kW并網(wǎng)型可調(diào)式光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計

1、遼 寧 工 業(yè) 大 學 光伏發(fā)電技術(shù) 課程設(shè)計（論文）題目： 5kW并網(wǎng)型可調(diào)度式光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計 院 （系）： 專業(yè)班級： 學 號： 121806015 學生姓名： 指導教師： （簽字）起止時間： 2015.12.14-2015.12.25 課程設(shè)計（論文）任務及評語院（系）：新能源學院 教研室： 電氣教研室學 號121806015學生姓名白雪峰專業(yè)班級電氣光伏121課程設(shè)計（論文）題目5kW并網(wǎng)型可調(diào)度式光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計（論文）任務并網(wǎng)型可調(diào)度式光伏發(fā)電系統(tǒng)包括發(fā)電、儲存、逆變、輸出并網(wǎng)五環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)根據(jù)需要可獨立或與其它部分組合成一體。最大發(fā)電功率5kW，儲能達10度電，輸出電

2、壓220V。設(shè)計過程中，需要計算的要有計算依據(jù)和過程。主要設(shè)計內(nèi)容：1. 太陽能電池板設(shè)計及選擇2. 儲能蓄電池設(shè)計及選擇3. 逆變器設(shè)計及選擇4. 匯流設(shè)備設(shè)計及選擇5. 并網(wǎng)方法及設(shè)備設(shè)計進度計劃第1天 查閱收集資料第2天 總體設(shè)計方案的確定第4天 太陽能電池板設(shè)計及選擇第5天 儲能蓄電池設(shè)計及選擇第6天 逆變器設(shè)計及選擇第7天 并網(wǎng)方法及設(shè)備設(shè)計第8天 匯流設(shè)備設(shè)計及選擇第9、10天 設(shè)計說明書完成指導教師評語及成績 平時： 論文質(zhì)量： 答辯： 總成績： 指導教師簽字： 年 月 日注：成績：平時40% 論文質(zhì)量60% 以百分制計算摘 要近些年來，能源問題迫使世界各國對新能源開發(fā)和利用。太

3、陽能因其自身的優(yōu)勢成為最有前途的一種新能源。將太陽 能轉(zhuǎn)換為電能越來越多的成為人們關(guān)注的焦點，只要成功，前途無量。但太陽能光伏發(fā)電仍舊存在著一些缺點，如成本高、 能量轉(zhuǎn)換率低，需要不斷地改良，優(yōu)化。對于光伏發(fā)電而言，并網(wǎng)模式是將其效率最大化最為理想的方式，因此要做好并網(wǎng) 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計優(yōu)化，才能滿足電網(wǎng)對發(fā)電質(zhì)量的要求，以及本身的安全運行。本文先對光伏發(fā)電進行了回顧，而后重 點介紹了并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，并提出了并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計的優(yōu)化建議。關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡；室內(nèi)定位；RSSI；加權(quán)質(zhì)心；混合定位目 錄第1章 緒論11.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)概況11.2 本文研究內(nèi)容2第2章 光伏發(fā)電系統(tǒng)總

4、體設(shè)計3第3章 發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備選擇及設(shè)計43.1 太陽能電池板的選擇43.2 蓄電池參數(shù)計算及選擇53.3 逆變器設(shè)計63.4 匯流箱設(shè)計93.5 并網(wǎng)逆變器控制保護設(shè)計11第4章 總結(jié)13參考文獻14附錄A 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖16附錄B 并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)原理圖17緒論光伏發(fā)電系統(tǒng)概況地球表面每年接受太陽輻射能量高達5.4*1024J，若能將其中的十萬分之一轉(zhuǎn)化為電能，就可以滿足目前全世界的能耗需求，因此，太陽能發(fā)電對緩解日益嚴重的環(huán)境和能源危機具有特別重要的意義，太陽能發(fā)電主要指光伏發(fā)電。據(jù)統(tǒng)計資料顯示，目前光伏發(fā)電系統(tǒng)中，接近99%的安裝容量為并網(wǎng)應用，這是因為并網(wǎng)應用相對獨立光伏系統(tǒng)有成本低和

