shí)際工程項(xiàng)目中，我們一般采用RETScreen軟件來(lái)獲取當(dāng)?shù)靥?yáng)資源。圖3為利用RETScreen獲取浙江衢州的太陽(yáng)資源。

由此可得，該地區(qū)每月平均每天氣象資源如表1所示。

4.4 電池組件容量及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.4.1 系統(tǒng)直流電壓確定

系統(tǒng)直流電壓U也稱為系統(tǒng)電壓，其是蓄電池、控制器、逆變器輸入端的直流電壓值。常見(jiàn)離網(wǎng)系統(tǒng)直流電壓有12V、24V、48V、96V、110V等。根據(jù)本項(xiàng)目實(shí)際情況，結(jié)合后續(xù)蓄電池組、逆變器、控制器的選配情況，本方案系統(tǒng)電壓設(shè)置96V。

4.4.2 光伏陣列總?cè)萘吭O(shè)計(jì)

光伏陣列總?cè)萘烤褪窍到y(tǒng)所有電池組件容量之和。光伏陣列總?cè)萘康拇笮≈饕c負(fù)載日耗電量有關(guān)。有如下關(guān)系：

Gp?？濁=Gf

Gp=H?PB

式中Gp表示組件日發(fā)平均電量，單位kWh；Gf表示負(fù)載每日平均耗電量，單位kWh；？濁為系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率，包括充電效率系數(shù)？濁1，逆變器轉(zhuǎn)換系數(shù)？濁2，組件損耗系數(shù)？濁3，其中？濁1、？濁2、？濁3分別取0.9系數(shù)；H表示當(dāng)?shù)厝辗逯等照諘r(shí)數(shù)，單位h；PB表示光伏陣列最小總?cè)萘?，單位w。

在此離網(wǎng)系統(tǒng)中，冬天2月為耗電量最大時(shí)間，故在上述求解光伏陣列總?cè)萘康姆逯等照諘r(shí)數(shù)必須采用冬天2月的平均峰值日照時(shí)數(shù)。

例如，家用離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)負(fù)載日耗電10kWh，而且上述峰值日照時(shí)數(shù)為2.43h，則可得光伏陣列總?cè)萘縋B為5.63KW。上述光伏陣列總?cè)萘繛樵撾x網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)實(shí)際最小容量，實(shí)際略大于該值。

4.4.3 單體組件選擇及光伏陣列結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

光伏陣列是通過(guò)單體電池組件串并聯(lián)得到的。

M×N×Pd=P？叟PB

式中，M為電池組件串聯(lián)數(shù)，取整數(shù)；N為電池組件并聯(lián)數(shù)，取整數(shù)；Pd為單體電池組件容量；P是電池方陣實(shí)際容量。

在單體電池組件規(guī)格選擇上，要根據(jù)系統(tǒng)電壓、光伏陣列實(shí)際冗余量、串并聯(lián)數(shù)量等因素綜合考慮。在離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)中，電池組件串并聯(lián)后要通過(guò)控制器給蓄電池充電，此時(shí)串聯(lián)后的組件峰值電壓Uf必須滿足下列關(guān)系。

M×Up=Uf

Uf=？濁4×U

式中，UP為單體電池組件的峰值電壓，UF為組件串聯(lián)后的峰值電壓，？濁4為充電電壓系數(shù)，取值范圍為1.40-1.49，U為系統(tǒng)電壓。即一個(gè)標(biāo)稱電壓為96V的蓄電池，其組件串聯(lián)后的峰值電壓應(yīng)在134.4V-143.0V范圍內(nèi)，方可為其充電。

表2為一系列電池組件規(guī)格參數(shù)及其對(duì)應(yīng)的電池組件串并聯(lián)方式、方陣陣列實(shí)際總?cè)萘筷P(guān)系表。

從表2可以看出，為了滿足離網(wǎng)系統(tǒng)用電需求，選擇不同規(guī)格的電池組件，其實(shí)際容量是不同的。采用規(guī)格240W的電池組件實(shí)際光伏陣列總?cè)萘枯^小，即實(shí)際冗余量最小，故選用規(guī)格為240W的電池組件來(lái)構(gòu)建光伏陣列。

同時(shí)，選用表2的前兩種240W的電池組件實(shí)際光伏陣列總?cè)萘肯嗤?，但是第一種光伏陣列的并聯(lián)數(shù)為6，第二種光伏陣列的并聯(lián)數(shù)為3，從控制器選擇及轉(zhuǎn)換效率角度出發(fā)，并聯(lián)數(shù)越少系統(tǒng)效率更高。故此方案選擇第二種240W的組件規(guī)格。

4.4.4 電池組件傾斜角設(shè)計(jì)

為了獲取更多太陽(yáng)資源，光伏陣列的放置可以采用水平放置、固定傾斜角放置、單軸跟蹤和雙軸跟蹤等模式。對(duì)于離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，由于受其環(huán)境影響，光伏陣列將更多的采用固定傾斜角放置方式。在實(shí)際工程項(xiàng)目中，電池組件傾斜角設(shè)置如表3所示。

一般來(lái)講，固定傾角太陽(yáng)能電池方陣面上的輻射量要比水平面輻射量高5%～15%。直射分量越大、緯度越高，傾斜面比水平面增加的輻射量越大。

但是，在采用上述最佳傾斜角設(shè)置方法時(shí)，雖然可以使光伏發(fā)電系統(tǒng)一年內(nèi)獲取最大放電量。但是對(duì)于離網(wǎng)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，為了在最惡劣的環(huán)境下不缺電，其光伏陣列傾斜角的設(shè)計(jì)，應(yīng)使系統(tǒng)在最惡劣環(huán)境下獲取最大的太陽(yáng)資源，而不是使系統(tǒng)在一年內(nèi)獲取最大太陽(yáng)資源。所以對(duì)于此離網(wǎng)系統(tǒng)傾斜角主要是保證在冬天2月份獲取最大輻照度。為了獲取更優(yōu)傾斜角，可以采用Retscreen軟件進(jìn)行分析。圖4為浙江衢州地區(qū)3種傾斜角獲取太陽(yáng)資源的情況。

