項目2光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計

1、1光伏發(fā)電工程技術光伏發(fā)電工程技術電子教案 詹新生2項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計 任務任務2.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的總體設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的總體設計 任務任務2.2 光伏組件的選型光伏組件的選型 任務任務2.3 蓄電池的選型蓄電池的選型 任務任務2.4 光伏控制器的選型光伏控制器的選型 任務任務2.5 光伏逆變器的選型光伏逆變器的選型 任務任務2.6防雷及光伏陣列支架的設計防雷及光伏陣列支架的設計 任務任務2.7光伏發(fā)電電站并網(wǎng)接入設計光伏發(fā)電電站并網(wǎng)接入設計 3 2.1.1光伏發(fā)電系統(tǒng)設計的內(nèi)容 一般來說，太陽能發(fā)電系統(tǒng)的設計分為軟件設計和硬件設計，軟件設計先于硬件設計。圖2-

2、1為獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)設計內(nèi)容圖。 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的總體設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的總體設計4 2.1.2光伏發(fā)電系統(tǒng)設計原則 1.成本原則 2.科學原則 3.安全原則 4.可靠原則 5.高效原則 6.可擴展性 7.智能化項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的總體設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的總體設計5 2.1.3設計考慮的相關因素 1.負載的特性和用電特點 2.光伏陣列的方位角和傾角 光伏陣列的方位角是陣列的垂直面與正南方向的夾角（向東偏設定為負角度，向西設定為正角度），如圖2-2所示。 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的

3、設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的總體設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的總體設計6 對于地球上的某個地點，太陽高度角（或仰角）是指太陽光的入射方向和地平面之間的夾角，專業(yè)上講太陽高度角是指某地太陽光線與該地作垂直于地心的地表切線的夾角，如圖2-2所示。 傾角是光伏陣列平面與水平地面的夾角，如圖2-3所示。 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的總體設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的總體設計7 3.陰影對發(fā)電量的影響 4.最長連續(xù)陰雨天數(shù) 最長連續(xù)陰雨天數(shù)指需要蓄電池向負載維持供電的天數(shù)，也稱為“系統(tǒng)自給天數(shù)”。在考慮蓄電池容量時，必須保證第一個連續(xù)陰雨天使蓄電池放電后

4、，還沒有來得及補充，就迎來第二個連續(xù)陰雨天，系統(tǒng)設計要考慮在第二個連續(xù)陰雨天內(nèi)正常工作。 最長連續(xù)陰雨天數(shù)的選擇范圍，對于非重要用戶或帶有發(fā)電機的光伏/風力互補系統(tǒng)為23天，對于沒有備用電源的重要負載，比如移動通信這樣的設備電源，可定為57天。 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的總體設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的總體設計8 2.1.4太陽輻射的計量及峰值日照時數(shù) 1.太陽輻射的計量 在單位時間內(nèi)，太陽以輻射形式發(fā)射的能量稱為太陽輻射功率或輻射通量，單位為瓦（W）；太陽投射到單位面積上的輻射功率(輻射通量)稱為輻射度或輻照度，單位為瓦平方米(Wm2)。 項目項目2

5、 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的總體設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的總體設計9 2.峰值日照時數(shù) 日照時間是指太陽光在一天當中從日出到日落實際的照射時間。 日照時數(shù)是指某個地點，一天當中太陽光達到一定的輻照度（一般以氣象臺測定的120W/m2為標準）時直到小于此幅度所經(jīng)過的時間。 平均日照時數(shù)是指某地的一年或若干年的日照總時數(shù)的平均值。 峰值日照時數(shù)是將當?shù)氐奶柲茌椛淞空鬯愠蓸藴蕼y試條件下（1000W/m2）的時數(shù)。 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的總體設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的總體設計10 2.1.1太陽能電池片的識別及檢測 太陽