5、免維護等優(yōu)勢，并網(wǎng)式光伏發(fā)電系統(tǒng)式當今發(fā)展方向，全世界并網(wǎng)式光伏系統(tǒng)年增長率約為2530%。 并網(wǎng)逆變器作為光伏電池與電網(wǎng)的接口裝置，將光伏電池的電能轉(zhuǎn)換成交流電能并傳輸?shù)诫娋W(wǎng)上，在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，現(xiàn)代逆變技術(shù)為光伏并網(wǎng)發(fā)電的發(fā)展提供了強有力的技術(shù)和理論支持。并網(wǎng)逆變器正朝著高效率、高功率密度、高可靠性、智能化的方向發(fā)展。并網(wǎng)逆變器性能的改進對于提高系統(tǒng)的效率、可靠性，提高系統(tǒng)的壽命、降低成本至關(guān)重要。 近幾年，隨著西班牙、德國、美國、日本對本國光伏產(chǎn)業(yè)的政策扶持，全球光伏發(fā)電逆變器的銷售額逐年遞增，光伏發(fā)電用逆變器進入了一個快速增長的階段。但目前全球光伏逆變器市場基本被

6、國際幾大巨頭瓜分，歐洲式全球光伏市場的先驅(qū)，具備完善的光伏產(chǎn)業(yè)鏈，光伏逆變器技術(shù)處于世界領(lǐng)先地位。SMA是全球最早也是最大的光伏逆變器生產(chǎn)企業(yè)（德國市場占有率達50%以上），約占全球市場份額的三分之一，第二位是Fronius。全球前七位的生產(chǎn)企業(yè)占領(lǐng)了近70%的市場份額。目前國內(nèi)光伏并網(wǎng)逆變器市場規(guī)模較小，國內(nèi)生產(chǎn)逆變器的廠商眾多，但專門用于光伏發(fā)電系統(tǒng)的逆變器制造商并不多，但是不少國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)在逆變器行業(yè)已經(jīng)研究多年，已經(jīng)具備一定的規(guī)模和競爭力，但在逆變器技術(shù)質(zhì)量、規(guī)模上與國外企業(yè)仍具有較大差距，目前具有較大規(guī)模的廠商有合肥陽光、北京科諾偉業(yè)、北京索英、志誠冠軍、南京冠亞、上海英偉力新能源科

7、技有限公司等企業(yè)。目前這些企業(yè)用于光伏系統(tǒng)的產(chǎn)量呈逐年上升的趨勢。國內(nèi)市場規(guī)模雖然較小，但未來光伏電站市場的巨大發(fā)展空間和發(fā)展?jié)摿o國內(nèi)企業(yè)帶來發(fā)展的歷史機遇。目前國內(nèi)光伏逆變器主要被陽光電源、艾思瑪、KACO等品牌所占領(lǐng)，國外企業(yè)多數(shù)通過代理渠道進入國內(nèi)市場，由于售后服務提供難度大整體市場占有率不高。2008年統(tǒng)計數(shù)字顯示，合肥陽光電源公司占據(jù)70%以上的光伏逆變器市場份額，國內(nèi)重點光伏項目大功率產(chǎn)品幾乎全部選用國內(nèi)產(chǎn)品。從技術(shù)方面來看，國內(nèi)企業(yè)在轉(zhuǎn)換效率、結(jié)構(gòu)工藝、智能化程度、穩(wěn)定性等方面與國外先進水平仍有一定差距，目前我國在小功率逆變器技術(shù)上與國外處于同一水平，在大功率并網(wǎng)逆變器上，大功