從圖4中可以看出傾斜角為28度時(shí)，該地區(qū)2月份可以獲取最大太陽(yáng)資源，其日峰值日照時(shí)數(shù)為2.70h，同時(shí)年平均日峰值日照時(shí)數(shù)也獲取較大，達(dá)到3.71h。故傾斜角設(shè)置為28度。

4.4.5 鉛酸蓄電池容量C設(shè)計(jì)

離網(wǎng)光伏系統(tǒng)中，蓄電池容量設(shè)計(jì)要考慮負(fù)載耗電量、逆變器效率、氣象參數(shù)等因素。一般計(jì)算公式如下：

C×L×S×U=D×F×PF

式中，C蓄電池容量，Ah；F蓄電池放電效率修正系數(shù)，通常取1.05；PF平均負(fù)荷容量，Ah；L蓄電池的維修保養(yǎng)率，取0.8；S蓄電池的放電深度，取0.5；D表示無(wú)日照期間用天數(shù)，該地區(qū)2月份，最惡劣條件下，D為5天。

代入上述參數(shù)可得C為1367.2Ah，系統(tǒng)電壓為96V。實(shí)際可選擇標(biāo)稱電壓為48V100AH的蓄電池28個(gè)，進(jìn)行2串14并的連接方式。

4.4.6 光伏控制器選擇

光伏控制器主要實(shí)現(xiàn)蓄電池的充放電保護(hù)，其系統(tǒng)功率、系統(tǒng)電壓等級(jí)、光伏組件路數(shù)、電流等級(jí)等內(nèi)容來(lái)確定。例如可選擇系統(tǒng)電壓為96V，系統(tǒng)電流為60A，容量為6kW的光伏控制器。

4.4.7 光伏逆變器選擇

光伏逆變器的選擇主要由系統(tǒng)電壓、輸出電壓、輸出波形等因素確定。但是對(duì)于一般電感性負(fù)載，如電機(jī)、冰箱、空調(diào)、洗衣機(jī)，在起動(dòng)時(shí)，功率可能是額定功率的5～6倍。因此，通常電感負(fù)載起動(dòng)時(shí)，逆變器將承受大的瞬時(shí)浪涌功率。所以在逆變器選擇時(shí)要放足夠的容量空間，本案例選擇輸入電壓為96V，輸出220V，容量為10kW的工頻純正波逆變器離網(wǎng)逆變器。

5 結(jié)束語(yǔ)

為滿足上述案例用電需求，光伏陣列共采用轉(zhuǎn)換效率為15%的24塊240W的單體組件，共5760W，有效組件面積約為40m2；蓄電池采用標(biāo)稱電壓為48V100AH的28只蓄電池進(jìn)行2串14并連接；控制器采用電壓等級(jí)96V，容量為10kW工頻純正波逆變器，系統(tǒng)成本約8.4萬(wàn)左右。其中主要成本為鉛酸蓄電池，約占系統(tǒng)的62%，原因?yàn)楸景咐紤]的是缺電率為零離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，而且在惡劣條件下蓄電池放電量為0.5，連續(xù)陰雨天數(shù)為5天，故蓄電池的配置成本相對(duì)較高。為了減少蓄電池配置容量，降低系統(tǒng)成本，在實(shí)際工程中可以采用市電互補(bǔ)離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)模式進(jìn)行離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)配置。

參考文獻(xiàn)

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第6篇：光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用范文

關(guān)鍵詞 太陽(yáng)能；光伏；單級(jí)式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；并網(wǎng)逆變系統(tǒng)；濾波

中圖分類號(hào)：TM615 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2013）24-0015-02

近年來(lái)，為緩解常規(guī)能源消耗和能源結(jié)構(gòu)不合理等問(wèn)題，太陽(yáng)能光伏發(fā)電作為新能源核心產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，且逐漸以供應(yīng)分布式能源的主體為目標(biāo)。并網(wǎng)系統(tǒng)與獨(dú)立系統(tǒng)是太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的兩種主要方式，而并網(wǎng)系統(tǒng)主要被作為分布式或者集中式的太陽(yáng)能發(fā)電站來(lái)應(yīng)用。光伏發(fā)電系統(tǒng)的儲(chǔ)能設(shè)備使用的是蓄電池，并不與電網(wǎng)直接連接，白天儲(chǔ)存其太陽(yáng)能電池需要輸出的電能，而夜晚向供電負(fù)荷直接提供電力。本文就單級(jí)式單向太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)進(jìn)行分析討論。因單級(jí)式太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)在控制時(shí)既要對(duì)并網(wǎng)電流的相位和幅值進(jìn)行控制，且還要對(duì)太陽(yáng)能電池最大功率點(diǎn)進(jìn)行跟蹤，因此，提高系統(tǒng)工作安全性和穩(wěn)定性及整個(gè)系統(tǒng)的工作效率，是目前太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)中主要面對(duì)的問(wèn)題。另外，由于控制系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜實(shí)際應(yīng)用中較少采用該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。但與多級(jí)式系統(tǒng)相比，單級(jí)式系統(tǒng)工作效率要高許多，而工作效率是太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)中極其關(guān)鍵的。隨著現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)以及電力電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，克服系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)帶來(lái)的控制難題也成為可能。

