光伏發(fā)電系統(tǒng)

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)摘要白天，在光照條件下，太陽電池組件產(chǎn)生一定的電動(dòng)勢，通過組件的串并聯(lián)形成太陽能電池方陣，使得方陣電壓達(dá)到系統(tǒng)輸入電壓的要求。再通過充放電控制器對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，將由光能轉(zhuǎn)換而來的電能貯存起來。晚上，蓄電池組為逆變器提供輸入電，通過逆變器的作用，將直流電轉(zhuǎn)換成交流電，輸送到配電柜，由配電柜的切換作用進(jìn)行供電。蓄電池組的放電情況由控制器進(jìn)行控制，保證蓄電池的正常使用。光伏電站系統(tǒng)還配有限荷保護(hù)和防雷裝置，以保護(hù)系統(tǒng)設(shè)備的過負(fù)載運(yùn)行及免遭雷擊，維護(hù)系統(tǒng)設(shè)備的安全使用。關(guān)鍵詞:太陽能光伏發(fā)電第0章電工學(xué)常識(shí)本文主要介紹光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)，首先讓我們來了解下電工學(xué)方面的常識(shí)和儀表的使用方法。0.1電學(xué)發(fā)展史電的發(fā)展史和磁的發(fā)展史是密切相關(guān)的，早在公元前600年，希臘七賢中有位名叫泰勒斯的哲學(xué)家看到當(dāng)時(shí)的希臘人通過摩擦琥珀吸引羽毛，用磁鐵礦石吸引鐵片，曾對(duì)其原因進(jìn)行過一番思考。據(jù)說他的解釋“萬物皆有靈。磁吸鐵，故磁有靈。”這里說的磁就是磁鐵礦石。在東方，中國早在公元前2500年前后就已經(jīng)據(jù)有了天然磁石的知識(shí)。據(jù)《呂氏春秋》一書中記載，中國在1000年前就有了指南針，他們?cè)诠糯陀弥改厢槺鎰e方向了。0.1.1照明的發(fā)展史18世紀(jì)60年代，由英國興起的產(chǎn)業(yè)革命使工廠進(jìn)入了連續(xù)加工、批量生產(chǎn)的時(shí)代，夜間照明成為重要問題。（1）白熾燈1860年，英國人斯旺把棉線炭化后做成燈絲裝入玻璃泡里，發(fā)明了炭絲燈泡。但由于當(dāng)時(shí)真空技術(shù)不高，燈絲在燈泡里很容易氧化耳燒掉。1878年，隨真空技術(shù)的發(fā)展，斯旺提高了燈泡內(nèi)部的真空度，使燈泡的使用時(shí)間得到一定的延長。1879年，美國的愛迪生把燈泡的使用壽命延長到40個(gè)小時(shí)以上。1910年，美國的庫利奇用鎢絲做燈絲，發(fā)明了鎢絲燈泡。1913年，美國的蘭米爾在玻璃殼里充人氣體以防燈絲蒸發(fā)，發(fā)明了充氣鎢絲燈泡。1925年，日本的不破橘三發(fā)明了內(nèi)壁磨沙燈泡。1931年，日本的三浦順一發(fā)明了雙螺旋鎢絲燈泡。正是由于上述的探索，今天我們才能享受照明的日常生活。（2）放電燈1902年，美國的休伊茲特在玻璃殼內(nèi)裝入貢蒸汽，發(fā)明了弧光放電貢燈?，F(xiàn)在廣泛應(yīng)用于廣場照明的高壓貢燈所發(fā)出的光是一種混合光，混合光包括貢電弧放電的光和紫外線照到涂敷在玻璃殼內(nèi)壁的熒光材料發(fā)出的光。1932年，荷蘭菲利普公司開發(fā)出波長位590nm單色鈉燈，這種燈廣泛應(yīng)用于公路隧道照明。1938年，美國英曼發(fā)明了現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的熒光燈。這種燈通過用水銀電弧放電發(fā)出的紫外線照射涂敷在燈管內(nèi)部的不同熒光粉，而發(fā)出不同顏色的光。通常白色熒光燈用的最多。0.1.2電力設(shè)備的發(fā)展史可以說，1820年奧斯特所發(fā)現(xiàn)的電磁作用就是電動(dòng)機(jī)的起源。而1831年法拉第所發(fā)現(xiàn)的電磁感應(yīng)就是發(fā)電機(jī)和變壓器的起源。（1）發(fā)電機(jī)1832年，法國人畢克西發(fā)明了手搖式直流發(fā)電機(jī)。1866年，德國的西門子發(fā)明了自勵(lì)式直流發(fā)電機(jī)。這種發(fā)電機(jī)用水力轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，經(jīng)過反復(fù)改進(jìn)，于1874年得到了3.2KW的輸出功率。1882年，美國的戈登制造出了輸出功率447KW、高3米、重22頓的兩相式巨型發(fā)電機(jī)。1896年，特斯拉的兩相交流發(fā)電機(jī)在尼亞加拉發(fā)電廠開始運(yùn)營，3750KW、5000V的交流電送到40公里以外的布法羅市。1889年，美國西屋公司在俄勒岡州建設(shè)發(fā)電廠，1892年成功地將15000伏的電壓送到了皮茨菲爾德。（2）電動(dòng)機(jī)1834年，俄羅斯的雅克比試制出了由電磁鐵構(gòu)成的直流電動(dòng)機(jī)。1887年，特斯拉兩相電動(dòng)機(jī)作為實(shí)用化感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的發(fā)展計(jì)劃開始啟動(dòng)。1897年，西屋公司制成了感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。（3）變壓器發(fā)電端在向外輸送交流電時(shí)，要先將交流電壓升高，到了用戶端再把電壓降下來，所以變壓器是必不可少的。1831年，法拉第發(fā)現(xiàn)磁可以感應(yīng)生成電，這是變壓器誕生的基礎(chǔ)。1882年，英國的吉布斯獲得了“照明與動(dòng)力配電方式”專利，其內(nèi)容就是將變壓器用于配電，當(dāng)時(shí)用的變壓器是磁路開放式變壓器。1884年，英國的霍普金森制成了閉合回路變壓器。1885年，美國西屋公司開發(fā)了實(shí)用變壓器。（4）電力設(shè)備和三相交流技術(shù)兩相交流電是用四根電線輸電的技術(shù)。德國的多勃羅沃爾斯基在繞組上每隔120度的三個(gè)地方引出抽頭，得到三相交流電。1889年利用這種三相交流電的旋轉(zhuǎn)磁場，制造出功率位100W的最早的三相交流電動(dòng)機(jī)。同年，多勃羅沃爾斯基又開發(fā)出了三相四線制的交流接線方式，并在1891年的法蘭克福的輸電試驗(yàn)中獲得圓滿成功。。0.30.3常用電工儀表0.3.1電工儀表的分類電式人們感覺器官不能直接感覺和反映的。在電能的生產(chǎn)、傳輸、分配和使用過程中，只有通過各種儀表的測量才能對(duì)電能的質(zhì)量、負(fù)荷的情況等加以監(jiān)視，才能保證生產(chǎn)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。這些儀表種類繁多，分類的方法也很多，常用電工儀表的分類見表0－3。表0－3電工儀表的分類序號(hào)分類方法分類1按工作原理1、磁電系2、電磁系3、電動(dòng)系4、感應(yīng)系5整流系6、鐵磁電動(dòng)系2按測量項(xiàng)目1、電流表2、電壓表3、功率表4、功率因數(shù)表5電能表6歐姆表7頻率表3按測量精度分為0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0七級(jí)4按使用方法分為安裝式、便攜式按使用范圍分為交流、直流、交直流0.3.2常用儀表的使用和接線用于電工測量的儀表大部分仍是“電磁機(jī)械式儀表”，一般又稱為只是儀表。當(dāng)被測量量接入這種儀表后，儀表的指針在電磁力的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，并用偏轉(zhuǎn)角的大小反映被測量量的數(shù)值。現(xiàn)代由于電子計(jì)算機(jī)和數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了數(shù)字式儀表，他們能自動(dòng)地將被測量的數(shù)值直接以數(shù)字的形式顯示出來。數(shù)字式儀表由于一系列優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展很快。為了適合現(xiàn)場的需要，本節(jié)將介紹最常用的指示儀表的使用方法和接線。電流表電流表用于測量電路中的電流。用電流表測量電流時(shí)，應(yīng)將電流表串入被測電路中，其接線方式如圖0－5所示，分為直接接入和經(jīng)電流互感器接入。電流表配互感器時(shí)應(yīng)注意變比的統(tǒng)一。AiAi負(fù)載負(fù)載（a）（b）圖0－5電流表接線（a）直接接入（b）經(jīng)電流互感器接入電壓表電壓表用來測量電流兩端的電壓。用電壓表測量電壓時(shí)，應(yīng)將電壓表并在負(fù)載兩端，其接線方式如圖0－6所示，分為直接接入和經(jīng)電壓互感器接入。電壓表配互感器時(shí)應(yīng)注意變比的統(tǒng)一。~13~XXXXXX研究所培訓(xùn)教材V負(fù)載V負(fù)載（a）（b）圖0－6電壓表接線（a）直接接入（b）經(jīng)電壓互感器接入注：一般500V及以下電路中測量電壓采用電壓表直接接入電路，而測量500V及以上電壓時(shí)，應(yīng)使用電壓互感器。電能表電能表分為單相電能表和三相電能表。單相電能表用來計(jì)算單相有功電能。其基本接線方式如圖0－7所示。負(fù)載圖0－7電能表接線0.4安全用電知識(shí)0.4.1觸電形式與觸電傷害觸電形式當(dāng)人體接觸帶電設(shè)備或接觸帶有不同電位的兩點(diǎn)時(shí)，就會(huì)有電流流過人體，危及生命安全，稱為觸電。經(jīng)常發(fā)生的觸電形式如表0－4所示。~14~XXXXXX研究所培訓(xùn)教材表0－4經(jīng)常發(fā)生的觸電形式觸電形式說明中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)（1）單相接地多發(fā)生在人的一只手接觸一相帶電導(dǎo)線；（2）作用人體電壓是單相電壓；（3）流過人體的電流RUI/φ=,φU是相電壓；R為人體電阻；接地裝置的接地電阻比人體的電阻小的多。單相觸電中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)（1）作用人體的電壓為線電壓；（2）流過人體的電流為)3/3/(ZRUIi+=;其中為線路對(duì)地的絕緣阻抗，流過人體的電流不僅與人體的電阻有關(guān)，而且與其他兩相對(duì)地的絕緣阻抗有關(guān)，如果線路較長和對(duì)地絕緣不良時(shí)，觸電的危險(xiǎn)性仍然很大。兩相觸電（1）兩相觸電多發(fā)生在人的兩只同時(shí)接觸兩相帶電導(dǎo)線；（2）作用人體的電壓為線電壓；（3）流過人體的電流取決于人體的電阻，觸電危險(xiǎn)性最大?？绮诫妷河|電（1）跨步電壓觸電發(fā)生在人的兩只腳同時(shí)接觸地面有不同電位兩點(diǎn)時(shí)；（2）當(dāng)接地點(diǎn)通過電流時(shí)，在地面上呈現(xiàn)電位，距接地點(diǎn)越近電位越高，距接地點(diǎn)越遠(yuǎn)，電位越低，距接地點(diǎn)20m以外處，地面電位近似為零；（3）當(dāng)發(fā)覺有跨步電壓時(shí)，應(yīng)立即雙腳靠攏或用一條腿跳離故障點(diǎn)。