8、率并網(wǎng)逆變器仍需進一步發(fā)展。本文研究內(nèi)容本文對光伏并網(wǎng)發(fā)電的現(xiàn)狀進行了全面的調(diào)查分析，就光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中面臨的主要問題進行了詳細的分析研究，并設(shè)計一種小功率光伏并網(wǎng)發(fā)電裝置。介紹了光伏逆變器中應用的各種拓撲結(jié)構(gòu)，并分別進行了分析比較，確定設(shè)計裝置的主電路及整體控制結(jié)構(gòu)。探討了最大功率點跟蹤的幾種方法和在系統(tǒng)中的具體實現(xiàn)方式。分析研究了光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的防孤島效應，并在本文設(shè)計的系統(tǒng)中得了驗證。介紹了并網(wǎng)逆變的幾種控制方法并對其優(yōu)缺點進行了分析比較，并就一種方法在本文設(shè)計的系統(tǒng)中進行了實現(xiàn)。最后對并網(wǎng)逆變器的設(shè)計過程進行了闡述，并給出了實驗波形。光伏發(fā)電系統(tǒng)總體設(shè)計根據(jù)設(shè)計要求光伏電池陣列控

9、制器蓄電池逆變器交流電網(wǎng)主配電斷路器本地交流負荷圖2.1 總體設(shè)計方案圖光伏系統(tǒng)具有以下的特點：沒有轉(zhuǎn)動部件，不產(chǎn)生噪音；沒有空氣污染、不排放廢水；沒有燃燒過程，不需要燃料；維修保養(yǎng)簡單，維護費用低；運行可靠性、穩(wěn)定性好；作為關(guān)鍵部件的太陽電池使用壽命長，晶體硅太陽電池壽命可達到25年以上；根據(jù)需要很容易擴大發(fā)電規(guī)模。光伏系統(tǒng)應用非常廣泛，光伏系統(tǒng)應用的基本形式可分為兩大類：獨立發(fā)電系統(tǒng)和并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。應用主要領(lǐng)域主要在太空航空器、通信系統(tǒng)、微波中繼站、電視差轉(zhuǎn)臺、光伏水泵和無電缺電地區(qū)戶用供電。隨著技術(shù)發(fā)展和世界經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的需要，發(fā)達國家已經(jīng)開始有計劃地推廣城市光伏并網(wǎng)發(fā)電，主要是建設(shè)戶

10、用屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)和MW級集中型大型并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)等，同時在交通工具和城市照明等方面大力推廣太陽能光伏系統(tǒng)的應用。光伏系統(tǒng)的規(guī)模和應用形式各異，如系統(tǒng)規(guī)?？缍群艽螅〉?.32W的太陽能庭院燈，大到MW級的太陽能光伏電站。其應用形式也多種多樣，在家用、交通、通信、空間應用等諸多領(lǐng)域都能得到廣泛的應用。盡管光伏系統(tǒng)規(guī)模大小不一，但其組成結(jié)構(gòu)和工作原理基本相同。發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備選擇及設(shè)計太陽能電池板的選擇 基本材料為P型單晶硅，厚度為0.30.5mm左右。上表面為N+型區(qū)，構(gòu)成一個PN結(jié)。頂區(qū)表面有柵狀金屬電極，硅片背面為金屬底電極。上下電極分別與N區(qū)和P區(qū)形成歐姆接觸，整個上表面還均勻覆蓋著減反射膜。

11、當入發(fā)射光照在電池表面時，光子穿過減反射膜進入硅中，能量大于硅禁帶寬度的光子在N+區(qū)，PN結(jié)空間電荷區(qū)和P區(qū)中激發(fā)出光生電子空穴對。各區(qū)中的光生載流子如果在復合前能越過耗盡區(qū)，就對發(fā)光電壓作出貢獻。光生電子留于N區(qū)，光生空穴留于P區(qū)，在PN結(jié)的兩側(cè)形成正負電荷的積累，產(chǎn)生光生電壓，此為光生伏打效應。當光伏電池兩端接一負載后，光電池就從P區(qū)經(jīng)負載流至N區(qū)，負載中就有功率輸出。本系統(tǒng)的負載總功率為1000W，日平均工作時間為10h,所有負載同時工作的系數(shù)為0.3，系統(tǒng)工作電壓48v，日耗電量為208Ah，日照峰值時數(shù)3.5h，選定125W的太陽能電池組件，其主要參數(shù)：峰值功率125W、峰值工作電壓

