光伏發(fā)電系統(tǒng)2

1、光伏發(fā)電系統(tǒng)太陽能是資源最豐富的可再生能源。具有獨特的優(yōu)勢和巨大的開發(fā)利用潛力，充分利用太陽能有利于保持人與自然的和諧及能源與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。人類對太陽能的早期利用主要是光和熱。光伏發(fā)電技術(shù)的出現(xiàn)為太陽能利用開辟了廣闊的領(lǐng)域。上世紀90年代以來，太陽能光伏發(fā)電的發(fā)展很快，已廣泛用于航天、通訊、交通，以及偏遠地區(qū)居民生活等領(lǐng)域。 太陽能光伏發(fā)電是直接將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的一種發(fā)電形式。在光照條件下，太陽電池組件產(chǎn)生一定的電動勢，通過組件的串并聯(lián)形成太陽能電池方陣，使得方陣電壓達到系統(tǒng)輸入電壓的要求。通過充放電控制器對蓄電池進行充電，將光能轉(zhuǎn)換成的電能貯存起來，以便夜晚和陰雨天使用；或者通過逆變器將

2、直流電轉(zhuǎn)換成交流電后與電網(wǎng)相連，向電網(wǎng)供電。1 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成 太陽能光伏發(fā)電技術(shù)主要涉及太陽能電池和矩陣、電源轉(zhuǎn)換(逆變器、充電器)、控制系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)、并網(wǎng)技術(shù)等領(lǐng)域，本文主要就太陽能并網(wǎng)電站涉及的主要技術(shù)進行綜述。 1.1 太陽能電池方陣 太陽光照在半導(dǎo)體p-n結(jié)上，形成新的空穴-電子對，在p-n結(jié)電場的作用下，空穴由n區(qū)流向p區(qū)，電子由p區(qū)流向n區(qū)，接通電路后就形成電流。這就是光電效應(yīng)太陽能電池的工作原理。 太陽能發(fā)電方式太陽能發(fā)電有兩種方式，一種是光熱電轉(zhuǎn)換方式，另一種是光電直接轉(zhuǎn)換方式。 1.1.1 光熱電轉(zhuǎn)換方式 光熱電轉(zhuǎn)換方式通過利用太陽輻射產(chǎn)生的熱能發(fā)電，一般是由太

3、陽能集熱器將所吸收的熱能轉(zhuǎn)換成工質(zhì)的蒸氣，再驅(qū)動汽輪機發(fā)電。前一個過程是光熱轉(zhuǎn)換過程；后一個過程是熱電轉(zhuǎn)換過程，與普通的火力發(fā)電一樣.太陽能熱發(fā)電的缺點是效率很低而成本很高，估計它的投資至少要比普通火電站貴510倍.一座1000MW的太陽能熱電站需要投資2025億美元，平均1kW的投資為20002500美元。因此，目前只能小規(guī)模地應(yīng)用于特殊的場合，而大規(guī)模利用在經(jīng)濟上很不合算，還不能與普通的火電站或核電站相競爭。 1.1.2 光電直接轉(zhuǎn)換方式 光電直接轉(zhuǎn)換方式該方式是利用光電效應(yīng)，將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能，光電轉(zhuǎn)換的基本裝置就是太陽能電池。太陽能電池是一種由于光生伏特效應(yīng)而將太陽光能直接轉(zhuǎn)化

4、為電能的器件，是一個半導(dǎo)體光電二極管，當太陽光照到光電二極管上時，光電二極管就會把太陽的光能變成電能，產(chǎn)生電流。簡單的說就是:在有光照(無論是太陽光還是其它發(fā)光體產(chǎn)生的光照)情況下，電池吸收光能，電池兩端出現(xiàn)異號電荷的積累，即產(chǎn)生“光生電壓”，這就是“光生伏打效應(yīng)”。在光生伏打效應(yīng)的作用下，太陽能電池的兩端產(chǎn)生電動勢，將光能轉(zhuǎn)換成電能，如同一個能量轉(zhuǎn)換器。太陽能電池一般為硅電池，分為單晶硅太陽能電池，多晶硅太陽能電池和非晶硅太陽能電池三種。 當許多個電池串聯(lián)或并聯(lián)起來就可以成為有比較大的輸出功率的太陽能電池方陣了。太陽能電池是一種大有前途的新型電源，具有永久性、清潔性和靈活性三大優(yōu)點.太陽能電

