【正文】 ems 2022/2/2 在進行場地考察的時候，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。對安裝地點的考察可避免后續(xù)光伏系統(tǒng)設(shè)計的一些錯誤發(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)計所需要的信息很多，為了完成一個完整的光伏系統(tǒng)設(shè)計，首先需要詳細了解如下三類信息： ? 安裝光伏系統(tǒng)的業(yè)主的需求； ? 光伏系統(tǒng)安裝地點的調(diào)查以及陰影分析； ? 光伏系統(tǒng)安裝地點的相關(guān)氣象資料的收集。在日照較弱或陰天時則停止跟蹤。 太陽能跟蹤系統(tǒng) （ Solartracking） 通過相應(yīng)的機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，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)、 獨立光伏系統(tǒng)） ? 按 儲能裝置 的有無（ 帶有儲能裝置系統(tǒng)、 不帶儲能裝置系統(tǒng)） ? 按 負荷形式 （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)（獨立系統(tǒng)） 作為一個獨立電源，帶儲能裝置（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，同時帶有儲能裝置。 ? 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）實現(xiàn)對交直流負載以及公共電網(wǎng)供電的電力系統(tǒng)。光伏系統(tǒng)設(shè)計規(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 ? 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)） 光伏與風電、水電、柴油發(fā)電機組組成一個發(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 負載 逆 變 器 AC 負載 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： ? 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； ? 相對于單獨使用燃油的發(fā)電機，采用光伏 燃油混合供電系統(tǒng)，整個系統(tǒng)的燃料效率更 高，因為可以使得發(fā)電機工作在較好的狀態(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，同時也減少了對負載使用的相關(guān)限制，可更有彈性地使用相關(guān)負載。 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)點是抗風能力強，安裝方式簡易，工作可靠，造價低 跟蹤式 :自動、手動 。 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 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； ? 光伏項目基本信息，例如安裝地點、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目，對光伏系統(tǒng)安裝位置的客觀限制比較多，對實地建筑的考察非常有必要； ? 對于整個光伏系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)備布局及設(shè)備安裝形成一個初步的估計，一方面可以形成比較準確的光伏系統(tǒng)初始安裝成本估計，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，交直流電纜的走線地點和安裝方式等，與業(yè)主進行現(xiàn)場協(xié)商，達成初步一致意見，避免盲目設(shè)計造成以后的分歧。 36 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 安裝地點建筑物的朝向 ?在 BIPV系統(tǒng)中，受到建筑物本身安裝地點的限制，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 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、欄桿等是否會對光伏陣列造成陰影； ?周邊的高大樹木、建筑物等是否會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對光伏陣列造成影響?？梢詮漠?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，SMU的工作電壓下降，溫度降低時 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候的電壓進行計算。 ? 由于這種和公用電網(wǎng)的交互運行模式，使得并網(wǎng)光伏系統(tǒng)通常不需要安裝儲能裝置，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，太陽能光伏組件需要有一定的韌性，在一定風荷載作用時能允許有一定的變形，而這種變形不會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，在制作光伏組件時也可以采用雙層玻璃封裝，同時可以通過調(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。組串逆變器是基于光伏逆變器模塊化概念基礎(chǔ)上的，每個光伏組串（通常 1kW5kW）通過一個光伏逆變器，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候，只有一個光伏逆變器在工作，以提高光伏逆變器在光伏陣列低功率輸出時候的工作效率；當太陽輻射逐漸升高，將要超過一個光伏逆變器的工作范圍上限的時候，其他并聯(lián)光伏逆變器開始工作。 ?其主要優(yōu)點是： –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 載直 流 負 載光伏獨立系統(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跟蹤； c）蓄電池的溫度補償和保護； d）負載工作的時序控制。 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)逆變器的拓撲結(jié)構(gòu) 工頻逆變結(jié)構(gòu) 85 太陽能系統(tǒng)研究所