1、3.1 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)是由光伏電池方陣并網(wǎng)逆變器組成，不經(jīng)過蓄電池儲能，通過并網(wǎng)逆變器直接將電能輸入公共電網(wǎng)。并網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)相比離網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)省掉了蓄電池儲能和釋放的過程，減少了其中的能量消耗，節(jié)約了占地空間，還降低了配置成本。值得申明的是，并網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)很大一部分用于政府電網(wǎng)和發(fā)達(dá)國家節(jié)能的案件中。并網(wǎng)太陽能發(fā)電是太陽能光伏發(fā)電的發(fā)展方向，是21世紀(jì)極具潛力的能源利用技術(shù)。并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)有集中式大型并網(wǎng)光伏電站一般都是國家級電站，主要特點是將所發(fā)電能直接輸送到電網(wǎng)，由電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)配向用戶供電。但這種電站投資大、建設(shè)周期長、占地面

2、積大，因而沒有太大發(fā)展。而分散式小型并網(wǎng)光伏系統(tǒng)，特別是光伏建筑一體化發(fā)電系統(tǒng)，由于投資小、建設(shè)快、占地面積小、政策支持力度大等優(yōu)點，是并網(wǎng)光伏發(fā)電的主流。3.1 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)分類1、有逆流并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)2、無逆流并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)3、切換型并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)4、有儲能裝置的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)系統(tǒng)組成及功能太陽能板按國際電工委員會IEC：1215：1993標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行設(shè)計，采用36片或72片多晶硅太陽能電池進(jìn)行串聯(lián)以形成12V和24V各種類型的組件。逆變器太陽能的直接輸出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。為能向220VAC的電器提供電能，需要將太陽能發(fā)

3、電系統(tǒng)所發(fā)出的直流電能轉(zhuǎn)換成交流電能，因此需要使用DC-AC逆變器。交流配電柜其在電站系統(tǒng)的主要作用是對備用逆變器的切換功能，保證系統(tǒng)的正常供電，同時還有對線路電能的計量。3.2 光伏陣列的容量設(shè)計光伏陣列的容量設(shè)計光伏系統(tǒng)裝機(jī)容量是指太陽能電站使用多少Kwp(或Mwp)（太陽能功率）的電池組件。規(guī)劃光伏電站的方法有兩種：一是先確定光伏電站的裝機(jī)容量，再設(shè)計規(guī)劃安裝區(qū)域及其占用的面積；二是先確定光伏電站安裝區(qū)域及其有效采光的面積，再設(shè)計規(guī)劃裝機(jī)容量。前者多用于地面光伏電站，后者多用于與建筑結(jié)合的bipv(光伏建筑一體化）。值得注意的是，采用的光伏組件效率不同，規(guī)劃用地內(nèi)的光伏系統(tǒng)裝機(jī)容量往往會

4、有很大的差距，必須對晶硅電池組件和非晶薄膜電池組件的差價與因多占用土地所增加的征地費用進(jìn)行比較。某10Mwp光伏并網(wǎng)電站。規(guī)劃用地面積20.3萬平方米(305畝)，采用單晶硅光伏電池和非晶硅薄膜電池。項目方原打算按照“5+5”配比安裝5Mwp晶硅電池和5Mwp薄膜電池，后來經(jīng)計算只能按照“9+1”配比安裝9Mwp晶硅電池和1Mwp薄膜電池。原因是1Kwp晶硅光伏方陣和lMwp薄膜光伏發(fā)電方陣的占地面積分別為1.3萬平方長、3.3萬平方米。按照“9+l”配比占地面積分別為11.7萬平方米+3.3萬平方米=15萬平方米，占規(guī)劃用地的75，剩余25是場內(nèi)道路和基礎(chǔ)設(shè)施。如果按照“5+5”配比，占地面

