光伏并网发电系统设计复习过程
并网光伏发电站系统设计
并网光伏发电站系统设计一、系统设计（一）一般规定1、并网光伏发电系统中的设备与材料的选型和设计应符合国家相关规定，主要设备应通过国家批准的认证机构的产品认证。
2、并网光伏发电系统中材料强度设计值和其它物理、力学性能可按照国家相关规定的要求执行。
3、并网光伏发电系统中所选用的电气设备，在其外壳的显著位置应有防触电警示标识。
4、并网光伏发电系统中材料的防火性能应符合GB50016的规定。
支架结构件和连接件应采用不燃材料，保温材料和密封材料宜采用不燃烧或难燃材料，其防火封堵结构应采用防火密封材料。
各类电气设备的防火性能应符合国家相关规定。
5、并网光伏发电站向当地交流负载提供电能和向电网发送的电能质量应符合公用电网的电能质量要求。
6、装机容量超过1MWp的光伏系统，应配置小型气象设备。
（二）材料与设备1、光伏组件（1）光伏组件的安全性应符合GB/T20047.1的规定。
（2）晶体硅光伏组件、薄膜光伏组件、聚光光伏组件的性能要求应符合行业规范的认证要求和相关规定。
（3）晶硅组件衰减率首年不高于2.5%，后续每年不高于0.6%，25年内不高于17%；双面电池组件的功率衰减在1年内不高于2.5%（正面），25年内不高于14.5%，30年不高于17%；薄膜组件衰减率首年不高于5%，后续每年不高于0.4%,25年内不高于15%。
（4）所有组件工作温度范围为-400C～+85℃，初始功率（出厂前）不应低于组件标称峰值功率。
（5）组件型号应具备相关国际国内产品认证。
2、汇流箱（1）汇流箱的额定电压和电流应满足并网光伏发电系统使用的要求。
（2）应具有下列基本保护功能如下：①每一输入回路具有短路保护功能；②输出回路设置具有隔离功能的断路器。
（3）汇流箱宜设置组串监测装置，其监测信号需传送到监控装置。
（4）户外安装的汇流箱防护等级应不低于IP54。
（5）外壳正面应有铭牌、安全警示标识等，箱内应附电路原理图和接线图、使用说明书及产品合格证等。
并网光伏系统设计流程
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评估当地的太阳能资源，包括日照时间、太阳辐射强度等。
[并网太阳能光伏发电系统教案]第1讲太阳能并网发电系统概论
![[并网太阳能光伏发电系统教案]第1讲太阳能并网发电系统概论](https://img.taocdn.com/s3/m/d82f580ce87101f69e319573.png)
1.1太阳能在未来能源结构中的地位
国际能源机构预测，全世界煤炭只能用220年，油气开采峰值位于2010年附近，并将在30～60年后消耗殆尽。我国的能源形势更加严峻，据统计，我国的煤只可开采80年，天然气只可开采30年，石油只够开采20年。根据课本图1-1可得出一下结论：
（1）能源需求和供应将持续上升；
2004年世界光伏电池产量达到1256MW，年增长率高达68%，2005年产量达1818 MW，增长率仍有45%；
世界光伏发电的高速发展主要表现在以下几方面：
（1）光伏电池产量持续增长；
（2）生产规模不断扩大；
(3)光伏市场飞速膨胀；
（4）新技术不断出现，电池效率不断提高；
（5）光伏电池、组件的成本不断降低。
授课日期/班级
教学目的
1了解太阳能在未来结构中的地位
2掌握太阳能利用方式分类
3了解国内外光伏发电现状及发展前景
教学重点
太阳能利用方式分类
教学难点
太阳能利用方式分类
教学准备
教案、教参
教学方法
讲授法
教
学
过
程
Ⅰ、课堂组织：分
点名，确认人数。填写教学日志（一）、（二）。
Ⅱ、复习旧课，导入新课：分钟
由工业革命开创的现代文明，都是建立在大规模开采、使用化石燃料的基础上的，“石油是工业的血液、煤是工业的粮食”就是这一现状的最好诠释。但是，人类已经开始面对潜在能源危机——化石燃料终将枯萎。根据国际能源机构预测，全世界煤炭只能用220年，油气开采峰值位于2010年附近，并将在30～60年后消耗殆尽。我国的能源形势更加严峻，据统计，我国的煤只可开采80年，天然气只可开采30年，石油只够开采20年。全世界能源结构将在本世纪发生根本改变。
太阳能发电中的光伏系统设计与调试教程
太阳能发电中的光伏系统设计与调试教程随着可再生能源的需求不断增加，太阳能发电成为了一种可持续发展的能源选择。
而其中的关键组件——光伏系统的设计与调试，也成为了确保系统正常运行和发电效率的重要环节。
