并網光伏發電系統應用研究范文

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太陽能是一種無污染的可再生能源，取之不盡，用之不竭，具有非可再生能源無法比擬的優越性。可再生能源的利用符合國家可持續發展政策，同時也改變了人們的能源結構，太陽能的利用日益得到人們的重視。據權威部門預測，截至21世紀末，可再生能源將達到整個能源消費結構的80%以上，包括太陽能發電量達到60%以上，光伏并網發電系統已經成為世界各國研究和開發的重點。

1并網光伏發電原理

光伏發電是根據光生伏特效應將光能直接轉變為電能的技術。光伏并網發電系統將太陽能電池發出的直流電轉變為與電網電壓同頻的交流電，實現既向建筑物供電，又可以傳遞至電網的系統，不需要蓄電池儲能，降低了過程中的能量消耗和配置成本。光伏并網發電系統是太陽能光伏發電的主要發展方向，是21世紀最有潛力的能源利用技術。光伏陣列、并網逆變器、控制器和繼電保護器是并網光伏發電系統的主要組成部分。光伏陣列是太陽能發電系統的主要部件，主要是將太陽光能直接轉變為電能，根據電壓要求可采用串聯、并聯方式。DC-AC逆變器是太陽能發電系統的核心部件，它將轉變成的電能逆變成220V/50Hz的正弦波電流并入電網，以脈寬調制的形式向電網提供電能。控制器一般由單片機或DSP芯片作為核心器件，用來檢測光伏陣列的最大功率點的跟蹤、檢測逆變器并網電流的功率和波形。繼電保護裝置可以保證光伏并網發電系統和電網的安全性。

2工程實例

2.1工程概況該項目位于青島經濟技術開發區(圖1為項目效果圖)，總建筑面積約1.8萬m2，建設內容包括教學樓(含36個教學班)、專用教室、辦公和生活用房、體育場地等。該項目采用并網光伏發電系統在滿足建筑物電量使用要求的前提下，可以將多余的電量輸送到國家電網。項目建成后，將達到國家綠色建筑二星級標準。

2.2技術參數該項目為磚混結構，建筑頂部為平屋面，屋面分布部分采光帶以及風機通風口，校區建筑共分為4個區，分別為教學樓A區、教學樓B區、風雨操場C區、餐廳D區，其中C區由于建筑遮擋，不適于安放太陽能光伏組件，D區用于太陽能集熱系統安裝，因此，本項目可利用建筑屋面為教學樓A區以及教學樓B區安裝太陽能光伏組件。詳見表1各建筑裝機容量統計表。計算得出本項目系統總裝機容量為165kWp。本排布方案采用英利YL250P-29b系列組件，規格尺寸為1650mm×990mm×40mm，共鋪設組件660塊，光伏組件每20塊組成一個串列，共計33個串列，經直流配電箱分別接入并網逆變器，經設置在并網點附近的交流配電箱分別接入并網點備用接入開關。本項目采用用戶為0.4kW•h自發自用余電上網的并網接入方式，經計算本項目光伏發電系統最大日均發電量僅為606kW•h，年發電量為160258.6kW•h，此部分電力產生時段為9∶00-17∶00(詳見表2系統發電量統計)，每天日射量會存在一定的浮動，根據工程電氣設計配電容量，此部分電能可以充分消耗，因此，本系統無需另外配置繼電保護裝置，能夠充分滿足在保證電力系統安全的前提下實現發電量最大化。

2.3安裝方式建筑屋頂在太陽能光伏發電配件安裝前，應檢查建筑屋頂防水是否存在問題，確定漏雨點的位置并及時整修，在確定屋面防水沒有問題后，為了最大化使用屋頂可利用面積，根據本項目的特點宜采用導流板陣列式安裝，詳見圖2陣列安裝方式效果圖。該項目位于青島開發區，屬于明顯的海洋性氣候，四季分明，1~3月氣溫回升慢，4~6月濕熱多雨，7~9月天高氣爽，10~12月溫度較低，太陽能板主次梁布置，主梁跨度0.97m，次梁跨度2.5m，電池板傾角10°，次梁及柱采用表面熱鍍鋅鋼型材。

2.4監控系統設計根據國家以及地方對于光伏項目的一般要求，應將光伏系統部分重要數據通過本地監控進行保存或上傳至地方設立的相應數據中心，實現對系統工作狀態的有效控制和分析，這一部分數據至少應包括以下信息：交流電壓、交流電流、直流電壓、直流電流、每天24h總發電量、總發電量的歷史信息、功率、環境溫度、故障、太陽總輻射、太陽能光伏組件背板表面溫度。詳見圖3本地數據采集監控系統原理圖。

3經濟效益分析

項目并網光伏發電系統總投資245萬元，太陽能光伏發電能夠滿足項目的使用要求，且每年多余電量輸送至電網能獲得9萬元的收入，項目資金靜態投資回收期約16年。

4結語

并網光伏發電系統在屋頂形成了大面積的陰影，具有遮陽的作用，炎熱季節降低了太陽直射下的熱輻射。并網光伏發電系統受地域日照輻射等環境因素影響較大，設計時應對系統需要承受的負載總功率大小作綜合考慮。隨著光伏發電技術的成熟，其前期投資費用會越來越低。并網光伏發電系統的應用可以提供建筑運行和使用所需電能，并且過程中沒有移動部件，不易損壞，維護簡單，整個發電過程中不產生浪費，沒有噪音、污染等對環境的不良危害。

作者：侯興華 何飛 單位：中國石油大學(華東) 萊西市建筑總公司