5、積分別為6.5萬平方米+16.5萬平方米=23萬平方米，再加上剩余25是場內(nèi)道路和基礎(chǔ)設(shè)施，用地面積將達(dá)到30萬平方米(460畝)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出規(guī)劃用地。3.3 蓄電池的容量設(shè)計蓄電池的容量設(shè)計太陽能電源設(shè)計太陽能電源設(shè)計硅太陽能陣列板容量是指平板式太陽能發(fā)電功率Wp。太陽能發(fā)電功率量值取決于負(fù)載24小時所消耗的電力H(WH)。由負(fù)載額定電壓與負(fù)載24小時消耗的電力，決定了負(fù)載消耗的容量P(AH)，再考慮到平均每天日照時數(shù)及陰雨天影響，則可算出太陽能陣列板工作電流Ip(A)。由負(fù)載額定電壓選取蓄電池標(biāo)稱電壓，確定蓄電池的浮充電壓VF(V)，再考慮到太陽能陣列板因溫度升高而引起的溫升壓降VT(V)及反

6、充二極管P一N結(jié)的壓降VD(v)所造成的影響，則可計算出太陽能陣列板工作電壓VP(V)。故，太陽能陣列板容量WP為: WP=IPVP (1) 由WP,VP確定陣列板的串聯(lián)塊數(shù)和并聯(lián)組數(shù)。至此，太陽能陣列板設(shè)計完畢。1 太陽能陣列板容量WP的計算，在設(shè)計單位和生產(chǎn)廠家均按上述的太陽能陣列板的設(shè)計步驟進(jìn)行，但是，在應(yīng)用單位均按下述方法來計算太陽能陣列的容量WP(即輸出功率)。1.1 針對負(fù)載消耗功率并根據(jù)當(dāng)?shù)靥栙Y源確定太陽能陣列板工作電壓VP為: VP=1.2VL (2) (2)式中VL負(fù)載電壓。3.3 蓄電池的容量設(shè)計蓄電池的容量設(shè)計1.2 確定太陽能陣列板工作電流IP：（1）連續(xù)無太陽時段內(nèi)

7、，所耗蓄電池容量Pl應(yīng)為蓄電池總?cè)萘縋的0.8倍。PL=0.8P （3）（2）若每天日照時數(shù)T為4個峰值日光，則希望在兩天內(nèi)充滿耗掉電能所需太陽能陣列板工作電流IP為: IP=(PL)/(2T) （4）為了太陽能陣列板安全運行，至少將太陽能陣列板的能量減少10腸，考慮到緯度的影響，則?。篒P=(2PL)/(2T) （5）將(3)式代人(5)便得: IP = (0.82P)2T=0.56 (6) 故，太陽能陣列板容量WP為: WP=IPVP=(0.67PVL)/T (7) 2蓄電池容最計算蓄電池容量由下列因素決定3.3 蓄電池的容量設(shè)計蓄電池的容量設(shè)計2.1蓄電池放電極限蓄電池單獨工作天數(shù)里，在

8、特殊氣候條件下，蓄電池允許放電達(dá)到蓄電池所剩容量占正常額定容量的20%。2.2蓄電池每天可放電量如果太陽能陣列板容量足夠大，能滿足負(fù)載一個汛期的需求，蓄電池的充電狀態(tài)永遠(yuǎn)是100%，這利于延長蓄電池的壽命。然而在某些環(huán)境下，為n天的需要增加太陽能陣列板容量是不經(jīng)濟(jì)的，所以在設(shè)計時常用蓄電池解決季節(jié)變化問題，季節(jié)周期放電深度應(yīng)低于蓄電池容量的30%。但是，在一些少見的惡劣氣候條件下，如連續(xù)陰雨天半個月，蓄電池可能比通常放電要深。為了保證遙測系統(tǒng)供電穩(wěn)定可靠，則要求日放電周期深度為20%。2.3蓄電池要有足夠的容量只要蓄電池容量大于太陽能陣列板峰值電流的25倍，則蓄電池在過充時就不會裂壞或 失水。

9、3.3 蓄電池的容量設(shè)計蓄電池的容量設(shè)計2.4蓄電池自身漏掉的電能隨著電池使用時間的增長及電池溫度的升高，自放電率會增加。對于新電池在25時，月自放電率小于總?cè)萘康?%，舊電池自放電率可增至每月1015%。在環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中，連續(xù)陰雨天的長短決定了蓄電池的容量。蓄電池的容量為負(fù)載耗電量；20%蓄電池因子;10%的電池自放電等三者之和。P=PL+0.2P+0.1P 即 P=1.43PL (8) (8)式中P負(fù)載耗電量。3 下面是換進(jìn)檢測系統(tǒng)暫定的相關(guān)參數(shù)：負(fù)載電壓12v，最長連續(xù)陰雨天數(shù)為15天，系統(tǒng)正常工作電流為0.72A,取濟(jì)南冬天的峰值日照為五小時，希望蓄電池能在十天內(nèi)充滿。得：十五天內(nèi)系統(tǒng)