本文将详细介绍太阳能光伏系统的设计与调试过程，助您顺利建立自己的光伏发电系统。
一、光伏系统设计1. 选址与定位：选择合适的太阳能光照资源丰富、遮挡较少的地点安装光伏系统，确保系统能够充分利用太阳能。
定位也包括根据当地的电网接入条件，确定适合的光伏阵列类型（并网型或独立发电型）。
2. 组件选择：选择高效、稳定的光伏组件是光伏系统设计的重要环节。
根据预期的发电量和空间条件，选择适合的光伏组件类型（单晶硅、多晶硅或薄膜太阳能电池板）。
此外，还需考虑组件的质量、厂商信誉度等因素。
3. 逆变器选择：逆变器将直流电转换为交流电，保证系统输出的电能质量稳定可靠。
在选用逆变器时，要综合考虑额定功率、输出电压波形、转换效率、防雷击能力等因素。
4. 储能系统设计：储能系统是独立发电型光伏系统中的重要组成部分。
根据实际需求和预计的负载情况，选择合适的储能设备（如蓄电池或超级电容器），并设计合理的充放电控制策略。
5. 支架和布线设计：光伏组件固定在支架上，需要选择合适的支架类型和安装方式，以确保光伏组件的稳定性和安全性。
同时，合理的布线设计能最大限度地减少电线长度、电阻损耗，并提高光伏系统的效率。
二、光伏系统调试1. 组件及电缆检查：在系统投入使用之前，对光伏组件和电缆进行全面检查。
检查光伏组件是否完好无损、连接电缆是否接触良好，确保系统内部没有短路或接地故障。
2. 系统接地：对于并网型光伏系统，良好的接地是确保系统安全运行的重要环节。
在接地过程中应遵循国家和地方的规范规定，确保接地电阻符合要求。
3. 并网调试：对于与电网连接的光伏系统，需要进行并网调试。
首先，根据电网要求设置逆变器的运行参数，并通过电网监测仪器监测系统的运行状态。
并网光伏发电系统讲课教案
2. 地域并网太阳能光伏系统通过系统并网装 置（内设有开关）与电力系统相连。当电力系统 的某处出现故障时，系统并网装置检测出故障， 并自动断开开关，使得太阳能光伏系统与电力系 统脱离，防止太阳能光伏系统的电能流向电力系 统，有利用检修与维护，因此这种并网系统可以 很好地解决逆充电问题；
3. 地域并网太阳能光伏系统通过系统并网装 置与电力系统相连，所以只需在并网处安装电压 调整装置或使用其他方法，就可解决由于太阳能 光伏系统同时向电力系统送电时所造成的系统电 压上升问题；
国家电网
逆变器
电 流
交流用 电负载
无逆流型并网光伏系统示意图
无逆流型并网系统如上图所示，太阳电
池方阵输出的电能供给负载，即使有剩余电 能也不流向电网，此系统称为无逆流型并网 系统。当太阳电池方阵的输出不能满足负载 的需要时，则从国家电网获得电能以满足系 统的要求。由于无逆流型系统中的太阳电池 的输出不流入国家电网，因此无逆流型系统 要对负载功率进行非常精确的估算，否则当 太阳电池方阵所产生的电能过剩时既无法储 存也无法输入国家电网，对资源是一种极大 的浪费。
该系统的特点是：
1. 太阳能发电站发出的电能首先向地域内的 负荷供电，有剩余电能时，电能存储系统先将其 存储起来，若仍有剩余的电能时则卖给电力系统； 当太阳能发电站的输出不能满足负荷的需要时， 先由电能储存系统供电，仍不足时则从电力系统 买电。这种并网系统与传统的并网系统相比，可 以减少买、卖电量。太阳能发电站发出的电能可 以在地域内得到有效地利用，可提高电能的利用 率。
有逆流型并网系统一般省去蓄电池，这 对系统成本的减少，系统维护和检修费用的 降低有重要意义。有逆流并网发电系统在住 宅用，屋顶用以及BIPV光伏建筑一体化等光 伏发电系统中，正得到越来越广泛的应用。 目前国内外普遍采用的并网光伏系统就是有 逆流型并网系统。
02、并网光伏系统设计-V1.2
六、综合布线
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太阳能组件 & 支撑 Modules & support 主直流电缆 Primary DC cabling 汇流箱 &二次直流电缆 Array Boxes & secondary DC cabling 电能转换箱变 :逆变器 , 变压器等 Power Conversion sub-station :Inverters , transformers , shelters 监控系统和能源分析 Monitoring Field bus & control 中压线路 MV line
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按允许电压损失选择导线和电缆截面