12、34.2V、峰值工作電流3.65A；（查表可知充電效率系數(shù)為0.9，組件損耗系數(shù)為0.9，逆變器效率系數(shù)為0.8）電池組件的并聯(lián)數(shù)=負載日平均用電量（Ah）/（組件日平均發(fā)電量*充電效率系數(shù)*組件損耗系數(shù)*逆變器效率系數(shù)）=208Ah/（3.5*3.65*0.9*0.9*0.8）=26（塊）電池組件串聯(lián)數(shù)=（系統(tǒng)工作電壓*系數(shù)1.43）/組件峰值工作電壓=(48*1.43）/34.2=2塊。圖3.1 太陽能電池板蓄電池參數(shù)計算及選擇在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，蓄電池處于浮充放電狀態(tài)，夏天日照量大，方陣給蓄電池充電；冬天日照量小，這部分儲存的電能逐步放出，在這種季節(jié)性循環(huán)的基礎(chǔ)上還要加上小得多的日循環(huán)：白

13、天方陣給蓄電池充電，晚上負載用電則全部由蓄電池供給，因此要求蓄電池的自放電要小，耐過充放，而且充放電效率要高，當然還要考慮價格低廉，使用方便等因素。蓄電池的循環(huán)壽命主要工藝結(jié)構(gòu)與制造質(zhì)量所決定。但是使用過程和維護工作對蓄電池壽命也有很大影響，有時是重大影響。首先，放電深度對蓄電池的循環(huán)壽命影響很大，蓄電池經(jīng)常深度放電，循環(huán)壽命將縮短。其次，同一額定容量的蓄電池經(jīng)常采用大電流充電和放電，對蓄電池壽命都產(chǎn)生影響。大電流充電，特別是過充時極板活性物質(zhì)容易脫落，嚴重時使正負極板短路；大電流放電時。產(chǎn)生的硫酸鹽顆粒大，極板活性物質(zhì)不能被充分利用，長此下去電池的實際容量將逐漸減少，這樣使用也會受到影響。本

14、系統(tǒng)選用的是深圳市曠鑫發(fā)展有限公司生產(chǎn)的KS系列采用納米二氧化硅凝膠電解質(zhì)的膠體蓄電池，是專為頻繁的循環(huán)充放電的應用而開發(fā)，通過添加的納米凝膠電解質(zhì)，防止酸液分層。此系列適用于光伏儲能系統(tǒng)、風力發(fā)電系統(tǒng)及其他惡劣環(huán)境下場合的應用。此電池產(chǎn)品特點：l 標稱電壓：2V、6V、12Vl 額定容量：24AH3000AH（20）l 工作溫度范圍：-4060l 20正常使用條件下，浮充壽命長達15年l 特殊的鉛鈣多元合金配方，減小了板柵被腐蝕能力，延長了使用壽命l 采用氣相二氧化硅膠體電解質(zhì)，減少水份損失，無電解液分層，循環(huán)耐久能力更強l 過量電解液，電池熱容量大，熱消散能力強，不易干涸，有效減少熱失控的

15、風險l 采用特殊的密封結(jié)構(gòu)，凝膠電解液無滲漏，使用安全、可靠l 延緩了致密PbSO4結(jié)晶層的形成，以及其對負極板表面的覆蓋，提高電池低溫性能l 溫度范圍廣，適用惡劣環(huán)境及高海拔環(huán)境中正常工作l 納米二氧化硅膠體和特殊合金，保證了蓄電池良好的充電接受能力l 膠體電解液的應用，使產(chǎn)品在生產(chǎn)、使用和回收過程中，降低了對環(huán)境的影響l 自放電小，可儲存一年無需充電即可使用l 循環(huán)耐久能力強產(chǎn)品型號有：表3.1 產(chǎn)品型號序號電池型號額定電壓額定容量電  池  尺  寸 ：mm重  量（V）（AH）長寬高總高（Kg）1KS 6-

16、100610019517020721216.52KS 6-150615026018024725223.53KS 6-180618030616822022524.44KS 6-200620032317822623130.05KS 6-225622524318725327531.06KS 12-12121215198951013.67KS 12-181218181761681685.48KS 12-201220181761681685.99KS 12-2412241751661261267.4本系統(tǒng)選用的是KS 6-200型的蓄電池，該蓄電池最大放電深度為0.6、放電率修正系數(shù)為0.85、低溫修正

