【正文】 ems 2022/2/2 在進(jìn)行場地考察的時(shí)候，有必要向業(yè)主獲取如下 相關(guān)技術(shù)文件 ： ? 安裝光伏系統(tǒng)的建筑物的地理位置圖； ? 安裝光伏系統(tǒng)的有關(guān)屋頂、幕墻、光伏遮陽板等相關(guān)的建筑結(jié)構(gòu)圖，以便于確定 BIPV光伏組件的設(shè)計(jì)尺寸以及組件的安裝結(jié)構(gòu)形式等； ? 安裝光伏系統(tǒng)的建筑物的電氣配置圖，便于確定光伏系統(tǒng)的電氣配置情況，例如光伏系統(tǒng)電纜的走向和長度，電氣設(shè)備的布局等。對安裝地點(diǎn)的考察可避免后續(xù)光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一些錯(cuò)誤發(fā)生。 29 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 ? 光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)所需要的信息很多，為了完成一個(gè)完整的光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)，首先需要詳細(xì)了解如下三類信息： ? 安裝光伏系統(tǒng)的業(yè)主的需求； ? 光伏系統(tǒng)安裝地點(diǎn)的調(diào)查以及陰影分析； ? 光伏系統(tǒng)安裝地點(diǎn)的相關(guān)氣象資料的收集。在日照較弱或陰天時(shí)則停止跟蹤。 太陽能跟蹤系統(tǒng) （ Solartracking） 通過相應(yīng)的機(jī)電或液壓裝置使光伏陣列隨著太陽的高度角和方位角的變化而移動(dòng)，從而保證太陽光能夠盡量的直射到光伏陣列，由此提高太陽能光伏陣列的發(fā)電能力。 7 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 光伏系統(tǒng)基本分類 ? 按接入 公共電網(wǎng) 的方式 (并網(wǎng)光伏系統(tǒng)、 獨(dú)立光伏系統(tǒng)） ? 按 儲(chǔ)能裝置 的有無（ 帶有儲(chǔ)能裝置系統(tǒng)、 不帶儲(chǔ)能裝置系統(tǒng)） ? 按 負(fù)荷形式 （直流系統(tǒng)、 交流系統(tǒng)、 交直流混合系統(tǒng)） ? 按系統(tǒng) 裝機(jī)容量 （小型系統(tǒng) ≤20kW、 20kW﹤ 中型系統(tǒng) ≤ 100 kW、大型系統(tǒng) ﹥ 100kW） ? 并網(wǎng)光伏系統(tǒng)是否通過 上級變壓器向主電網(wǎng)饋電 （ 逆流、非逆流） ? 并網(wǎng)光伏系統(tǒng)按其在電網(wǎng)中的 并網(wǎng)位置 （集中并網(wǎng)、分散并網(wǎng)系統(tǒng)） 8 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 系統(tǒng)分類 ? 離網(wǎng)系統(tǒng)（獨(dú)立系統(tǒng)） 作為一個(gè)獨(dú)立電源，帶儲(chǔ)能裝置（如蓄電池），不與公共電網(wǎng)連接 ? 并網(wǎng)系統(tǒng) 不帶任何儲(chǔ)能裝置，電能輸出端與公共電網(wǎng)連接，發(fā)電直接匯流到電網(wǎng)，也可以說公共電網(wǎng)作為收集系統(tǒng) ? 混合系統(tǒng) 與公共電網(wǎng)連接，同時(shí)帶有儲(chǔ)能裝置。 ? 光伏系統(tǒng)組成 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)：利用太陽能光伏轉(zhuǎn)換器件（如光伏組件）將太陽能直接轉(zhuǎn)換成電能，并配合相關(guān)電力電子設(shè)備（如控制器、光伏逆變器等）實(shí)現(xiàn)對交直流負(fù)載以及公共電網(wǎng)供電的電力系統(tǒng)。光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范與案例分析 鄭壽森 博士 副教授 中山大學(xué)太陽能系統(tǒng)研究所 順德中山大學(xué)太陽能研究院 2 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 主要內(nèi)容 ? 光伏系統(tǒng)概述 ? 光伏系統(tǒng)分類 ? 光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì) ? 光伏系統(tǒng)接入 3 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 光伏系統(tǒng)概述 ? 光伏發(fā)電原理 太陽電池作為一種發(fā)電的器件，主要是通過 光伏效應(yīng) 實(shí)現(xiàn)太陽能到電能的直接轉(zhuǎn)換。 