接觸電壓觸電（1）接觸電壓觸電是指人體接觸帶電外殼引起的觸電；（2）接觸電壓等于電氣設(shè)備的對(duì)地電壓1U(即相電壓)減去人體站立點(diǎn)的地面電壓2U,人體站立點(diǎn)距接地點(diǎn)越近，地面電壓越高，接觸電壓越小，反之，接觸電壓越大，當(dāng)站立點(diǎn)距接地點(diǎn)20m以外時(shí)，地面電壓趨于零，接觸電壓等于相電壓。觸電傷害的種類人體觸電傷害的種類如表0－5所示。表0－5觸電的傷害類型說明電擊（1）電擊是指人體直接接觸帶電設(shè)備，電流流過人體所造成的傷害，是內(nèi)傷，多發(fā)生在低壓設(shè)備上；（2）當(dāng)流過人體的電流達(dá)到一定數(shù)值后，肌肉就會(huì)收縮，如不能迅速脫離電源，會(huì)引起呼吸困難，心臟麻痹，以致死亡電傷（1）電傷是指觸電后皮膚的局部創(chuàng)傷，如電弧、燒傷等；（2）電傷一般發(fā)生在高壓設(shè)備上~16~XXXXXX研究所培訓(xùn)教材0.4.2觸電急救迅速正確地對(duì)觸電者進(jìn)行現(xiàn)場就地急救，是搶救觸電者的關(guān)鍵。凡是從事電工工作的人員都應(yīng)熟悉并能熟練應(yīng)用觸電急救法。脫離電源當(dāng)發(fā)現(xiàn)有人觸電時(shí)，不要慌張，要盡快切斷電源。未切斷電源前，救護(hù)人員不準(zhǔn)用手觸及傷員，以防觸電。脫離電源的方法和措施要根據(jù)現(xiàn)場的具體條件果斷選擇。脫離電源的方法如表0－6所示。~17~XXXXXX研究所培訓(xùn)教材表0－6觸電脫離電源的措施觸電現(xiàn)場情況說明觸電者觸及低壓帶電設(shè)備（1）救護(hù)人員應(yīng)設(shè)法迅速脫離電源，如拉開電源開關(guān)或刀開關(guān)或拔除電源插頭等，或使用干燥的絕緣工具、干燥的木棒、木板等不導(dǎo)電的材料解脫觸電者；（2）可抓住觸電者干燥而不貼身的衣服，將其與電源脫開；（3）帶絕緣手套或?qū)⑹钟酶稍锏囊挛锏劝鸾^緣后再解脫觸電者；（4）救護(hù)人要站在絕緣墊上或木板上，把自己絕緣后再進(jìn)行救護(hù)工作；（5）為使觸電者與導(dǎo)電體解脫，最好用一只手進(jìn)行救護(hù)工作；（6）若電流通過觸電者入地，并且觸電者緊握電線，可設(shè)法用干木板塞到身下，與地絕緣，也可用木把斧或有絕緣柄的鉗子等將電線剪斷，剪斷電線要分相，一根一根地剪斷觸電者觸及高壓帶電設(shè)備（1）救護(hù)人員應(yīng)迅速切斷電源，或使用適合電壓等級(jí)的絕緣工具（如帶絕緣手套、穿絕緣靴、用絕緣棒）解脫觸電者；（2）救護(hù)人員應(yīng)注意自身與周圍帶電部分留有足夠的安全距離~18~XXXXXX研究所培訓(xùn)教材觸電發(fā)生在架空桿塔上（1）如果是低壓帶電線路，若可能立即切斷線路電源的，應(yīng)立即切斷線路電源，或由救護(hù)人員迅速登桿，用絕緣鉗、干燥不導(dǎo)電的物體將觸電者拉離電源；（2）如果是高壓帶電線路又不能迅速切斷電源開關(guān)，可采用拋掛臨時(shí)金屬短路線的方法，使電源跳閘；（3）救護(hù)人員在使觸電者脫離電源時(shí)，要注意防止高空墜落或再次觸及其他線路觸電者觸及斷落在地上的高壓帶電導(dǎo)線（1）如尚未明確線路是否有電，救護(hù)人員在未做好安全措施（如穿絕緣靴或雙腳并攏跳躍地接近觸電者），不能接近斷線點(diǎn)周圍8～10m以內(nèi)，以防跨步電壓傷人；（2）觸電者脫離電源后應(yīng)迅速帶至8～10m以外，并開始急救對(duì)癥救治觸電者脫離電源以后，首先用看、聽、試的方法，迅速檢查呼吸、心跳是否停止，瞳孔是否放大?？川D―就是看傷員的腹部、胸部是的有起伏動(dòng)作；聽――就是用耳貼近傷員的口鼻處，聽有無呼吸的聲音；試――就是測試口鼻處有無氣流。再用兩手指輕試一側(cè)喉結(jié)旁凹陷處的頸動(dòng)脈有無搏動(dòng)。根據(jù)看、聽、試的結(jié)果，決定采取何種急救方法，具體方法見表0－7所示。表0－7觸電人脫離電源后的搶救觸電人的癥狀急救方法觸電者神智清醒，感覺心慌，四肢發(fā)麻，全身無力應(yīng)使其就地躺平，嚴(yán)密觀察，暫時(shí)不要讓其站立后走動(dòng)~19~XXXXXX研究所培訓(xùn)教材觸電者神智不清醒應(yīng)使其就地躺平，且確保氣道通暢，并用5秒時(shí)間呼叫傷員或輕拍其肩膀，以判定是否意志喪失，禁止搖動(dòng)傷員頭部呼叫傷員。有呼吸但心臟停在跳動(dòng)采用胸外心臟擠壓法心臟有跳動(dòng)，但呼吸停止采用口對(duì)口的人工呼吸的方法心臟和呼吸都停止應(yīng)同時(shí)采用口對(duì)口人工呼吸和胸外心臟擠壓法0.4.3電工作業(yè)的安全技術(shù)進(jìn)行電氣工作，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵守安全工作制度，這樣才能切實(shí)保證工作人員的安全，防止各種可能發(fā)生的事故?，F(xiàn)在根據(jù)我們太陽能和風(fēng)力發(fā)電的特點(diǎn)，就低壓電力線路或電氣設(shè)備上工作的安全措施介紹如下：低壓工作的組織措施1、工作票制度執(zhí)行工作票制度的工作是指運(yùn)行設(shè)備停電檢修工作，其工作內(nèi)容為：?低壓線路全部或部分檢修、試驗(yàn)；?配電變壓器低壓側(cè)配電盤的大修或更換；?配電變壓器至配電室的架空導(dǎo)線、電纜的大修或更換；?配電室配電盤上的空氣開關(guān)、電磁開關(guān)、三極刀開關(guān)、漏電保護(hù)器和計(jì)量裝置的大修或更換；2、安全措施票制度執(zhí)行安全措施票制度工作是指設(shè)備停電后進(jìn)行的一般工作，其內(nèi)容為：?線路清掃，電桿、構(gòu)架刷漆以及一般維護(hù)工作；?在干線或分支線上連接、撤除接戶線或臨時(shí)用電引下線工作；~20~XXXXXX研究所培訓(xùn)教材?動(dòng)力用戶配電盤、電動(dòng)機(jī)的安裝和撤除工作；?在線路拉線上進(jìn)行一般的維護(hù)工作3、工作許可制度?工作許可人接到已簽發(fā)的工作票或措施票后，應(yīng)到現(xiàn)場核對(duì)無誤后，按其所列項(xiàng)目正確完成工作；?工作開始前，工作許可人手持工作票或措施票到現(xiàn)場逐項(xiàng)交代已完成的安全措施，并親眼看到，對(duì)已停電的設(shè)備，應(yīng)以手指背觸試，證明卻已無電4、工作監(jiān)護(hù)制度和現(xiàn)場看守制度?工作監(jiān)護(hù)人由工作負(fù)責(zé)人擔(dān)任；?工作監(jiān)護(hù)人必須始終在工作現(xiàn)場，對(duì)工作人員的工作認(rèn)真監(jiān)護(hù)，及時(shí)糾正違反安全的行為；?為確保施工安全，工作負(fù)責(zé)人可委派一人或數(shù)人在指定地點(diǎn)負(fù)責(zé)看守任務(wù)5、工作間斷制度?工作中遇有雷、雨、大風(fēng)或其他威脅工作人員安全時(shí)，工作負(fù)責(zé)人可臨時(shí)停止工作；?工作間斷時(shí)，工作地點(diǎn)的安全措施應(yīng)不變；?恢復(fù)工作前，應(yīng)檢查各項(xiàng)安全措施是否正確完備6、工作終結(jié)驗(yàn)收和恢復(fù)送電制度?全部工作完畢后，工作人員應(yīng)清掃、整理現(xiàn)場，驗(yàn)收合格后，工作負(fù)責(zé)人方可命令所有負(fù)責(zé)人員撤離工作地點(diǎn)，向工作許可人報(bào)告全部檢修工作結(jié)束；?工作許可人當(dāng)接到工作結(jié)束的報(bào)告后，應(yīng)會(huì)同工作負(fù)責(zé)人到現(xiàn)場檢查驗(yàn)收工作完成情況，待工作許可人拆除所有接地線，方可給檢修設(shè)備合閘送電低壓工作的技術(shù)措施1、停電~21~XXXXXX研究所培訓(xùn)教材?施工、檢修與試驗(yàn)，必須把需要停電的各方面電源完全斷開；?禁止在只斷開電源的設(shè)備上工作，必須在拉開刀開關(guān)或取下熔斷器，使各方面至少有一處明顯斷開點(diǎn)后，方可工作；?兩臺(tái)配電變壓器共有一個(gè)接地引下線時(shí)，其中一臺(tái)配電變壓器低壓出線端停電檢修，另一臺(tái)也必須停電2、驗(yàn)電?驗(yàn)電前應(yīng)先在帶電設(shè)備上進(jìn)行檢驗(yàn)，以驗(yàn)證驗(yàn)電筆是否好，然后再驗(yàn)電設(shè)備的A、B、C三相和中性線導(dǎo)體上，逐相驗(yàn)明卻無電壓；?不得以設(shè)備分合位置表示牌的指示、母線電壓表指示零位、電源指示燈熄滅、電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)以及變壓器有無聲響等，作為判斷設(shè)備已停電的依據(jù)；?檢修開關(guān)、刀開關(guān)或熔斷器時(shí)，應(yīng)在斷口兩側(cè)驗(yàn)電。桿上電力線驗(yàn)電時(shí)，先驗(yàn)下層，后驗(yàn)上層；先驗(yàn)據(jù)人體較近的導(dǎo)線，后驗(yàn)據(jù)人體較遠(yuǎn)的導(dǎo)線~22~XXXXXX研究所培訓(xùn)教材3、掛接地線?經(jīng)驗(yàn)明停電設(shè)備兩端確實(shí)無電后，應(yīng)立即在檢修設(shè)備的工作點(diǎn)兩端導(dǎo)體上掛接地線；?凡有可能送電刀檢修設(shè)備上或使停電檢修設(shè)備可能產(chǎn)生感應(yīng)電壓的各個(gè)方面的線路（包括零線）都有掛接地線；?嚴(yán)禁隨意移動(dòng)已掛好的接地線4、懸掛標(biāo)識(shí)牌?在以下刀開關(guān)、開關(guān)的操作把手上掛“禁止合閘，有人工作”標(biāo)識(shí)牌；A、一經(jīng)合閘即可送電到工作地點(diǎn)的開關(guān)、刀開關(guān)；B、已停用的設(shè)備，一經(jīng)合閘既有造成人身觸電危險(xiǎn)、設(shè)備損壞或引起漏電保護(hù)器動(dòng)作的開關(guān)、刀開關(guān)?在以下地點(diǎn)掛“止步，有電危險(xiǎn)”的標(biāo)識(shí)牌；A、運(yùn)行設(shè)備周圍的固定遮攔上；B、施工地點(diǎn)附近的固定遮攔上；C、低壓設(shè)備做耐壓試驗(yàn)死亡周圍遮攔上；?在以下臨近帶電線路設(shè)備的場所，應(yīng)懸掛“禁止攀登，有電危險(xiǎn)”的標(biāo)識(shí)牌；A、和其他人員可能誤登的電桿或配電變壓器的臺(tái)架上；B、距離線路或變壓器較近，有可能誤攀登的建筑物附錄常用低壓電氣設(shè)備的功率及額定電流名稱功率（W）額定電流（A）熒光燈(6+4)~(40+8)0.13～0.42電子管收音機(jī)300.15~0.19立體聲收錄機(jī)2×5～2×180.05~0.2312英寸黑白電視機(jī)350.18~0.23~23~XXXXXX研究所培訓(xùn)教材20英寸彩色電視機(jī)70～800.35~0.52洗衣機(jī)90~1800.82~1.36電熱毯20~1000.09~1.45電熱杯3001.36電風(fēng)扇660.33電飯鍋300~14001.36~6.36~24~XXXXXX研究所培訓(xùn)教材第一章光伏及風(fēng)/光互補(bǔ)發(fā)電概述1.1光伏發(fā)電簡介1.1.1光伏技術(shù)概述太陽能分布廣泛，可自由利用，取之不盡，用之不竭，是人類最終可以依賴的能源。