17、系數(shù)為0.7，連續(xù)陰雨天數(shù)為10天，可以算出系統(tǒng)需要蓄電池的容量為4200Ah，所以蓄電池的并聯(lián)數(shù)為4塊，蓄電池的串聯(lián)數(shù)為24塊，所以，該系統(tǒng)所需要的蓄電池為96塊。圖3.2 蓄電池逆變器設(shè)計此次我們選擇的是山東博奧斯能源科技有限公司生產(chǎn)的BNSG-2KTL逆變器。產(chǎn)品外觀說明直流輸入-安裝孔交流輸出RS485 通訊接口操作界面直流輸入+直流輸入 控制開關(guān)圖3.3 BNSG-2KTL外形圖電氣原理框圖如圖3.4所示為光伏并網(wǎng)逆變器的主電路結(jié)構(gòu)示意圖，該電源將直流電能轉(zhuǎn)換為單相交流電能，并通過濾波器濾波變成正弦波電壓并入電網(wǎng)。BNSG-2KTL 圖3.4電源電路示意圖性能特點（1）主電路采用美國

18、TI公司生產(chǎn)的DSP芯片、日本三菱IGBT模塊、驅(qū)動保護為日本三菱機芯,并網(wǎng)輸出部分采用隔離變壓器,安全可靠 ；（2）采用SPWM脈寬調(diào)制技術(shù)，純凈正弦波輸出，自動與電網(wǎng)同步跟蹤，功率因數(shù)接近1，電流諧波含量低，對公共電網(wǎng)無污染，無沖擊；（3）電路結(jié)構(gòu)緊湊、最大效率>97%；（4）室外型不銹鋼外殼，全密封安裝；防護等級可達到IP65；（5）可選RS485通訊，上位機監(jiān)控，實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視；（6）采用modbus通訊協(xié)議。保護設(shè)備（1）防孤島當本地電網(wǎng)由于故障或者設(shè)備維護而關(guān)斷時，我們的BNSG系列高頻機逆變器將會物理上切斷與電網(wǎng)的連接，以保護在電網(wǎng)上工作的操作人員，我們完全符合國家

19、的相關(guān)標準。（2）更多設(shè)備保護逆變器提供更多的保護，以便在任何工作狀態(tài)下能夠安全運行，設(shè)備保護包含：持續(xù)監(jiān)控電網(wǎng)，確保電壓和頻率在標準規(guī)定的范圍內(nèi)；當環(huán)境溫度超出運行溫度范圍，逆變器自動限制功率以保證設(shè)備不過溫等。啟動與關(guān)閉（1）啟動過程按照前述的安裝過程正確接入直流輸入、并網(wǎng)逆變電源和交流電網(wǎng)；啟動機器前最好使用萬用表檢測一下直流側(cè)與交流側(cè)電壓是否滿足機器啟動條件，機器的電壓范圍參考用戶手冊的技術(shù)參數(shù)（注意：直流側(cè)電壓不得超過450V，交流側(cè)線電壓不得超過260V，此種情況造成的任何損失，本公司不作質(zhì)保和承擔任何連帶責任）；首先閉合直流輸入側(cè)斷路器；然后閉合電網(wǎng)側(cè)斷路器；當滿足機器正常運行所

20、需條件時，BNSG-2KTL會自行啟動并進行并網(wǎng)發(fā)電，用戶可以根據(jù)用戶手冊中所說明的液晶面板的顯示狀態(tài)判斷并網(wǎng)逆變器是否正常運行；并網(wǎng)逆變器一旦正常運行，無需人為干擾和控制。其具有故障后自動啟動和關(guān)機功能。（2）關(guān)機過程當直流不足以發(fā)電時，并網(wǎng)逆變器自動關(guān)機。（3）緊急關(guān)機過程如果需要緊急關(guān)機，則必須首先斷開電網(wǎng)側(cè)空開，再斷直流側(cè)空開，否則可能導致直流斷路器損壞和人身危險，此種情況造成的任何損失，本公司不作質(zhì)保和承擔任何連帶責任。3.3.6 功能說明（1）工作模式在確認直流正、負及接入電網(wǎng)的火、零正確無誤后，首先閉合直流側(cè)外接斷路器，電源供電正常，液晶顯示板亮起，閉合交流側(cè)外接斷路器，在直流電