6、能電池片是構成光伏組件的最小單元。 1.太陽能電池片的結構 常用的硅太陽能電池片有單晶硅和多晶硅的，如圖2-4所示。 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.2 光伏組件的選型光伏組件的選型11 太陽能電池片有125125和156156的規(guī)格之分，如圖2-5所示。 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.2 光伏組件的選型光伏組件的選型12 電池片的結構如圖2-6所示，正面是電池的負極，上面有細柵線、主柵線、減反射膜；背面是電池的正極，有鋁背場和背電極等。 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.2 光伏組件的選型光伏組件的選型13

7、2. 太陽能電池片的分類 （1）按所用材料分 太陽能電池按所用材料分為硅太陽能電池和化合物太陽能光伏電池兩大類，如圖2-7所示。 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.2 光伏組件的選型光伏組件的選型14 （2）按電池的構造分 太陽能電池按電池的構造分為塊（片）狀或薄膜狀兩種，如圖2-10所示。 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.2 光伏組件的選型光伏組件的選型15 2.太陽能電池片的主要技術參數(shù) 太陽能電池片的主要技術參數(shù)有開路電壓、短路電流、最大功率、最大功率下的電壓/電流、填充因子、轉換效率、等效串聯(lián)電阻等?？梢杂商柲茈姵仄诌x儀進行測試

8、，如圖2-11所示。 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.2 光伏組件的選型光伏組件的選型16 2.2.2 光伏組件的識別及檢測 為了滿足實際應用的需要，需要把太陽能電池片通過導線串、并聯(lián)連接并加以封裝構成，稱為光伏（太陽能）組件或太陽能電池板，如圖2-12所示。 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.2 光伏組件的選型光伏組件的選型17 當應用領域需要較高的電壓和電流而單個組件不能滿足要求時，可把多個組件組成光伏陣列，以獲得所需要的電壓和電流，如圖2-13所示。 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.2 光伏組件的選型光伏組

9、件的選型18 1.光伏組件的結構 大多數(shù)晶體硅光伏組件是由透明的前表面、膠質(zhì)密封材料、太陽能電池片、接線盒、端子、背表面和框架等組成，如圖2-14所示。 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.2 光伏組件的選型光伏組件的選型19 2.光伏組件的分類 （1）按照基體材料分類 可分為晶硅光伏組件（單、多晶硅）、非晶硅薄膜光伏組件、微晶硅薄膜光伏組件、納晶硅薄膜光伏組件、多元化合物光伏組件（包括砷化鎵、硫化鎘電池、碲化鎘電池、銅硒銦等）。 （2）按照結構分類 可分為同質(zhì)結太陽組件（在相同的半導體材料上構成PN結）、異質(zhì)結太陽組件（在不相同的半導體材料上構成PN結）、肖特基結太陽

10、組件、復合結太陽組件、液結太陽組件等。 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.2 光伏組件的選型光伏組件的選型20 2.光伏組件的分類 （3）按照用途分類 可分為空間太陽組件、地面光伏組件。 （4）按使用狀態(tài)分類 可分為平板太陽組件、聚光太陽組件。 （5）按封裝材料分類 可分為剛性封裝光伏組件、半剛性封裝光伏組件、柔性襯底封裝光伏組件。 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.2 光伏組件的選型光伏組件的選型21 3.光伏組件的制作工序 光伏組件的制作工序如圖2-16所示，主要有：電池片的分選、單片焊接、串聯(lián)焊接、組件疊層、組件層壓、修邊、安裝邊框、安

11、裝接線盒、成品測試、清洗和包裝入庫。 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.2 光伏組件的選型光伏組件的選型22 4.光伏組件的性能 光伏組件的性能主要指電流電壓特性，可以用特性曲線描述，稱為光伏組件UI曲線，該曲線描述組件輸出電流和電壓之間的關系，如圖2-24所示，上面有三個重要意義的點，即最大功率點Pm（Ump、Imp）、開路電壓（Uoc）和短路電流（Isc）。 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.2 光伏組件的選型光伏組件的選型23 5.光伏陣列 圖2-26是太陽能光伏組件串并相間組成的太陽能光伏陣列，它由LM個太陽能光伏組件按L個串聯(lián)及M個