1 設(shè)計(jì)MPPT控制方案

日照溫度和強(qiáng)度會(huì)對(duì)光伏陣列的開(kāi)路電壓和短路電流造成影響，如帶來(lái)系統(tǒng)效率降低等問(wèn)題。為了對(duì)太陽(yáng)能進(jìn)行充分利用，MPPT方式必須應(yīng)用于并網(wǎng)逆變系統(tǒng)中，以便于在任何環(huán)境下，光伏陣列能夠得到最大功率輸出。雖然有諸多光伏陣列的最大功率跟蹤方法，但現(xiàn)階段應(yīng)用較多的有：模糊控制法、間歇掃描法、電導(dǎo)增量法、擾動(dòng)觀測(cè)法、恒定電壓法等。方法各有千秋，具體應(yīng)用時(shí)要根據(jù)系統(tǒng)所處環(huán)境進(jìn)行選擇。最大功率點(diǎn)的跟蹤采用變步長(zhǎng)擾動(dòng)觀測(cè)法，這時(shí)，系統(tǒng)先對(duì)光伏陣列所輸出的電流和電壓進(jìn)行采樣，并對(duì)電網(wǎng)周期內(nèi)電流電壓的平均值分別進(jìn)行計(jì)算，光伏陣列平均輸出功率的計(jì)算用兩者平均值的乘積，之后對(duì)比上一時(shí)刻輸出功率。如果相比于上一時(shí)刻功率，當(dāng)前時(shí)刻功率較小，說(shuō)明跟蹤方向此時(shí)已經(jīng)與最大功率點(diǎn)發(fā)生偏離，給定電壓需要按照與原來(lái)給定電壓變化法相反的方向去改變；如果相比上一時(shí)刻功率當(dāng)前時(shí)刻功率較大，這說(shuō)明跟蹤方向是正確的，且應(yīng)繼續(xù)維持該電壓變化方向。若原本已增加給定電壓，可繼續(xù)增加，若是減少給定電壓，應(yīng)繼續(xù)減少。

2 并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 直流電壓的控制

控制直流電壓是光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)控制的關(guān)鍵組成。太陽(yáng)能電池最大功率點(diǎn)跟蹤需要確保電壓的穩(wěn)定性和采樣的快速性，這也是系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行的必要前提，因此，采用PI控制直流電壓。

2.2 并網(wǎng)電流的控制

光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)，其原理就是將太陽(yáng)能電池的直流電能轉(zhuǎn)變?yōu)檎医涣麟娔芎笙螂娋W(wǎng)提供電力的裝置，也是一個(gè)有源逆變系統(tǒng)。電網(wǎng)電壓與系統(tǒng)輸出電流的相位頻率一致就是系統(tǒng)的控制目標(biāo)?？刂齐娏鞣譃橹苯与娏骺刂坪烷g接電流控制。直接電流控制的穩(wěn)定性較高，響應(yīng)電流較快。而間接電流控制無(wú)需電流反饋控制，控制較為簡(jiǎn)單，但是自身也存在缺陷，如對(duì)系統(tǒng)參數(shù)的波動(dòng)敏感、直流分量包含于交流側(cè)電流中、系統(tǒng)電流動(dòng)態(tài)響應(yīng)較慢等?？臻g矢量控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、雙環(huán)電流控制、滯環(huán)電流控制等是直接電流控制的方法。在此舉例說(shuō)明系統(tǒng)采用SPWM并網(wǎng)逆變電流跟蹤方式控制，如圖1所示。圖中為電網(wǎng)電壓前饋環(huán)節(jié)；為濾波環(huán)節(jié)；為逆變環(huán)節(jié)；為PI調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)；為實(shí)際并網(wǎng)電流。

圖1 并網(wǎng)電流控制圖

3 設(shè)計(jì)并網(wǎng)逆變系統(tǒng)主回路

單級(jí)式單相橋式逆變拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)構(gòu)成并網(wǎng)系統(tǒng)，D1至D4是對(duì)應(yīng)的反并聯(lián)二極管，而T1至T4是功率器件，從而構(gòu)成逆變橋，如圖2所示。

圖2 單級(jí)式單相橋式并網(wǎng)逆變主電路圖

電網(wǎng)電壓和逆變電壓的適配采用工頻變壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)，且隔離逆變系統(tǒng)和電網(wǎng)電壓。直流側(cè)的濾波器作用是將直流側(cè)兩倍于電網(wǎng)頻率的電壓紋波濾除，用Cin表示。交流側(cè)的T型濾波器由L1、C、L2組成，可確保并網(wǎng)電流質(zhì)量，并將濾除交流側(cè)電流諧波。根據(jù)相關(guān)技術(shù)資料設(shè)計(jì)系統(tǒng)主回路元器件參數(shù)。

4 總結(jié)

利用風(fēng)力發(fā)電、燃料電池發(fā)電、太陽(yáng)能光伏發(fā)電、小型水力發(fā)電等可再生能源的發(fā)電系統(tǒng)，可為電網(wǎng)發(fā)展緩慢、電力延伸困難地區(qū)的交通、通信、路燈照明等提供電力能源，并且主要在離網(wǎng)型村落供電系統(tǒng)、可再生能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)和戶用電源系統(tǒng)中應(yīng)用。光伏發(fā)電最終將實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)運(yùn)行，今后交流光伏發(fā)電系統(tǒng)也必將成為光伏發(fā)電的主流。太陽(yáng)能光伏發(fā)電利用半導(dǎo)體材料的電子學(xué)特性，依靠太陽(yáng)能電池組件，將光能轉(zhuǎn)化成電能。通過(guò)光伏數(shù)組，并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)將接收來(lái)的太陽(yáng)輻射能量經(jīng)過(guò)高頻直流轉(zhuǎn)化后，成為高壓直流電，再經(jīng)逆變器逆變后，將與電網(wǎng)電壓同相、同頻的正弦交流電流向電網(wǎng)輸出。

現(xiàn)階段所面臨的關(guān)鍵問(wèn)題是，在不能有效提高太陽(yáng)能光伏電池轉(zhuǎn)換效率的前提下，如何提高太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率。而對(duì)并網(wǎng)逆變系統(tǒng)變換電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化設(shè)計(jì)，能夠大大提高系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率。其中，單級(jí)式變換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)明顯，單級(jí)式單相太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)，能夠?qū)ψ畲蠊δ苓M(jìn)行跟蹤，并有效實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)。

第7篇：光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用范文

【關(guān)鍵詞】 光伏建筑 防雷保護(hù)系統(tǒng) 監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)