光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由光伏組件、光伏陣列基礎(chǔ)與支架、光伏控制 /逆變器、交直流傳輸 /配電系統(tǒng)、防雷系統(tǒng)、通訊 /監(jiān)控系統(tǒng)、蓄電池等幾大部分組成 。 ? 分布式能源系統(tǒng)（離網(wǎng)或并網(wǎng)） 光伏與風(fēng)電、水電、柴油發(fā)電機(jī)組組成一個(gè)發(fā)電系統(tǒng) 9 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 太陽能 方 陣 控 制 器 蓄 電 池 DC 負(fù)載 逆 變 器 AC 負(fù)載 簡單離網(wǎng)型太陽能光伏系統(tǒng) 10 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 并網(wǎng)逆變器 電網(wǎng) 遙測 Modem 太陽能方陣 簡單并網(wǎng)光伏系統(tǒng) 11 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 混合光伏系統(tǒng)（ 離網(wǎng)） 12 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 混合光伏系統(tǒng)（ 并網(wǎng)） 13 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 混合光伏系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)： ? 相對于單一的使用太陽能作為系統(tǒng)的能源供應(yīng)，混合光伏系統(tǒng)可以綜合多種能源的優(yōu)勢，更好地利用可再生能源； ? 相對于單獨(dú)使用燃油的發(fā)電機(jī)，采用光伏 燃油混合供電系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)的燃料效率更 高，因?yàn)榭梢允沟冒l(fā)電機(jī)工作在較好的狀態(tài)，提高燃油使用率； ? 采用混合光伏系統(tǒng)，提高了供電的可靠性，同時(shí)也減少了對負(fù)載使用的相關(guān)限制，可更有彈性地使用相關(guān)負(fù)載。 17 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 單軸跟蹤光伏發(fā)電系統(tǒng) 18 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 雙軸追蹤系統(tǒng) 19 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 光伏陣列安裝 固定式 : 傾角固定，優(yōu)點(diǎn)是抗風(fēng)能力強(qiáng)，安裝方式簡易，工作可靠，造價(jià)低 跟蹤式 :自動(dòng)、手動(dòng) 。 跟蹤式相比于固定式，在相同日照條件下，光伏陣列效率提高達(dá) 20~30%。 信息收集 30 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 信息收集 針對光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)的需要，從業(yè)主那里了解的信息包括： ? 業(yè)主相關(guān)信息，例如地址、聯(lián)系方式等； ? 光伏項(xiàng)目基本信息，例如安裝地點(diǎn)、面積、安裝功率、總投資、建設(shè)工期等； ? 業(yè)主對于光伏系統(tǒng)項(xiàng)目相關(guān)技術(shù)要求，例如光伏組件類型、光伏主要電力設(shè)備選型、電力布置方式的要求等。尤其是對于現(xiàn)在發(fā)展迅速的光伏建筑一體化項(xiàng)目，對光伏系統(tǒng)安裝位置的客觀限制比較多，對實(shí)地建筑的考察非常有必要； ? 對于整個(gè)光伏系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)備布局及設(shè)備安裝形成一個(gè)初步的估計(jì)，一方面可以形成比較準(zhǔn)確的光伏系統(tǒng)初始安裝成本估計(jì)，另一方面在光伏系統(tǒng)的設(shè)備布置上，例如光伏逆變器的安放地點(diǎn)，交直流電纜的走線地點(diǎn)和安裝方式等，與業(yè)主進(jìn)行現(xiàn)場協(xié)商，達(dá)成初步一致意見，避免盲目設(shè)計(jì)造成以后的分歧。 36 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 安裝地點(diǎn)建筑物的朝向 ?在 BIPV系統(tǒng)中，受到建筑物本身安裝地點(diǎn)的限制，建筑物的朝向通常決定了光伏組件的朝向。 38 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 ?周圍物體產(chǎn)生的陰影的影響 合適的間距有賴于緯度、時(shí) 間以及附近高的物體的高度 39 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 ?