必威体育精装版并网型光伏发电系统的技术发展.ppt

上海电力学院太阳能研究所 赵春江 前言 太阳能巨大，太阳还可以“燃烧”800亿年。向太阳索取电能是工业化发展到今天、大量化石能源被消耗且面临枯竭的必然趋势。太阳能光伏发电（以下把光伏发电简称为PV）技术是人类向太阳索取电能的重要途径。晶体硅电池、非晶硅电池、化合物电池、染料敏化电池等亮相自身特点和优势的舞台就是太阳能PV系统。 并网型太阳能光伏发电系统 太阳能PV系统的应用主要分为空间和地面两大类，就系统而言又可分为PV离网系统（Off-Grid System 或Stand-Alone System）和PV并网系统（On-Grid System 或Connected-Grid System），并且随着科技和时代的发展又衍生出多种形式。太阳电池发的电是直流，通过控制逆变装置变换成交流，经过相位整合后同电网的交流电合起来使用。采用这种形态的PV系统就是PV并网系统。PV并网供电形式是PV系统技术的主流发展趋势。系统技术日益完善，系统形式也越来越多样化。目前有无蓄电池无逆流（即不向电网倒送电）系统、有蓄电池无逆流系统、无蓄电池有逆流系统（PV系统剩余电力向电网输送，由电力部门回购），随着技术进步，今后将发展微网系统、智能电网系统和全球PV供电系统。 无蓄电池无逆流供电系统 无蓄电池无逆流供电系统主要由太阳电池方阵和并网逆变器组成。无逆流系统是指PV系统的功率始终小于或等于负载，不存在剩余电力，电力不够时由电网提供，也即PV系统与电网形成并联向负载供电。由于不会出现PV系统向电网输电的现象，因此称为无逆流。对于无蓄电池无逆流系统，即使PV系统因某种原因（比如负载侧某用电器停止用电等）产生剩余电力时也只能通过某种手段放弃，比如部分切断或全部切断太阳电池方阵的直流输出。这种系统对充分利用PV设备不利，因此应用较少。 无蓄电池无逆流供电系统原理图 有蓄电池无逆流供电系统 有蓄电池无逆流供电系统主要由太阳电池阵列、蓄电池组和带有充放电控制及电源自动切换装置的控制逆变器组成。PV系统的发电量受气象影响很大，且白昼发电，晚间不发电，用户要获得稳定的电力供应并在用电时间段方面不受限制，可以采用适量的蓄电池蓄电。对于无逆流供电系统，在负载侧负荷下降、PV侧电力剩余的情况下，蓄电池可以贮存剩余的PV系统电能，在PV系统电力供应不足时释放，起到调衡系统供电的作用。另外可通过控制系统限制电网向蓄电池充电。这种带有蓄电池的无逆流供电系统仍然是PV系统与电网形成并联向负载供电，并且设计上往往考虑太阳能发电系统优先供电，在蓄电池电压下降到一定值时供电系统将自动切换到商业电网。事实上，这种供电系统可以视作是在有电网地区对离网系统的优化。 有蓄电池无逆流供电系统原理图 工程范例：上海市卢湾区复兴公园公厕PV供电系统 无蓄电池有逆流供电系统 PV系统剩余电力可以向电网倒送的系统称为有逆流供电系统。有逆流供电系统主要由太阳电池方阵、并网逆变器组成，系统规模较大的情况下还要追加一些必要的配套设备，如直流控制装置、交流控制装置及升压系统等。系统的用户在电力使用上可通过电网来调节，PV系统有剩余电力时向电网发送电力，电力不足时从电网输入电力，因此大多数系统不配备蓄电池。有逆流供电系统小到kW级的家庭PV系统，大到MW级、10MW级乃至将来用于沙漠发电的GW级PV系统，大小不一，灵活多变，但是系统的基本构成相差不大。根据就近接入的电网电压高低可以分为低压并网系统和高压并网系统，前者的特点在于PV系统发的电直接被分配到住宅内或区域内的用电负载上，多余或不足的电力通过所连接的低压电网来调节，系统效率和电能使用效率较高；后者的特点在于PV系统发的电直接通过升压系统被输送到高压电网上，由高压电网把电力统一分配到各个用电单位，由于PV系统所发电力到达负载前要经过升压和降压两道口子，电能使用效率会下降一些。通常家庭PV系统和几十千瓦级的办公楼PV系统都采用低压并网方式，以发挥小型PV系统就地发电就地使用的特点。对于百千瓦级以上的大系统，通常多数采用高压并网方式，由于要追加升压装置和完善接入系统，工程设计会稍微复杂一些。总的来说有逆流供电系统结构简洁，故障率低，维护简单，系统效率高。 无蓄电池有逆流供电系统原理图（低压并网方式） 日本的家用PV并网供电系统结构和原理 工程范例：上海市闵行区3kW家用PV供电系统 供电方式：无蓄电池有逆流PV系统与商业电网低压并网供电 系统主体设备：太阳电池方阵 136W×22块＝2992W 并网逆变器 2.5kW×1台 建筑一体化光伏技术 随着太阳能发电市场的迅猛发展和城市化进程的推进，太阳能发电与建筑的结合越来越受到人们的重视。事实上，在各国政府提出屋顶太阳能发电计划的同时，太阳能工程师们就开始考虑能使环境优美、居住舒适的建筑一