“太陽能光伏發(fā)電”—簡稱“光伏發(fā)電”，是直接將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的一種發(fā)電形式。它具有無污染、無噪聲、安全可靠、故障率低，維護(hù)簡便、容量可大可小、建設(shè)周期短等優(yōu)點(diǎn)。它是目前邊遠(yuǎn)地區(qū)能源供應(yīng)的一種有效的補(bǔ)充。隨著化石燃料的逐漸消耗，太陽能光伏發(fā)電技術(shù)將越來越顯示出其重要性和發(fā)展?jié)摿?。光伏技術(shù)早期最常見的應(yīng)用是向手表、計(jì)算器提供電能。在大規(guī)模應(yīng)用方面具有代表性的是，近年來安裝的向地區(qū)供電的大型光伏電站、村落集中光伏供電系統(tǒng)和用于“應(yīng)急”設(shè)備的后備電源等等。1.1.2光伏發(fā)電發(fā)展和前景1.發(fā)展我國光伏發(fā)電技術(shù)及市場的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段：第一階段：起步階段。從70年代中期到80年代中期，國家投入了大量自己用于支持太陽能的研究和系統(tǒng)開發(fā)，這一時(shí)期由于技術(shù)不成熟，太陽電池的產(chǎn)量低，價(jià)格昂貴，市場發(fā)展緩慢，應(yīng)用范圍也很有限。主要應(yīng)用于光伏航標(biāo)燈、太陽燈塔、氣象及通訊用光伏電源。第二階段：市場形成階段。從80年代后期，我國先后引進(jìn)了7條太陽電池生產(chǎn)線，初步具備了規(guī)模化生產(chǎn)能力。太陽電池的價(jià)格也隨之下降，太陽電池的降價(jià)促使光電市場的形成，光伏發(fā)電開始廣泛的應(yīng)用于通訊、交通、邊遠(yuǎn)地區(qū)用電、工農(nóng)業(yè)應(yīng)用、民用產(chǎn)品等各個(gè)領(lǐng)域。第三階段：快速發(fā)展時(shí)期。經(jīng)過十多年的科研和示范，光伏發(fā)電技術(shù)逐步成熟起來。光伏發(fā)電對(duì)于解決邊遠(yuǎn)地區(qū)及分散居住人口的生活用電的重要作用也被越來越多的人認(rèn)識(shí)。90年代以來，光伏發(fā)電技術(shù)已開始列如國家的電力建設(shè)計(jì)劃，并在一些重大的工程項(xiàng)目中得到采用，如這次的“送電到鄉(xiāng)”項(xiàng)目。~25~XXXXXX研究所培訓(xùn)教材目前我國大約有40多個(gè)研究機(jī)構(gòu)和大學(xué)參與光伏技術(shù)研究與開發(fā)活動(dòng)。光伏系統(tǒng)的研究與開發(fā)取得了很大進(jìn)展，主要包括100—500W控制/逆變成套設(shè)，1—5kW光伏水泵系統(tǒng)，光伏照明系統(tǒng)，光伏電視系統(tǒng)，光伏通訊系統(tǒng)，氣象站光伏電源，集中式光伏電站以及5kW光伏并網(wǎng)示范系統(tǒng)等；在部件方面，主要有高效率10kW、15kW逆變器及30kW正弦波逆變器等；同時(shí)還成功地研制出新型太陽電池及組件特性測試系統(tǒng)等等。近年來，太陽能光伏發(fā)電技術(shù)在我國得到了推廣應(yīng)用，先后建成20kW以上光伏電站7座，其中1998年在西藏安多縣海拔4500米處，建成功率100kW的光伏電站，（見圖1-1）。今年僅在那曲建成20kW以上的光伏電站就多達(dá)34個(gè)，其中雙湖特別行政區(qū)北措折鄉(xiāng)光伏電站是目前世界上海拔最高的光伏電站，海拔5400米。圖1-1西藏安多縣功率100kW光伏電站~26~XXXXXX研究所培訓(xùn)教材1.1.3光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成光伏發(fā)電系統(tǒng)主要包括以下部件：太陽電池方陣：簡稱“方陣”，在金屬支架上用導(dǎo)線連在一起的多個(gè)太陽電池組件的組合體。太陽電池方陣產(chǎn)生所需要的電壓和電流；蓄電池組：提供存儲(chǔ)直流電能的裝置；控制器：系統(tǒng)控制裝置。通過對(duì)系統(tǒng)輸入輸出功率的調(diào)節(jié)與分配，實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池電壓的調(diào)整，以及系統(tǒng)賦予的其它控制功能；逆變器：為運(yùn)行以交流為動(dòng)力的負(fù)載，將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姷碾姎庠O(shè)備；交流負(fù)載：以交流電為動(dòng)力的裝置或設(shè)備。光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成如圖1-2所示。圖1-2光伏發(fā)電系統(tǒng)框圖其形式分為：（1）儲(chǔ)能式直流光伏系統(tǒng)儲(chǔ)能式直流系統(tǒng)的負(fù)載白天或夜間均可運(yùn)行，也可以連續(xù)或間歇運(yùn)行，夜間或陰天時(shí)負(fù)載將從蓄電池汲取電能。儲(chǔ)能式直流系統(tǒng)的基本部件包括太陽電池板，充電控制器，儲(chǔ)能蓄電池以及作為系統(tǒng)負(fù)載的用電設(shè)備（見圖1-3）。蓄電池組的規(guī)模和配置應(yīng)取決于系統(tǒng)電壓和夜間使用的電流。另外，當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件和特點(diǎn)，例如陰天情況和環(huán)境溫度在蓄電池設(shè)計(jì)中必須給予考慮。太陽電池組件的數(shù)量必須慎重選擇，以便在白天能充分的向蓄電池充電。~27~XXXXXX研究所培訓(xùn)教材圖1-3儲(chǔ)能式直流光伏系統(tǒng)（2）交/直流兩用光伏系統(tǒng)太陽電池板產(chǎn)生的是直流電（DC），絕大多數(shù)用電設(shè)備需要交流電（AC）。逆變器可將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，因此向交流負(fù)載供給電能的直流系統(tǒng)必須使用逆變器。在光伏系統(tǒng)里逆變器增加了系統(tǒng)的適應(yīng)性，為用戶提供了方便，但是也增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性、成本和電能損失。目前大多數(shù)電氣產(chǎn)品都是交流設(shè)備，交流電器設(shè)備有更多的選擇余地，與直流設(shè)備相比交流設(shè)備一般具有較低的成本和較高的可靠性。高質(zhì)量的逆變器已商品化，并有不同的容量范圍供用戶選擇。交/直流兩用光伏系統(tǒng)原理如圖1-4所示。圖1-4交直流兩用光伏~28~XXXXXX研究所培訓(xùn)教材1.1.3光伏發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)1．可靠：在惡劣的環(huán)境和氣候條件下，光伏發(fā)電系統(tǒng)很少產(chǎn)生故障。2．耐用：目前，絕大多數(shù)光伏組件的生產(chǎn)技術(shù)都足以保證10年以上其性能不下降，從而有充分理由相信光伏組件可以發(fā)電25年或更長的時(shí)間。3．維護(hù)費(fèi)用低：光伏系統(tǒng)只需要周期性的檢查和很少的維護(hù)工作量，因此維護(hù)費(fèi)用比常規(guī)發(fā)電設(shè)備要少得多。4．無需燃料費(fèi)用：由于光伏系統(tǒng)不需要燃料，從而免去了購買、儲(chǔ)存和運(yùn)輸燃料的費(fèi)用。5．減少噪聲污染：光伏系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)部件很少，基本沒有噪聲。6．光伏組件積木化：便于用戶根據(jù)自己的需要選擇和調(diào)整發(fā)電系統(tǒng)的容量大小，安裝時(shí)靈活方便。7．安全：光伏系統(tǒng)不需要易燃的燃料，只要設(shè)計(jì)和安裝適當(dāng)，系統(tǒng)具有很高的安全性。8．供電自主性：離網(wǎng)運(yùn)行的光伏發(fā)電系統(tǒng)，具有供電的自主性、靈活性。9．非集中電網(wǎng)：小型分散的光伏發(fā)電站，可減少公用電網(wǎng)故障給用戶帶來的不良影響及危害。10．高海拔性能：在高海拔處由于日照增強(qiáng)，光伏系統(tǒng)的功率輸出也隨之增加，因此使用光伏發(fā)電非常有利。缺點(diǎn)1．初投資大：光伏系統(tǒng)初投資高。2．日照不穩(wěn)定：天氣對(duì)任何太陽能系統(tǒng)的功率輸出都有很大影響，氣候或場地條件變化時(shí)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)隨之改變。3．需儲(chǔ)能裝置：為了夜間或以后某個(gè)時(shí)間用電，光伏系統(tǒng)需使用蓄電池儲(chǔ)能。蓄電池組增加了系統(tǒng)規(guī)模、成本及維護(hù)工作量。4．需技術(shù)培訓(xùn)：光伏系統(tǒng)使用了很多人們不熟悉的新技術(shù)，在偏遠(yuǎn)地區(qū)了解這些技術(shù)的人又不多。因此，用戶在使用光伏系統(tǒng)前，都需要經(jīng)過技術(shù)培訓(xùn)。~29~XXXXXX研究所培訓(xùn)教材1.2光伏/風(fēng)力互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)簡介1.2.1風(fēng)能利用與風(fēng)力發(fā)電眾所周知，風(fēng)是空氣流動(dòng)的結(jié)果。以風(fēng)力為動(dòng)力作功，為人類服務(wù)，是一種古老的能源利用形式。風(fēng)力發(fā)電裝置有兩種運(yùn)行方式，一是并網(wǎng)運(yùn)行，二是離網(wǎng)（獨(dú)立）運(yùn)行。在離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，由于風(fēng)能是一種不穩(wěn)定的能源，如果沒有儲(chǔ)能裝置或其它發(fā)電裝置的配合，風(fēng)力發(fā)電裝置難以提供出可靠而穩(wěn)定的電能。解決上述穩(wěn)定供電的方法有兩個(gè)，一是利用蓄電池儲(chǔ)能來穩(wěn)定風(fēng)力發(fā)電機(jī)的電能輸出；另一個(gè)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)與光伏發(fā)電或柴油發(fā)電機(jī)等發(fā)電方式互補(bǔ)運(yùn)行。由于離網(wǎng)運(yùn)行的機(jī)組不需要電網(wǎng)的支持，特別適合在交通不發(fā)達(dá)的邊遠(yuǎn)地區(qū)使用，因此，在發(fā)展中國家得到了推廣應(yīng)用。