12、并聯(lián)構成，其陣列的電壓較單個組件提高了L倍，而其電流則較單個組件增加大了M倍，然其效率保持不變。 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.2 光伏組件的選型光伏組件的選型24 6.太陽能電池（組件）的熱斑效應 在長期使用中難免落上飛鳥、塵土、落葉等遮擋物，這些遮擋物在太陽電池組件上就形成了陰影，但組件的其余部分仍處于陽光暴曬之下，這樣局部被遮擋的太陽能電池（或組件）就要由未被遮擋的那部分太陽能電池（或組件）來提供負載所需的功率，使該部分太陽電池如同一個工作于反向偏置下的二極管，其電阻和壓降較大，從而消耗功率而導致發(fā)熱，這就是熱斑效應。這種效應能嚴重的破壞太陽能電池，嚴重的可

13、能使焊點熔化、封裝材料破壞，甚至會使整個組件失效。項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.2 光伏組件的選型光伏組件的選型25 為了防止太陽能電池由于熱斑效應而遭受破壞，最好在太陽電池組件的正負極間并聯(lián)一個旁路二極管，以避免光照組件所產(chǎn)生的能量被受遮蔽的組件所消耗。當光伏陣列中的某個組件或組件中的某一部分被陰影遮擋或出現(xiàn)故障停止發(fā)電時，該旁路二極管導通，組件串工作電流經(jīng)旁路二極管繞過故障組件，不影響其他組件的正常發(fā)電，同時也保護旁路組件避免受到較高的正向偏壓或由于“熱斑效應”發(fā)熱而損壞。如圖2-27所示。 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.2 光伏

14、組件的選型光伏組件的選型26項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.2 光伏組件的選型光伏組件的選型27 2.2.3光伏組件及陣列容量的設計 1.基本計算方法 基本計算公式如下： 組件日平均發(fā)電量組件峰值電流（A）峰值日照數(shù)（h） 在計算組件的并聯(lián)數(shù)時，如果負載用電量的單位為Wh，應按下式進行轉換后進行計算。 光伏陣列的總功率（W）=組件并聯(lián)數(shù)組件串聯(lián)數(shù)選定組件的峰值輸出功率（W）項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.2 光伏組件的選型光伏組件的選型28 2.光伏組件方陣設計的修正 （1）組件實際功率修正 （2）逆變器功率的修正 （3）蓄電池損耗修正

15、3.實用計算公式 在考慮上述各種因素的影響后，引入相關修正系數(shù)得 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.2 光伏組件的選型光伏組件的選型29 3.其他幾種市場計算公式和設計方法 （1）以峰值日照時數(shù)為依據(jù)的簡全易計算方法 此種方法主要用于小型獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)的快速設計與計算。其主要參照的太陽能輻射參數(shù)是當?shù)胤逯等照諘r數(shù)。 上式中光伏組件功率、負載功率單位為瓦（W）；用電時數(shù)、當時峰值日照時數(shù)為小時（h）。項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.2 光伏組件的選型光伏組件的選型30 （2）以峰值日照時數(shù)為依據(jù)的多路負載的計算方法 當光伏發(fā)電系統(tǒng)為多路不同

16、的負載供電時，應先計算出總的負載日平均用電量，再結合當?shù)胤逯等照諘r數(shù)進行計算。 光伏組件功率計算如下式： 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.2 光伏組件的選型光伏組件的選型31 2.2.4光伏組件的選型 工程設計中應采用環(huán)保經(jīng)濟型多晶硅太陽能電池組件。組件選型的要點：顏色與質(zhì)感；強度與抗變形的能力；壽命與穩(wěn)定性；發(fā)電效率；尺寸和形狀；組件價格；環(huán)境友好度。 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.2 光伏組件的選型光伏組件的選型32 2.3.1鉛蓄電池的結構及原理分析 1.鉛蓄電池的結構 鉛酸密封蓄電池由正負極板、隔板、電解液、殼體（電池槽、蓋）、