近年來(lái)，隨著我過(guò)太陽(yáng)能技術(shù)在建筑中的應(yīng)用越來(lái)越受到重視，與建筑相結(jié)合的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)成為當(dāng)今光伏應(yīng)用的新趨勢(shì)。然而由太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)遭受雷擊引發(fā)的事故不斷增加，每年都有5%-10%的太陽(yáng)能光伏建筑遭受到直擊雷或雷擊電磁脈沖的損壞。

雷電對(duì)太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)具有極大的破壞性，其電壓高達(dá)數(shù)百萬(wàn)伏，瞬間電流可高達(dá)數(shù)十萬(wàn)安培，雷擊對(duì)太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)所造成的破壞性后果，將嚴(yán)重導(dǎo)致設(shè)備損壞，甚至人員傷亡。因此，防雷保護(hù)系統(tǒng)是保證太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備正常安全運(yùn)行的關(guān)鍵，這要引起足夠的重視。通過(guò)建立與光伏發(fā)電系統(tǒng)相關(guān)的雷電監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，對(duì)于掌握好雷電的特點(diǎn)、預(yù)防雷擊的危害、有效保護(hù)光伏發(fā)電系統(tǒng)的各個(gè)組件等各個(gè)方面有巨大的實(shí)際意義。

1 光伏建筑的防雷保護(hù)系統(tǒng)

對(duì)于光伏建筑的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，雷電的危害主要是直擊雷，感應(yīng)雷，雷電波入侵。因此，針對(duì)不同的雷電危害方式，采取相對(duì)應(yīng)的防雷措施與技術(shù)方法，才能確立光伏建筑的整體防雷保護(hù)系統(tǒng)。

1.1 對(duì)直擊雷的防護(hù)措施

光伏建筑的屋面大部分由太陽(yáng)能板組成，所以合理的防直擊雷措施能夠有效的保護(hù)太陽(yáng)能板。防直擊雷采取的措施是引導(dǎo)雷云對(duì)避雷裝置放電，使雷電流迅速流入大地，從而保護(hù)建（構(gòu)）筑物免受雷擊。防直擊雷的完整裝置包括接閃器、引下線和接地裝置三部分。對(duì)建筑物屋頂易受雷擊部位，應(yīng)裝接閃桿、接閃帶、接閃網(wǎng)進(jìn)行直擊雷防護(hù)。雷電流被接閃器引入大地時(shí)，要經(jīng)由引下線、接地體而分散入地。對(duì)于光伏建筑，主要采用共同接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

1.2 感應(yīng)雷的防護(hù)措施

雷電發(fā)生在電池板的附近，則會(huì)在電池板支架上產(chǎn)生靜電感應(yīng)過(guò)電壓，陣列支架應(yīng)與接地系統(tǒng)進(jìn)行可靠連接。太陽(yáng)能電池板背面的直流電壓引出導(dǎo)線與供電系統(tǒng)設(shè)備之間應(yīng)達(dá)到絕緣配合。太陽(yáng)能電池板四周鋁合金框架應(yīng)與支架導(dǎo)通連接。當(dāng)雷擊發(fā)生時(shí)，雷電流經(jīng)過(guò)太陽(yáng)電池板的鋁合金框架及金屬支架泄入大地，從而使太陽(yáng)能電池板得到保護(hù)， 避免直擊雷沖擊而損壞。

1.3 對(duì)雷電感應(yīng)的防護(hù)措施

由于雷電波（雷電浪涌）侵入造成控制機(jī)房?jī)?nèi)的控制器或逆變器遭損壞的概率最大，所以必須對(duì)雷電波侵入進(jìn)行多級(jí)防護(hù)。在太陽(yáng)電池方陣接線箱內(nèi)安裝防雷模塊，在控制器、逆變器內(nèi)安裝防雷元器件，使其具有防雷保護(hù)功能；在交流輸出端，改變以往設(shè)計(jì)中在架空出線桿上安裝低壓閥式避雷器的做法，改用更加靈敏、安全、方便的浪涌保護(hù)器即防雷器件防止雷電波由輸電線路進(jìn)入機(jī)房。

2 防雷系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)組成

防雷系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)負(fù)責(zé)檢測(cè)每次雷擊防雷裝置動(dòng)作后入地脈沖電流的強(qiáng)度、雷擊電壓的極性、雷擊次數(shù)的計(jì)數(shù)以及各個(gè)SPD的動(dòng)作損壞情況，將檢測(cè)信號(hào)傳到監(jiān)控主機(jī)上，并作為整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理中心，比如雷擊次數(shù)、雷擊電流強(qiáng)度、雷擊電壓極性、避雷裝置損壞情況等。該系統(tǒng)的主要包括數(shù)據(jù)采集的智能監(jiān)測(cè)儀及兩種前端處理，PC監(jiān)控主機(jī)。如圖1所示。

系統(tǒng)的上位PC機(jī)作為整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的管理中心，主要負(fù)責(zé)光伏建筑內(nèi)各個(gè)智能監(jiān)測(cè)儀所檢測(cè)的防雷裝置的各種雷擊信息。它可以顯示防護(hù)區(qū)域內(nèi)所有防雷裝置的位置及動(dòng)作狀態(tài)，當(dāng)防雷裝置損壞，還能夠故障報(bào)警。

3 系統(tǒng)功能

該系統(tǒng)利用先進(jìn)的智能型防雷設(shè)備構(gòu)建防雷系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)能夠有效的保證光伏建筑防雷保護(hù)的有效性，應(yīng)具有以下功能：