1.2.2光伏/風(fēng)力互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成根據(jù)氣象資源和氣候條件的不同，光伏/風(fēng)力互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成不盡相同，主要有以下幾種形式：1．光伏/風(fēng)力互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)：適合于太陽能資源非常豐富，風(fēng)能資源稍差的地區(qū)。2．風(fēng)力/光伏互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)：適合于風(fēng)能能資源非常豐富，太陽能資源稍差的地區(qū)。1.2.3光伏/風(fēng)力互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)（1）利用太陽能、風(fēng)能的互補(bǔ)特性,可以產(chǎn)生比較穩(wěn)定的總輸出,增加了系統(tǒng)供電的穩(wěn)定性和可靠性。（2）在保證同樣供電的情況下,可大大減少儲(chǔ)能蓄電池的容量,并且基本上不消耗柴油。（3）合理的設(shè)計(jì)和匹配,可以獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。~30~XXXXXX研究所培訓(xùn)教材缺點(diǎn)（1）光伏/風(fēng)力互補(bǔ)系統(tǒng)與離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電或獨(dú)立光伏供電系統(tǒng)相比較，系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜，對(duì)系統(tǒng)控制要求高。（2）光伏/風(fēng)互補(bǔ)系統(tǒng)欲取得較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，要求有對(duì)系統(tǒng)有更高的管理水平。目前以開發(fā)光/風(fēng)互補(bǔ)村落供電系統(tǒng)為重點(diǎn)的通電到鄉(xiāng)工程已經(jīng)完成安裝，在那曲“送電到鄉(xiāng)”項(xiàng)目中共安裝風(fēng)/光互補(bǔ)電站十座，分別在那曲和安多縣。而村村通電工程即將開始，這標(biāo)志著我國離網(wǎng)型村落供電建設(shè)即將進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展階段。圖1-5光伏/風(fēng)力互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)~31~XXXXXX研究所培訓(xùn)教材第二章光伏發(fā)電原理2.1太陽電池簡介太陽電池是一種具有光-電轉(zhuǎn)換特性的半導(dǎo)體器件，它直接將太陽輻射能轉(zhuǎn)換成直流電，是光伏發(fā)電的最基本單元。太陽電池的輸出電流受自身面積和日照強(qiáng)度的影響，面積較大的電池能夠產(chǎn)生較強(qiáng)的電流。2.2光伏電路2.2.1簡單光伏電路組成電路的最基本要素是電源、開關(guān)、導(dǎo)體和負(fù)載，例如：蓄電池、、開關(guān)、電燈三者用金屬導(dǎo)線連到一起，便構(gòu)成一個(gè)最基本的電路，如圖2-1（a）所示。該電路有一個(gè)單一的12V電源和單一的12V24W白熾燈泡作為負(fù)載，利用一個(gè)開關(guān)接通或斷開燈泡與電源的連接。（b）簡單光伏電路圖2-1（a）基本電路太陽電池非常象小的蓄電池，可以用金屬導(dǎo)線將多個(gè)單個(gè)電池串聯(lián)、并聯(lián)或串/并聯(lián)，以得到負(fù)載所需要的電壓和電流值。依照上述電路構(gòu)成原理，將圖2-1（a）中的蓄電池替換成太陽電池（PV）后，就成為一個(gè)最簡單的光伏電~32~XXXXXX研究所培訓(xùn)教材路，如圖2-1（b）所示。當(dāng)陽光照射時(shí)，太陽電池發(fā)出的電流流過白熾燈的燈絲，燈泡將發(fā)光。2.2.2太陽電池的串聯(lián)/并聯(lián)1．電池片、組件、電池板和方陣太陽電池的最基本單元是“單體電池”，亦稱“電池片”。為了便于工程上使用，太陽電池出廠前還需要通過一整套的封裝工藝，將電池片組裝成“太陽電池組件”，“組件”是由多個(gè)電池片串聯(lián)而成。根據(jù)光伏工程安裝的需要，在現(xiàn)場還可將多個(gè)組件通過串聯(lián)、并聯(lián)組裝成“太陽電池板”，“電池板”的輸出電壓和電流依據(jù)光伏系統(tǒng)實(shí)際需來確定。在大型光伏發(fā)電站還要將太陽電池板組裝成“太陽電池方陣”，“方陣”的輸出電壓和電流同樣依據(jù)光伏系統(tǒng)的實(shí)際需來確定。太陽電池片、組件、電池板和方陣的示意圖見圖2-2。圖2-2~33~XXXXXX研究所培訓(xùn)教材2.組件串聯(lián)和并聯(lián)太陽電池件組件同普通電源一樣，也采用電壓值和電流值標(biāo)定。在充足的陽光下40—50W組件的標(biāo)稱電壓是12V，電流大約3A。同蓄電池的串、并聯(lián)效果一樣，根據(jù)需要組件可以組合到一起，得到不同電壓和電流的太陽電池板。組件串聯(lián)時(shí)電流值不變，電壓將增加，相同的兩個(gè)12V、3A組件串聯(lián)接線后得到24V、3A系統(tǒng)，如圖2-3所示。組件并聯(lián)時(shí)電壓值不變，電流將增加，相同的兩個(gè)12V、3A組件并聯(lián)接線后得到12V、6A系統(tǒng)，如圖2-4所示。圖2-3串聯(lián)太陽電池組件圖2-4并聯(lián)太陽電池組件~34~XXXXXX研究所培訓(xùn)教材每路2根長線6根短線+-++-+-+-+-+-+-+--J1-1J1-2J1-3J1-4J1-6J1-5J1-7J1-85千瓦電池板接線圖第一路1#光伏接線箱端子西門子10千瓦接線圖-1第二路+-++-+-+-+-+-+-+--第三路+-++-+-+-+-+-+-+--第四路+-++-+-+-+-+-+-+--~35~XXXXXX研究所培訓(xùn)教材第三章風(fēng)力機(jī)簡介風(fēng)力機(jī)主要類型與結(jié)構(gòu)從能量轉(zhuǎn)換角度看，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組包含兩大部分：其一是風(fēng)力機(jī)，它的功能是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能：其二是發(fā)電機(jī)，它的功能是將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。風(fēng)力機(jī)種類和式樣很多，難以一一盡述。但由于風(fēng)力機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的主要部件是受風(fēng)力作用而旋轉(zhuǎn)的風(fēng)輪，因此，風(fēng)力機(jī)依風(fēng)輪的結(jié)構(gòu)及其在氣流中的位置大體上可分為兩大類：一類為水平軸風(fēng)力機(jī)，另一類為垂直軸風(fēng)力機(jī)。水平軸風(fēng)力機(jī)水平軸風(fēng)力機(jī)的風(fēng)輪圍繞一個(gè)水平軸旋轉(zhuǎn)，工作時(shí)風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)平面與風(fēng)向垂直，如圖3-1所示。風(fēng)輪葉片數(shù)目的多少，視風(fēng)力機(jī)的用途而定。用于風(fēng)力發(fā)電的風(fēng)力機(jī)一般葉片數(shù)取1～4片（多數(shù)為2片或3片），而用于風(fēng)力提水的風(fēng)力機(jī)一般取葉片數(shù)為12～24片。葉片數(shù)多的風(fēng)力機(jī)通常稱為低速風(fēng)力機(jī)。葉片數(shù)少的風(fēng)力機(jī)通常稱為高速風(fēng)力機(jī)，它在高速運(yùn)行時(shí)有較高的風(fēng)能利用系數(shù)，但起動(dòng)風(fēng)速較高。由于其葉片數(shù)很少，在輸出同樣功率的條件下比低速風(fēng)輪要輕得多，因此適用于發(fā)電。圖3-1水平軸風(fēng)力機(jī)a）高速風(fēng)力機(jī)b）低速風(fēng)力機(jī)~36~XXXXXX研究所培訓(xùn)教材第四章控制器4．1概述控制器主要用于防止蓄電池被方陣過充電和被負(fù)載過放電。當(dāng)光伏功率系統(tǒng)包括一個(gè)控制器時(shí)，它主要服務(wù)于兩個(gè)目的：?防止蓄電池過充；?防止蓄電池過度放電；當(dāng)保護(hù)蓄電池過充電時(shí)，充電控制器必須首先檢測蓄電池是否充滿，然后決定停止或減少蓄電池的充電電流，此充電電流來自太陽電池方陣。以那曲“送電到鄉(xiāng)”項(xiàng)目中科諾偉業(yè)科技有限公司的KN系列光伏及風(fēng)/光互補(bǔ)控制器為例，對(duì)充、放電控制器的原理、組成、使用、特點(diǎn)及維護(hù)作一介紹。KN系列光伏控制器中每個(gè)光電控制單元用來控制太陽電池陣列給蓄電池充電并防止蓄電池過充。太陽電池陣列分6個(gè)支路并聯(lián)向蓄電池充電，6個(gè)支路的控制完全相同。采用壓敏電阻來防止感應(yīng)雷對(duì)本柜的侵入?？刂茊卧獌?nèi)每個(gè)太陽電池支路的接線端子及元件均相同，分別用K1、K2…K6代表6個(gè)太陽電池支路。圖4.1控制柜、配電柜及逆變器~37~XXXXXX研究所培訓(xùn)教材4．2、控制柜面板圖1#V1A1SW1SW2光伏1#3#2#V1A1A3V3V2A2SW5SW6SW3SW4SW2SW1光伏光伏光伏2#1#V1V2A2A1SW1SW2SW4SW3風(fēng)能風(fēng)能2#V2A2SW3SW4光伏1#A1V1SW1SW2光伏2#1#V1V2A2A1SW1SW2SW4SW3風(fēng)能風(fēng)能光伏光伏抽屜柜接線端子風(fēng)能抽屜柜接線端子4#A4V4SW8SW74．3、控制柜的功能a、光電單元抽屜中安裝有6個(gè)功能相同光電單元，可對(duì)應(yīng)外接6個(gè)太陽電池發(fā)電支路。其中4個(gè)發(fā)電支路由1組發(fā)電單元組成，另外2個(gè)發(fā)電支路由2組發(fā)電單元并聯(lián)而成。每組發(fā)電單元由9個(gè)140Wp、34V的太陽電池組件串聯(lián)組成。每個(gè)發(fā)電支路中包含固態(tài)繼電器、防反二極管、斷路器和壓敏電阻。（見單元圖）~38~XXXXXX研究所培訓(xùn)教材SSR1+-b、光電控制線路板本柜內(nèi)裝有1塊電路板包括兩部分功能一是蓄電池充、放電控制；二是直流電壓轉(zhuǎn)換220V/15V。控制板上包含有六個(gè)控制電路。它們各自控制一個(gè)太陽電池發(fā)電支路。當(dāng)蓄電池電壓達(dá)到設(shè)定電壓值時(shí)，線路板上的三極管不導(dǎo)通，紅色發(fā)光二極管（位于固態(tài)繼電器上）由亮變滅；直流固態(tài)繼電器關(guān)斷，斷開這條太陽電池發(fā)電支路，不再向蓄電池充電。