17、接線端子和安全閥等組成，如圖2-29所示。 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.3 蓄電池的選型蓄電池的選型 33 （1）正負極板 極板在蓄電池中的作用有兩個：一是發(fā)生電化學反應，實現(xiàn)化學能與電能間的轉換；二是傳導電流。正極活性物質(zhì)主要成分為深棕色的二氧化鉛（PbO2），負極活性物質(zhì)主要成分為海綿狀鉛（Pb），呈深灰色。 （2）隔板（膜） 普通鉛蓄電池采用隔板，而VRLA蓄電池采用隔膜。它的主要作用是：防止正負極板短路，使電解液中正負離子順利通過；阻緩正負極板活性物質(zhì)的脫落，防止正負極板因震動而損傷。 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.3 蓄電

18、池的選型蓄電池的選型 34 （3）蓄電池的殼體（電池槽、蓋） 蓄電池的殼體（電池槽、蓋）是由PP塑料、橡膠等材料制成，是盛放正、負極板和電解液等的容器。 （4）電解液 電解液是蓄電池的重要組成部分，它的作用一是使極板上的活性物質(zhì)發(fā)生溶解和電離，產(chǎn)生電化學反應；二是起導電作用，蓄電池使用時通過電解液中離子遷移，起到導電作用，使電化學反應得以順利進行。它是純濃硫酸和蒸餾水按一定的比例配制面成。 （5）安全閥 作用有兩個：一是安全使用；二是密封作用。 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.3 蓄電池的選型蓄電池的選型 35 （6）正負接線端 蓄電池各單格電池串聯(lián)后，兩端單格的正

19、、負極樁分別穿出蓄電池蓋，形成蓄電池的正、負接線端，實現(xiàn)電池與外界的連接。正接線柱標“”或涂紅色，負接線柱標“”號或涂藍色、綠色。 2.鉛蓄電池的原理分析 目前公認的是哥來德斯東和特利浦兩人提出的“雙硫酸化理論”。 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.3 蓄電池的選型蓄電池的選型 36 2.2.2蓄電池的充電控制 1.充電過程中階段劃分 充電過程一般分為主充、均充和浮充。 2.主充、均充、浮充各階段的自動轉換 主充、均充、浮充各階段的自動轉換方法有： （1）時間控制，即預先設定各階段充電時間，由時間繼電器或CPU控制轉換時刻。 （2）設定轉換點的充電電流或蓄電池端電壓值

20、，當實際電流或電壓值達到設定值時，自動進行轉換。 （3）采用積分電路在線監(jiān)測蓄電池的容量，當容量達到一定值時，則發(fā)信號改變充電電流的大小。 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.3 蓄電池的選型蓄電池的選型 37 3.充電程度判斷 判斷充電程度的主要方法有： （1）觀察蓄電池去極化后的端電壓變化。 （2）檢測蓄電池的實際容量值，并與其額定容量值進行比較，即可判斷其充電程度。 （3）檢測蓄電池端電壓判斷。 4.停充控制 主要的停充控制方法有： （1）定時控制。 （2）電池溫度控制。 （3）電池端電壓負增量控制。 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.3

21、 蓄電池的選型蓄電池的選型 38 2.2.3蓄電池充放電控制電路分析 1.普通蓄電池充放電控制電路 （1）電路結構 （2）工作原理 2.基于UC3906的蓄電池充電器電路 （1）UC3906的結構和工作原理 （2）充電參數(shù)的確定 （3）應用實際電路項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.3 蓄電池的選型蓄電池的選型 39 2.2.4蓄電池容量的設計 （1）將負載需要的用電量乘以根據(jù)實際情況確定的連續(xù)陰雨天數(shù)得到初步蓄電池容量。 （2）蓄電池容量除以蓄電池的允許最大放電深度。 （3）綜合（1）、（2）得電池容量的基本公式為 式中電量的單位是Ah，如果電量的單位是Wh，先將Wh

22、折算成Ah，折算關系如下： 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.3 蓄電池的選型蓄電池的選型 40 2.相關因素的考慮 （1）放電率對蓄電池容量的影響 （2）溫度對蓄電池容量的影響 （3）實用蓄電池容量的計算 考慮以上相關因素后，將有關修正系數(shù)代入后有 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.3 蓄電池的選型蓄電池的選型 41 （4）蓄電池串并聯(lián)數(shù)的確定 串聯(lián)的蓄電池的個數(shù)等于負載的標稱電壓除以蓄電池的標稱電壓，即 蓄電池并聯(lián)數(shù)的計算公式為： 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.3 蓄電池的選型蓄電池的選型 42 3.蓄電池容