21、壓正常的情況下，電源開始判斷是否具備并網(wǎng)條件，如果條件不具備，電源處于待機態(tài)；條件具備后，2分鐘后開始并網(wǎng)發(fā)電，電流饋入公共電網(wǎng)。在運行過程中，電源控制系統(tǒng)會自動判斷各項并網(wǎng)條件，不需人為干預。待機：所謂的待機模式是指逆變電源準備并網(wǎng)發(fā)電，但是還沒有并網(wǎng)發(fā)電。此模式下其不斷檢測直流輸入側(cè)是否有足夠的能量并網(wǎng)發(fā)電，當達到并網(wǎng)發(fā)電條件時逆變電源從待機模式轉(zhuǎn)入并網(wǎng)發(fā)電模式。并網(wǎng)發(fā)電：在此模式下，并網(wǎng)逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電并入電網(wǎng)。同時在此模式下逆變電源一直以最大功率點跟蹤（MPPT）方式使直流側(cè)輸出的能量最大，故并網(wǎng)發(fā)電模式一般也稱MPPT模式。當檢測到輸出功率超過最大允許功率后，限制輸出功率為

22、不高于最大允許功率。故障：當光伏發(fā)電系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，逆變電源會將交直流側(cè)斷開進入保護程序從而保證系統(tǒng)安全。停止：所謂停止模式是指人為的干預控制逆變電源關(guān)機，其也會將交直流側(cè)的接觸器立即斷開。（2）并網(wǎng)發(fā)電BNSG-2KTL并網(wǎng)逆變電源的并網(wǎng)發(fā)電過程都是自動的，無需人為干擾和控制。其會檢測交流電網(wǎng)是否滿足并網(wǎng)發(fā)電條件同時也會檢測直流輸入側(cè)是否有足夠能量。當一切條件滿足后其會進入并網(wǎng)發(fā)電模式。在并網(wǎng)發(fā)電過程中，控制板控制直流母線電壓始終維持在MPPT點電壓，同時時刻檢測電網(wǎng)情況。當出現(xiàn)異常情況，立刻進入保護程序。若太陽光較弱時，發(fā)電量與機內(nèi)損耗接近時BNSG-2KTL進入待機模式，2分鐘后其會再次

23、嘗試并網(wǎng)發(fā)電。BNSG-2KTL并網(wǎng)過程簡要描述：逆變器的直流側(cè)有直流輸入；BNSG-2KTL進入待機狀態(tài)；當直流輸入電壓超過150V, 逆變器準備并網(wǎng)；BNSG-2KTL進行并網(wǎng)前的自檢，確認是否當滿足并網(wǎng)工作所需的所有條件后，開始連接電網(wǎng)，并網(wǎng)發(fā)電。（3）與電網(wǎng)斷開當太陽輻射很弱或到夜晚時，如果直流輸入側(cè)沒有足夠的能量發(fā)電并且機內(nèi)損壞較大時，BNSG-2KTL控制交流接觸器與電網(wǎng)斷開，但是2分鐘后其還會嘗試并網(wǎng)發(fā)電。特別當電網(wǎng)出現(xiàn)以下異常時，馬上與電網(wǎng)斷開。電網(wǎng)電壓超過允許范圍：180V-260V，逆變器將在0.2秒內(nèi)直接與電網(wǎng)斷開；電網(wǎng)頻率超過允許范圍：，逆變器將在0.2秒內(nèi)直接與電網(wǎng)斷