蓄電池電壓在工作范圍內(nèi)時(shí)，發(fā)光二極管為亮。蓄電池電壓值與發(fā)光二極管狀態(tài)見下表：光電池支路發(fā)光二極管123456滅260260265265270270亮255255260260265265c、風(fēng)電單元抽屜中安裝有3個(gè)功能相同風(fēng)電單元，可對(duì)應(yīng)外接3臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)。每個(gè)發(fā)電支路中包含三相固態(tài)繼電器、三相整流橋和壓敏電阻。（見單元圖）~39~XXXXXX研究所培訓(xùn)教材GSSR耗能風(fēng)電單元圖d、風(fēng)電控制線路板本柜內(nèi)裝有1塊電路板包括兩部分功能一是蓄電池充、放電控制；二是直流電壓轉(zhuǎn)換220V/15V?？刂瓢迳习?個(gè)控制電路。它們各自控制一臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)。當(dāng)蓄電池電壓達(dá)到設(shè)定電壓值時(shí)，線路板上的三極管導(dǎo)通，紅色發(fā)光二極管（位于固態(tài)繼電器上）由滅變亮；交流固態(tài)繼電器導(dǎo)通，風(fēng)力發(fā)電機(jī)接到耗能負(fù)載箱，不再向蓄電池充電。蓄電池電壓在工作范圍內(nèi)時(shí)，發(fā)光二極管為滅。蓄電池電壓值與發(fā)光二極管狀態(tài)見下表：風(fēng)電池支路發(fā)光二極管123亮260265270滅255260265·控制單元安裝有直流電流表15A一只，直流電壓表450V一只。15A表指示的是太陽光伏電池（風(fēng)力發(fā)電機(jī)）發(fā)電產(chǎn)生的電流，通過步進(jìn)開關(guān)的轉(zhuǎn)換來指示各發(fā)電支路的電流。450V表指示光伏發(fā)電的電壓值，通過步進(jìn)開關(guān)的轉(zhuǎn)換來指示各發(fā)電支路的電壓。~40~XXXXXX研究所培訓(xùn)教材4．4、控制柜的使用和操作·本柜應(yīng)安放在干燥，易通風(fēng)的房間內(nèi)·柜體應(yīng)保護(hù)接地·通過觀察控制柜面板上的儀表，可讀出太陽電池發(fā)電支路的電壓和電流值·通過面板上儀表的顯示，可以知道每個(gè)光伏發(fā)電支路是否運(yùn)行。4．5、控制柜的維護(hù)和檢修·控制柜經(jīng)運(yùn)輸放置到安裝地點(diǎn)后，使用前應(yīng)仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)有損壞的元器件應(yīng)重新更換，有松動(dòng)的部件重新固定牢固，確認(rèn)沒有問題后，方可使用?！し乐箍刂乒裢饪锥氯??！ぴ谟腥照仗鞖庀?，若顯示太陽電池支路的直流電流表指示為零時(shí)，此時(shí)應(yīng)看控制柜面板上太陽電池支路的直流電壓表是否顯示，若不顯示，應(yīng)檢查太陽電池支路中斷路器是否斷開，防反二極管是否損壞，支路中各導(dǎo)線連接是否牢固接觸良好等；若電壓表有顯示，應(yīng)檢查蓄電池電壓是否達(dá)到設(shè)定的斷開值，若未到達(dá)，應(yīng)檢查表頭接線是否松動(dòng)，固態(tài)繼電器是否損壞?！と粜铍姵仉妷褐颠_(dá)到過充值后仍上升，應(yīng)檢查柜內(nèi)各固態(tài)繼電器上發(fā)光二極管是否顯示，固態(tài)繼電器輸入端是否有輸入電壓，與固態(tài)繼電器輸入端串接的三極管是否損壞，與三極管有關(guān)連的集成電路輸出是否>10V，DC/DC輸出是否15V等，若發(fā)現(xiàn)元器件損壞，應(yīng)更換。當(dāng)控制線路板不能正常工作時(shí)，應(yīng)用備用板更換，保證控制柜正常運(yùn)行。注意事項(xiàng)·只允許本電站的工作人員操作使用本控制柜。·控制柜與其它外部裝置連接正確后，禁止隨便改動(dòng)連接線?！た刂凭€路板上的電位器不得隨便調(diào)節(jié)?！ぴ骷p壞后，更換新的元器件時(shí)，應(yīng)選用原型號(hào)元器件或與原使用的器件規(guī)格相同的器件。~41~XXXXXX研究所培訓(xùn)教材第五章逆變器5．1.概述：逆變器是把直流電能轉(zhuǎn)變成交流電能供給負(fù)載的一種電能轉(zhuǎn)換裝置。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，太陽能在陽光照射下產(chǎn)生直流電，然而以直流電形式供電的系統(tǒng)有著很大的局限性。例如，電視機(jī)、電冰箱、日光燈等大多數(shù)家用電器均不能直接用直流電源供電。因此，除小容量戶用系統(tǒng)外，在大多數(shù)光伏發(fā)電系統(tǒng)中都需要配備逆變器。逆變器一般還具備有自動(dòng)穩(wěn)頻穩(wěn)壓功能，可保障光伏發(fā)電系統(tǒng)的供電質(zhì)量。因此，逆變器已成為光伏發(fā)電系統(tǒng)中不可缺少的設(shè)備。以那曲“送電到鄉(xiāng)”項(xiàng)目中的逆變器為例：本系列逆變器是專門針對(duì)缺電地區(qū)設(shè)計(jì)的一種太陽能發(fā)電專用逆變器，由太陽能發(fā)電給蓄電池充電，本機(jī)將蓄電池貯存的直流電轉(zhuǎn)化為220V交流電，供用電設(shè)備使用。本系列逆變器采用最先進(jìn)的SPWM和IGBT技術(shù)，控制精確，輸入輸出隔離，安全高效，具有性能指標(biāo)好，可靠性高，外形美觀，安裝容易，操作簡單，維護(hù)便利，噪音低，無污染等特點(diǎn)。該系列逆變器廣泛應(yīng)用于無電的山區(qū)村莊、草原村落、邊疆海島以及油田、部隊(duì)、學(xué)校等領(lǐng)域或單位。該系列逆變器具有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集功能和通訊功能，為廣大系統(tǒng)用戶實(shí)施遠(yuǎn)程管理和監(jiān)控提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持。5．2工作原理輸出直流輸入輸出直流輸入逆變器輸出濾波防雷保護(hù)逆變器輸出濾波防雷保護(hù)圖5．1系統(tǒng)原理方框圖~42~XXXXXX研究所培訓(xùn)教材5．3逆變器結(jié)構(gòu)及其功能說明987231564圖5.2前面板控制和指示部分示意圖1011圖5.3CFX10K后面板結(jié)構(gòu)圖~43~XXXXXX研究所培訓(xùn)教材1213交流輸出直流輸入15防雷器件＋NGL交流輸出電池輸入－靜音開關(guān)17報(bào)警器16靜音開關(guān)14接線端子圖5.4打開保護(hù)蓋板后看到的接線部分結(jié)構(gòu)圖1.輸入指示燈：純逆變器此燈不亮。2.旁路指示燈：純逆變器此燈不亮。3.輸出指示燈：此綠色LED亮，代表逆變器輸出正常。4.電池低電壓指示燈：此綠燈亮，代表電池能量即將耗盡。5.過載指示燈：此紅燈亮，表示負(fù)載超載。6.故障指示燈：此紅燈亮，表示逆變器故障。7.LCD液晶顯示器：數(shù)位訊號(hào)顯示，由畫面循環(huán)切換按鍵控制LCD畫面切換。顯示內(nèi)容見表1。~44~XXXXXX研究所培訓(xùn)教材表1序號(hào)LCD中文顯示說明1輸出正常/輸出關(guān)斷逆變器的工作狀態(tài)2輸出電壓220Vac交流輸出電壓值3輸出頻率50Hz輸出頻率值4輸出功率100%輸出功率百分比5電池電壓220Vdc電池電壓值8.LCD顯示畫面循環(huán)切換按鍵：每按一次，LCD顯示畫面更換一屏，若15秒鐘左右不再按動(dòng)，畫面將回到初始狀態(tài)。9.逆變器開關(guān)機(jī)按鍵：逆變器日常開關(guān)機(jī)用，按一下此鍵，可開機(jī)，約20秒后轉(zhuǎn)換成逆變器供電輸出，輸出波形為純凈的正弦波。再按一下此鍵，可關(guān)機(jī)。10.DB9通訊界面插座：逆變器與電腦通訊的標(biāo)準(zhǔn)界面。11.風(fēng)機(jī)：供機(jī)器散熱用，請(qǐng)不要用雜物堵塞風(fēng)道，保持通風(fēng)順暢。12.交流輸出空開SW1：控制逆變器交流輸出，并作為交流輸出過載和短路的保護(hù)。13．直流輸入空開SW2：外接電池組由此開關(guān)控制輸入，直流過載保護(hù)用。14．接線端子：共5只，用于電池和交流輸出接線用，不同顏色的端子接不同功能的線，千萬不要接錯(cuò)位置。紅色端子：電池正極，壓接的是紅色線；黑色端子：電池負(fù)極，壓接的是黑色線；白色端子：交流輸出的火線L，壓接的是白色線；藍(lán)色端子：交流輸出的零線N，壓接的是黑色線；綠色端子：保護(hù)接地端，壓接的是黃綠雙色線。為保證用電安全和防雷功能有效，應(yīng)可靠連接到大地。15．防雷器件：共3只，逆變器輸出端L、N、G兩兩之間各一只。該防雷器件用于防止來自逆變器輸出端的雷電襲擊，該器件失效后，窗口呈紅色，應(yīng)及時(shí)更換，否則將失去防雷功能。如需更換請(qǐng)務(wù)必使用相同的規(guī)格。16．防雷失效靜音開關(guān)：該開關(guān)置于打開狀態(tài)“”，防雷器件失效后蜂鳴器才長鳴，開關(guān)處于關(guān)閉狀態(tài)“”，蜂鳴器將不報(bào)警。~45~XXXXXX研究所培訓(xùn)教材注意：平時(shí)不要將開關(guān)處于關(guān)閉狀態(tài)“”。17．報(bào)警器：防雷器件失效后該報(bào)警器長鳴報(bào)警。5.4．安裝操作步驟5.4.1選擇安裝場所為了保證機(jī)器正常工作，請(qǐng)將機(jī)器安裝在可控制的環(huán)境，同時(shí)為避免過熱，請(qǐng)保持機(jī)器通風(fēng)順暢，各通風(fēng)孔及風(fēng)扇不可被雜物阻塞。一個(gè)適合逆變器安裝的場所，必須具備以下條件：(1)地面平穩(wěn)，避免振動(dòng)。(2)通風(fēng)而干燥，周圍無腐蝕性氣體。(3)遠(yuǎn)離熱源，避免陽光直射，避免雨淋或受潮。(4)逆變器的前后面板能夠清楚監(jiān)視，并容易觸控。(5)距離墻壁最少有10公分。5.4.2接線注意事項(xiàng)(1)接線端子顏色必須對(duì)應(yīng)插接，不要插錯(cuò)顏色。(2)外接連線線徑應(yīng)不低于逆變器隨機(jī)附件所配的導(dǎo)線線徑。表2機(jī)型附件所配外接導(dǎo)線線徑CFX10K16mm2CFX15K16mm2CFX20K25mm2CFX30K35mm2(3)請(qǐng)用戶提供良好接地系統(tǒng)，黃綠色的保護(hù)地線請(qǐng)盡量接到大地接地棒接點(diǎn)。~46~XXXXXX研究所培訓(xùn)教材(4)導(dǎo)線插接從逆變器底部的過線孔引出，并請(qǐng)檢查是否可能碰到周圍線路或機(jī)箱金屬件，避免短路。5.4.3.輸出端及電池端接線及檢查:打開前門，可以看到空開和防雷器件的保護(hù)端蓋，先用螺刀將保護(hù)蓋板的螺絲卸下，打開保護(hù)蓋板即可看到逆變器內(nèi)部的5只不同顏色的接線端子。(1)確認(rèn)空開和前面板開關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)。(2)將5只端子從逆變器底部的穿線孔引出。