23、量選擇其他幾種計算公式和方法 設計蓄電池的容量還有以下幾種計算公式和方法: 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.3 蓄電池的選型蓄電池的選型 43 2.2.5蓄電池的選型 1.鉛蓄電池的主要技術參數(shù) （1）蓄電池的容量（Ah） 理論容量 實際容量 額定容量 （2）蓄電池的電壓 開路電壓 工作電壓（端電壓） 浮充電壓 放電終止電壓 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.3 蓄電池的選型蓄電池的選型 44 （3）放電時率和放電倍率 蓄電池放電或充電至終止電壓的速度，稱為放電率或充電率，有放電時率（小時率）和放電倍率（電流率）兩種表示方法。 放電時率 放

24、電倍率 （4）內(nèi)阻 電池內(nèi)阻包括歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻，極化內(nèi)阻又包括電化學極化與濃差極化內(nèi)阻。 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.3 蓄電池的選型蓄電池的選型 45 （5）放電深度 在蓄電池使用過程中，電池放出的容量占其額定容量的百分比稱為放電深度 （6）自行放電率 蓄電池的自放電是指蓄電池在開路擱置時自動放電現(xiàn)象。 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.3 蓄電池的選型蓄電池的選型 46 2.蓄電池的命名方法、型號組成及其代表意義 蓄電池名稱由單體蓄電池格數(shù)、型號、額定容量、電池功能或形狀等組成，如圖2-39所示。 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計

25、光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.3 蓄電池的選型蓄電池的選型 47 3.蓄電池的選型 根據(jù)離網(wǎng)光伏系統(tǒng)特殊的使用環(huán)境及條件，對蓄電池有如下要求：（1）具有深循環(huán)放電性能；（2）循環(huán)使用壽命長；（3）對過充電、過放電耐受能力強；（4）具有免維護或少維護的特點；（5）低溫下也具有良好的充電、放電特性；（6）具有較高的能量效率；（7）具有很高的性能價格比。 目前離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)大多采用閥控式免維護鉛酸蓄電池。 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.3 蓄電池的選型蓄電池的選型 48 2.4.1光伏控制器的功能、分類及原理分析 1.光伏控制器的功能 光伏控制器的基本功能就是將光伏

26、組件（陣列）產(chǎn)生的直流電能提供給蓄電池充電，同時防止蓄電池的過充電或過放電。此外，還具有一些其他保護功能，如防止反充功能、過載和短路保護功能。 2 .光伏控制器的分類 按照輸出功率的大小不同可分為小功率光伏控制器、中功率光伏控制器、大功率光伏控制器。 按照電路方式的不同，可分為串聯(lián)型、并聯(lián)型、多路控制型、脈寬調(diào)制型、智能型和最大功率跟蹤型。 按放電過程控制方式的不同，可分為常規(guī)放電控制型和剩余電量放電全過程控制型。 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.4 光伏控制器的選型光伏控制器的選型 49 3.光伏控制器的電路及原理分析 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的

27、設計任務任務2.4 光伏控制器的選型光伏控制器的選型 50 3.光伏控制器的電路及工作原理 （1）串聯(lián)型控制器 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.4 光伏控制器的選型光伏控制器的選型 51 （2）并聯(lián)型控制器 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.4 光伏控制器的選型光伏控制器的選型 52 （3）多路控制器 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.4 光伏控制器的選型光伏控制器的選型 53 （4）脈寬調(diào)制型（PWM）控制器 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.4 光伏控制器的選型光伏控制器的選型 54