（导3线）的由电导Δ率UR）% 代= 1入0rU0，N2 ∑可i=n1 p计iL算i 出，导将线或r0 电= γ缆1S 的（截式面中为：为
n
∑ piLi
S=
i =1
10 γ U N 2 Δ U R %
并根据此值选出相应的标准截面。
（4）根据所选的标准截面及敷设方式，查出r0和x0，计算 线路实际的电压损失，与允许电压损失比较。如不大于允 许电压损失则满足要求，否则加大导线或电缆截面，重新 校验，直到所选截面满足允许电压损失的要求为止。
太阳能电池
逆变器
(白天) 负荷 发电量 ＜ 负荷消费电力
2
一、 并网光伏系统容量规划
要建成一个合理、完善的光伏系统，容量设计极为关键。 设计原则：容量设计需要在场地调研后与客户就光伏系统安装位 置、面积取得一致。 场地调研包括了： 1、光伏系统现场的地理位置：地点、纬度、经度和海拔； 2、该地区的气象资料：包括逐月的太阳能总辐射量、直接辐射量 以及散射辐射量，年平均气温和最高、最低气温，最长连续阴雨天数 ，最大风速以及冰雹、降雪等特殊气象情况等。 3、接入电网条件：与接入点的距离，接入点的间隔等；
光伏发电并网流程和业务流程
光伏发电并网流程和业务流程一、工程设计1.方案设计：根据发电项目需求和电网要求，制定光伏发电系统的方案。
包括光伏阵列的选址选择、组件布置和安装方案等。
2.工程设计：编制光伏发电系统的工程设计方案，包括发电系统的电气系统设计、结构设计和防雷接地设计等。
3.工程施工：根据工程设计方案进行光伏发电系统的安装和施工工作，包括光伏组件的安装、电气设备的接线等。
4.设备调试：对光伏发电系统进行设备调试，确保系统正常运行。
二、申报验收1.资料准备：准备光伏发电项目的相关申报资料，包括工程设计图纸、设备清单和施工记录等。
2.申报材料提交：将申报资料提交给电网公司，并缴纳相应的申报费用。
3.初步审查：电网公司进行初步审查，确认申报材料的完整性和符合性。
4.现场验收：电网公司派出专业人员进行现场验收，检查光伏发电系统的设备和工程质量。
三、接入运行1.设备接入：验收合格后，电网公司安排接入设备，并与光伏发电系统相连接。
2.并网测试：对光伏发电系统进行并网测试，检验系统与电网接口的运行状况和电能质量。
3.并网投入运行：测试合格后，光伏发电系统正式投入并网运行，开始实现发电功率与电网供电需求的互补。
四、监管管理1.发电量结算：电网公司根据光伏发电系统的发电量进行结算，并将相应的收入支付给发电系统的投资者。
2.质量监测：电网公司对光伏发电系统进行定期的质量检测和监测，确保系统的正常运行和电能质量。
3.应急维护：电网公司根据需要对光伏发电系统进行应急维护和修复，保证系统的可靠性和稳定性。
4.政策支持：电网公司负责向光伏发电系统的投资者提供相关政策支持，促进光伏发电的发展。
以上是光伏发电并网的流程，通过这些步骤可以实现光伏发电系统的并网运行，为电网提供清洁的电能。
光伏发电并网流程的顺利进行需要各个环节的协同配合，同时也需要合理的政策支持和监管管理。
光伏发电并网的发展将进一步推动可再生能源的利用和电力行业的可持续发展。
《太阳能光伏并网发电系统设计与应用》第五章 光伏并网发电电气系统设计
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第三节 并网控制与保护系统设计
2. 电压及无功调节
（1）调节的方式包括调节光伏发 电站逆变器输出的无功功率、无功补 偿设备的投入量和变压器的电压比。
（4）接入500kV及以上电压等级公用电网的 光伏发电站，其配置的感性无功容量能够补偿 光伏发电站送出线路的全部充电无功功率。
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第一节 并网方式设计
四、单/双级并网系统
双级并网系统
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单级并网系统
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第一节 并网方式设计
五、接入电网点
以专线接入 公用电网
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T接方式接 入公用电网
接入用户 内部电网