10、耗電量P=345.6AH 取蓄電池容量為350AH. 太陽能板工作電壓Vp=1.2*12=14.4 工作電流Ip=7.91A Wp=14.4*7.91=113.9W3.4 光伏發(fā)電系統(tǒng)的控制與管理光伏發(fā)電系統(tǒng)的控制與管理光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中需要較復(fù)雜的控制和保護(hù)技術(shù)；需要較復(fù)雜的控制和保護(hù)技術(shù)；除此之外，除此之外，最大功率點跟蹤是控制的重中之重。最大功率點跟蹤是控制的重中之重。MPPT工作原理MPPT本質(zhì)上是一個尋優(yōu)過程。通過測量電壓、電流和功率，比較它們之間的變化關(guān)系，決定當(dāng)前工作點與峰值點的位置關(guān)系，然后控制電流（或電壓）向當(dāng)前工作點與峰值功率點移動，最后控制電流（或電壓）在峰值功

11、率點附近一定范圍內(nèi)來回擺動。 不同光照強(qiáng)度下的光伏電池最大功率點不同光照強(qiáng)度下的光伏電池最大功率點 3.4 光伏發(fā)電系統(tǒng)的控制與管理光伏發(fā)電系統(tǒng)的控制與管理 在光伏系統(tǒng)中，通常要求光伏電池的輸出功率保持在最大，也就是讓光伏電池工作在最大功率點，從而提高光伏電池的轉(zhuǎn)換效率。MPPT就是一個不斷測量和不斷調(diào)整以達(dá)到最優(yōu)的過程，它不需要知道光伏陣列精確的數(shù)學(xué)模型，而是在運行過程中不斷改變可控參數(shù)的整定值，使得當(dāng)前工作點逐漸向峰值功率點靠近，使光伏系統(tǒng)運作在峰值功率點附近。3.4 光伏發(fā)電系統(tǒng)的控制與管理光伏發(fā)電系統(tǒng)的控制與管理蓄電池的充放電控制管理蓄電池的充放電控制管理充電模式浮充充電，又稱連續(xù)充電

12、，蓄電池與充電裝置并聯(lián)，補(bǔ)充電池自放電；2.25V均衡充電，深度放電或長期浮充供電時，為了消除電壓的不平衡，提高充電電壓進(jìn)行充電；2.35V補(bǔ)充電，閥控鉛蓄電池存放過程中，為避免過度放電而損壞，每隔三個月應(yīng)進(jìn)行一次補(bǔ)充電；循環(huán)充電，避免深度放電，循環(huán)充電；2.42.45V放電特性為避免過放電，必須精確設(shè)定電池的放電終止電壓；放電速度放電速度/C0.010.0250.050.250.300.550.652終止電壓/V2.001.801.751.603.4 光伏發(fā)電系統(tǒng)的控制與管理光伏發(fā)電系統(tǒng)的控制與管理蓄電池充電控制蓄電池充電控制充電方法恒流充電，適合多個蓄電池串聯(lián)的電池組充電，使落后的蓄電池容易得到恢復(fù)；缺點：充電時間長；恒壓充電，電流自動由大減小，適用于小型光伏系統(tǒng)；分級充電，分級恒流和限流恒壓，充分利用了恒流和恒壓充電法的優(yōu)點?？焖俪潆?，蓄電池充放電管理蓄電池充放電管理充電管理浮充電流控制，通過控制浮充電壓來實現(xiàn)；做好補(bǔ)充充電，正式使用期進(jìn)行補(bǔ)充電；正確進(jìn)行正常充電，充電電壓見表6-2；嚴(yán)格控制浮充電壓，溫度越高浮充電壓越低；及時進(jìn)行均衡充電，消除容量和電壓的不一致；放電管理放電電壓控制，系統(tǒng)控制維持直流母線電壓穩(wěn)定；放電電流控制，不超過額定放電電流；放電深度控制，以延長蓄電池的使用壽命；3.4 光伏發(fā)電系統(tǒng)的控