5、池壽命長，只要太陽存在，太陽能電池就可以一次投資而長期使用；與火力發(fā)電、核能發(fā)電相比，太陽能電池不會引起環(huán)境污染；太陽能電池可以大中小并舉，大到百萬千瓦的中型電站，小到只供一戶用的太陽能電池組，這是其它電源無法比擬的。 1.1.3 太陽能電池技術(shù)發(fā)展 太陽能電池技術(shù)是太陽能發(fā)電技術(shù)的主要組成部分。太陽能電池主要有以下幾種類型：單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池、非晶硅太陽能電池、碲化鎘電池、銅銦硒電池等。晶硅類電池分為單晶硅電池組件和多晶硅電池組件，兩種組件最大的差別是單晶硅組件的光電轉(zhuǎn)化效率略高于多晶硅組件，也就是相同功率的電池組件，單晶硅組件的面積小于多晶硅組件的面積。單晶硅、多晶硅太陽能

6、電池具有制造技術(shù)成熟、產(chǎn)品性能穩(wěn)定、使用壽命長、光電轉(zhuǎn)化效率相對較高的特點。 非晶硅薄膜太陽能電池具有弱光效應(yīng)好，成本相對于硅太陽能電池較低的優(yōu)點。而碲化鎘、銅銦硒電池則由于原材料劇毒或原材料稀缺性，其規(guī)?；a(chǎn)受到限制。 我國從上世紀50年代起就開始對太陽能電池進行研究，上世紀80至90年代先后從國外引進多條太陽能電池生產(chǎn)線。近幾年，太陽能電池的研究開發(fā)和生產(chǎn)飛躍發(fā)展。整體上看，我國不但在太陽能電池生產(chǎn)能力上進入國際先進行列，而且在薄膜太陽能電池的研究開發(fā)上達到國際先進水平，同時還在新的有機納米晶太陽能電池的研究中取得國際領(lǐng)先成果。 目前，薄膜電池的轉(zhuǎn)換效率達到68，近兩年內(nèi)可達到1012，

7、五年內(nèi)有望達到18%，其功率衰退問題也已解決。薄膜電池對弱光的轉(zhuǎn)化率十分高，即使在5月天照樣能夠發(fā)電。其技術(shù)正在成為太陽能電池主流技術(shù)，與晶體硅太陽能電池技術(shù)并駕齊驅(qū)。 1.2 控制器 太陽能控制器全稱為太陽能充放電控制器，是用于太陽能發(fā)電系統(tǒng)中，控制多路太陽能電池方陣對蓄電池充電以及蓄電池給太陽能逆變器負載供電的自動控制設(shè)備。太陽能控制器采用高速CPU微處理器和高精度A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器，是一個微機數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測控制系統(tǒng)。既可快速實時采集光伏系統(tǒng)當前的工作狀態(tài)，隨時獲得PV站的工作信息，又可詳細積累PV站的歷史數(shù)據(jù)，為評估PV系統(tǒng)設(shè)計的合理性及檢驗系統(tǒng)部件質(zhì)量的可靠性提供了準確而充分的依據(jù)。此外

8、，太陽能控制器還具有串行通信數(shù)據(jù)傳輸功能，可將多個光伏系統(tǒng)子站進行集中管理和遠距離控制。太陽能控制器通常有6個標稱電壓等級：12V、24V、48V、110V、220V、500V . 控制器對整個系統(tǒng)實施過程控制，并對蓄電池起到過充電保護、過放電保護的作用。在溫差較大的地方，控制器還應(yīng)具備溫度補償?shù)墓δ堋?1.3逆變器 由于太陽能電池和蓄電池是直流電源，當負載是交流負載時，逆變器是將直流電轉(zhuǎn)換成交流電的必不可少的設(shè)備。逆變器按運行方式，可分為獨立運行逆變器和并網(wǎng)逆變器。獨立運行逆變器用于獨立運行的太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)，為獨立負載供電；并網(wǎng)逆變器用于并網(wǎng)運行的太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)。逆變器按輸出波型可分