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第二节 并网逆变方式设计
一、集中式逆变器
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第二节 并网逆变方式设计
无功补偿装置的进相及滞相运行时的无功功率。 逆变器、变压器和无功补
升压变压器高压侧的有功功率和无功功率。 偿设备的断路器位置信号。
双向传输功率的线路、变压器的双向功率。 站用总有功电能量。 光伏发电站的频率。
事故总信号。 出线主要保护动作信号。
光伏发电站的光照强度、温度等。
光伏发电站的储能容量状态。
（5）并网点三相电压不平衡度应 符合GB/T 15543《电能质量 三相电压 不平衡》的规定。
（3）公共连接点的电压应符合 GB/T 12325《电能质量 供电电压偏差》 的规定。
（6）向电网馈送的直流电流分量 不应超过其交流额定值的0.5%。
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第三节 并网控制与保护系统设计
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光伏发电站电能计量装置采集的信息 应接入电网调度机构的电能信息采集系 统。
光伏发电项目设计技术规定及并网接入系统方案设计培训
光伏发电项目设计技术规定及并网接入系统方案设计培训光伏发电项目设计技术规定及并网接入系统方案设计是一个复杂而关键的过程，它需要遵循一系列规定和准则来确保项目的安全和高效性。
在本文中，我将介绍一些光伏发电项目设计的技术规定，并提供一个具体的并网接入系统方案设计。
1.规划和布局：光伏发电项目的规划和布局应该考虑到地形、气候条件、土地利用等因素，并确保最大化的太阳能的捕捉和转换。
2.光伏组件选择：选择适合项目需求的光伏组件，包括太阳能电池板、逆变器等。
这些组件应该符合国家或地区的标准，并具备良好的性能和可靠性。
3.组件安装和调试：正确安装和调试光伏组件，确保其能够正常运行，并及时发现和解决潜在的问题。
4.电气设计：根据项目需求设计电气系统，包括逆变器、变压器、开关等。
电气设计应考虑到并网要求，确保项目顺利接入电网。
5.并网接入系统设计：并网接入系统是将光伏发电系统与电网连接的关键环节。
它包括电网连接点、电网保护装置、并网点距离等。
设计时应考虑到并网要求，如电压、频率等，并确保项目满足这些要求。
下面是一个具体的并网接入系统方案设计：1.电网连接点的选择：选择合适的电网连接点，与当地电力公司协商，并满足电力公司的要求。
同时，要考虑到电网的容量和稳定性，确保项目接入电网后不会对电网造成负面影响。
2.电网保护装置的选择：根据电力公司的要求和项目的需求选择适当的电网保护装置，如过电流保护装置、过压保护装置等。
这些保护装置能够保护光伏发电系统和电网免受潜在的危害。
3.并网点距离的确定：根据项目需求和电力公司的要求确定并网点的距离。
这个距离应该考虑到电网的可靠性和电力损耗，并确保项目接入电网后能够稳定运行。
4.逆变器的选择和配置：选择适当的逆变器，并进行合理的配置。
逆变器是光伏发电系统中的核心设备，它能够将直流电转换为交流电，并与电网同步运行。
5.并网系统的监控和维护：建立一个完善的并网系统监控和维护体系，及时发现和解决潜在的问题，并保证项目的安全和稳定运行。
光伏发电系统设计方法,一般设计步骤
光伏发电系统设计方法,一般设计步骤摘要：1.光伏发电系统概述2.光伏发电系统设计步骤2.1 负载用电量的估算2.2 太阳电池组件数量和蓄电池容量的计算2.3 太阳电池组件安装最佳倾角的计算3.光伏发电系统的安装与维护4.并网光伏发电系统的设计与计算5.结论正文：光伏发电作为一种清洁、可再生的能源，越来越受到关注。
光伏发电系统的设计方法主要包括负载用电量的估算、太阳电池组件数量和蓄电池容量的计算以及太阳电池组件安装最佳倾角的计算。
接下来，我们将详细介绍这些设计步骤。
首先，负载用电量的估算。
这一步是为了确定光伏发电系统的发电量需求。
需要了解负载的功率和用电时间，以便计算出每天的用电量。
此外，还需考虑一定的安全系数，以保证系统在阴雨天或其他光照不足的情况下仍能正常运行。
其次，太阳电池组件数量和蓄电池容量的计算。
根据负载用电量及光伏组件的转换效率，可以计算出所需的太阳电池组件数量。
同时，要考虑蓄电池的充放电效率、循环寿命以及当地的光照条件，以确定合适的蓄电池容量。
接着，太阳电池组件安装最佳倾角的计算。