(3)將110只2V電池串接成220V電池組。(4)用逆變器附件帶紅色和黑色端子的紅色、黑色導(dǎo)線分別連接電池組的正極和負(fù)極。(5)用逆變器附件中帶白色和黑色端子的白色、黑色導(dǎo)線分別連接220V交流負(fù)載端。(6)將黃綠保護(hù)地線連接到大地。(7)將以上5只帶導(dǎo)線的端子與逆變器的5只端子按顏色一一對(duì)應(yīng)插接。注意：不同顏色的端子千萬不能插錯(cuò)。(8)請(qǐng)檢查是否可能碰到護(hù)蓋，以防止短路。(9)將保護(hù)蓋板用原來的螺釘鎖回原位。(10)再次檢查端子顏色是否一一對(duì)應(yīng)。(11)用直流電壓表測量確認(rèn)電池組電壓為該逆變器所標(biāo)明的220V直流電壓。(12)不接負(fù)載。5.4.4第一次開機(jī)操作程序?qū)σ陨鲜马?xiàng)確認(rèn)無誤后，請(qǐng)依以下程序開機(jī):(1)將空開往上扳到“0N”的位置。(2)將開關(guān)機(jī)循環(huán)按鍵按下，約20秒后輸出指示燈點(diǎn)亮，LCD顯示電池正常，由逆變器供電，逆變器蜂鳴器每4秒鐘鳴叫一次，電池指示燈同時(shí)閃爍，表示逆變器目前工作正常。逆變器鳴叫約90秒后，會(huì)自動(dòng)停止鳴叫。如果持續(xù)使用電池供電，當(dāng)電池電力將耗盡時(shí)，又會(huì)發(fā)出每1秒鐘一次的警告聲。(3)按下LCD顯示畫面循環(huán)切換按鍵，檢查LCD顯示是否正常。(4)測量輸出電壓正常后，即完成第一次開機(jī)。此時(shí)可關(guān)機(jī)，并關(guān)斷所有開關(guān)。(5)接入負(fù)載，按照以上程序重新開機(jī)。~47~XXXXXX研究所培訓(xùn)教材(6)按下LCD顯示循環(huán)切換按鍵，將顯示畫面切換至輸出功率百分比一屏，如果顯示值>100%，請(qǐng)去除不重要的負(fù)載，使顯示值<100%。(7)逆變器日常關(guān)機(jī)時(shí)，按下開關(guān)機(jī)循環(huán)按鍵即可。5.4.5日常開關(guān)機(jī)操作(1)日常開機(jī)，只需按一次逆變器開關(guān)機(jī)循環(huán)按鍵SW4，使之處于按下狀態(tài)即可啟動(dòng)逆變器。(2)日常關(guān)機(jī)時(shí)，再按一次SW4，使之彈起即可。5.5．防雷功能逆變器輸出端因直接通向戶外，雷雨季節(jié)極易遭受雷擊破壞，本逆變器輸出端安裝了德國“菲尼克斯”公司VAL-MS230ST防雷保護(hù)器，當(dāng)雷電襲擊逆變器輸出端時(shí)，防雷器件發(fā)生作用，將雷電能量泄放到大地，如圖5.5所示。為保證用戶的用電安全和防雷保護(hù)功能有效，設(shè)備應(yīng)有可靠的接地系統(tǒng)。圖5.5防雷原理圖圖5.6防雷報(bào)警原理圖防雷器件遭受若干次雷電襲擊后可能會(huì)失去防雷保護(hù)作用，無論哪只防雷器件失效，防雷失效報(bào)警器都會(huì)發(fā)出鳴叫聲報(bào)警（見圖5.6），此時(shí)應(yīng)立即檢查防雷器件逆變器輸出端L220V靜音開關(guān)報(bào)警器NG~48~XXXXXX研究所培訓(xùn)教材防雷器件顯示窗口，如果防雷器件窗口呈現(xiàn)紅色，表明防雷器件已失去防雷功能，此時(shí)應(yīng)盡快按以下步驟更換防雷器件：(1)關(guān)閉防雷失效靜音開關(guān)，報(bào)警器停止鳴叫。(2)將逆變器前面的保護(hù)蓋板卸下。(3)將失效的防雷器件用力拔下。（見圖5.8）(4)將相同規(guī)格的防雷器件插裝到原來的位置，聽到“咔嚓”聲，表明器件安裝到位。注：規(guī)格型號(hào)與原規(guī)格型號(hào)不同時(shí)可能插裝不上，另外防雷功能將會(huì)喪失。注：規(guī)格型號(hào)與原規(guī)格型號(hào)不同時(shí)可能插裝不上，另外防雷功能將會(huì)喪失。(5)打開防雷失效靜音開關(guān)，此時(shí)報(bào)警器應(yīng)不再鳴叫。(6)如果此時(shí)不具備更換條件，也需要先將失效器件拔下。只有拔下失效防雷器件，逆變器才能正常供電?？膳c生產(chǎn)廠家聯(lián)系更換。防雷器件的安裝位置見圖5.3所示，“菲尼克斯”公司VAL－MS230ST如圖5.7所示。窗口圖5.7VAL-MS230ST防雷器件（帶安裝座）~49~XXXXXX研究所培訓(xùn)教材安裝座防雷器件圖5.8防雷器件的更換過程示意圖5.6．逆變器顯示及異常狀況的處理請(qǐng)按表二對(duì)照逆變器面板之指示燈、LCD顯示值及蜂鳴器叫聲，即可得知逆變器運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常，并可根據(jù)提示進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚怼１?.指示燈輸入輸出電池低壓過載故障蜂鳴器LCD顯示逆變器運(yùn)轉(zhuǎn)狀況處理方式×××××4秒1次輸出功率80%逆變器供電，80%負(fù)載逆變器剛開機(jī)不足25秒×◎×××不叫電池電壓210Vdc逆變器運(yùn)轉(zhuǎn)正常逆變器正常，無需處理×◎×◎×不叫輸出功率100%逆變器滿載運(yùn)轉(zhuǎn)減少負(fù)載，使輸出功率顯示<100%?！痢颉痢颉灵L鳴輸出功率130%逆變器過載130%運(yùn)轉(zhuǎn)減少負(fù)載，使輸出功率顯示<100%,否則25秒后將自動(dòng)關(guān)機(jī)?！痢颉颉?秒1次電池電壓180Vdc逆變器供電，電池電力將耗盡請(qǐng)及時(shí)給電池充電××××◎長鳴逆變器異常請(qǐng)專業(yè)人員檢查注:指示燈：◎：亮×：不亮※：閃爍(電池容量指示燈若閃爍，閃爍的周期與蜂鳴器叫聲同步。)若逆變器每4秒鳴叫一次，90秒后會(huì)自動(dòng)停止鳴叫，等電池電力即將耗盡時(shí)，又會(huì)發(fā)出每1秒鐘一次的叫聲。~50~XXXXXX研究所培訓(xùn)教材5.7．逆變器的日常維護(hù)及保養(yǎng)(1)逆變器應(yīng)定期清潔保養(yǎng)，確保機(jī)器壽命。(2)清潔時(shí)最好將逆變器關(guān)閉，并關(guān)閉空開和開關(guān)。(3)清潔時(shí)請(qǐng)用軟布輕試，切勿使用磨砂作為清潔劑。(4)應(yīng)定期檢查各連接線接頭處，并防止碰撞或松動(dòng)、潮濕、銹蝕等。(5)逆變器散熱通風(fēng)孔，請(qǐng)保持通暢，應(yīng)定期檢查進(jìn)出風(fēng)口是否有異物堵塞。(6)請(qǐng)不要自行打開機(jī)蓋檢修。~51~XXXXXX研究所培訓(xùn)教材第六章系統(tǒng)配線和交流配電6.1簡介光伏及風(fēng)/光互補(bǔ)電站交流配電系統(tǒng)是用來接受和分配交流電能的電力設(shè)備。它主要由控制電器（斷路器、隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)等），保護(hù)電器（熔斷器等），測量電器（電壓表、電流表、電度表等），以及導(dǎo)線等組成。交流配電系統(tǒng)按照設(shè)備所處場所，可分為戶內(nèi)配電系統(tǒng)和戶外配電系統(tǒng)；按電壓等級(jí)，可分為高壓配電系統(tǒng)和低壓配電系統(tǒng)。中小型光伏電站一般供電范圍較小，采用低壓交流供電基本可以滿足用電需要。光伏/風(fēng)力互補(bǔ)發(fā)電村落系統(tǒng)電網(wǎng)按功能可分為輸電線路和配電線路（見圖6-1）。輸電線路主要包括，光伏電站內(nèi)部所有輸送電能的線路（圖中藍(lán)線所示）；配電線路主要包括，光伏電站向外部用戶配送電能的所有線路（圖中紅線示）。村落電網(wǎng)按布設(shè)方式可分為架空線路和地下線路。村落電網(wǎng)的設(shè)計(jì)、線型線材選擇、安裝架設(shè)及巡檢維護(hù)等環(huán)節(jié)，對(duì)光伏電站的經(jīng)濟(jì)性和安全性都有重要影響。電池方陣柴油發(fā)電交流配電柜控制器逆變器蓄電池用戶用戶用戶風(fēng)力((站內(nèi))站發(fā)電圖6-1村落電網(wǎng)框圖圖~52~XXXXXX研究所培訓(xùn)教材6．2那曲KN-PD系列配電系統(tǒng)KN-PD系列配電系統(tǒng)由直流配電部分和交流配電部分組成，兩部分設(shè)計(jì)于一個(gè)柜體內(nèi)的上下兩層，兩層完全隔離。1、直流配電部分：直流配電部分位于配電柜的下側(cè)，其功能包括：⑴各個(gè)控制單元模塊對(duì)蓄電池的導(dǎo)通、關(guān)斷控制；⑵對(duì)逆變器直流輸入端的導(dǎo)通、關(guān)斷控制；⑶蓄電池電壓的測量和光伏陣列總充電電流的測量；直流配電部分在電站的日常運(yùn)行中不用進(jìn)行操作，只在維護(hù)、維修時(shí)才進(jìn)行此部分的操作。~53~XXXXXX研究所培訓(xùn)教材2、交流配電部分：交流配電部分位于配電柜的上側(cè)，它與逆變器的交流輸出端相連，其功能包括：⑴對(duì)各路負(fù)載供電（三相、單相）的控制和計(jì)量；⑵各路負(fù)載的短路保護(hù)；⑶對(duì)各路負(fù)載用電情況的觀測；⑷各輸出線路電壓的觀測；配電柜交流部分是日常運(yùn)行中經(jīng)常操作的部分，日常的供電、斷電都經(jīng)此部分實(shí)現(xiàn)。6．2．1、概述配電柜內(nèi)分上下兩層，上半部分為交流部分，下半部分為直流部分。直流配電柜將控制柜接入的光伏支路（風(fēng)力發(fā)電機(jī)整流后的）直流電充入蓄電池，同時(shí)將蓄電池的直流電接至逆變器輸入端。交流部分將逆變器輸出的交流電接到負(fù)載端，并可通過電度表記錄各負(fù)載支路的用電情況。6．2．2、配電柜功能將蓄電池組和光伏支路（風(fēng)力發(fā)電機(jī)）連接，實(shí)現(xiàn)光伏組件（風(fēng)力發(fā)電機(jī)）對(duì)蓄電池的充電?！⑿铍姵亟M接到單相逆變器的直流輸入端?！蜗嗄孀兤鹘涣鬏敵鼋?jīng)配電柜可向負(fù)載供電?！?duì)蓄電池充放電的機(jī)械控制?！?duì)負(fù)載供電的機(jī)械控制。·通過電度表觀察各負(fù)載支路的用電情況。6．2．3、配電柜操作使用配電柜內(nèi)分上下兩層，上半部分為交流部分，下半部分為直流部分。直流部分控制控制柜三個(gè)光電單元（風(fēng)電單元）向蓄電池充電，并分別控制兩臺(tái)逆變器的直流輸入。交流部分控制交流輸出。~54~XXXXXX研究所培訓(xùn)教材如圖：柜內(nèi)正視柜內(nèi)后視162516251625162516251625Wh1Wh215432154321625DC+DC-412314321123412332A1N1A11N11A2N2A21N21QF1QF2X1-1X1-2X1-3X1-4X2-1X2-2X2-3X2-4LH1LH2QF3QF4QF5QF6QF7X4-1X4-2X4-3X5-1X5-2X5-3X3-1X3-2X3-3X3-4X2X1X5X4X3QF2-6QF2-2QF2-5QF2-1QF1-6QF1-2QF1-5QF1-1QF5-5QF5-1QF4-5QF4-1QF3-5QF3-1QF7-6QF7-2QF6-2QF6-6圖6.2配電柜視圖6．2．