9、為方波逆變器和正弦波逆變器。方波逆變器電路簡單，造價低，但諧波分量大，一般用于幾百瓦以下和對諧波要求不高的系統(tǒng)；正弦波逆變器成本高，但可以適用于各種負載。 逆變器是一種電源轉(zhuǎn)換裝置，太陽能逆變器的作用是將太陽能電池產(chǎn)生的DC電壓轉(zhuǎn)換成為電網(wǎng)兼容的AC輸出。太陽能發(fā)電系統(tǒng)對逆變器的主要要求是可靠、效率高、波形畸變小、功率因數(shù)高。在可靠性和可恢復(fù)性方面，要求逆變器應(yīng)具有一定的抗干擾能力、環(huán)境適應(yīng)能力、瞬時過載能力及各種保護功能。 1.3.1 太陽能逆變方式 由于建筑的多樣性，勢必導(dǎo)致太陽能電池板安裝的多樣性，為了使太陽能的轉(zhuǎn)換效率最高同時又兼顧建筑的外形美觀，這就要求我們的逆變器的多樣化，來實現(xiàn)最

10、佳方式的太陽能轉(zhuǎn)換。現(xiàn)在世界上比較通行的太陽能逆變方式為：集中逆變器、組串逆變器，多組串逆變器和組件逆變，現(xiàn)將幾種逆變器運用的場合加以分析。 1.集中逆變 集中逆變一般用與大型光伏發(fā)電站（>10kW）的系統(tǒng)中，很多并行的光伏組串被連到同一臺集中逆變器的直流輸入端，一般功率大的使用三相的IGBT功率模塊，功率較小的使用場效應(yīng)晶體管，同時使用DSP轉(zhuǎn)換控制器來改善所產(chǎn)出電能的質(zhì)量，使它非常接近于正弦波電流。最大特點是系統(tǒng)的功率高，成本低。但受光伏組串的匹配和部分遮影的影響，導(dǎo)致整個光伏系統(tǒng)的效率和電產(chǎn)能。同時整個光伏系統(tǒng)的發(fā)電可靠性受某一光伏單元組工作狀態(tài)不良的影響。最新的研究方向是運用空間

11、矢量的調(diào)制控制，以及開發(fā)新的逆變器的拓撲連接，以獲得部分負載情況下的高的效率。 在SolarMax（索瑞·麥克）集中逆變器上，可以附加一個光伏陣列的接口箱，對每一串的光伏帆板串進行監(jiān)控，如其中有一組串工作不正常，系統(tǒng)將會把這一信息傳到遠程控制器上，同時可以通過遠程控制將這一串停止工作，從而不會因為一串光伏串的故障而降低和影響整個光伏系統(tǒng)的工作和能量產(chǎn)出。 2. 組串逆變 組串逆變器已成為現(xiàn)在國際市場上最流行的逆變器。組串逆變器是基于模塊化概念基礎(chǔ)上的，每個光伏組串（1kW-5kW）通過一個逆變器，在直流端具有最大功率峰值跟蹤，在交流端并聯(lián)并網(wǎng)。許多大型光伏電廠使用組串逆變器。優(yōu)點是不

12、受組串間模塊差異和遮影的影響，同時減少了光伏組件最佳工作點。 與逆變器不匹配的情況，從而增加了發(fā)電量。技術(shù)上的這些優(yōu)勢不僅降低了系統(tǒng)成本，也增加了系統(tǒng)的可靠性。同時，在組串間引入“主-從”的概念，使得在系統(tǒng)在單串電能不能使單個逆變器工作的情況下，將幾組光伏組串聯(lián)系在一起，讓其中一個或幾個工作，從而產(chǎn)出更多的電能。最新的概念為幾個逆變器相互組成一個“團隊”來代替“主-從”的概念，使得系統(tǒng)的可靠性又進了一步。目前，無變壓器式組串逆變器已占了主導(dǎo)地位。 3.多組串逆變多組串逆變是取了集中逆變和組串逆變的優(yōu)點，避免了其缺點，可應(yīng)用于幾千瓦的光伏發(fā)電站。在多組串逆變器中，包含了不同的單獨的功率峰值跟蹤和

