【正文】 ute 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。 ? 從技術(shù)設(shè)計的角度出發(fā)，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計基本上包括兩個主要方面： 太陽能光伏系統(tǒng)容量設(shè)計 太陽能光伏系統(tǒng)器件選擇 26 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 27 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容 場地調(diào)查 組件選擇 逆變器選擇 組件和逆變器的匹配 系統(tǒng)的電力布置方式 光伏系統(tǒng)其他器件選擇 系統(tǒng)防雷和接地 基本原則 成本控制 質(zhì)量保證 28 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 系統(tǒng)設(shè)計的基本流程包括： ? 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計前期信息收集； ? 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)容量設(shè)計； ? 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備選型； ? 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)電力配置。 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%。 根據(jù)太陽的位置，驅(qū)動支架旋轉(zhuǎn)軸進行角度調(diào)整，使得在接近全日照過程中太陽光線都與光伏陣列垂直。 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(fēng)能力強，安裝方式簡易，工作可靠，造價低 跟蹤式 :自動、手動 。 15 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) 離網(wǎng)光伏系統(tǒng) 混合供電系統(tǒng) 初始成本 最低 高 高 運營成本 低 高 高 備用電源 （ 蓄電池 ） 無 有 有 維護 幾乎免維護 需要維護 維護較多 負載匹配 較好 差 較好 噪聲 無 無 有 污染 無 有 有 三種不同應(yīng)用形式的光伏系統(tǒng)比較 16 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 光伏系統(tǒng)分類 光伏陣列安裝與運行方式 固定式光伏系統(tǒng) 光伏陣列采用固定安裝方式，光伏組件不隨陽光的移動而轉(zhuǎn)動，這種安裝方式簡單快捷，光伏支架部分的成本較低，但由于光伏組件固定不動，不能隨陽光的移動而轉(zhuǎn)動，無法保證獲取到最大的陽光輻射，所以發(fā)電量相對偏低。 ? 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。 6 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 ? 光伏發(fā)電系統(tǒng)缺點： ? 由于太陽光的照射能量分布密度較小，為了獲取較大的能量，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)通常會有較大的占地 面積 ； ? 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)獲得的光照能源與晝夜、四季以及陰晴雨雪等氣象條件有關(guān)，受到氣候變化的影響較大，發(fā)電情況不如化石能源的電廠 穩(wěn)定 ； ? 光伏發(fā)電系統(tǒng)初期投資 成本 比較高，但是隨著太陽能光伏技術(shù)的不斷發(fā)展與進步，系統(tǒng)初始投資已經(jīng)有大幅下降，隨著太陽能光伏技術(shù)的進一步發(fā)展，將來光伏系統(tǒng)的投資還會不斷的降低。 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 。只要陽光不斷，就不斷有電流產(chǎn)生。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。 太陽光是由能量不同的光子組成，光子進入太陽電池即可產(chǎn)生電子 空穴對，在電池內(nèi)部電場的作用下由光產(chǎn)生的電子與空穴實現(xiàn)分離，從而形成電流。 ? 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)。 4 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 能量使用部分 光伏系統(tǒng)的負載等 系統(tǒng)平衡部分 主要包括 光伏控制器、光伏逆變器、匯流箱、 交直流配電柜、交直流電纜、 蓄電池 等 能量產(chǎn)生部分 主要包括光伏組件陣列等 光伏系統(tǒng)組成及能量流程圖 5 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 ? 光伏發(fā)電系統(tǒng) 優(yōu)點 ： ? 與傳統(tǒng)的化石燃料發(fā)電不同的是，整個光伏系統(tǒng)的發(fā)電過程中 沒有燃燒過程 ，發(fā)電過程不需要化石燃料， 太陽光就是燃料 ； ? 整個太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由電子元器件構(gòu)成，不涉及機械 運動 ，運行過程沒有噪聲 ，整個光伏系統(tǒng)的維修與保養(yǎng)簡單，長期維護費用低，使用壽命長，作為關(guān)鍵部位的太陽電池組件的使用壽命可以達到25年以上； ? 太陽能光伏發(fā)電過程沒有廢氣、廢水排放造成的環(huán)境污染， 發(fā)電過程零排放 ； ? 太陽能光伏發(fā)電 環(huán)境條件適應(yīng)性比較強 ，可以在不同環(huán)境下正常穩(wěn)定工作； ? 可根據(jù)需要 容易地進行光伏系統(tǒng)的容量擴展 ，從而擴大光伏電站的發(fā)電規(guī)模。 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。 14 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 混合光伏系統(tǒng)缺點： ? 混合光伏系統(tǒng)牽涉到多種能源輸入，整體系統(tǒng)的控制系統(tǒng)比起單一能源系統(tǒng)復(fù)雜； ? 采用了多種能源形式，需考慮到多種能源系統(tǒng)之間的相互影響等，例如風(fēng)機的影子會不會影響到光伏系統(tǒng)等； ? 混合光伏系統(tǒng)相對于單獨的光伏系統(tǒng)而言技術(shù)性要求更高，進行故障排除需要專業(yè)的技術(shù)人員； ? 光伏系統(tǒng)本身沒有噪音，但是如果使用了其他能源方式則有可能會增加污染和噪音。 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。 單軸、雙軸跟蹤。在日照較弱或陰天時則停止跟蹤。 20 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 跟蹤器基本有兩大類： 主動式跟蹤器 根據(jù)地球繞日運行規(guī)律計算跟蹤運動軌跡 被動式跟蹤器 實時探測太陽對地位置，控制對日角度的 si n si n si n c os c os c os? ? ? ? ? ???c o s s in c o s s ins ins in c o s? ? ? ?????? 21 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 主動式跟蹤 ? 由于控制誤差和機械傳動誤差，造成較大的累積誤差 會產(chǎn)生－－ 無功運動 被動式跟蹤 ? 晝夜更替，多云天氣、陰雨天氣 會產(chǎn)生－－ 跟蹤誤差 兩者的結(jié)合－－有效的途徑 22 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 類型 初始安裝成本 能耗 發(fā)電性能 機械故障 安裝地點 安裝重量 固定式 較低 無 較差 無 各種屋頂 較輕 光伏跟蹤 較高 有 提高約30% 有 平地或大型平面屋頂 較重 固定式安裝和光伏跟蹤的特性比較 23 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2