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IP屬地：上海 上傳時間：2022-03-05 格式：DOCX 頁數(shù)：9 大?。?77.78KB 積分：20 舉報 版權(quán)申訴

1、光伏并網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)涓攀瞿壳?，光伏發(fā)電系統(tǒng)主要有獨立運行模式和并網(wǎng)發(fā)電模式兩種。在這里主要以并網(wǎng)發(fā)電模式為重點介紹。光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是指將光伏陣列輸出的直流電轉(zhuǎn)化為與電網(wǎng)電壓同幅值、同頻、同相的交流電，并實現(xiàn)與電網(wǎng)連接的系統(tǒng)。1.1 可調(diào)度式與不可調(diào)度式系統(tǒng) 目前常見的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，根據(jù)其系統(tǒng)功能可以分為兩類：一種為不含蓄電池的“不可調(diào)度式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)”；另一種為系統(tǒng)包括蓄電池組作為儲能環(huán)節(jié)的“可調(diào)度式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)”。兩者的系統(tǒng)配置示意圖如圖1和圖2所示?？烧{(diào)度式并網(wǎng)光伏系統(tǒng)設(shè)置有儲能裝置，兼有不間斷電源和有源濾波的功能，而且有益于電網(wǎng)調(diào)峰。但是，其儲能環(huán)節(jié)通常存在壽命短、造價高、體積

2、笨重以及集成度低的缺點，因此，目前這種形式的應(yīng)用較少?？烧{(diào)度式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)與不可調(diào)度式相比，最大的不同是系統(tǒng)中配有儲能環(huán)節(jié)，通常采用鉛酸蓄電池組，其容量可根據(jù)實際需要進行配置。在功能上，可調(diào)度式系統(tǒng)有一定擴展和提高，主要包括：(1). 系統(tǒng)控制器中除了并網(wǎng)逆變器部分外，還包括蓄電池充放電控制器，根據(jù)系統(tǒng)功能要求進行蓄電池組能量管理；(2). 在交流電網(wǎng)斷電時，可調(diào)度式系統(tǒng)可以實現(xiàn)不間斷電源（UPS）的功能，為本地重要交流負(fù)載供電；(3). 較大容量的可調(diào)度式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)還可以根據(jù)運行需要控制并網(wǎng)輸出功率，實現(xiàn)一定的電網(wǎng)調(diào)峰功能。雖然在功能上優(yōu)于不可調(diào)度式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)，但由于增加了儲能環(huán)

3、節(jié)，可調(diào)度式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)存在著明顯的缺點。這些缺點是目前限制可調(diào)度式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)廣泛應(yīng)用的主要原因，包括：(1). 增加蓄電池組導(dǎo)致系統(tǒng)成本增加；(2). 蓄電池的壽命較短，遠(yuǎn)低于系統(tǒng)其他部件壽命：目前免維護鉛酸蓄電池在合理使用下壽命通常為3到5年，而光伏陣列一般可以穩(wěn)定工作20年以上；(3). 廢棄的鉛酸蓄電池必須進行回收處理，否則將造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。圖1 不可調(diào)度式圖2 可調(diào)度式1.2 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)大多數(shù)用電設(shè)備以交流供電方式為主，光伏陣列發(fā)出的直流電需用逆變器將其轉(zhuǎn)化為交流電供負(fù)載使用。所以在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，逆變器起到了關(guān)鍵的作用。光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與其功率等級有著密

4、切的關(guān)系。目前光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)常用的結(jié)構(gòu)主要有集中式逆變器、集成式逆變器、串型逆變器和多重串型逆變器四種。其中集中式逆變器主要用于光伏電站，后三種逆變器則廣泛應(yīng)用于分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中。1.2.1 集中式逆變器(Central inverters)集中式逆變器結(jié)構(gòu)主要由光伏陣列、逆變器及直流母線構(gòu)成。它是光伏發(fā)電系統(tǒng)最早采用的逆變器形式。在該系統(tǒng)中所有的光伏器件通過串并聯(lián)構(gòu)成一個光伏陣列，該陣列的能量通過一個逆變器集中轉(zhuǎn)換為交流電，因此稱這種結(jié)構(gòu)為集中式逆變器，其構(gòu)成如圖3所示。集中式逆變器的優(yōu)點：輸出功率可達(dá)到兆瓦級，單位發(fā)電成本低，主要用于光伏電站等功率等級較大的場合。為了獲取足夠的功

