【正文】 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。 –在有些情況下可以省略匯線盒，降低成本。 ?其主要優(yōu)點(diǎn)是： –減少了組件的相互串并聯(lián)的線纜長(zhǎng)度，尤其是直流主電纜的長(zhǎng)度，可降低成本。 74 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 主從結(jié)構(gòu)圖 75 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 ?將有同樣朝向，傾角和無陰影的組件串成一串，由一串或者幾串構(gòu)成一個(gè)子陣列，安裝一臺(tái)較小的逆變器。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。它的主要優(yōu)點(diǎn)是不受光伏組件組串與組串之間模塊性能的差異，降低了光伏陣列周圍的陰影對(duì)于系統(tǒng)輸出的影響，同時(shí)還減少了光伏組件最佳工作點(diǎn)與光伏逆變器不匹配的情況，從而提高了逆變器的轉(zhuǎn)換效率，增加了光伏系統(tǒng)的發(fā)電量。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)。集中逆變技術(shù)一般用與大型光伏發(fā)電站的系統(tǒng)中。 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(chǎng)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。 65 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 非晶硅半透明組件 晶體硅雙玻光伏組件 66 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 晶體硅 薄 膜 太陽電池 類型 單晶、多晶 非晶硅 碲化鎘 銅銦鎵硒 HIT 電池最高效率 24% 13% 16% % 22% 太陽電池 組件效率 13%～ 18% 6~8% 7~10% 8~11% 15～16% 柔性電池組件 沒有 有 沒有 有 可能有 穩(wěn)定性 非常好 衰減較大， 特別是早期 接觸衰減 暫未發(fā)現(xiàn) 較好 組件的功率溫度系數(shù) ~%/K ~%/K ~%/K ~%/K ~%/K 弱光響應(yīng)性 較差 好 較好 較好 較好 對(duì)環(huán)境的友好性 好 好 有污染 好 好 各種類型光伏組件的發(fā)電效率與特性比較 67 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 ? 1： 顏色與質(zhì)感 ? 2：強(qiáng)度與抗變形的能力 ? 3：壽命與穩(wěn)定性 ? 4：發(fā)電效率 ? 5：尺寸和形狀 ? 6：組件價(jià)格 ? 7：環(huán)境友好度 68 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 光伏逆變器分類 根據(jù)分類標(biāo)準(zhǔn)的不同，光伏逆變器的分類情況有很多種 : 如從光伏逆變器的逆變技術(shù)方面、輸出的交流相數(shù)、電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、輸出波形等進(jìn)行分類；根據(jù)是否連接上公共電網(wǎng)，可分為并網(wǎng)逆變器（ ongrid）和離網(wǎng)逆變器（offgrid）等。 ? 對(duì)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。但是，在太陽能光伏組件與建筑集成使用時(shí)，例如，作為建筑物的光伏幕墻或者是光伏采光屋頂?shù)龋驗(yàn)榻ㄖ旧韺?duì)室內(nèi)采光和照明節(jié)能的要求，通常對(duì)太陽能光伏組件的透光性會(huì)有一定要求。 ? 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。針對(duì)晶體硅太陽電池組件和薄膜太陽電池組件的相關(guān)電學(xué)和力學(xué)性能要求可以參考： IEC 61215 (202204) 以及 IEC 61646 (202205) 。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。 59 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 光伏系統(tǒng)設(shè)備選型 光伏組件的選型 ? 太陽能光伏組件根據(jù)材料和工藝的不同分為多種類型，目前商業(yè)化較為成功，市場(chǎng)應(yīng)用相對(duì)較多的包括兩大類： ? 晶體硅（單晶，多晶）； ? 薄膜電池（非晶硅、 CIGS、 CdTe、 HIT等）。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。 58 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 并網(wǎng)光伏系統(tǒng)陣列傾角的選擇 ? 與離網(wǎng)型光伏系統(tǒng)不同，并網(wǎng)光伏系統(tǒng)與公用電網(wǎng)相連接，可以通過與公用電網(wǎng)的能量交互以解決太陽能輻照不足的問題，因此，也就不存在由于光伏陣列的傾角選擇不當(dāng)而造成光伏系統(tǒng)供電的季節(jié)性供電不足或者電能浪費(fèi)的問題，需要關(guān)心的是采用多大的光伏陣列傾角才能使得太陽陣列全年的發(fā)電量最大，所以，我們通常選擇當(dāng)?shù)氐木暥戎底鳛楣夥嚵械膬A角，以獲取最大的太陽輻射。 ? 