4、配電柜的安全使用事項(xiàng)·配電柜柜體接地?！づ潆姽衽c其它裝置連接時(shí)或更換裝置重新連接時(shí)必須保證正確地接線，否則造成裝置和配電柜的損壞。·配電柜中安裝的各種部件應(yīng)固定牢固，防止松動(dòng)，防止接頭之間及導(dǎo)線間的短路。·更換配電柜中的部件時(shí)，必須在配電柜無電條件下進(jìn)行，防止造成人身觸電。~55~XXXXXX研究所培訓(xùn)教材配電柜中的部件發(fā)生損壞后，應(yīng)檢查此種結(jié)果的原因，排除故障后，應(yīng)更換原規(guī)格的部件。6.3本交流配電系統(tǒng)的主要特點(diǎn)6.3.1．對(duì)交流配電系統(tǒng)的通用要求(1)動(dòng)作準(zhǔn)確，運(yùn)行可靠；(2)在發(fā)生故障時(shí)，能夠準(zhǔn)確、迅速的切斷事故電流、避免事故擴(kuò)大；(3)工作安全，操作方便，維修容易；(4)具有較高的機(jī)械壽命和電氣壽命。6.3.2．技術(shù)要求(1)設(shè)備與技術(shù)成熟可靠(2)充分考慮了當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境那曲電站大都位于海拔4500米以上，其主要特征是氣壓低、溫差大、太陽輻射強(qiáng)、空氣密度低。隨著海拔高度的增加，大氣壓力和相對(duì)密度下降，電氣設(shè)備的絕緣程度也隨之下降。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)我們充分考慮到了當(dāng)?shù)貝毫迎h(huán)境對(duì)電氣設(shè)備的不利影響。6.3.3結(jié)構(gòu)的要求(1)散熱高海拔地區(qū)氣壓低，空氣密度小，散熱條件差，對(duì)低壓電氣設(shè)備影響大，因此，在設(shè)計(jì)容量時(shí)留有了較大的余地，以降低工作時(shí)的溫升。(2)維護(hù)和維修交流配電柜為開啟式的雙面維護(hù)結(jié)構(gòu)，便于維護(hù)和維修。(3)接地交流配電柜具有良好的接地保護(hù)系統(tǒng)，以便可靠的防止操作人員觸電。~56~XXXXXX研究所培訓(xùn)教材6.4輸配電線路在光伏系統(tǒng)的場地輸電線設(shè)計(jì)中，通常要求太陽電池方陣至蓄電池的壓降允許值≤5%，各支路壓降允許值≤2%。由于村落光伏電站場地不大，為便于施工和管理，場地輸電線通常采用地下電纜溝的方式鋪設(shè)。一般選用適合地下潮濕環(huán)境的橡膠絕緣電纜。如果直接埋在地下，橡膠電纜應(yīng)放在高強(qiáng)度塑料管內(nèi)，以防車輪壓壞和鼠咬。~57~XXXXXX研究所培訓(xùn)教材第七章蓄電池7.1蓄電池應(yīng)用簡介蓄電池是一種化學(xué)電源，它將直流電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能儲(chǔ)存起來，需要時(shí)再把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋Ｐ铍姵赜胁煌愋?，例如：人們常用的手電筒使用的電池，電量用完后無法再次充電，稱為一次電池（或原電池）。還有一類可充電電池，電量用完后還可以再次充電，稱為二次電池，例如：汽車起動(dòng)用的鉛蓄電池及移動(dòng)電話、筆記本電腦使用的鋰電池等等。7.1.1蓄電池在光伏及風(fēng)力發(fā)電中的應(yīng)用由于存在著太陽輻射的晝夜變化和風(fēng)力變化的季節(jié)性、隨機(jī)性，光伏和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率和能量每時(shí)每刻都在波動(dòng)，使得用戶負(fù)載無法獲得連續(xù)而穩(wěn)定的電能供應(yīng)。在光伏和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中配備蓄電池后，在以下三個(gè)方面提高了系統(tǒng)供電質(zhì)量：（1）解決了電能貯存問題：蓄電池將日照和風(fēng)力充足時(shí)系統(tǒng)發(fā)出的多余電能，保留在夜間或無風(fēng)的陰雨天使用，解決了發(fā)電與用電時(shí)間不一致的問題；（2）起著功率和能量的調(diào)節(jié)作用：各種用電設(shè)備的工作時(shí)段和功率大小都有各自的變化規(guī)律，欲使太陽能和風(fēng)能與用電負(fù)載自然配合是不可能的。蓄電池大的儲(chǔ)能空間和良好的充電與放電性能，為光伏和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)功率和能量的調(diào)節(jié)提供了有利條件；（3）向負(fù)載提供瞬時(shí)大電流：在光伏及風(fēng)力發(fā)電村落系統(tǒng)中常有生產(chǎn)性負(fù)載，這些負(fù)載不僅容量大，而且在起動(dòng)和運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生浪涌電流和沖擊電流，如水泵、割草機(jī)和制冷機(jī)等。蓄電池的低內(nèi)阻及良好的動(dòng)態(tài)特性，可適應(yīng)上述電感性負(fù)載對(duì)電源的要求。~58~XXXXXX研究所培訓(xùn)教材7.1.2常用蓄電池類型蓄電池種類雖然很多，出于對(duì)性能價(jià)格比的考慮，光伏和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中最常用的是鉛蓄電池，其次是堿性蓄電池。1．鉛酸蓄電池用鉛和二氧化鉛作為負(fù)極和正極的活性物質(zhì)（即參加化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)），以濃度為27-37%的硫酸水溶液作為電解液的電池，稱為鉛酸蓄電池（亦稱“鉛蓄電池”）。鉛酸蓄電池不僅具有化學(xué)能和電能轉(zhuǎn)換效率較高、循環(huán)壽命較長、端電壓高，容量大（高達(dá)3000Ah）的特點(diǎn)，而且還具備防酸、隔爆、消氫、耐腐蝕的性能。同時(shí)隨著工藝技術(shù)的提高，鉛酸蓄電池的使用壽命也在不斷提高。近年來還開發(fā)出具有免維護(hù)特點(diǎn)的密封型鉛酸蓄電池。密封式鉛酸電池與液體鉛酸電池差別是，電解質(zhì)是凝膠、固體或海綿狀物質(zhì)，當(dāng)密封電池使用液體電解質(zhì)時(shí)，電解液全部被吸附在超細(xì)玻璃纖維隔板中，以防倒置時(shí)漏液。密封式鉛酸電池，維護(hù)簡便，方便運(yùn)輸，但價(jià)格較貴，一般是開口鉛酸電池2-3倍。在高溫氣候條件下，密封式鉛酸電池過充時(shí)易損壞。2．堿性蓄電池堿性蓄電池是以電解液的性質(zhì)而得名，此類蓄電池的電解液采用了苛性鉀或苛性鈉的水溶液。堿性蓄電池按其極板材料，可分為鎘鎳蓄電池、鐵鎳蓄電池等。鎘鎳蓄電池是以鎘和鐵的混合物作為負(fù)極活性物質(zhì)，以氧化鎳作為正極活性物質(zhì)。鐵鎳蓄電池的正極活性物質(zhì)與鎘鎳蓄電池的正極基本相同，只是負(fù)極以鐵金屬作為活性物質(zhì)。堿性蓄電池與鉛酸蓄電池相比具有體積小，可深放電，耐過充和過放電，以及使用壽命長，維護(hù)簡單等優(yōu)點(diǎn)。堿性蓄電池的主要缺點(diǎn)是內(nèi)阻大，電動(dòng)勢較低，造價(jià)高。同低成本的鉛酸電池比較，鎘鎳電池初始成本高3～4倍，因此在光伏系統(tǒng)中較少采用。~59~XXXXXX研究所培訓(xùn)教材7.2鉛酸蓄電池工作原理7.2.1鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)鉛酸蓄電池主要由以下部分構(gòu)成：正、負(fù)極板組、隔離物、容器和電解液等。固定型（開口式）鉛蓄電池的外形和結(jié)構(gòu)如圖7-1所示。（1）極板：鉛酸蓄電池的正、負(fù)極極板為特殊鉛鈣合金板柵的涂膏式極板。其功能是能保持足夠的容量，長期維持容量特性。（2）隔板：在各種類型的鉛酸蓄電池中，除少數(shù)特殊組合的極板間留有寬大的空隙外，在兩極板間均需插入隔離物，以防止正負(fù)極板相互接觸而發(fā)生短路。隔離物有木質(zhì)、橡膠、微孔橡膠、微孔塑料、玻璃等數(shù)種，可根據(jù)蓄電池的類型適當(dāng)選定。（3）容器：容器是用來盛裝電解液和支撐極板的，通常有玻璃容器、襯鉛木質(zhì)容器、硬橡膠容器和塑料容器四種。其功能是能承受內(nèi)部壓力。（4）電解液：鉛蓄電池的電解液是用蒸餾水稀釋高純度濃硫酸而成。蓄電池用的電解液(稀硫酸)必須保持純凈，不能含有害于鉛酸蓄電池的任何雜質(zhì)。7.2.2鉛蓄電池基本原理鉛蓄電池由兩組極板插入稀硫酸溶液中構(gòu)成。電極在完成充電后，正極板為二氧化鉛，負(fù)極板為海綿狀鉛。放電后，在兩極板上都產(chǎn)生細(xì)小而松軟的硫酸鉛，充電后又恢復(fù)為原來物質(zhì)。~60~XXXXXX研究所培訓(xùn)教材7.3鉛蓄電池主要性能及影響因素描述鉛蓄電池特性的參量很多，下面僅就光伏/風(fēng)力互補(bǔ)系統(tǒng)中，與選用蓄電池有關(guān)的性能指標(biāo)給以簡要介紹。7.3.1鉛蓄電池容量1．容量的表示蓄電池容量是蓄電池儲(chǔ)存電荷的能力。將處于完全充電狀態(tài)的蓄電池，按一定的放電條件，放電至所規(guī)定的終止電壓時(shí)，電池放出的電量，通常以安時(shí)（A﹒h）表示。2．影響容量的因素電池容量不是一個(gè)固定的參數(shù)，它是由設(shè)計(jì)、工藝和使用條件綜合因素決定的。對(duì)蓄電池使用者主要應(yīng)了解，在使用過程中蓄電池放電率、電解液溫度和電解液濃度是影響電池實(shí)際容量的最主要因素。（1）放電率的影響蓄電池容量的大小隨放電率不同而不同。電流愈大，活性物質(zhì)利用率愈低，電池給出的容量也就愈小。此外，由于極化和內(nèi)阻的存在，在高電流下，電壓損失增加，使電池端電壓迅速下降，也是使容量降低的原因。（2）電解液溫度的影響電解液溫度高時(shí)（在允許的溫度范圍內(nèi)），離子運(yùn)動(dòng)速度加快，獲得的動(dòng)能增加，因此滲透力增強(qiáng)，從而使蓄電池內(nèi)阻減小，擴(kuò)散速度加快，電化反應(yīng)加強(qiáng)，從而使電池容量增大；當(dāng)電解液溫度下降時(shí)，滲透力降低，因此蓄電池內(nèi)阻增大，擴(kuò)散速度降低，電化反應(yīng)滯緩，使電池的容量減小。隨著溫度的升高，蓄電池容量呈增加趨勢。（3）電解液濃度的影響在實(shí)際使用的電解液濃度范圍內(nèi)，增加電解液濃度就是增加了反應(yīng)物質(zhì)，因此電池的容量也隨之增加。電解液濃度是決定蓄電池容量和電壓的重要因素，若減少電解液濃度，在放電過程中電解液比重相應(yīng)降低，由于不能維持足夠的硫酸量，則容量也因此減小。~61~XXXXXX研究所培訓(xùn)教材7.3.2鉛蓄電池使用壽命在最佳的浮充電壓和15~25℃溫度下運(yùn)行，GFM系列蓄電池的浮充使用設(shè)計(jì)壽命為10-15年。鉛蓄電池失效是在多種因素的作用和影響下的結(jié)果。既取決于內(nèi)在因素，如電池工藝結(jié)構(gòu)與制造質(zhì)量等，也取決于外在因素，如放電深度、放電電流密度、電解液濃度與溫度、儲(chǔ)存時(shí)間和維護(hù)狀況等。