并网光伏发电系统应用研究范文

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太阳能是一种无污染的可再生能源，取之不尽，用之不竭，具有非可再生能源无法比拟的优越性。可再生能源的利用符合国家可持续发展政策，同时也改变了人们的能源结构，太阳能的利用日益得到人们的重视。据权威部门预测，截至21世纪末，可再生能源将达到整个能源消费结构的80%以上，包括太阳能发电量达到60%以上，光伏并网发电系统已经成为世界各国研究和开发的重点。

1并网光伏发电原理

光伏发电是根据光生伏特效应将光能直接转变为电能的技术。光伏并网发电系统将太阳能电池发出的直流电转变为与电网电压同频的交流电，实现既向建筑物供电，又可以传递至电网的系统，不需要蓄电池储能，降低了过程中的能量消耗和配置成本。光伏并网发电系统是太阳能光伏发电的主要发展方向，是21世纪最有潜力的能源利用技术。光伏阵列、并网逆变器、控制器和继电保护器是并网光伏发电系统的主要组成部分。光伏阵列是太阳能发电系统的主要部件，主要是将太阳光能直接转变为电能，根据电压要求可采用串联、并联方式。DC-AC逆变器是太阳能发电系统的核心部件，它将转变成的电能逆变成220V/50Hz的正弦波电流并入电网，以脉宽调制的形式向电网提供电能。控制器一般由单片机或DSP芯片作为核心器件，用来检测光伏阵列的最大功率点的跟踪、检测逆变器并网电流的功率和波形。继电保护装置可以保证光伏并网发电系统和电网的安全性。

2工程实例

2.1工程概况该项目位于青岛经济技术开发区(图1为项目效果图)，总建筑面积约1.8万m2，建设内容包括教学楼(含36个教学班)、专用教室、办公和生活用房、体育场地等。该项目采用并网光伏发电系统在满足建筑物电量使用要求的前提下，可以将多余的电量输送到国家电网。项目建成后，将达到国家绿色建筑二星级标准。

2.2技术参数该项目为砖混结构，建筑顶部为平屋面，屋面分布部分采光带以及风机通风口，校区建筑共分为4个区，分别为教学楼A区、教学楼B区、风雨操场C区、餐厅D区，其中C区由于建筑遮挡，不适于安放太阳能光伏组件，D区用于太阳能集热系统安装，因此，本项目可利用建筑屋面为教学楼A区以及教学楼B区安装太阳能光伏组件。详见表1各建筑装机容量统计表。计算得出本项目系统总装机容量为165kWp。本排布方案采用英利YL250P-29b系列组件，规格尺寸为1650mm×990mm×40mm，共铺设组件660块，光伏组件每20块组成一个串列，共计33个串列，经直流配电箱分别接入并网逆变器，经设置在并网点附近的交流配电箱分别接入并网点备用接入开关。本项目采用用户为0.4kW•h自发自用余电上网的并网接入方式，经计算本项目光伏发电系统最大日均发电量仅为606kW•h，年发电量为160258.6kW•h，此部分电力产生时段为9∶00-17∶00(详见表2系统发电量统计)，每天日射量会存在一定的浮动，根据工程电气设计配电容量，此部分电能可以充分消耗，因此，本系统无需另外配置继电保护装置，能够充分满足在保证电力系统安全的前提下实现发电量最大化。

2.3安装方式建筑屋顶在太阳能光伏发电配件安装前，应检查建筑屋顶防水是否存在问题，确定漏雨点的位置并及时整修，在确定屋面防水没有问题后，为了最大化使用屋顶可利用面积，根据本项目的特点宜采用导流板阵列式安装，详见图2阵列安装方式效果图。该项目位于青岛开发区，属于明显的海洋性气候，四季分明，1~3月气温回升慢，4~6月湿热多雨，7~9月天高气爽，10~12月温度较低，太阳能板主次梁布置，主梁跨度0.97m，次梁跨度2.5m，电池板倾角10°，次梁及柱采用表面热镀锌钢型材。

2.4监控系统设计根据国家以及地方对于光伏项目的一般要求，应将光伏系统部分重要数据通过本地监控进行保存或上传至地方设立的相应数据中心，实现对系统工作状态的有效控制和分析，这一部分数据至少应包括以下信息：交流电压、交流电流、直流电压、直流电流、每天24h总发电量、总发电量的历史信息、功率、环境温度、故障、太阳总辐射、太阳能光伏组件背板表面温度。详见图3本地数据采集监控系统原理图。

3经济效益分析

项目并网光伏发电系统总投资245万元，太阳能光伏发电能够满足项目的使用要求，且每年多余电量输送至电网能获得9万元的收入，项目资金静态投资回收期约16年。

4结语

并网光伏发电系统在屋顶形成了大面积的阴影，具有遮阳的作用，炎热季节降低了太阳直射下的热辐射。并网光伏发电系统受地域日照辐射等环境因素影响较大，设计时应对系统需要承受的负载总功率大小作综合考虑。随着光伏发电技术的成熟，其前期投资费用会越来越低。并网光伏发电系统的应用可以提供建筑运行和使用所需电能，并且过程中没有移动部件，不易损坏，维护简单，整个发电过程中不产生浪费，没有噪音、污染等对环境的不良危害。

作者：侯兴华 何飞 单位：中国石油大学(华东) 莱西市建筑总公司