該系統(tǒng)能夠自動(dòng)監(jiān)控并記錄累計(jì)發(fā)生時(shí)間，累計(jì)次數(shù)，通流強(qiáng)度等動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，用戶可以通過(guò)主機(jī)進(jìn)行累計(jì)情況查詢；防雷裝置長(zhǎng)期運(yùn)行及多次承受強(qiáng)雷擊后，可能發(fā)生劣化，老化等故障從而失去防雷保護(hù)作用。故障一旦發(fā)生，監(jiān)控主機(jī)會(huì)及時(shí)報(bào)警，并顯示故障裝置的安裝位置等信息，使工作人員能夠及時(shí)維護(hù)設(shè)備，避免防雷保護(hù)系統(tǒng)失效；用戶可以通過(guò)主機(jī)可以查詢?cè)撓到y(tǒng)中防雷設(shè)備的信息，包括運(yùn)行狀態(tài)，故障信息，安裝位置，維護(hù)記錄等。本系統(tǒng)還提供各項(xiàng)維護(hù)記錄，故障記錄等多種統(tǒng)計(jì)報(bào)表功能，支持導(dǎo)出Excel，PDF文檔及打印輸出，方便數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及管理存檔。

本文所設(shè)計(jì)的監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)將防雷裝置集中監(jiān)控，實(shí)時(shí)了解防雷保護(hù)系統(tǒng)各個(gè)設(shè)備的狀態(tài)，有效的解決了雷擊隨機(jī)性與人工巡檢階段性的矛盾，使防雷保護(hù)系統(tǒng)維護(hù)管理更有效，更方便，更及時(shí)。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著太陽(yáng)能光伏建筑越來(lái)越普及，對(duì)光伏建筑的防雷技術(shù)要求也越來(lái)越高。本文針對(duì)光伏建筑防雷保護(hù)系統(tǒng)提出了預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)是集雷電防護(hù)，遠(yuǎn)程監(jiān)控，設(shè)備檢測(cè)，故障報(bào)警，事件記錄和統(tǒng)計(jì)報(bào)表等功能于一體的智能系統(tǒng)。該系統(tǒng)保障了光伏建筑防雷保護(hù)系統(tǒng)正常運(yùn)行，減少了人工巡檢，使防雷保護(hù)系統(tǒng)維護(hù)管理更有效，更方便，更及時(shí)。

參考文獻(xiàn)：

第8篇：光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用范文

關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能；光伏發(fā)電；并網(wǎng)；逆變器

作者簡(jiǎn)介：熊?。?983-），男，湖北紅安人，長(zhǎng)江工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院電力工程系，講師；周海波（1972-），男，湖北武漢人，長(zhǎng)江工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院電力工程系，講師。（湖北武漢430212）

基金項(xiàng)目：本文系2011年度湖北省教育廳科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：B20116501）的階段性成果。

中圖分類號(hào)：TM615     文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A     文章編號(hào)：1007-0079（2012）09-0137-02

隨著全球人口的增長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類對(duì)能源的需求越來(lái)越大，從而導(dǎo)致了石油、煤礦等不可再生能源的迅速減少，我們正面臨著能源枯竭與環(huán)境惡化的雙重壓力。開(kāi)發(fā)利用可再生能源是增加能源持續(xù)供給能力、改善能源結(jié)構(gòu)、保障能源安全、逐步恢復(fù)生態(tài)環(huán)境的重要措施。[1]

眾所周知，太陽(yáng)能清潔環(huán)保，利用價(jià)值高，并且有著取之不盡用之不竭的特性，這就決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陽(yáng)能對(duì)建設(shè)資源節(jié)約、生態(tài)穩(wěn)定型社會(huì)，實(shí)現(xiàn)全球經(jīng)濟(jì)全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展意義深遠(yuǎn)。本文設(shè)計(jì)的并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)已在長(zhǎng)江工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院實(shí)驗(yàn)環(huán)境下進(jìn)行了安裝與調(diào)試，并成功與本校供電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了內(nèi)部并網(wǎng)。

一、太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)簡(jiǎn)介

太陽(yáng)能是指太陽(yáng)光照所輻射的能量。目前太陽(yáng)能的利用主要有光熱轉(zhuǎn)換、光電轉(zhuǎn)換和光化轉(zhuǎn)換三種形式。太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換又分為光熱發(fā)電和光伏發(fā)電兩種，通常說(shuō)的太陽(yáng)能發(fā)電主要是指太陽(yáng)能光伏發(fā)電。

太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)是利用半導(dǎo)體的光生伏特效應(yīng)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的發(fā)電系統(tǒng)，其應(yīng)用基本形式主要分為獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)（如圖1所示）和并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)（如圖2所示）兩大類。應(yīng)用領(lǐng)域主要集中在航空航天、通信系統(tǒng)、微波中繼站、無(wú)電缺電地區(qū)用戶供電和市政照明工程等。

通常，太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)由光伏組件方陣、控制器、蓄電池和逆變器四大部分組成。

1.光伏組件方陣

即太陽(yáng)能電池組件方陣，由太陽(yáng)能電池板按系統(tǒng)需求串、并聯(lián)而成。它是太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部件，其作用就是將太陽(yáng)的輻射能量轉(zhuǎn)換成電能輸送到蓄電池中儲(chǔ)存或者驅(qū)動(dòng)負(fù)載工作。

2.控制器

它主要對(duì)蓄電池的充、放電進(jìn)行控制，同時(shí)對(duì)蓄電池起到過(guò)充電保護(hù)和過(guò)放電保護(hù)的作用。

3.蓄電池

將光伏陣列組件產(chǎn)生的電能儲(chǔ)存起來(lái)，當(dāng)光照強(qiáng)度過(guò)低或負(fù)載需求過(guò)大時(shí)，將儲(chǔ)存的能量釋放出來(lái)滿足負(fù)載的能量需求。一般為鉛酸電池，有的微型系統(tǒng)也使用鎳氫電池、鎳鎘電池或鋰電池。

4.逆變器

在我國(guó)實(shí)際應(yīng)用中，負(fù)載的額定電源通常為交流220V，而光伏陣列組件產(chǎn)生的電能通常為直流，因此需要通過(guò)逆變器將其轉(zhuǎn)換成負(fù)載所需的交流電能，故要使用逆變器。