安装倾角对光伏发电系统的发电量有很大影响。
通过分析地理位置、季节和光照条件等因素，可以计算出最佳安装倾角。
在完成设计后，进入光伏发电系统的安装与维护阶段。
安装过程中要确保遵循相关规范和步骤，确保设备安全可靠。
维护方面，要定期检查光伏组件、电缆、逆变器等设备的运行状态，及时更换损坏的部件，以保证系统的稳定运行。
对于并网光伏发电系统，还需要考虑与电网的接入问题。
在设计时，要确保光伏发电系统满足当地电网的并网需求，包括电压、频率等方面的要求。
总之，光伏发电系统设计方法涉及多个方面，需要综合考虑光照条件、负载需求、设备选型等因素。
光伏发电系统设计流程的概述
光伏发电系统设计流程的概述光伏发电系统设计是指根据用户的需求和场地条件，设计一个高效、可靠、安全的太阳能光伏发电系统。
光伏发电系统设计流程分为六个主要步骤，分别是：需求分析、场地评估、系统设计、性能评估、施工和调试、系统运行与监测。
首先是需求分析阶段。
在这个阶段，设计师需要与客户进行沟通，了解客户的需求和期望。
需要确定光伏发电系统应该产生多少电能，支持多少电器设备或应用，以及客户对系统性能和成本的要求等。
同时，还需了解客户的经济和财务情况，以确定适合的系统规模和投资。
第二个步骤是场地评估。
设计师需要实地考察场地，了解场地的日照条件、建筑物结构和可用面积等。
通过评估场地的方位、倾角、阴影和地形等因素，来确定光伏组件的安装方式和朝向，以获得最大的太阳能利用率。
此外，还需要考虑电网接入条件、接入点选择和电缆线路布置等。
接下来是系统设计阶段。
在这个阶段，设计师需要根据场地评估的结果，选择适合的光伏组件（如光伏电池板、逆变器等），以及其他系统组件（如电池储能系统、支架、电缆等）。
设计师还需要根据系统容量需求来确定组件串联和并联的配置，以及逆变器的选型和并网要求等。
系统设计还需要考虑到系统的可扩展性、可维护性和安全性等方面。
第四个步骤是性能评估。
在设计完成后，需要使用适当的软件工具对整个光伏发电系统进行性能模拟和分析。
通过模拟和仿真，可以评估系统在不同天气条件下的发电能力、系统效率和收益等。
性能评估的结果将成为判断系统可行性和优化改进的依据。
接下来是施工和调试。
在施工阶段，需要根据设计方案进行光伏组件的安装和定位，铺设电缆、安装支架和安装逆变器等。
施工过程中需要确保现场安全、质量控制和施工计划的顺利执行。
完成施工后，还需要进行调试和检验，确保系统的正常运行、电流和电压稳定。
最后是系统运行与监测。
一旦光伏发电系统正式投入使用，就需要进行系统运行和监测。
通过监测系统的发电功率、电流、电压和温度等参数，可以及时发现异常和故障，并采取相应措施进行维护和修复。
光伏发电系统设计流程概述
光伏发电系统设计流程概述光伏发电系统是一种利用太阳能转换成电能的技术。
它不仅能够减少对传统能源的依赖，还可以减少对环境的污染。
在设计光伏发电系统时，需要遵循一系列的流程，确保系统能够高效、可靠地运行。
设计光伏发电系统的流程概述如下：1. 项目准备阶段：在这个阶段，需要进行可行性分析和规划。
首先，对于项目的可行性进行评估，包括地理位置的可行性、可利用的日照资源、电网接入条件等。
然后，根据实际情况制定目标，确定系统容量、发电量预测、系统布局等。
2. 配置选择阶段：根据项目要求和可行性分析的结果，选择适合的光伏组件和其他设备。
光伏组件是系统的核心部件，应该考虑其效率、耐用性、可靠性等特性。
其他设备包括逆变器、蓄电池等，在选择时需综合考虑其性能、成本等因素。
3. 系统设计阶段：在这个阶段，需要进行系统布局设计、光伏组件阵列设计和电气设计等。
系统布局设计包括设备摆放的位置和方向，需要考虑支架的安装、光照条件等因素。
光伏组件阵列设计决定了组件的串并联关系和电压等级的选择。
电气设计包括直流（DC）侧和交流（AC）侧的设计，包括逆变器的选择和配电系统的设计。
4. 安全性与可靠性设计：在光伏发电系统的设计中，安全性与可靠性是非常重要的考虑因素。
需要考虑火灾、漏电等电气安全问题，并合理设计保护装置。
此外，还需要考虑光伏组件的稳定性、防灰尘污染等问题，以确保系统长期稳定运行。
5. 施工与安装：根据设计方案进行施工与安装。
安装过程中，需要注意操作的安全性和正确性，确保各个组件的连接质量和防水、防雷等措施的实施。
同时，还需要进行必要的调试和测试，确保系统正常工作。
6. 运维与监控：光伏发电系统需要进行定期的巡检、维护和保养，以确保系统的正常运行和延长设备的寿命。