13、直流到直流的轉(zhuǎn)換器，這些直流通過一個普通的直流到交流的逆變器轉(zhuǎn)換成交流電，并網(wǎng)到電網(wǎng)上。光伏組串的不同額定值（如：不同的額定功率、每組串不同的組件數(shù)、組件的不同的生產(chǎn)廠家等等）、不同的尺寸或不同技術(shù)的光伏組件、不同方向的組串（如：東、南和西）、不同的傾角或遮影，都可以被連在一個共同的逆變器上，同時每一組串都工作在它們各自的最大功率峰值上。同時，直流電纜的長度減少、將組串間的遮影影響和由于組串間的差異而引起的損失減到最小。 4.組件逆變器 組件逆變器是將每個光伏組件與一個逆變器相連，同時每個組件有一個單獨的最大功率峰值跟蹤，這樣組件與逆變器的配合更好。通常用于50W到400W的光伏發(fā)電站，總效率

14、低于組串逆變器。由于是在交流處并聯(lián)，這就增加了交流側(cè)的連線的復(fù)雜性，維護困難。另一需要解決的是怎樣更有效的與電網(wǎng)并網(wǎng)，簡單的辦法是直接通過普通的交流電插座進行并網(wǎng)，這樣就可以減少成本和設(shè)備的安裝，但往往各地的電網(wǎng)的安全標準也許不允許這樣做，電力公司有可能反對發(fā)電裝置直接和普通家庭用戶的普通插座相連。另一和安全有關(guān)的因素是是否需要使用隔離變壓器（高頻或低頻），或者允許使用無變壓器式的逆變器。這一逆變器在玻璃幕墻中使用最為廣泛。 1.3.2逆變器性能分析 太陽能逆變器的效率指的是逆變器把直流電轉(zhuǎn)換為交流電的效率，在逆變器輸出效率方面，由于現(xiàn)在常用的太陽電池矩陣的光電轉(zhuǎn)換效率小于15%，如果逆變器效

15、率低，將太陽電池好不容易轉(zhuǎn)換來的電能損耗掉，則十分可惜，這樣勢必要增加矩陣中太陽電池組件的數(shù)量，增大矩陣所占的面積，從而大大增加太陽能發(fā)電設(shè)備的投資和土建費用。所以，要求逆變器效率要大于90。大功率逆變器在滿載時，效率必須在90或95以上，中小功率的逆變器在滿載時，效率必須在85或90以上。在逆變器額定功率10的情況下，也要保證90以上的轉(zhuǎn)換效率(大功率逆變器)。 對于逆變器輸出波形，為使光伏陣列所產(chǎn)生的直流電源逆變后向公共電網(wǎng)并網(wǎng)供電，就必須對逆變器的輸出電壓波形、幅值及相位等與公共電網(wǎng)一致，實現(xiàn)向電網(wǎng)無擾動平滑供電，輸出電流波形良好，波形畸變以及頻率波動低于門檻值。 并網(wǎng)逆變器需要在不降低

16、功率等級的前提下，緊密匹配電網(wǎng)的相位和頻率。并網(wǎng)時，逆變器能夠把負載用不了的電能回送至電網(wǎng)且無須借助體積龐大、成本高昂的能量存睹器件?；诎踩紤]，并網(wǎng)的逆變器將在掉電時自動切斷且一般沒有存儲能量的電池組。同時，離網(wǎng)太陽能逆變器工作在獨立模式，無需與外部AC電網(wǎng)同步。所以，它不需要任何反孤島保護措施。 大型太陽光伏并網(wǎng)電站的控制逆變技術(shù)是太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電領(lǐng)域的最核心技術(shù)之一。光伏發(fā)電系統(tǒng)必須對電網(wǎng)和太陽能電池的輸出情況進行實時監(jiān)測，對周圍環(huán)境做出準確判斷，完成相應(yīng)動作，如對電網(wǎng)的投、切控制，系統(tǒng)的啟動、運行、休眠、停止、故障等狀態(tài)檢測，以確保系統(tǒng)安全、可靠的工作。由于太陽能電池的輸出曲線是非

