【正文】 022/2/2 ? 為無電場合提供電源 ? 小型太陽能電子產(chǎn)品 ? 大規(guī)模光伏發(fā)電系統(tǒng) ? 與建筑結(jié)合光伏發(fā)電系統(tǒng)（ BIPV， BAPV） 按照應(yīng)用場合 、 類型區(qū)分 24 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 集中式 主從結(jié)構(gòu) 分布式 帶逆變器的組件 系統(tǒng)的電力布置方式 25 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)計的基本目的：全面統(tǒng)籌考慮太陽能光伏系統(tǒng)運行的可靠性以及光伏系統(tǒng)投資成本之間的關(guān)系，力爭在保證太陽能光伏系統(tǒng)運行可靠性的前提下，盡量的減少太陽能光伏系統(tǒng)的初期投資成本以及長期工作的維護成本； ? 在太陽能光伏系統(tǒng)的各項基本配置相同的前提下，盡量提高太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量，減少由于電能傳輸和交直流轉(zhuǎn)換等系統(tǒng)原因造成的各種不良因素對光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出性能的影響，以提高太陽能光伏系統(tǒng)的工作效率和長期收益。 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。 31 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 場地考察和陰影分析 設(shè)計之前，有必要對安裝光伏系統(tǒng)的 地點 進行場地考察并對光伏系統(tǒng)的基本環(huán)境進行評估。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。 32 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 場地考察 在進行光伏系統(tǒng)安裝場地考察的時候，為了后期的太陽能光伏系統(tǒng)設(shè)計，需要注意的問題如下： ? 對于離網(wǎng)型光伏系統(tǒng)，需要了解整體系統(tǒng)的負載需求，要詳細的了解有哪些負載，負載的數(shù)量有多少，負載是交流還是直流，工作時間等； ? 對于并網(wǎng)光伏系統(tǒng)，需要了解業(yè)主的光伏系統(tǒng)安裝地點的實際電力配置情況，以及業(yè)主對電力輸出的具體要求； ? 了解光伏組件安裝的地方空間有多大，安裝的難度如何。 35 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 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。 安裝地點的通過性 ?光伏組件是否能夠很順利的運達光伏陣列安裝現(xiàn)場； ?光伏逆變器等較大的設(shè)備是否能夠很順利的運到安裝現(xiàn)場； ?如果不能從樓內(nèi)運輸，是否有起吊的條件等。 ? 所以在現(xiàn)場考察的時候，則需要測量附近的相關(guān)遮擋物體高度，繪制現(xiàn)場的簡單的陰影分布圖，以便于在后續(xù)設(shè)計的時候選擇合理的安裝位置，或者是對周邊環(huán)境進行一定的改造。 40 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 ?結(jié)果只要能保證在冬至日的日出后 之間不會有前后排陰影遮擋的問題即可。 ? 這些相關(guān)的氣象資料是進行后續(xù)光伏系統(tǒng)設(shè)計所必需的基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)。 42 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 氣象資料收集 ? 太陽短波輻射： ? 直射輻射 SL ? 散射輻射 Ed ? 總輻射 Eg ? 短波反射輻射 Er ? 地球長波輻射： ? 大氣長波輻射 EL↓ ? 地面長波輻射 EL↑ 43 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 氣象資料收集 ?太陽輻射資料 44 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 ?溫度：日平均溫度，日最高溫度，日最低溫度 ? 溫度對光伏組件的開路電壓，輸出電流，輸出功率，等電性能有很大影響，在后續(xù)設(shè)計中是很重要的因素； ? 對相關(guān)的電氣設(shè)備的使用環(huán)境也有很大影響。 45 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 ?日平均風速，日極大風速，日最大風速 BAPV安裝的光伏組件的支架的抗風安全性； BIPV安裝的光伏幕墻，屋頂?shù)冉Y(jié)構(gòu)件的建筑安全性。 47 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 ?該建筑是否為節(jié)能建筑 ?建筑物安裝地點如樓頂?shù)? 承重能力 ?建筑物隔熱層的要求 ?建筑物上的實際建筑面積以及太陽能光伏組件安裝的實際可利用面積 48 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 49 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 BIPV光伏系統(tǒng) 50 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 Ⅰ 組件的串并聯(lián)和逆變器的性能的匹配和優(yōu)化，主要是考慮溫度對組件的電性能的影響，涉及到如下幾個方面： 1. 串聯(lián)組件的開路電壓在低溫的時候要小于逆變器可以接受的最高直流輸入電壓 。開路電壓的溫度系數(shù)一般情況下可以查看組件供應(yīng)商提供的資料獲得，也可以大約取 %/K。 51 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 Ⅰ ?