5、率和電壓，它的光伏陣列由光伏模塊串、并聯(lián)構(gòu)成。但光伏器件的這種串、并聯(lián)連接方式容易帶來了以下的缺點：同一陣列中光伏器件不僅受串聯(lián)模塊特性的相互影響，也受并聯(lián)模塊之間特性的相互影響，因此會影響光伏器件的輸出功率，該逆變器對光伏器件的利用率低于其它方式。光伏陣列中某一個組件被陰影覆蓋時，該組件不僅不能輸出功率，還會成為系統(tǒng)的負(fù)載，引起該組件的發(fā)熱。實驗表明：在環(huán)境溫度12攝氏度時，正常工作的組件溫度為22攝氏度，而受陰影影響的組件溫度可達(dá)70攝氏度。這不僅降低了系統(tǒng)的輸出功率，還會使組件的壽命縮短。另外，這種結(jié)構(gòu)需要高壓直流總線連接逆變器與光伏陣列，增加了成本，降低了安全性。合肥陽光電源、SMA等

6、公司均將100KW的額定功率定位于集中式逆變器的下限功率。以陽光電源的SG100K3型光伏并網(wǎng)逆變電源為例，從直流輸入端來看，它提供了6路直流輸入端子。并且在直流輸入前端需要外加一個匯流箱才能滿足要求，這與逆變器本身的技術(shù)參數(shù)限制有關(guān)。這主要涉及到光伏組件串聯(lián)條件的限制，對于SG100K3型光伏并網(wǎng)逆變電源，其涉及到光伏組件的重要參數(shù)是Udc范圍(450-650),最大跟蹤電壓范圍MPPT(550-620),以及最大開路電壓范圍Uoc(700-780) 。以某公司的多晶硅170Wp 為例（STC 條件下，25攝氏度，Vmp35V，Voc44.5V，Pm=270W），那么SG100K3型號逆變器

7、的推薦Voc 和 Vmp 配置及光伏組件串聯(lián)的個數(shù)的方法為：串聯(lián)數(shù)最小值 n1=V1/Vmp，使用進一法進行取整，V1 為推薦MPPT 范圍的下限值；串聯(lián)數(shù)最大值 n2=V2/Voc，使用舍去法進行取整，V2 為推薦Uoc 范圍的上限值。根據(jù)上述的計算，每串光伏組件的串聯(lián)數(shù)應(yīng)為16-18個，即使選擇18個，那么其一串的額定功率也僅為3.06KW，如果不采用匯流箱，則最大功率不會超過20KW，不及額定功率的20%，所以匯流箱是必不可少的。1.2.2 集成式逆變器(Module Integrated Inverter)集成式逆變器(也叫做交流光伏模塊系統(tǒng))是指把逆變器和光伏模塊集成在一起作為一個光

8、伏發(fā)電系統(tǒng)模塊。集成式逆變器系統(tǒng)的缺點是：功率較低，一般在50W400W。每一個集成式逆變器均有自己的MPPT電路，可以最大程度的發(fā)揮光伏器件的效能。這種逆變器與光伏模塊集成在一起的優(yōu)點是：效率高，不需要直流母線，輸出端直接連接到電網(wǎng)上，提高了系統(tǒng)的安全性。圖4 集成式逆變器如圖4所示，集成式逆變器和它所連接的光伏模塊本身就是一個可以獨立工作的完整的光伏系統(tǒng)。這個特性給系統(tǒng)的擴充提供了很大的靈活性:用戶可根據(jù)所需要的功率選擇相應(yīng)數(shù)目的集成式逆變器。另外，這種連接方式提高了整個系統(tǒng)工作的可靠性，即使某個逆變器發(fā)生故障，系統(tǒng)的其它部分也能正常工作。集成式逆變器還可工作在某些遠(yuǎn)離電網(wǎng)但需要交流電的應(yīng)

9、用場合。但在同等功率水平條件下，集成式逆變器價格高于其它拓?fù)?，與大功率逆變器相比效率較低。由于集成式逆變器的結(jié)構(gòu)限制，一旦逆變器或光伏器件發(fā)生故障將會給逆變器的維修和替換帶來不便。1.2.3 組串型逆變器(string Inverter)組串型逆變器是指光伏器件通過串聯(lián)構(gòu)成光伏陣列給光伏發(fā)電系統(tǒng)提供能量的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。它的優(yōu)點是可以避免并聯(lián)模塊因電壓跌落造成系統(tǒng)不能工作的缺點。圖5 組串型光伏逆變器示意圖 如圖5組串型逆變器的原理圖所示: 組串逆變器是基于模塊化概念，每個光伏組串（1kW-5kW）通過一個逆變器，在直流端具有最大功率峰值跟蹤，在交流端并聯(lián)并網(wǎng)。許多大型光伏電廠使用組串逆變器，優(yōu)點是不受組串間模塊差異和遮影的影響，同時減少了光伏組件最佳工作點與逆變器不匹配的情況，從而增加了發(fā)電量。組串逆變器在組串間引入“主-從”的概念，使得系統(tǒng)在單串電能不能使單個逆變器工作的情況下，將幾組光伏組串并聯(lián)在一起，讓其中一個或幾個工作，從而產(chǎn)出