電池壽命與使用的環(huán)境溫度有很大的關(guān)系，環(huán)境溫度每升高10℃，電池壽命約減少50%。因此，為了延長電池的壽命，電池室溫度保持在20℃左右最為適宜。放電深度對(duì)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（見圖7-2）。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(duì)蓄電池壽命都產(chǎn)生影響。圖7-2放電深度對(duì)蓄電池的循環(huán)壽命影響7.4確定蓄電池技術(shù)條件7.4.1對(duì)光/風(fēng)發(fā)電儲(chǔ)能專用蓄電池的要求~62~XXXXXX研究所培訓(xùn)教材光伏和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中蓄電池工作特點(diǎn)是：頻繁處于充電—放電的反復(fù)循環(huán)中，而且過充電和深放電的不利工況時(shí)有發(fā)生。因此蓄電池工作特性和循環(huán)壽命就成為人們最關(guān)注的問題。根據(jù)光伏/風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中蓄電池使用特點(diǎn)，具有以下特長的蓄電池最適合在光伏系統(tǒng)中使用：①具有深循環(huán)放電性能；②充放循環(huán)壽命長；③對(duì)過充、過放電耐受能力強(qiáng)；④具有免維護(hù)或少維護(hù)性能；⑤低溫下也具有良好的充電、放電特性；⑥充放電特性對(duì)高溫不敏感；⑦無需初充電操作；⑧具有較高的能量效率；⑨具有高的性能價(jià)格比；⑩具有高的重量比能量和體積比能量。目前希望蓄電池全部滿足上面各項(xiàng)要求是很困難的，但每項(xiàng)指標(biāo)的提高和改進(jìn)，對(duì)在邊遠(yuǎn)地區(qū)推廣光/風(fēng)發(fā)電系統(tǒng)都具有十分重要的意義。7.4.2選擇蓄電池類型1．固定型鉛蓄電池固定型（開口式）鉛蓄電池主要用于通信電源、發(fā)電廠和變電所的操和備用電源，以及其它固定場所。固定型鉛蓄電池的優(yōu)點(diǎn)是：容量大，單位容量價(jià)格便宜，使用壽命長和輕度硫酸化可恢復(fù)。與起動(dòng)用蓄電池相比固定型蓄電池的性能更貼近光伏系統(tǒng)的要求，因此目前在功率較大的光伏電站多數(shù)采用固定型（開口式）鉛蓄電池。開口式鉛酸蓄電池的主要缺點(diǎn)是：需要維護(hù)，在干燥氣候地區(qū)要經(jīng)常添加蒸餾水，隔一段時(shí)間還要檢查和調(diào)整電解液比重。此外，~63~XXXXXX研究所培訓(xùn)教材開口式電池帶液運(yùn)輸時(shí)，電解液有溢出的危險(xiǎn)。2．密封型鉛蓄電池20世紀(jì)八十年代國外已開始使用密封型鉛蓄電池，近年來國內(nèi)也在開發(fā)蓄電池的密封和免維護(hù)技術(shù)，同時(shí)引進(jìn)了多條密封型鉛蓄電池生產(chǎn)線。因此，在光伏發(fā)電系統(tǒng)中也開始選用密封型鉛蓄電池。密封型鉛酸蓄電池與開口式鉛電池相比，主要有以下優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)：?優(yōu)點(diǎn)①不需專門的維護(hù)；②即便傾倒電解液也不會(huì)溢出；③不向空氣中排放氫氣和酸霧；④安全性能更好。?缺點(diǎn)①對(duì)過充電敏感，因此對(duì)過充保護(hù)器性能要求高；②當(dāng)長時(shí)間反復(fù)過充電后，電池極板易變形;③較普通開口鉛蓄電池價(jià)格高（國外產(chǎn)品約高60%～100%倍，國內(nèi)產(chǎn)品約高20%～60%）。7．5安裝、使用與日常維護(hù)7．5．1維護(hù)蓄電池可在環(huán)境溫度5℃-45℃范圍內(nèi)工作，但蓄電池的額定容量和使用壽命是在25℃左右溫度下的預(yù)計(jì)值，所以蓄電池應(yīng)保持在10℃-30℃之間。蓄電池室應(yīng)有必要的通風(fēng)設(shè)施。蓄電池應(yīng)在離開熱源和易產(chǎn)生火花的地方，其安全距離應(yīng)大于2米。蓄電池室應(yīng)避免陽光直射，不能置于有腐蝕性氣體的環(huán)境中。~64~XXXXXX研究所培訓(xùn)教材7．5．2安裝在蓄電池的運(yùn)輸、安裝過程中，必須小心搬運(yùn)、防止短路。由于電池組件電壓較高，存在電擊危險(xiǎn)。因此在裝卸導(dǎo)線連接線時(shí)應(yīng)使用絕緣工具。在電池安裝搬運(yùn)過程中，要慎防電池跌落地面造成破損，不得觸及極柱和安全排氣閥。臟污的連接條或不緊密的連接均可能引起電池打火，所以要保持連接條在連接處的清潔，并擰緊連接螺絲。~65~XXXXXX研究所培訓(xùn)教材第八章其他設(shè)施8.1接地和防雷1.為了防止電器設(shè)備因安裝不當(dāng)或絕緣不良而使其外殼帶電，發(fā)生觸電事故，通常采用接地裝置。電器設(shè)備在使用時(shí)，須將其外殼與大地進(jìn)行連接。2.接地裝置包括接地體和接地線兩部分。與土壤直接接觸的金屬叫做接地體，接地體與電器設(shè)備的金屬連接線叫接地線。接地體又分為自然接地體和人工接地體。自然接地體是利用與大地有可靠連接的金屬管道和建筑物的金屬結(jié)構(gòu)等作為接地體。人工接地體是利用鋼材制成不同形狀，打入地下形成的接地體。3.接地體應(yīng)用兩根以上的鋼管或角鋼組成，以提高可靠性。常用幾根鋼管或角鋼埋設(shè)成一排或一圈，距離不應(yīng)小于2.5米，然后用扁鋼或角鋼或用接地線連接起來。接地線如果從屋外引入屋內(nèi)，最好是從地面以下引入，然后再引出地面。在埋設(shè)接地體之前，應(yīng)先挖一個(gè)深約1米的地坑，然后再將接地體打入地下，上端露出坑底約0.2米，供連接接地線之用。接地體打入地下的深度應(yīng)不小于2米。4.接地體應(yīng)盡量埋在大地冰凍層以下潮濕的土壤中。若土壤電阻系數(shù)較大，不能滿足接地電阻值要求時(shí)，可在接地體埋設(shè)之前先放置些食鹽、木炭等并加些水，以降低其電阻系數(shù)。8．2、太陽光伏陣列接線箱對(duì)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)而言，太陽電池陣列一般需要一個(gè)或多個(gè)接線箱，將按照電壓等級(jí)串聯(lián)好的N組太陽電池并聯(lián)成一條或幾條支路引入控制柜對(duì)蓄電池充電。我公司自行設(shè)計(jì)的制造KN-JS系列接線箱，可以針對(duì)不同的系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)，滿足各類不同容量光伏系統(tǒng)的要求。接線箱中除了將太陽電池進(jìn)行并聯(lián)的接線端子外，還在每一路引入控制柜的太陽電池支路上加有空氣開關(guān)，這樣在系統(tǒng)檢查或維修時(shí)，可以手動(dòng)強(qiáng)制性的斷電。接線箱中同時(shí)還設(shè)計(jì)了防止反充的防反二極管以防止電流反向流動(dòng)。~66~XXXXXX研究所培訓(xùn)教材J1-1J1-2J1-3J1-4J1-6J1-5J1-7J1-8（X1-1）（DC1-）K1K2K3-+-+-+接線端子50AJ1-1J1-2J1-3J1-4J1-6J1-5J1-7J1-8K1K2K3-+-+-+去控制柜出線去控制柜出線PV1+PV1-PV6+PV6-PV5+PV5-PV4+PV4-PV3+PV3-PV2+PV2-來自電池板進(jìn)線來自電池板進(jìn)線（DC1-）（DC1-）（DC1-）（DC1-）（DC1-）（X1-4）（X1-3）（X1-2）（X1-6）（X1-5）圖8.1光伏接線箱示意圖8.3干線接線箱k1x1來自配電柜去支線接線箱來自干線接線箱去戶用電表箱來自配電柜去支線接線箱20kw干線接線箱備注：k1：100A、2極斷路器k2：50A、2極斷路器k3：30A、2極斷路器x1:50A接線端子x2:50A接線端子x3:10A接線端子干線接線箱電纜16mm2支線接線箱電纜10mm2每個(gè)接線箱輸出六路k3x3支線接線箱k2x210kw干線接線箱圖8.2干線接線箱示意圖~67~XXXXXX研究所培訓(xùn)教材8.4戶用電表箱電度表支線箱來去插座去燈開關(guān)去燈開關(guān)5A5A5A圖8.3戶用電表箱~68~XXXXXX研究所培訓(xùn)教材第九章光伏/風(fēng)力互補(bǔ)系統(tǒng)維護(hù)9.1維護(hù)工作基本要求9.1.1基本要求1．嚴(yán)格遵守設(shè)計(jì)單位和安裝單位有關(guān)光/風(fēng)互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)維護(hù)、檢修和故障處理的規(guī)程，以及系統(tǒng)部件供應(yīng)商的有關(guān)規(guī)定。違反維護(hù)與故障處理的有關(guān)規(guī)程和規(guī)定，將導(dǎo)致縮短系統(tǒng)運(yùn)行壽命和增加系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)事故和損壞。2．光/風(fēng)互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況時(shí)，運(yùn)行維護(hù)人應(yīng)該按用戶手冊(cè)所規(guī)定的步驟采取相應(yīng)措施，如果通過這些步驟仍然無法排除故障，應(yīng)把異?，F(xiàn)象記錄在案并向有關(guān)方面（如：系統(tǒng)設(shè)計(jì)者、安裝者和設(shè)備供應(yīng)商）通報(bào)，以便取得技術(shù)支持。3．光/風(fēng)互補(bǔ)電站必須備齊以下資料和物品：光/風(fēng)互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)完整的運(yùn)行維護(hù)手冊(cè)和技術(shù)資料，維修專用工具，必備零部件、材料和安全用品。9.1.2條件準(zhǔn)備為做好光/風(fēng)互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)維護(hù)與故障處理工作，電站應(yīng)備有以下工具、儀表、材料和技術(shù)資料：1．工具類：烙鐵、扳手、螺絲刀、剝線鉗、老虎鉗、紙、筆；2．儀表類：萬用表、溫度計(jì)；3．材料類：空氣開關(guān)、導(dǎo)線、棉絲、破布；4．安全用品：橡皮手套、急救成套用具；5．技術(shù)資料：產(chǎn)品說明書和維修手冊(cè)。9.2光伏/風(fēng)力互補(bǔ)系統(tǒng)部件維護(hù)9.2.1太陽電池方陣的使用和維護(hù)（1）太陽能電池方陣應(yīng)安裝在周圍沒有高大建筑物、樹木、電桿等遮擋陽光的處所，以便充分的獲得太陽光。我國地處北半球，方陣的采光面應(yīng)朝南放置，并與太陽光垂直。~69~XXXXXX研究所培訓(xùn)教材（2）在太陽能電池方陣的安裝和使用中，要輕拿輕放組件，嚴(yán)禁碰撞、敲擊、劃痕，以免損壞封裝玻璃，影響其性能，縮短它的使用壽命。（3）太陽能電池方陣的采光面應(yīng)經(jīng)常保持清潔，如采光面上落有