目前，歐美、日韓等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)正在大規(guī)模推廣光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，一方面以取代正在急劇減少的常規(guī)化石能源；另一方面減少?gòu)U氣排放對(duì)環(huán)境造成的污染。為推動(dòng)西部大開(kāi)發(fā)，我國(guó)也正在進(jìn)行大西部地區(qū)的太陽(yáng)能發(fā)電工程建設(shè)，以改善西部生產(chǎn)條件和投資環(huán)境，促進(jìn)我國(guó)西部地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。同時(shí)也將太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)大規(guī)模的應(yīng)用和推廣到市政照明工程上。

二、并網(wǎng)型太陽(yáng)能光伏發(fā)電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.并網(wǎng)型太陽(yáng)能光伏發(fā)電控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介

如圖2所示，并網(wǎng)型太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)最大的特點(diǎn)就是光伏組件方陣產(chǎn)生的直流電（一般為12VDC、24VDC、48VDC）經(jīng)過(guò)并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)換成符合市電電網(wǎng)要求的交流電后直接接入公共電網(wǎng)。當(dāng)光照充足時(shí)，系統(tǒng)產(chǎn)生的電力除了供給負(fù)載外，剩余的電力反饋給公共電網(wǎng)；在白天或夜晚，系統(tǒng)產(chǎn)生的電能不能滿足負(fù)載需求時(shí)就由電網(wǎng)供電。

該系統(tǒng)主要由光伏組件方陣（即太陽(yáng)能電池板）、光源跟蹤控制系統(tǒng)、并網(wǎng)逆變器等組成，與獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)相比，因并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)直接將電能輸入電網(wǎng)，也可直接利用電網(wǎng)電能，所以免除了配置控制器和蓄電池，但是系統(tǒng)中的逆變器必須使用專用的并網(wǎng)逆變器。

2.模擬光源跟蹤控制系統(tǒng)

因地球自轉(zhuǎn)，對(duì)于同一地點(diǎn)而言，不同季節(jié)不同時(shí)間點(diǎn)，太陽(yáng)光的照射角度是不一樣的，只有讓太陽(yáng)能電池方陣時(shí)刻正對(duì)著太陽(yáng)才能保證光照強(qiáng)度最高，因此要設(shè)計(jì)光源跟蹤系統(tǒng)，使太陽(yáng)能的利用率達(dá)到最大化。

本系統(tǒng)的模擬光源跟蹤控制系統(tǒng)主要由3盞日光燈（模擬早、中、晚三個(gè)時(shí)間點(diǎn)的日照）、太陽(yáng)能模擬追日跟蹤傳感器、太陽(yáng)能板水平和俯仰傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、直流電動(dòng)機(jī)（配減速箱）、三菱FX2N可編程控制器、按鈕和繼電器等組成。通過(guò)太陽(yáng)能模擬追日跟蹤傳感器接收到的光線強(qiáng)度信號(hào)，利用PLC內(nèi)設(shè)計(jì)程序進(jìn)行比較，調(diào)整太陽(yáng)能電池板的左右位置及仰角。模擬光源跟蹤PLC控制系統(tǒng)I/O分配如表1所示。

3.基于DSP的并網(wǎng)逆變控制

并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)中電能是可以直接送入上級(jí)電網(wǎng)的，為此必須保證逆變器的交流電源輸出與電網(wǎng)電壓同頻同相，因此并網(wǎng)逆變器有別于獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)中的逆變器，必須特別設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)采用基于DSP控制核心的并網(wǎng)逆變器設(shè)計(jì)方案，其控制原理圖如圖3所示。通過(guò)對(duì)光伏陣列產(chǎn)生的直流電壓信號(hào)進(jìn)行采集，并與逆變輸出的交流電壓進(jìn)行比較運(yùn)算，再與三角波載波信號(hào)合成生成SPWM調(diào)制信號(hào)，將光伏效應(yīng)產(chǎn)生的直流電壓逆變?yōu)榉€(wěn)定輸出的正弦波交流電輸出。

為保證并網(wǎng)系統(tǒng)的有功功率輸出最大化，同時(shí)避免其對(duì)公共電網(wǎng)的電力污染，擁有較好的電磁兼容性，設(shè)計(jì)并網(wǎng)逆變器時(shí)要考慮能對(duì)公共電網(wǎng)電壓信號(hào)進(jìn)行跟蹤采集，保證并網(wǎng)逆變器輸出的交流電流與電網(wǎng)電壓波形保持同頻、同相。[2]

為了保證逆變器輸出與電網(wǎng)電壓同頻同相，必須實(shí)時(shí)采集電網(wǎng)的電壓信號(hào)，由DSP檢測(cè)到過(guò)零信號(hào)的上升沿時(shí)發(fā)出同步中斷，以此時(shí)刻作為控制時(shí)間的基準(zhǔn)點(diǎn)，即正弦波信號(hào)的起點(diǎn)。過(guò)零信號(hào)的采集處理是通過(guò)同步變壓器降壓得到電網(wǎng)電壓信號(hào)，然后經(jīng)濾波整形為同步方波信號(hào)，最后送至DSP的外部中斷口進(jìn)行檢測(cè)。[3]

目前，我國(guó)光伏發(fā)電系統(tǒng)主要應(yīng)用于邊遠(yuǎn)山區(qū)，由于地理位置等原因，這些系統(tǒng)往往采取無(wú)人值守和維護(hù)的管理模式，因此對(duì)于并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)而言，并網(wǎng)逆變器作為整個(gè)系統(tǒng)的控制核心就顯得尤為重要。并網(wǎng)逆變控制設(shè)計(jì)必須保證系統(tǒng)具備一定的抗干擾能力、適應(yīng)環(huán)境能力、瞬時(shí)過(guò)載能力以及對(duì)各種突況的保護(hù)功能等。