17、線性的，受環(huán)境影響很大，為確保系統(tǒng)能最大輸出電能，需采用最大功率跟蹤控制技術(shù)，通過白尋優(yōu)方法使系統(tǒng)跟蹤并穩(wěn)定運行在太陽能光伏系統(tǒng)的最大輸出功率點，從而提高太陽能輸出電能利用率；同時光伏發(fā)電系統(tǒng)作為分散供電電源，當電網(wǎng)由于電氣故障、誤操作或自然因素等外部原因引起中斷供電時，為防止損壞用電設(shè)備以及確保電網(wǎng)維修人員的安全，系統(tǒng)必須具有孤島保護的能力。隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和控制技術(shù)的進步，特別是電力電子器件和高性能微控制器技術(shù)的提高，使高性能、高可靠性的能量變換裝置成為可能。目前許多新能源領(lǐng)域的國外公司都在致力于這方面的研發(fā)工作，而且已經(jīng)取得卓著的成效，形成了比較完善的針對并網(wǎng)逆變器的標準

18、。例如：德國SMA公司已經(jīng)研制成功大型并網(wǎng)逆變器，并開始系列化生產(chǎn)，其單臺最大功率達到l000kW，由兩臺500kW逆變單元通過采用群控技術(shù)并聯(lián)而成，具有完善的運行保護功能，而且可以通過網(wǎng)絡(luò)通信實現(xiàn)在中央控制室對逆變器的監(jiān)控。 相比較而言，太陽能光伏發(fā)電用控制并網(wǎng)型逆變器的研究起步比較晚，研究難度和研究范圍大大增加，須涉及光伏陣列最大功率跟蹤、逆變、并網(wǎng)和防止孤島效應(yīng)（指供電電網(wǎng)斷電時由于負載匹配等原因造成發(fā)電裝置未停機，仍然給局部電網(wǎng)供電的不安全情況）等技術(shù)難題。我國對小型的與低壓用戶電網(wǎng)直接并網(wǎng)的光伏逆變器做過一些研究，但還沒有成熟產(chǎn)品；對直接和高壓網(wǎng)并網(wǎng)的逆變器的研究還剛剛起步。由于我國

19、并網(wǎng)型太陽能發(fā)電設(shè)備還未形成規(guī)模生產(chǎn)，如何正確選定并網(wǎng)型太陽能發(fā)電設(shè)備用逆變器將是近期必須面對的一個重要課題。 2 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類 目前，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)大致可分為兩類：離網(wǎng)光伏蓄電系統(tǒng)與光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。 2.1離網(wǎng)光伏蓄電系統(tǒng) 太陽能離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)包括： 1、太陽能控制器(光伏控制器和風(fēng)光互補控制器)對所發(fā)的電能進行調(diào)節(jié)和控制，一方面把調(diào)整后的能量送往直流負載或交流負載，另一方面把多余的能量送往蓄電池組儲存，當所發(fā)的電不能滿足負載需要時，太陽能控制器又把蓄電池的電能送往負載。蓄電池充滿電后，控制器要控制蓄電池不被過充。當蓄電池所儲存的電能放完時，太陽能控制器要控制蓄電池不被過放電

20、，保護蓄電池?？刂破鞯男阅懿缓脮r，對蓄電池的使用壽命影響很大，并最終影響系統(tǒng)的可靠性。 2、太陽能蓄電池組的任務(wù)是貯能，以便在夜間或陰雨天保證負載用電。 3、太陽能逆變器負責(zé)把直流電轉(zhuǎn)換為交流電，供交流負荷使用。太陽能逆變器是光伏風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的核心部件。由于使用地區(qū)相對落后、偏僻，維護困難，為了提高光伏風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的整體性能，保證電站的長期穩(wěn)定運行，對逆變器的可靠性提出了很高的要求。另外由于新能源發(fā)電成本較高，太陽能逆變器的高效運行也顯得非常重要。 太陽能離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)主要產(chǎn)品分類 A、光伏組件 B、風(fēng)機 C、控制器 D、蓄電池組 E、逆變器 F、風(fēng)力/光伏發(fā)電控制與逆變器一體化電源。 離網(wǎng)光伏

