光伏發(fā)電
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- 發(fā)布時間：2014/8/31 15:04:38
- 作者：銀河電氣
光伏發(fā)電是太陽能利用的主要方式，是通過太陽能（光伏）電池將太陽所產(chǎn)生的光能轉(zhuǎn)換成電能的一種無污染潔凈的發(fā)電方式，并且隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，光伏發(fā)電成為發(fā)展?jié)摿ψ詈玫陌l(fā)電技術(shù)之一。
一光伏發(fā)電相關(guān)標準
《中華人民共和國可再生能源法》
IEC 62093 《光伏系統(tǒng)中的系統(tǒng)平衡部件-設(shè)計鑒定》
IEC 60904-1 《光伏器件第一部分：光伏電流-電壓特性的測量》
IEC 60904-2 《光伏器件第二部分：標準太陽能電池的要求》
DB37/T729-2007 《光伏電站技術(shù)條件》
SJ/T 11127-1997 《光伏（PV）發(fā)電系統(tǒng)過電保護—導(dǎo)則》
CECS84-96 《太陽光伏電源系統(tǒng)安裝工程設(shè)計規(guī)范》
CECS85-96 《太陽光伏電源系統(tǒng)安裝工程施工及驗收技術(shù)規(guī)范》
GB2297-89 《太陽光伏能源系統(tǒng)術(shù)語》
GB4046-1984 《電氣設(shè)備安全設(shè)計導(dǎo)則》
GB3859.2-1993 《半導(dǎo)體逆變器 應(yīng)用導(dǎo)則》
GB/T14007-92 《陸地用太陽電池組件總規(guī)范》
GB/T14549-1993 《電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波》
GB/T15543-1995 《電能質(zhì)量 三相電壓允許不平衡度》
GB/T18210-2000 《晶體硅光伏方陣I-V特性的現(xiàn)場測量》
GB/T18479-2001 《地面用光伏（PV）發(fā)電系統(tǒng)概述和導(dǎo)則》
GB/T19939-2005 《光伏系統(tǒng)并網(wǎng)技術(shù)要求》
GB/T19964-2005 《光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》
GT/T20046-2006 《光伏（PV）系統(tǒng)電網(wǎng)接口特性》
GB/T20514-2006 《光伏系統(tǒng)功率調(diào)節(jié)器效率測量程序》
二光伏發(fā)電的組成
太陽能發(fā)電的形式有兩種，分別為光-熱-電轉(zhuǎn)換方式和光-電的直接轉(zhuǎn)換方式，通常所說的太陽能發(fā)電指光伏發(fā)電，它是基于光電效應(yīng)實現(xiàn)從太陽輻射能到電能的直接轉(zhuǎn)換。
光伏發(fā)電系統(tǒng)通常由太陽能電池陣列、控制器、DC/AC 逆變器、蓄電池組等構(gòu)成，如圖1所示。
圖1光伏發(fā)電系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)框圖
1、太陽能電池陣列
太陽能電池陣列是根據(jù)系統(tǒng)容量的需要將光伏電池組件按串、并聯(lián)的方式組合而成的。它是光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部件，主要是晶體硅電池。光伏電池利用半導(dǎo)體中的PN結(jié)光生伏特效應(yīng)，使半導(dǎo)體在光照射下，正、負電荷聚集在半導(dǎo)體兩端產(chǎn)生電動勢，如圖2所示，如果用導(dǎo)線將兩端連接有電荷流動便產(chǎn)生電能。
圖2 太陽能電池的發(fā)電原理
2、控制器
控制器主要用于控制整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并對蓄電池的過充電、過放電起保護作用。保證系統(tǒng)的安全、可靠、高效的運作。
3、蓄電池組
蓄電池組用于存儲有光照時太陽能電池發(fā)出的直流電，需要的時候?qū)⑵溽尫懦鰜怼?/span>
4、DC/AC逆變器
DC/AC逆變器將光伏電池或蓄電池發(fā)出的直流電逆變成交流電供給交流負載及電網(wǎng)。
三光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類
光伏發(fā)電系統(tǒng)按照與電力系統(tǒng)的關(guān)系，通常可分為獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)、并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)和混合型光伏發(fā)電系統(tǒng)這三種。
1、獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)
獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)一般是由太陽能電池陣列、控制器、蓄電池組、DC/AC 逆變器以及用電負載組成的，如圖3所示。它是由太陽能電池陣列和蓄電池組成的向負載供電的獨立系統(tǒng)。
圖3 獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖
2、并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)
并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)由太陽能電池陣列、控制器、并網(wǎng)DC/AC逆變器、負載和公共電網(wǎng)組成，如圖4所示。
圖4并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖
并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)采用專用DC/AC并網(wǎng)逆變器將光伏電池發(fā)出的直流電逆變成符合公用電網(wǎng)的交流電，當光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出功率不能滿足負載要求時，可由公用電網(wǎng)供電給負載，當光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出電能大于負載要求時，則將多余的電能回饋給電網(wǎng)。
3、混合型光伏發(fā)電系統(tǒng)
混合型光伏發(fā)電系統(tǒng)增加了發(fā)電機作為備用電源。如圖5所示，當光伏電池輸出電能和蓄電池存儲容量不足時，通過啟動發(fā)電機，切換主開關(guān)給負載供電和蓄電池充電。
圖5 混合型光伏發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖
四光伏發(fā)電的優(yōu)缺點
1、光伏發(fā)電的優(yōu)點
● 太陽能資源取之不盡、用之不竭。
● 可就近取電，避免了長距離傳輸?shù)碾娔軗p耗
● 電能逆變過程簡單，效率高，無污染
● 操作、維護簡單、運行穩(wěn)定可靠
● 結(jié)構(gòu)靈活簡單，體積小，便于運輸和安裝
2、光伏發(fā)電的缺點
● 能量密度低，占地面積大
● 受晝夜、氣候環(huán)境因素影響大
● 光伏電池發(fā)電效率低、系統(tǒng)成本高
● 地域依賴性強
● 光伏電池制造過程的高污染、高耗能
五光伏發(fā)電系統(tǒng)的測試
光伏逆變器是光伏發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分，按運行方式分為獨立運行逆變器和并網(wǎng)逆變器。
逆變器的工作原理主要是通過功率半導(dǎo)體開關(guān)器件的開通和關(guān)斷作用，開關(guān)器件動作和切換時極容易產(chǎn)生電磁騷擾和大量的諧波，和獨立運行逆變器相比，并網(wǎng)逆變器同時還要對電流、電壓的幅值、相位、頻率等進行同步控制，解決孤島效應(yīng)等技術(shù)問題，因此光伏發(fā)電系統(tǒng)的電參量具有如下特點：
復(fù)雜的電磁環(huán)境，一般的測試系統(tǒng)采用模擬量傳輸極易受干擾
包含豐富的諧波信息，頻帶寬，一般分析儀很難在寬頻帶內(nèi)保證測量精度
用于傳遞電能量，電壓高、電流大，常規(guī)測量儀表需要多組傳感器結(jié)合換擋開關(guān)，占用資源大。
Anyway變頻功率分析儀結(jié)合SP系列變頻功率傳感器/DT系列數(shù)字變送器，對電參量進行全面的測量和詳盡的分析，廣泛應(yīng)用于光伏電站安裝調(diào)試及日常維護檢測、光伏電站鑒定和驗收，高校、科研院所和光伏實驗室等，并有效應(yīng)用于防孤島現(xiàn)象測試研究，徹底解決了光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出特性的檢測難題，其特點如下：
前端數(shù)字化技術(shù)
采用前端數(shù)字化技術(shù)，將被測信號的就地數(shù)字化后采用光纖傳輸、完全避免了復(fù)雜電磁環(huán)境下傳輸環(huán)節(jié)的損失和干擾。
寬頻率范圍
具有100kHz帶寬，擁有最高250kHz采樣頻率，保證全頻率范圍內(nèi)的準確測量。
寬幅值范圍
根據(jù)電壓、電流的量程從1mV~20kV，100uA~7000A，功率單元有100多種規(guī)格型號可供選擇，功率單元的電壓、電流測量均設(shè)置了8個檔位，每個檔位只測量在本檔位量程的50%~100%范圍內(nèi)的信號，實現(xiàn)了200倍動態(tài)范圍內(nèi)的高準確度測量。采用無縫自動轉(zhuǎn)換量程技術(shù)，檔位切換時，數(shù)據(jù)不丟失的特點可滿足寬幅值范圍內(nèi)的動態(tài)測量，全面記錄被測信息，不放過每一個細節(jié)變化。
諧波分析功能
可以直接顯示100次諧波，通過擴展的上位機軟件，可以實現(xiàn)1000次諧波的測量。
電能質(zhì)量分析
計算設(shè)定時間內(nèi)的頻率穩(wěn)定度、幅值穩(wěn)定度、總諧波失真THD、總諧波因數(shù)THF、電壓諧波因數(shù)HVF、電流諧波因數(shù)HCF等電能特征值。可方便的判斷變壓器、逆變器、變頻器等各種變流器及電機試驗臺的試驗電源是否符合相關(guān)標準要求。
實時波形顯示
Anyway變頻功率分析儀可以實時記錄波形，并對波形進行分析。
超強的計算能力
采用高性能的雙核嵌入式CPU模塊，存儲容量達2GByte，強大的運算能力和大容量存儲能力，Anyway變頻功率分析儀的寬頻帶高精度及海量存儲等等特性，使其非常適用于防孤島現(xiàn)象測試研究。
圖6 Anway變頻功率分析儀
六光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用
尋找和開發(fā)新能源以及可再生清潔能源，是 21 世紀全球經(jīng)濟發(fā)展中最具影響力的五項技術(shù)領(lǐng)域之一。太陽能作為最有應(yīng)用前景的可再生資源之一，它的開發(fā)利用給人類社會帶來前所未有的戰(zhàn)略意義。
我國太陽能資源非常豐富，開發(fā)利用的潛力非常大，應(yīng)用空間也非常廣闊，可以應(yīng)用于并網(wǎng)發(fā)電、與建材結(jié)合、解決邊遠地區(qū)用電困難問題等。適用場合可分為兩大類：
1、可在當?shù)馗黝惤ㄖ锖凸苍O(shè)施上推廣，建立分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，滿足電力用戶的部分用電需求和高耗能企業(yè)的生產(chǎn)用電需要；
2、可在偏遠農(nóng)牧區(qū)、海島等五點地區(qū)推廣，形成獨立（離網(wǎng)）型分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)或微電網(wǎng)。
發(fā)展分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，不僅可以解決處于少電、無電地區(qū)居民的基本用電問題，還可以清潔高效地利用當?shù)氐目稍偕茉矗行У慕鉀Q了能源與環(huán)境之間的矛盾。
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