三、結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)自20世紀(jì)80年代開(kāi)始就進(jìn)行太陽(yáng)能電池的開(kāi)發(fā)生產(chǎn)，在西部無(wú)電、缺電地區(qū)大力推廣太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)，使得我國(guó)的光伏產(chǎn)業(yè)在30年間取得了跨越式的發(fā)展，但與歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)還處于初級(jí)階段，光伏發(fā)電技術(shù)方面還存在許多的不足之處。隨著全球能源的急劇減少，以及因能源而引起的社會(huì)矛盾不斷擴(kuò)大，從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展來(lái)看，目前是太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)展的大好時(shí)機(jī)，無(wú)論是產(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)、研究部門還是用戶，光伏發(fā)電技術(shù)都面臨著良好的發(fā)展機(jī)遇。

本研究目前還處于硬件設(shè)計(jì)與調(diào)試應(yīng)用階段，因此主要研究方向在于硬件設(shè)計(jì)，后期將主要開(kāi)展對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集與分析研究，主要研究方向?qū)⒓性谌绾翁岣呦到y(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性研究和逆變效率最大化研究等方面。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡盤峰,陳慧敏.新型綠色住宅2KW并網(wǎng)太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].上海工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào),2008,(9).

第9篇：光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用范文

關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能;建筑;設(shè)計(jì);應(yīng)用

一、太陽(yáng)能利用技術(shù)方法與優(yōu)點(diǎn)

工程實(shí)踐表明，光伏發(fā)電技術(shù)是一種技術(shù)可靠、使用便捷、低碳環(huán)保，易于大規(guī)模生產(chǎn)利用的先進(jìn)可再生能源技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)如下： （1）太陽(yáng)能資源是一種取之不盡、用之不竭的潔凈的可再生能源。開(kāi)發(fā)利用時(shí)不消耗傳統(tǒng)化石燃料能源，不會(huì)排放產(chǎn)生廢水、廢氣、廢渣等污染物，是自然能源中較為理想的清潔能源。 （2）太陽(yáng)能利用不受地域條件的限制。任何有太陽(yáng)的地域均可就地開(kāi)發(fā)利用。不存在選址、運(yùn)輸?shù)葐?wèn)題，特別是在交通不便利、偏遠(yuǎn)的鄉(xiāng)村、海島，太陽(yáng)能能利用價(jià)值更高。（3）太陽(yáng)能可靠性高、維護(hù)簡(jiǎn)單。光電板、逆變器、蓄電池等設(shè)備分布安裝，提高了整個(gè)能源系統(tǒng)的安全性、可靠性及耐久性。即使在惡劣的使用環(huán)境下，光伏發(fā)電系統(tǒng)故障也較少，因此運(yùn)行維護(hù)成本較低。（4）光伏建筑集成由于占地面積小、安裝便利、供電可靠等原因，是目前國(guó)際上太陽(yáng)能研究發(fā)展的前沿。

二、太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)建筑一體化利用方式與優(yōu)勢(shì)

（一）太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)建筑一體化利用方式?！肮夥l(fā)電與建筑物一體化”的概念在1991 年正式提出，是目前世界上大規(guī)模利用光伏發(fā)電的研發(fā)熱點(diǎn)。太陽(yáng)能光伏與建筑物相結(jié)合主要有兩種形式：一種是在建筑物屋頂、立面安裝平板光伏器、光伏陣列與電網(wǎng)并聯(lián)向用戶供電，從而形成用戶聯(lián)網(wǎng)光伏系統(tǒng)。第二種形式是將光伏器件與建筑實(shí)現(xiàn)集成一體化，即在建筑物屋頂或立面安裝光伏發(fā)電電池板，用光伏發(fā)電的玻璃幕墻代替普通的玻璃幕墻，由屋頂和墻面的光伏器件直接吸收轉(zhuǎn)化太陽(yáng)能，太陽(yáng)能系統(tǒng)平板既可以做建材又可以發(fā)電，進(jìn)一步降低光伏發(fā)電的成本。目前，許多國(guó)家已研制出大尺度的彩色光伏模塊可替代昂貴的墻體外飾材料，使光伏發(fā)電與建筑物一體化成本進(jìn)一步降低。

建筑物與太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的進(jìn)一步有機(jī)結(jié)合是將太陽(yáng)能電池板與建筑頂面、立面材料集成一體化。建筑物建設(shè)使用過(guò)程中，建筑立面墻體結(jié)構(gòu)表面通常采用噴涂涂料、鋪貼瓷磚、安裝幕墻玻璃等。如果用太陽(yáng)能電池板替代建筑立面墻體及屋頂建筑材料，太陽(yáng)能電池板既可作為建筑裝飾材料，也可以用于光伏發(fā)電系統(tǒng)。由此可見(jiàn)，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能電池板與建筑的有機(jī)一體化結(jié)合，是太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)建筑一體化推廣與應(yīng)用的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，這種結(jié)合并非是建筑與太陽(yáng)能電池板簡(jiǎn)單“疊加”，而是在建筑與光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案階段將太陽(yáng)能電池板納入建筑設(shè)計(jì)構(gòu)思中。

太陽(yáng)能電池板用于建筑材料，必須具備建筑材料的基本要求，如堅(jiān)固耐久、防水防潮、保溫隔熱、隔音等以及適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和剛度等性能。若安裝在屋頂、窗戶等，還應(yīng)具有透光的性能。太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)建筑有機(jī)結(jié)合，根據(jù)建筑工程使用及工況的需要，與普通的平板式光伏系統(tǒng)組件不同，太陽(yáng)能電池板兼有發(fā)電與建筑裝飾材料的功能，必須滿足建筑材料的基本性能需要。應(yīng)該遵循以下原則：①建筑物設(shè)計(jì)完成后使太陽(yáng)能電池板成為建筑不可缺少的一部分，成為建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)成部分。②太陽(yáng)能電池板的顏色和肌理必須與建筑物的相關(guān)部分相和諧統(tǒng)一，與建筑物的整體風(fēng)格相結(jié)合。③太陽(yáng)能電池板的比例和尺度必須與建筑整體的比例與尺度相協(xié)調(diào)，這將決定太陽(yáng)能電池板的分格尺寸與形式。④太陽(yáng)能電池板屋頂具體的細(xì)部設(shè)計(jì)，如材料用量是否最小化、設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)是否和諧、有機(jī)等需統(tǒng)一考慮。