21、蓄電系統(tǒng)是一種常見的太陽能應(yīng)用方式，系統(tǒng)簡單，適應(yīng)性廣，但因其蓄電池的體積偏大和維護困難，限制了使用范圍，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1。圖 1.離網(wǎng)光伏蓄電系統(tǒng)示意圖2.2光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng) 可再生能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是將光伏陣列、風(fēng)力機以及燃料電池等產(chǎn)生的可再生能源不經(jīng)過蓄電池儲能，通過并網(wǎng)逆變器直接反向饋入電網(wǎng)的發(fā)電系統(tǒng)。 因為直接將電能輸入電網(wǎng)，免除配置蓄電池，省掉了蓄電池儲能和釋放的過程，可以充分利用可再生能源所發(fā)出的電力，減小能量損耗，降低系統(tǒng)成本。并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)能夠并行使用市電和可再生能源作為本地交流負載的電源，降低整個系統(tǒng)的負載缺電率。同時，可再生能源并網(wǎng)系統(tǒng)可以對公用電網(wǎng)起到調(diào)峰作用。并網(wǎng)發(fā)

22、電系統(tǒng)是太陽能風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展方向，代表了21世紀最具吸引力的能源利用技術(shù)。 太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)主要產(chǎn)品分類 A、光伏并網(wǎng)逆變器 B、小型風(fēng)力機并網(wǎng)逆變器 C、大型風(fēng)機變流器 （雙饋變流器，全功率變流器）。當用電負荷較大時，太陽能電力不足就向市電購電。在背靠電網(wǎng)的前提下，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)省掉了蓄電池，從而擴展了使用的范圍，提高了靈活性，并降低了造價，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖2。圖2.光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)示意圖3 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)缺點 3.1太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)點 (1)陽光隨處可得，不受地域限制；(2)安全可靠；(3)無噪聲、無污染；(4)不消耗資源；(5)不需要架設(shè)遠距離輸電線路；(6)安裝簡單

23、、方便，建設(shè)周期短；(7)分散建設(shè)，就地發(fā)電；(8)便于融資；(9)便于分步實施。 3.2 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)缺點 (1)受時間周期、地理位置、氣象條件的限制；(2)光能轉(zhuǎn)換效率偏低；(3)成本高。 4太陽能發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計因素 太陽能發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計需要考慮的因素： 1、 太陽能發(fā)電系統(tǒng)在哪里使用？該地日光輻射情況如何？ 2、 系統(tǒng)的負載功率多大？ 3、 系統(tǒng)的輸出電壓是多少，直流還是交流？ 4、 系統(tǒng)每天需要工作多少小時？ 5、 如遇到?jīng)]有日光照射的陰雨天氣，系統(tǒng)需連續(xù)供電多少天？ 6、 負載的情況，純電阻性、電容性還是電感性，啟動電流多大？ 5 屋頂太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)方案 5.1系統(tǒng)構(gòu)成 在

24、屋頂安裝太陽能光伏電池與建筑一體化組件，系統(tǒng)輸出交流220/380V電壓，在二個點與站房低壓配電系統(tǒng)并網(wǎng)。白天將太陽能電池組件產(chǎn)生的電能經(jīng)處理后直接匯流給低壓配電母線，供給負荷使用。夜間，太陽能電池組件無法工作，完全由電網(wǎng)供電。 5.2系統(tǒng)說明 太陽能光伏電池方陣應(yīng)用在屋面中央采光天窗上，按照整個采光天窗約30%比例布置光伏電池板，光伏方陣分布在最大長度約為400m，最大寬度約為50m的屋面上兩側(cè)及兩端，光伏方陣朝向為北偏西45度，光伏方陣的傾角為7度，采用了2塊75 W 的CIGS太陽能電池組件加封裝玻璃構(gòu)成一塊光伏全玻組件和3塊75W的CIGS太陽能電池組件加封裝玻璃構(gòu)成一塊光伏全玻。組件