28、（5）智能控制器 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.4 光伏控制器的選型光伏控制器的選型 55 4.光伏陣列最大功率點跟蹤（MPPT控制技術） （1）最大功率點跟蹤控制（MPPT）原理 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.4 光伏控制器的選型光伏控制器的選型 56 （2）最大功率點跟蹤控制（MPPT）方法 恒電壓跟蹤法 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.4 光伏控制器的選型光伏控制器的選型 57 干擾觀察法 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.4 光伏控制器的選型光伏控制器的選型 58 電導增量

29、法 電導增量法也是MPPT控制常用的算法之一。通過光伏陣列P-U曲線可知最大值Pmax處的斜率為零，所以可以比較光伏陣列的瞬時電導和電導的變化量來實現(xiàn)最大功率跟蹤?？蓞⒁妶D2-52所示，光伏陣列的輸出特性曲線是一個單峰值的曲線，在最大功率點必定有dP/dU=0，其中P為光伏陣列的輸出功率，U為輸出電壓。如果dP/dU0，系統(tǒng)工作在最大功率點的左側；如果dP/dU0，系統(tǒng)工作在最大功率點的右側。 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.4 光伏控制器的選型光伏控制器的選型 59 模糊邏輯控制 模糊邏輯控制基于模糊推理系統(tǒng)，其本質(zhì)是以設備操作者的經(jīng)驗和直覺為基礎，而傳統(tǒng)控制系統(tǒng)

30、則通常建立在被控對象的數(shù)學模型之上。 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.4 光伏控制器的選型光伏控制器的選型 60 （3）最大功率點跟蹤型控制器 5.實用光伏控制器舉例 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.4 光伏控制器的選型光伏控制器的選型 61 2.4.2 光伏控制器的選型 1.光伏控制器的主要技術參數(shù) （1）系統(tǒng)電壓 （2）最大充電電流 （3）太陽能電池方陣輸入路數(shù) （4）電路自身損耗 （5）蓄電池過充電保護電壓（HVD） （6）蓄電池充電保護的關斷恢復電壓（HVR） （7）蓄電池的過放電保護電壓（LVD） （8）蓄電池過放電保護的關斷恢

31、復電壓（LVR） （9）蓄電池充電浮充電壓 （10）溫度補償 （11）工作環(huán)境溫度 （12）其他保護功能項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.4 光伏控制器的選型光伏控制器的選型 62 2.光伏控制器的選型 光伏控制器選型中考慮問題的順序：首先，根據(jù)光伏系統(tǒng)蓄電池的電壓選擇光伏控制器的工作電壓等級；然后，根據(jù)光伏陣列（組件）的容量大小和光伏組件串的并聯(lián)數(shù)量，計算光伏控制器的充電電流和控制方式；再有，根據(jù)負載特點選擇是否需要光伏控制器的蓄電池放電控制功能，如需要根據(jù)負載功率計算放電電流大小；最后，依據(jù)用戶要求選擇是否需要其他輔助功能，列出滿足要求的光伏控制器生產(chǎn)廠和型號，按

32、系統(tǒng)配置最優(yōu)原則確定光伏控制器。 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.4 光伏控制器的選型光伏控制器的選型 63 3.離網(wǎng)光伏電站的光伏控制器的選型 離網(wǎng)光伏電站（系統(tǒng)）的裝機容量一般大于1kWp，選擇光伏控制器主要是根據(jù)系統(tǒng)要求確定控制器的電壓、電流、控制方式以及是否需要其他輔助功能。 4.戶用光伏控制器的選型 選用光伏控制器也應先確定控制器的工作電壓和電流，由于只有1組光伏組件，控制方式應選用脈寬調(diào)制（PWM）控制?？紤]用戶使用和維護的方便，光伏控制器的操作和顯示方式越少、越直觀越好，各種輔助功能盡量不要。 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2

33、.4 光伏控制器的選型光伏控制器的選型 64 2.5.1光伏逆變器的功能、分類及原理分析 1.光伏逆變器的基本功能 （1）自動運行和停機功能 （2）防孤島效應功能 （3）電壓自動調(diào)整功能 （4）最大功率跟蹤控制功能 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.5 光伏逆變器的選型光伏逆變器的選型 65 2.光伏逆變器的分類 （1）方波逆變器 （2）階梯波逆變器 （3）正弦波逆變器項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.5 光伏逆變器的選型光伏逆變器的選型 66 3.逆變器的基本電路結構 逆變器的基本電路結構如圖2-56所示。由輸入電路、主逆變電路、控制電路、