（二）太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)建筑一體化優(yōu)勢(shì)。太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)建筑一體化的方式各不相同，這取決于地理、文化及政府政策等。在國(guó)外，由于公共建筑的建造與設(shè)計(jì)程序嚴(yán)格，太陽(yáng)能電池板系統(tǒng)在個(gè)人住宅與公寓建筑使用的較為普遍。而在我國(guó)，特別是城市建筑，由于建筑開(kāi)發(fā)是商家或政府，因此是否采用太陽(yáng)能電池板系統(tǒng)完全取決于開(kāi)發(fā)商或政府。在我國(guó)，日照充足的地區(qū)無(wú)論公共建筑還是住宅屋頂和墻面使用太陽(yáng)能電池板系統(tǒng)的市場(chǎng)潛力十分巨大，從建筑結(jié)構(gòu)、技術(shù)利用和經(jīng)濟(jì)效益來(lái)分析，太陽(yáng)能電池板與建筑的一體化優(yōu)勢(shì)如下：

（1）節(jié)約用地，便于安裝 ，保護(hù)環(huán)境。太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)一般安裝于建筑物的屋頂或外立面墻體上，無(wú)需額外占用土地或增建其他建筑設(shè)施，適用于人口比較密集的建筑群、辦公區(qū)使用，尤其適用于土地昂貴的城市。由于太陽(yáng)能電池板的組件集成化，光伏設(shè)備安裝比較方便，而且可以根據(jù)負(fù)載的耗電量來(lái)選擇裝機(jī)容量。與此同時(shí)，由于太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備安裝在建筑物的屋頂或立面墻體結(jié)構(gòu)上，太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能可降低建筑物臨近室外區(qū)域的溫度，從而達(dá)到減少室內(nèi)空調(diào)制冷用電負(fù)荷，既節(jié)約了能源，又保證了室內(nèi)的空氣質(zhì)量，同時(shí)也避免了由于使用傳統(tǒng)化石能源燃料發(fā)電所導(dǎo)致的環(huán)境污染。（2）減少投資，保證供應(yīng)，實(shí)現(xiàn)安全用電。太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)安裝不受地域條件限制，可實(shí)現(xiàn)就地發(fā)電用電，因此可以大幅度減少電站及輸送電網(wǎng)的建設(shè)投資。建筑物實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)一體化，光伏發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)電力既可供給本建筑物使用，也可儲(chǔ)存于蓄電池或外送入電網(wǎng)。在自然條件差，負(fù)載可由蓄電池供電;在自然條件差較好，通常會(huì)出現(xiàn)電網(wǎng)用電高峰，以往需采取拉閘限電措施，但此時(shí)也正是太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量最多的時(shí)候。建筑一體化太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)除可保證建筑物負(fù)載用電外，還可以向外電網(wǎng)供電，太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的集成特性可以節(jié)約儲(chǔ)存電力的費(fèi)用，另外用電安全性能也得到提高，從而緩解夏季電力高峰需求壓力，從而徹底解決電量不夠的問(wèn)題。 （3）增效規(guī)模，降低成本。建筑一體化太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)面板代替建筑屋頂或立面墻面，可以節(jié)約大量的建筑成本。另外，太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)面板在建筑用電地點(diǎn)發(fā)電，避免傳輸和分電損失（5%～10%），降低了電力傳輸、分配投資和維修費(fèi)用。在建筑屋頂或立面結(jié)構(gòu)上安裝太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備，用太陽(yáng)能電池板代替部分建筑材料，可以促進(jìn)太陽(yáng)能電池板工廠化規(guī)模生產(chǎn)，從而能進(jìn)一步降低工程造價(jià)，有利于太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)光伏產(chǎn)品的推廣與應(yīng)用，市場(chǎng)潛力巨大。

三、太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)建筑一體化設(shè)計(jì)原則

太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)建筑一體化的設(shè)計(jì)原則要求，運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)既要保證建筑中光伏發(fā)電系統(tǒng)的長(zhǎng)期運(yùn)行可靠，又要充分滿足用電設(shè)備的需要，使系統(tǒng)的配置實(shí)現(xiàn)合理、經(jīng)濟(jì)。工程建設(shè)與投產(chǎn)中使用盡量少的太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)組件，使太陽(yáng)能光伏發(fā)電組件與建筑物有機(jī)合為一體，替代部分建筑材料，如屋面與立面墻體裝飾材料，達(dá)到建筑節(jié)能的效果。協(xié)調(diào)光伏系統(tǒng)與建筑成本之間的關(guān)系，在滿足正常需要，保證系統(tǒng)、建筑質(zhì)量的前提下盡可能的節(jié)約建筑與安裝成本投資，達(dá)到投入與產(chǎn)出最好的經(jīng)濟(jì)效益。

結(jié) 語(yǔ)：近年來(lái)，隨著美國(guó)、西班牙、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)本國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)的政策優(yōu)惠及扶持，全球光伏發(fā)電應(yīng)用已進(jìn)入快速增長(zhǎng)的階段。我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)近幾年來(lái)持續(xù)發(fā)展，但是同發(fā)達(dá)國(guó)家相比還是存在很大差距，光伏發(fā)電應(yīng)用市場(chǎng)發(fā)展較為緩慢，安裝量較少，隨著我國(guó)工業(yè)與信息化部2012年2月頒布的《太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》，我國(guó)的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用及推廣將會(huì)有較大的發(fā)展。

隨著光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程和技術(shù)開(kāi)發(fā)的發(fā)展，太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)與建筑一體化生態(tài)節(jié)能工程，其發(fā)展前景廣闊，市場(chǎng)潛力巨大，其效率、性價(jià)比隨著太陽(yáng)能光伏技術(shù)日益發(fā)展將進(jìn)一步得到提高，也將極大地推動(dòng)中國(guó)太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)建筑一體化的快速發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：