25、，單塊光伏全玻組件的功率分別為150W和225W。其中由2塊太陽能電池板組成一塊光伏全玻組件的光伏全玻組件數(shù)量為720塊，太陽能電池板共1440塊，功率為108kW；由3塊太陽能電池板組成一塊光伏全玻組件的光伏全玻組件數(shù)量為604塊，太陽能電池板共1812塊， 功率為135.9kW。整個光伏屋頂系統(tǒng)由30個子系統(tǒng)構(gòu)成。系統(tǒng)總安裝額定峰值容量為240kW，由于屋面的安裝角度為北偏西，故考慮0.92的安裝角度損耗系數(shù)。系統(tǒng)實際峰值容量計算后大約為220 kW。由此構(gòu)成BIPV光伏建筑一體化屋面。 1. 逆變器 采用由德國SMA公司生產(chǎn)的30臺SMC 8000 TL太陽能光伏并網(wǎng)逆變器，即每個光伏子

26、系統(tǒng)配置1臺SMC 8000 TL光伏并網(wǎng)逆變器。 2. 匯線盒 匯線盒的功能就是將每個光伏子系統(tǒng)中的20個組件串接匯聚到一起。使得輸出電壓達到420534 V、電流達到812 A。本系統(tǒng)使用光伏方陣匯線盒共30個，即每個光伏子系統(tǒng)配置1個。 3. 防雷 a 防直擊雷設(shè)計。本系統(tǒng)太陽能光伏屋面的金屬支架及其它金屬構(gòu)件均與屋面避雷帶或防雷引下線可靠連接。 b 防感應(yīng)雷設(shè)計。為防止感應(yīng)雷對系統(tǒng)設(shè)備造成損壞，在交、直流配電柜內(nèi)均安裝了防雷保護裝置太陽能電池組電纜 匯線盒通訊線防雷箱直流柜顯示模塊逆變器交流柜接入并網(wǎng)點圖2.并網(wǎng)與運行示意圖c 防雷箱。根據(jù)光伏與建筑一體化系統(tǒng)的實際要求進行屋面部分的防

27、浪涌保護，其主要作用為：提供防雷保護及防止過電壓對系統(tǒng)的沖擊。 4. 直流配電柜 直流配電柜主要由斷路器和防雷器組成，在2號配電室和3號配電室內(nèi)各配置1個直流配電柜。 5. 交流配電柜 交流配電柜主要由斷路器、測量計量表及防雷器等附件組成。6. 電力電纜 采用低煙無鹵交聯(lián)聚乙烯絕緣聚乙烯護套耐火電力電纜。 7. 接地系統(tǒng) 光伏屋面太陽能電站中直流系統(tǒng)采用不接地系統(tǒng)，交流系統(tǒng)采用TNS系統(tǒng) (與本建筑交流系統(tǒng)一致)。 5.4并網(wǎng)與運行 太陽能光伏發(fā)電每個光伏子系統(tǒng)均由太陽能光伏方陣、匯線盒、直流配電柜、逆變器、交流配電柜及若干動力電纜構(gòu)成：其中16和2230子系統(tǒng)的并網(wǎng)設(shè)備安裝在3號配電室內(nèi)。721子系統(tǒng)的并網(wǎng)設(shè)備安裝在2號配電室內(nèi)。逆變系統(tǒng)自動檢測電網(wǎng)狀態(tài)與參數(shù)。實施投切、聯(lián)鎖、同期、保護等功能。 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)接入建筑設(shè)備自動化系統(tǒng) (BAS)，通過該系統(tǒng)在公共區(qū)域設(shè)置的廣告牌，動態(tài)顯示發(fā)電量及某區(qū)域用電取自太陽能，以表達鐵路行業(yè)貫徹國家政策、推動節(jié)能型社會發(fā)展的決心，彰顯綠色、節(jié)能、環(huán)保新概念。引導(dǎo)與影響公眾愛護環(huán)境、節(jié)約資源。放大示范效應(yīng)。6 發(fā)展前景與面臨的問題 6.1發(fā)展前景 太陽能發(fā)電有