此外，系统的运行情况也需要进行实时的监测和数据分析，以便及时发现和解决问题，提高系统的工作效率和发电量。
总结：设计光伏发电系统是一个复杂的过程，需要综合考虑众多因素，包括可行性分析、配置选择、系统设计、安全性与可靠性设计、施工与安装以及运维与监控。
光伏发电系统设计步骤
光伏发电系统设计步骤光伏发电是一种利用太阳能将光能转化为电能的技术，这种技术在可再生能源领域具有重要意义。
在设计光伏发电系统时，需要经过一系列步骤来确保系统的高效性和可持续性。
以下是光伏发电系统设计的常见步骤：1. 确定需求：首先，您需要确定光伏发电系统的用途和需求。
这可能包括满足建筑物的能源需求、为农村地区提供电力、或为负载设备充电等。
同时，您还需要考虑发电系统的容量和输出功率，以满足所需电能需求。
2. 太阳能资源评估：接下来，对所在地区的太阳能资源进行评估。
考虑因素包括平均日照时数、太阳辐射强度以及地理位置等。
这些数据将帮助您确定光伏发电系统的效能和发电潜力。
3. 系统设计和组件选择：在进行光伏发电系统设计时，您需要选择适合的光伏组件，包括太阳能电池板、逆变器、电池存储系统和支架等。
您应该考虑组件的质量、性能和可靠性，以确保系统的长期可持续性和高效性。
4. 系统布局和安装：根据建筑物或地面布局进行系统布局设计，确保太阳能电池板能够充分接收阳光照射。
然后，根据设计方案安装光伏组件、逆变器和电池存储系统等设备，同时确保安全可靠。
5. 电气连接：在安装过程中，您需要进行电气连接，确保光伏发电系统与电网或负载设备的连接。
这可能需要进行包括电线、插座、开关和接地系统在内的相关电气工作。
6. 系统监控和维护：一旦系统安装完成，您需要设置监控系统来监测光伏发电系统的性能和输出。
这可以帮助您及时发现和解决故障，并保证系统高效运行。
同时，定期的维护和保养也是确保系统长期工作的重要环节。
7. 系统评估和优化：随着光伏发电系统的运行，您应该进行系统评估，了解系统的运行情况、能效和发电量。
在评估的基础上，您可以根据需要对系统进行优化，以提高发电效率和经济性。
8. 效能监控和优化：在系统投入使用后，您还需要进行效能监控和优化。
这包括定期检查系统的性能和组件的工作状况，并采取必要的措施来提高系统的效能。
此外，您还可以考虑引入能源管理系统来进一步优化能源利用。
第7章 光伏应用技术——并网发电系统设计方法
7.3 太阳能光伏发电系统的安装调试
8. 发电量或组件总功率计算
7.3 太阳能光伏发电系统的安装调试
8. 发电量或组件总功率计算
7.3 太阳能光伏发电系统的安装调试
8. 发电量或组件总功率计算
年发电量=系统装机总容量×峰值日照小时数×系统总效率 ×365
—方位角。
7.1 太阳能光伏发电系统的组成和分类
9. 防雷接地的设计 10. 配电系统的设计 11. 辅助或备用电源的选型和设计 12.伏发电系统的安装调试
8. 发电量或组件总功率计算
7.3 太阳能光伏发电系统的安装调试
8. 发电量或组件总功率计算
（1）接至同一台逆变器的光伏组件的类型，规格，串联数量及安装角度 就保持一致；
（2）需考虑光伏组件的最佳工作电压（Vmp）和开路电压（Voc）的温度 系统，串联后的光伏阵列的Vmp应在逆变器MPPT范围内，Voc应低于逆 变器输入电压的最大值。
结合逆变器DC接入的路数和所承受电流数据，设计光 伏串列并联数目。
并网逆变器的输出波形畸变、频率误差等应满足并网技术要求 此外，必须具有短路、过压、欠压保护和防孤岛效应等功能。
7.3 太阳能光伏发电系统的安装调试
6. 太阳能电池组件的选型 7. 太阳能电池方阵的组合设计
逆变器在并网发电时，光伏阵列必须实现最大功率点跟 踪控制，以便光伏阵列在任何当前日照下不断获得最大功 率输出。在设计光伏组件串联数量时，就注意以下几点：
2. 自然地理概况评估
7.3 太阳能光伏发电系统的安装调试
光电场的选址
(1)富集的太阳光照资源； (2)靠近主干电网，减少新增输电线路的投资； (3)主干电网具有足够的承载能力； (4)距离用电负荷中心不能太远，以减少输电损失； (5)便利的交通、运输条件和生活条件； (6)能产生附加的经济、生态效益，有助于抵消部分电价成； (7)当地政府的积极参与和支持，提供优惠政策和各种便利条件。
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光伏并网发电系统设
计
光伏并网发电系统设计