34、輸出電路、輔助電路和保護電路等構成。 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.5 光伏逆變器的選型光伏逆變器的選型 67 4.逆變器的工作原理 （1）基本電路工作原理 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.5 光伏逆變器的選型光伏逆變器的選型 68 （2）單相推挽逆變器電路原理 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.5 光伏逆變器的選型光伏逆變器的選型 69 （3）半橋式逆變器電路原理 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.5 光伏逆變器的選型光伏逆變器的選型 70 （4）全橋式逆變器電路 項目項目2 光伏發(fā)

35、電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.5 光伏逆變器的選型光伏逆變器的選型 71 （5）三相逆變電路 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.5 光伏逆變器的選型光伏逆變器的選型 72 （6）正弦脈寬調(diào)制技術（SPWM） 采樣控制理論中有一個重要結論：沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時，其效果基本相同。PWM控制技術就是以該結論為理論基礎，對半導體開關器件的導通和關斷進行控制，使輸出端得到一系列幅值相等而寬度不相等的脈沖，用這些脈沖來代替正弦波或其他所需要的波形。 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.5 光伏逆變器的選型光伏逆變器的

36、選型 73 2.5.2 光伏逆變器的選型 1.逆變器的主要技術參數(shù) （1）逆變器效率 （2）額定輸出容量 （3）額定輸出電壓 （4）輸出電壓的波形失真度 （5）額定輸出頻率 （6）負載功率因數(shù) （7）保護措施 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.5 光伏逆變器的選型光伏逆變器的選型 74 2.光伏逆變器的選型 （1）光伏逆變器的配置選型 （2）并網(wǎng)光伏逆變器的配置選型 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.5 光伏逆變器的選型光伏逆變器的選型 75 2.6.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的防雷設計 1.雷電的基本概念 2.雷電的基本形式及危害 （1）直擊雷及危害

37、 （2）感應雷及危害 （3）雷電侵入波 3.獨立光伏電站易遭雷擊的主要部位 4.雷電的防護設備 按照防雷技術理論基礎，防雷系統(tǒng)由外部防雷系統(tǒng)、內(nèi)部防雷系統(tǒng)、過電壓保護系統(tǒng)組成。外部防雷系統(tǒng)由接閃器、引下線和接地裝置三部分組成；內(nèi)部防雷系統(tǒng)主要由避雷器、接地裝置兩部分組成。 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.6 防雷及光伏陣列支架的設計防雷及光伏陣列支架的設計 76 （1）接閃器 接閃器位于防雷裝置的頂部，其作用是利用其高出被保護物的突出地方把雷電引向自身，承接直擊雷放電。 避雷針 避雷針是用來保護建筑物等避免雷擊的裝置。 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設

38、計任務任務2.6 防雷及光伏陣列支架的設計防雷及光伏陣列支架的設計 77 避雷線 懸于線路相導線、變電站設備或建筑物之上，用于屏蔽相導線直接攔截雷擊并將雷電流迅速泄入大地的架空導線，又稱架空地線。 避雷帶和避雷網(wǎng) 當受建筑物造型或施工限制不便直接使用避雷針或避雷線時，可在建筑物上設置避雷帶或避雷網(wǎng)來防直接雷擊。項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.6 防雷及光伏陣列支架的設計防雷及光伏陣列支架的設計 78 （2）引下線 引下線指連接接閃器與接地裝置的金屬導體，如圖2-76所示。 （3）接地裝置 接地裝置包括接地體和接地線兩部分，它是防雷裝置的重要組成部分。 項目項目2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計任務任務2.6 防雷及光伏陣列支架的設計防雷及光伏陣列支架的設計 79 （4）防雷器 防雷器是一種能釋放過電壓能量、限制過電壓幅值的設備，也稱避雷器、過電壓保護器、浪涌保護器、電涌保