說明 ? 左圖為 Suntech的多晶硅組件。 系統(tǒng)危險！ 52 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 Ⅱ 2. 組件串聯(lián)后的開路電壓必須小于逆變器規(guī)定允許的最大直流電壓 – 逆變器的允許的最大直流電壓 ? SMA Sunny Mini Central 5000A 600V ? SolarMax 50C 900V ? Siemens SINVERT 200MS 900V – 考慮溫度變化對組件的輸出端影響，溫度升高時， SMU的開路電壓下降，溫度降低時 SMU的開路電壓上升。 ? 使用 SMA Sunny Mini Central 5000A逆變器設(shè)計 ? 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)，考慮到溫度影響，那么，組件串聯(lián)的數(shù)目應(yīng)該在 10～ 13塊之間。 55 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 Ⅳ ?光伏陣列的最大電流不超過逆變器的允許最大直流電流 – 設(shè)光伏陣列的并聯(lián)數(shù)為 A，則有： 光伏陣列的最大電流 =Impp(STC) A＜ IMaxINV 注意： 1. 在實際操作中，因為溫度對電流的影響相對不大，所以使用Impp(STC) 代替了 Instring。 3. 逆變器的最大直流功率不是建議的最大光伏陣列功率。目前并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的常見工作模式為：在太陽輻射較低的陰雨天或者是完全沒有陽光的夜間，并網(wǎng)光伏系統(tǒng)從公用電網(wǎng)買電以滿足用戶負載的需求，在太陽輻射豐富的時候，并網(wǎng)光伏系統(tǒng)將多余的電量反饋給電網(wǎng)，也就是向電網(wǎng)賣電。 ? 對于現(xiàn)在發(fā)展迅速的太陽能光伏建筑一體化而言，并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的容量受到建筑場地的限制，這時候，并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的容量就需要綜合考慮建筑的向陽面積，業(yè)主的需求，環(huán)境美觀等多種因素的影響。 ? 對于現(xiàn)在太陽能光伏建筑一體化并網(wǎng)光伏系統(tǒng)，光伏陣列的傾角的選擇除了要考慮吸收太陽輻射最大之外，還要考慮光伏陣列安裝地點的限制，相關(guān)建筑的美觀度等因素，因此在保證光伏陣列接受太陽輻射最大的前提下，可以對光伏陣列的傾角進行小范圍的調(diào)整。調(diào)整的幅度最好在 10度以內(nèi)。 60 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 類型 單晶硅 多晶硅 非晶硅 CIS CdTe HIT 顏色 深藍或黑色 天藍色 紅棕色、 藍色、 紫藍色 深灰、 黑色 墨綠、 黑色 深藍、黑色 不同類型的太陽電池組件的顏色 61 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 單晶硅 多晶硅 非晶硅 62 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 強度與抗變形的能力 ? 光伏組件需要由足夠的強度以滿足在實際使用中的各種要求，例如，當太陽能光伏組件與建筑集成使用時，太陽能光伏組件可以利用金屬支架加裝在現(xiàn)有建筑的屋頂，也可以直接作為一種建筑材料，成為建筑幕墻或采光屋頂，因此太陽能光伏組件必須滿足建筑的安全性與可靠性需要。 ? 目前，由于太陽能光伏組件的封裝技術(shù)已經(jīng)有了長足的發(fā)展，大部分廠商生產(chǎn)的光伏組件的強度和韌性，已經(jīng)能夠滿足在各種環(huán)境下使用的各項力學性能要求。 63 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 壽命與穩(wěn)定性 ? 就目前已經(jīng)大量投入使用的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)使用的光伏組件的工作情況來看，已經(jīng)有實際的運行數(shù)據(jù)可以證明，單晶硅太陽光伏組件的工作壽命最長，各項輸出性能最穩(wěn)定，可以達到 20～ 30年。 64 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 透光性 ? 在偏遠地區(qū)建設(shè)的大型并網(wǎng)光伏電站以及一些偏遠地區(qū)的離網(wǎng)型光伏電站，大都采用的是標準封裝的組件，對于光伏組件的透光性沒有要求。 ? 對于薄膜電池而言，例如非晶硅光伏組件，光伏組件本身就可以做成半透明的組件，并可以根據(jù)光伏系統(tǒng)的實際需要，設(shè)計生產(chǎn)符合建筑需要的半透明組件。也就是說太陽能光伏組件完全可以滿足相關(guān)建筑物對采光的要求。 從實際應(yīng)用的角度來看，光伏逆變器根據(jù)光伏系統(tǒng)的電力連接形式又分為集中式（ central）、組串式逆變器（string）、主從式光伏逆變器三種。最大特點是系統(tǒng)的功率高，成本低。 70 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 ? 對于大型并網(wǎng)光伏系統(tǒng)，采用大型的集中式三相逆變器，其主要優(yōu)點是： ? 安裝簡單 ? 維護方便 ? 效率較高 ? 初始成本比較低 ? 輸出電能質(zhì)量較高 ? 其主要缺點是： ? 一旦故障，造成大面積的光伏系統(tǒng)停用 集中式 71 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 集中式系統(tǒng)圖 72 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/2/2 光伏并網(wǎng)組串逆變 ? 組串逆變器是現(xiàn)在光伏電站技術(shù)中比較流行的逆變器技術(shù)之一。 ? 目前，有