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。 56 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 Ⅴ ?額定功率比： 上述該值取 1時(shí)為最佳 57 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 并網(wǎng)光伏系統(tǒng)容量 ? 在進(jìn)行并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的光伏容量設(shè)計(jì)之前，需要了解并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的工作模式。 2. 對(duì)于 IMaxINV通常使用工作溫度時(shí)候的電壓進(jìn)行計(jì)算。 注意：計(jì)算極限溫度下的組件的工作電壓。 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(duì)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。 如果將該組件設(shè)計(jì)為 21塊組件串聯(lián)，那么根據(jù)數(shù)據(jù)，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下該 SMU的開路電壓為： 21= ? 考慮到溫度影響，考慮 %/K的開路電壓溫度系數(shù)，那么，在 0℃ 度時(shí)候SMU開路電壓為 1001V，大于光伏組件的耐受電壓。 ? 低溫指的是光伏系統(tǒng)安裝地點(diǎn)的最低平均溫度。 ? 晶體硅光伏組件開路電壓隨溫度降低而升高。 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。 ?濕度：日平均相對(duì)濕度 ? 濕度對(duì)光伏支架的使用壽命，光伏系統(tǒng)的相關(guān)電氣設(shè)備如逆變器等的使用有影響。可以從當(dāng)?shù)氐臍庀蟛块T獲得。 41 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 安裝地點(diǎn)的氣象資料收集 ? 設(shè)計(jì)之前，須收集光伏系統(tǒng)所在安裝地點(diǎn)的相關(guān)氣象資料，主要包括該地區(qū)的逐月平均的太陽總輻射量、直接輻射量以及散射輻射量等，還有該地區(qū)相關(guān)的氣候信息，例如年平均氣溫，年最高、最低氣溫，最長(zhǎng)連續(xù)陰雨天數(shù)，最大風(fēng)速以及冰雹、降雪等特殊氣象情況等。 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(duì)光伏陣列造成陰影； ?周邊的高大樹木、建筑物等是否會(huì)對(duì)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(duì)光伏陣列造成影響。 37 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 陰影分析與評(píng)估 考察場(chǎng)地周圍環(huán)境的陰影對(duì)于光伏系統(tǒng)的影響，對(duì)安裝地點(diǎn)的周邊的陰影情況進(jìn)行分析 ? 從光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，光伏陣列上沒有陰影的遮擋是最理想的狀態(tài)，但是如果受到環(huán)境的限制，陰影無法避免，則要盡可能的減少陰影落在光伏陣列上的強(qiáng)度、面積以及時(shí)間。 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。例如：是否有做夠大的開闊地帶用于安裝光伏陣列，光伏陣列離配電室的距離有多遠(yuǎn)等； 33 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 光伏 陣列考慮 美觀：與周邊環(huán)境、顏色等協(xié)調(diào) 設(shè)備安裝 安裝設(shè)備容易進(jìn)入 組件可能的走線位置 配電房的位置 34 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 ? 了解方位角和傾角的選擇的制約因素，如果有足夠的開闊地，安裝光伏陣列不受限制，那么可以選擇最佳的方位角和傾角，但是在城市安裝中，工廠周邊的環(huán)境會(huì)有很多限制，了解相關(guān)的制約因素有利于光伏系統(tǒng)的最佳設(shè)計(jì)； ? 明確安裝光伏系統(tǒng)中的直流匯流箱、交直流配電柜、光伏逆變器以及各種檢測(cè)儀表的具體安裝位置； ? 因?yàn)閲?guó)家和很多地方政府對(duì)于光伏項(xiàng)目的實(shí)施是有著相應(yīng)的激勵(lì)政策，所以需要了解該光伏項(xiàng)目所在地是否有相應(yīng)的光伏補(bǔ)貼，需要安裝怎樣的光伏系統(tǒng)，才能夠大限度的獲得政府補(bǔ)貼。尤其是對(duì)于現(xiàn)在發(fā)展迅速的光伏建筑一體化項(xiàng)目，對(duì)光伏系統(tǒng)安裝位置的客觀限制比較多，對(duì)實(shí)地建筑的考察非常有必要； ? 對(duì)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(chǎng)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。該地點(diǎn)考察評(píng)估的目的主要在于： ? 從光伏系統(tǒng)安裝的專業(yè)角度出發(fā)，考察業(yè)主指定的地點(diǎn)安裝光伏系統(tǒng)是否合適。 信息收集 30 太陽能系統(tǒng)研究所 Instit