24、開。 匯流箱設(shè)計1. 匯流箱簡介光伏匯流箱用于連接光伏陣列及逆變器，提供防雷及過流保護，并監(jiān)測光伏陣列的單串電流、電壓及防雷器狀態(tài)、斷路器狀態(tài)。在太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，為了減少太陽能光伏電池陣列與逆變器之間的連線，用戶可以將一定數(shù)量、規(guī)格相同的光伏電池串聯(lián)起來，組成一個個光伏串列，然后再將若干個光伏串列并聯(lián)接入光伏匯流箱，在光伏匯流箱內(nèi)匯流后，通過直流斷路器輸出，與光伏逆變器配套使用從而構(gòu)成完整的光伏發(fā)電系統(tǒng)，實現(xiàn)與市電并網(wǎng)。而為了提高系統(tǒng)的可靠性和實用性，一般都會在光伏匯流箱里配置光伏專用防雷模塊。2、工作原理匯流箱接入多個太陽能光伏陣列，通過光伏專用熔斷器保護后，接入光伏防反二極管，防止太

25、陽能光伏陣列中串聯(lián)起來的光伏電池板有逆流的產(chǎn)生，再通過直流斷路器，接入到逆變器中，有防雷功能的匯流箱中要加入防雷器（也就是浪涌保護器），當雷擊發(fā)生時能將過大的電能泄放掉，保證電能的正常輸出，從而避免對匯流箱帶來的損害。帶有監(jiān)控的匯流箱里要安裝智能采集裝置，實現(xiàn)對電流、電壓、防雷的通訊、報警等一系列信息的采集，之后上傳到PC機上，實現(xiàn)對匯流箱的實時監(jiān)控。3、分類帶有監(jiān)控的智能光伏匯流箱和不帶監(jiān)控的光伏匯流箱。其中帶監(jiān)控的智能光伏匯流箱就是比不帶監(jiān)控的多了一個匯流光伏采集裝置，然后將采集的信號上傳到PC機上，起到實時監(jiān)控的作用。4、工作原理圖：圖3.4 匯流箱工作原理圖并網(wǎng)逆變器控制保護設(shè)計并網(wǎng)逆

26、變器是并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的重要電力電子設(shè)備,其主要功能是把來自太陽能電池方陣輸出的直流電轉(zhuǎn)換成與電網(wǎng)電力相同電壓和頻率的交流電,并把電力輸送給與交流系統(tǒng)連接的負載,同時還具有最大限度地發(fā)揮太陽能電池方陣性能的功能和異?；蚬收蠒r的保護功能。3.5.1 孤島效應的保護孤島效應是指電網(wǎng)失電情況下,發(fā)電設(shè)備仍作為孤立電源對負載供電的一種現(xiàn)象。孤島效應對設(shè)備和人員的安全存在重大隱患,體現(xiàn)在以下兩方面:一方面是當檢修人員停止電網(wǎng)的供電,并對電力線路和電力設(shè)備進行檢修時,若并網(wǎng)光伏電站的逆變器仍繼續(xù)供電,會造成檢修人員傷亡事故。另一方面,當因電網(wǎng)故障造成停電時,若并網(wǎng)逆變器仍繼續(xù)工作,一旦電網(wǎng)恢復供電,電網(wǎng)電壓和

27、并網(wǎng)逆變器的輸出電壓在相位上可能存在較大差異,會在這一瞬間產(chǎn)生很大的沖擊電流,導致設(shè)備損壞。孤島效應的防護措施主要有被動式和主動式兩種檢測方式。被動式檢測方式是通過實時檢測電網(wǎng)電壓的幅值、頻率和相位。當電網(wǎng)失電時,會在電網(wǎng)電壓的幅值、頻率和相位參數(shù)上產(chǎn)生跳變信號,通過檢測這種跳變信號來判斷電網(wǎng)是否失電。被動式主要有電壓相位突變檢測方式和頻率變化檢測方式,其中電壓相位突變檢測方式最為常用。主動式檢測方式則是先把電網(wǎng)變動因素提供給逆變器,并讓變動因素在并網(wǎng)運行時不出現(xiàn)在輸出中,而只在單獨運行中出現(xiàn),這樣即可檢測出電網(wǎng)異常。主動式主要有頻率變動方式、有功功率變動方式、無功功率變動方式和負載變動方式。