摘要：最大功率点跟踪是光伏并网发电系统中经常遇见的问题。
系统设计采用电流型控制芯片UC3845实现最大功率点跟踪（MPPT），由单片机STC12C5408AD产生SPWM信号，实现频率相位跟踪功能、输入欠压保护功能、输出过流保护功能。
结果表明，该设计不但电路设计简单，软硬件结合，控制方法灵活，而且能够有效的完成最大功率跟踪的目的。
关键词：STC12C5408AD DC-AC转换电路 MPPT
太阳能作为绿色能源,具有无污染、无噪音、取之不尽、用之不竭等优点,越来越受到人们的关注。
光伏电池的输出是一个随光照、温度等因素变化的复杂量，且输出电压和输出电流存在非线性关系。
光伏系统的主要缺点是初期投资大、太阳能电池的光电转换效率低。
为充分利用太阳能必须控制电池阵列始终工作在最大功率点上，最大功率点跟踪(MPPT, Maximum Power Point Tracker)是太阳能并网发电中的一项重要的关键技术。
1 设计任务
为研究方便设计一光伏并网发电模拟装置，其结构框图如图1所示。
用直流稳压电源U S和电阻R S模拟光伏电池，U S=60V，R S=30Ω~36Ω；u REF为模拟电网电压的正弦参考信号，其峰峰值为2V，频率f REF为45Hz~55Hz；T为工频隔离变压器，变比为n2:n1=2:1、n3:n1=1:10，将u F作为输出电流的反馈信号；负载电阻R L=30Ω~36Ω。
要求系统具有最大功率点跟踪（MPPT）功能，频率、相位跟踪功能，输入欠压保护和输出过流保护功能。
另外要求系统效率高、失真度低。
R L
U
图1
并网发电模拟装置框图
2 系统总体方案
光伏并网系统主要由前级的DC-DC 变换器和后级的DC-AC 逆变器组成。
在系统中,DC-DC 变换器采用BOOST 结构,主要完成系统的MPPT 控制;DC-AC 部分采用全桥逆变器,维持中间电压稳定并且将电能转换成110 V/50 Hz 交流电。
设计采用单片机SPWM 调制，驱动功率场效应管，经滤波产生正弦波，驱动隔离变压器，向负载输出功率。
系统设计保证并网逆变器输出的正弦电流与电网电压同频同相。
系统总体硬件框图如图2所示：
图2 系统总体硬件框图
3 MPPT 原理及电路设计
3.1 MPPT 原理
由于光伏阵列的最大功率点是一个时变量，可以采用搜索算法进行最大功率点跟踪。
其搜索算法可分为自寻优和非自寻优两种类别。
所谓自寻优算法即不直接检测外界环境因素的变化,而是通过直接测量得到的电信号,判断最大功率点的位置。
典型的追踪方法有扰动观测法和增量导纳法等。
增量导纳法算法的精确度最高,但是,由于增量导纳法算法复杂,对实现该算法的硬件质量要求较高、运算时间变长，会增加不必要的功率损耗,所以实际工程应用中,通常采用扰动观测法算法]1[。
扰动观测法原理:每隔一定的时间增加或者减少电压,并通过观测其后功率变化的方向,来决定下一步的控制信号。
其具体调整方案如下:U、I为上一次的检测值,P为对应的输出功率;U1、I1为当前检测值,P1为对应功率。
对应增大参考电压会出现以下两种情况: (1)P1>P,说明扰动方向正确,系统应保持原来的扰动方向; (2)P1<P,说明扰动方向错误,系统需要调整扰动方向。
当寻优过程处于暂态过程时,即光伏阵列输出功率与最大功率的差值较大时,则增大步长,以改善动态响应特性,提高追踪速度;当寻优过程接近稳态时或输出功率的波动只由步长的大小决定时,则减小步长,以提高稳态响应品质]2[。
如此反复直到工作点接近Pmax。
这是一个自寻优的过程,它的控制原则是参考电压的变化始终让电池输出功率朝大的方向改变。
3.2 MPPT电路设计
当一个内阻不为零的电源和负载相连时,当负载的电阻值和电源内阻值相等时即电源输出电压等于电源额定电压的1/2时,负载上获得最大功率。
将DC-DC 变换器输入、输出电压和电流测量结果经过单片机分析运算,由单片机输出PWM脉冲调节DC-DC转换器功率开关管的占空比。
调节占空比D可以使
MPPT电路从输人端看进去的等效电阻发生改变，进而达到阻抗匹配的目的，就可以实现DC-DC转换电路在光伏发电系统中对太阳能电池最大功率点的跟踪]3[。
图3 DC-DC电路图
太阳能光伏阵列输出电压和输出电流的检测对最大功率跟踪功能的实现是至关重要的，精确的电压、电流测量值有助于提高最大功率点跟踪的准确性。
因此，选用电流型PWM控制芯片UC3845可以方便的设定流过主开关的电流峰值，而且还能提高系统的动态响应。