陰影影響 ?建筑物本身的天線、冷卻塔、欄桿等是否會(huì)對光伏陣列造成陰影； ?周邊的高大樹木、建筑物等是否會(huì)對光伏陣列造成影響； ?周邊的建筑規(guī)劃是否有更高大的建筑物會(huì)對光伏陣列造成影響。可以從當(dāng)?shù)氐臍庀蟛块T獲得。 46 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 相關(guān)建筑信息收集 ?建筑內(nèi)的防雷接地布置； ?建筑內(nèi)的電氣布置，如橋架的布局、配電房的位置等； ?收集相關(guān)的結(jié)構(gòu)圖紙； ?了解業(yè)主相關(guān)要求。 ? 低溫指的是光伏系統(tǒng)安裝地點(diǎn)的最低平均溫度。 53 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 組件和逆變器的匹配 Ⅲ 2. 組件串聯(lián)后的 MPPT工作電壓必須在逆變器規(guī)定的范圍內(nèi) 逆變器的 MPPT工作電壓范圍 ? SMA Sunny Mini Central 5000A 246V～ 480V ? SolarMax 50C 430V～ 800V ? Siemens SINVERT 200MS 450V～ 750V – 需要考慮溫度變化對組件的輸出端影響，溫度升高時(shí)，SMU的工作電壓下降，溫度降低時(shí) SMU的工作電壓下降 54 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 組件和逆變器的匹配 Ⅲ ?說明 ? 左圖為 Suntech的多晶硅組件。 2. 對于 IMaxINV通常使用工作溫度時(shí)候的電壓進(jìn)行計(jì)算。 ? 由于這種和公用電網(wǎng)的交互運(yùn)行模式，使得并網(wǎng)光伏系統(tǒng)通常不需要安裝儲(chǔ)能裝置，因此并網(wǎng)光伏系統(tǒng)也就不存在光伏系統(tǒng)容量選擇和蓄電池容量設(shè)計(jì)的問題， 光伏系統(tǒng)的容量選擇取決于光伏系統(tǒng)投資的大小。需要注意的是這種角度調(diào)整不能過大，不能導(dǎo)致太陽輻射吸收的大幅降低。同時(shí)，太陽能光伏組件需要有一定的韌性，在一定風(fēng)荷載作用時(shí)能允許有一定的變形，而這種變形不會(huì)影響到太陽能光伏組件的正常工作。 ? 就工作穩(wěn)定性而言，晶體硅太陽電池最為穩(wěn)定，薄膜電池穩(wěn)定性較差。 ? 對于本身不透光的晶體硅太陽電池而言，在制作光伏組件時(shí)也可以采用雙層玻璃封裝，同時(shí)可以通過調(diào)整太陽電池片之間的間隔空隙來調(diào)整光伏組件的透光量。 69 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 = ~ Central inverter 集中式 逆變器 并行的光伏組串連到同一臺(tái)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(shí)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。組串逆變器是基于光伏逆變器模塊化概念基礎(chǔ)上的，每個(gè)光伏組串（通常 1kW5kW）通過一個(gè)光伏逆變器，該光伏逆變器在直流端具有最大功率峰值跟蹤功能，在交流端并聯(lián)并網(wǎng)。在太陽輻射較低的時(shí)候，只有一個(gè)光伏逆變器在工作，以提高光伏逆變器在光伏陣列低功率輸出時(shí)候的工作效率；當(dāng)太陽輻射逐漸升高，將要超過一個(gè)光伏逆變器的工作范圍上限的時(shí)候，其他并聯(lián)光伏逆變器開始工作。 ?其主要優(yōu)點(diǎn)是： –減少了組件的相互串并聯(lián)的線纜長度，尤其是直流主電纜的長度，可降低成本。 分布式布置 76 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 分布式結(jié)構(gòu)圖 77 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 太 陽 電 池陣 列充 放 電控 制 器蓄 電 池 逆 變 器 交 流 負(fù) 載直 流 負(fù) 載光伏獨(dú)立系統(tǒng) 78 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 關(guān)鍵技術(shù)： a）蓄電池的充放電控制； b）太陽電池的最大功率點(diǎn)跟蹤； c）蓄電池的溫度補(bǔ)償和保護(hù)； d）負(fù)載工作的時(shí)序控制。 并網(wǎng)系統(tǒng)分類： 84 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 并網(wǎng)逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 工頻逆變結(jié)構(gòu) 85 太陽能系統(tǒng)研究所