28、其中,頻率變動方式最為常用。此外,在并網(wǎng)逆變器檢測到電網(wǎng)失電后,應能夠立即停止工作；而當電網(wǎng)恢復供電時,并網(wǎng)逆變器不應立即投入運行,而是應持續(xù)檢測到電網(wǎng)信號在一段時間(如90 s)內(nèi)完全正常,再重新投入運行。3.5.2 最大功率跟蹤（MPPT）太陽能電池方陣的輸出隨太陽輻照度和太陽能電池方陣表面溫度而變動。因此需要跟蹤太陽能電池的工作點并進行控制,使其始終處于最大輸出,并獲取最大輸出。MPPT控制就起到了這種作用。它每隔一定時間將并網(wǎng)逆變器的直流工作電壓變動一下,測定此時的太陽能電池方陣輸出功率并同前次做比較,始終使并網(wǎng)逆變器的直流電壓沿功率變大的方向變化。這樣,最大功率點跟蹤控制通過監(jiān)視輸出

29、功率的增減來控制工作點,使其始終處于最大工作點。對于不同朝向和不同型號的光伏組件,分組串接后,應對每路組件進行最大功率點跟蹤,才能使因建(構(gòu))筑物擋光引起的組件功率損失降低到最低限度。3.5.3 并網(wǎng)保護措施(1)并網(wǎng)運行的光伏系統(tǒng)在電網(wǎng)或并網(wǎng)逆變器發(fā)生異常時,必須檢測故障并迅速停下逆變器保護電網(wǎng)安全。為此并網(wǎng)逆變器需要設(shè)置并網(wǎng)保護裝置或具有同等功能的回路。一般需設(shè)置:過/欠電壓保護、過/欠頻率保護和短路故障保護等。(2)對電網(wǎng)頻率變壓器絕緣方式的并網(wǎng)逆變器,逆變器的直流輸入和交流輸出之間具有電氣隔離功能,直流側(cè)接地故障不會直接影響到電網(wǎng)。對高頻變壓器絕緣方式或無變壓器方式的并網(wǎng)逆變器,應設(shè)置

30、直流接地檢測功能,且直流側(cè)的光伏組件陣列應采用“浮地”方式。這樣,正負極與地之間都沒有電氣連接,逆變器在運行過程中實時檢測直流正負極的對地阻抗,從而保證逆變器直流側(cè)的短路故障不會影響到電網(wǎng)?？偨Y(jié)近年來，隨著能源危機變得越來越嚴重，全世界開始了對新能源的開發(fā)與利用。太陽能作為一種新型的綠色可再生能源，具有儲量大、壽命長、無污染的優(yōu)點，因而成為最具有前途的一種新能源。將太陽能應用于發(fā)電更是成為人們普遍都關(guān)注的焦點，一旦成功，利益無窮。本文對太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)做了較全面的研究，主要進行了以下幾方面的工作：介紹了太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成和各部件的工作原理，影響太陽能光伏發(fā)電諸多因素。對光伏并網(wǎng)發(fā)電

31、系統(tǒng)中逆變器進行簡單闡述，介紹了其基本形式和分類、研究現(xiàn)狀及方向，以及在并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中對逆變器的控制方式。對光伏電池的最大功率點跟蹤技術(shù)進行了研究，研究了光伏電池的模型和特性，闡述了最大功率點跟蹤的原理，接著介紹了幾種光伏電池最大功率點跟蹤方法，最后對孤島檢測與保護進行了簡單的探討。對光伏并網(wǎng)發(fā)電硬件的設(shè)計進行了詳細的說明，其中包括光伏陣列的選擇，DC/AC電路的設(shè)計，控制電路的選擇，信號檢測電路的設(shè)計，PWM信號的隔離與驅(qū)動電路的設(shè)計，輔助電源的選擇，逆變部分保護的要求等。參考文獻1 李富生，周逢權(quán)，李燕斌.微電網(wǎng)技術(shù)及工程應用. 北京：中國電力出版社. 2011. 2 王成山，肖朝霞，王守相. 微電網(wǎng)綜合控制與分析J . 電力系統(tǒng)自動化.2008,32( 7): 98-103.3王革華.新能源概論M，北京：化學工業(yè)出版社，2006，1-83.4馮垛生.太陽能發(fā)電原理與應用M，北京：人民郵電出版社，2007，37-92.5劉榮主.自然