具体电路如图3所示。
实现最大功率跟踪
功能即满足
d 1
2s
U U
=，因此，采用DC-DC的输出电压来调整DC-AC的输出，
使负载R L消耗的功率改变。
当
d 1
2s
U U
>时致使VCC电压升高，此时DC-AC输
出的正弦波幅值增大，因此，负载R L消耗的功率增大，导致
d
U减小，从而实现MPPT功能。
4DC-AC电路设计
DC-AC转换器采用SPWM方式的全桥逆变电路，此电路的核心是SPWM发生器。
其控制电路采用STC12C5408AD单片机控制，通过软件查表法产生SPWM，采用TLP250驱动功率场效应管，实现DC-AC转换。
再通过电压电流采样电路，接单片机中断，可实现频率跟踪、相位跟踪与欠压、过流保护。
DC-AC主电路采用全桥逆变方式，其开关器件采用功率场效应管，为了降低开关器件的通态损耗，采用大电流低内阻75N75，由于功率场效应管在其导通和关闭的过程中，会有部分开关损耗。
为了降低损耗提高DC-AC的整体效率，在调制SPWM过程中，上桥臂采用50Hz调制，下桥臂采用40kHz载波信号，这样就可以减少一半的开关损耗，极大的提高了DC-AC的效率。
由于单片机可编程，在不改变硬件的情况下，可灵活改变波形参数及预置的电压电流参数，实现频率相位跟踪与欠压过流保护，可以随时修改程序，方便调试。
DC-AC电路如图4所示。
L
图4 DC-AC电路图
5 频率与相位跟踪
u REF为模拟电网电压的正弦参考信号，u F为工频隔离变压器n3线圈端取出电压，将u F与u REF进行过零检测得到方波，将半个周期的脉冲送入单片机，单片机以u F的上升沿为计数器的起始时间，以u F的下降沿和u REF的下降沿为两个计数器截止时间，单片机就可以得到u F的脉冲宽度和u F与u REF的下降沿之间的宽度。
进而得到u F的频率和输出波形的相位差。
主单片机将频率和相位误差数据送入从单片机，从单片机调整PWM波的占空比修正频率，改变查表时的入口就可以跟踪到相位。
进而调整输出SPWM的频率与相位，实现频率和相位追踪。
6 保护电路的设计
欠压保护将Ud的电压经电阻分压后，送至比较器的反向端与同向端的基准进行比较，一旦其电压值高于同向端的基准，比较器就会向单片机输送低电平信号，直至单片机关断所有PWM信号，进而实现欠压关断输出。
当Ud的电压恢复到大于25V时，比较器就会向单片机输送高电平信号，单片机将重新开通PWM信号，实现恢复输出。
采用电流互感器将检测到的电流信号通过运放放大后与给定的基准进行比较，从而实现输出过流保护。
7 程序流程图
为提高响应时间选用高速、宽电压、低功耗单片机STC12C5408AD，速度比普通8051单片机快。
还有10位ADC，四路PWM。
由于次单片机只有两个定时器T0、T1,产生PWM波和单片机通信分别要用定时器T0和T1。
鉴于此，主从单片机采用并行通信方式。
程序开始时，先进行初始化。
图5 程序流程图
8 测试结果
当R S 和R L 在适当范围内变化时，用万用表测试出输入电流电压、输出电
流电压，从而可以计算出系统的转换效率o d
P
P η=，其中o o1o1P U I =⋅，
d d d P U I =⋅。
U S 采用实验室可调直流稳压电源输入60V ，待系统稳定后用万用表测出d U 、d I 和1o U 、1o I ，测试数据见表1。
表1 变换器效率测算
当f REF 在给定范围内变化以及加非阻性负载时，用示波器观察正弦波u F 和参考正弦波u REF 的频率相位偏差，可算出相位偏差绝对值REF F d ϕϕϕ-=及相对频率偏差绝对值REF REF F d f f f f -=，测量数据如表2所示。
表2 频率相位偏差测算
9 结论
多次测量结果表明，相位偏差绝对值05≤d ϕ，相对频率偏差绝对值
%1≤d f ，转换效率%80≥η达到系统设计要求。
提高光电转换效率是光伏并网
发电系统设计的关键，在DC-DC 升压电路与DC-AC 逆变电路采用75N75场效应管，开关速度快、导通电阻小、承受电流大、功耗低；+5V 供电部分使用LM2576开关集成稳压器，没有使用普通的7805，大大提高了效率；同样电感磁芯和漆包线及工频隔离变压器要求非常高，还有焊接线路板时尽可能加粗走线，减小了线路损耗，提高了效率。
目前,最大功率点跟踪技术一般用在较大的光伏系统或电站. 随着科技的进步和光伏市场的发展,为了有效的利用太阳能,最大功率点跟踪技术必将在光伏系统中广泛应用,将会取得较大的经济和社会效益。