何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术-第4章 光伏系统应用技术

开，防止“孤岛”效应
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• 可调度式的优点 1）逆变器由并网逆变器和太阳能控制器组成，不但可以把直流电逆
变后向电网输电，还可以向蓄电池充电。 2）有主开关和负载开关，正常时两者闭合，当交流电断开时，断开
并网发电的主开关，但本地负载仍保持闭合，使光伏电池和蓄电池 提供的直流电还可以通过逆变器向负载供电，对于负载来说，具有 UPS的功能，对于一些特定的场所有吸引力 3）系统不仅输送电能，还可以作为电网的有源功率调节器，补偿电 网的无功分量以稳定电网电压，同时，可抵消一些有害的高次偕波 分量，提高电能质量 4）大功率的并网发电装置可根据需要自行确定并网电流的大小，这 有利于电网调峰，
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• 是否使用变压器，分为有变压器型和无变压器型 • 逆变器是一种由半导体器件组成的电力调整装置，主要用于
把直流电力转换成交流电力，一般含有升压电路和逆变桥电 路。升压电路将光伏电池板的不规则输出电压升高到所需的 稳定直流电压，为后级逆变电路提供稳定的直流母线电压。
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• 4.1.1基本构成
2.负载功率因数 负载功率因数大小表示逆变器带感性负载的能力，在正 弦波条件下负载功率因数为0.7~0.9。
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3.额定输出电流和额定输出容量 额定输出电流是指在规定的负载功率因数范围内逆变器 的额定输出电流，单位为A；额定输出容量是指当输出功率 因数为1（即纯电阻性负载）时，逆变器额定输出电压和额 定输出电流的乘积，单位是kVA或kW（注意：非电阻性负 载时，逆变器的kVA数不等于kW数）。 4.额定输出效率 额定输出效率是指在规定的工作条件下，输出功率与输 入功率之比，通常应在70%以上；逆变器的效率会随着负 载的大小而改变，当负载率低于20%和高于80%时，效率 要低一些；标准规定逆变器输出功率在大于等于额定功率 的75%时，效率应大于等于80%。
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• 缺点 1）蓄电池的寿命短，目前的大多数免维护电池在3-5年左右，而光伏
电池在20-30年左右， 2）价格高 3）较为笨重，占用较大空间，还有环境污染的问题 4）不可调度式系统的集成度高，安装和调试也方便，可靠性也高一些
。
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• 光伏发电系统的结构 -主要分为2种-集中式和组串式
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单元结构
1.光伏阵列 是发电系统的电源 2.充放电控制器 把光伏阵列输出的电能存入 电池和释放给逆变器，由于 光伏阵列输出的功率是日照 和温度的函数，存在最大功率跟踪问题。 3.逆变器 把直流电转变成交流电 4.储能系统 蓄电池
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• 有无蓄电池，把光伏系统分为可调度式和不可调度式 • 可调度式，通常成本更高，用的不多，个别分布式发电中有
光伏组件阵列
逆变器
PV
PV
PV
DC
PV
PV
PV
AC
单元1 单元2
10kV~35kV母线
单元n-1 单元n
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光伏组件阵列
PV
PV
PV
PV
单元结构2
DC/DC变换器
DC
PV
DC
DC
PV
DC
PV
PV
DC
PV
DC
逆变器
DC
AC
单元1 单元2
10kV~35kV母线
单元n-1 单元n
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• 集中式
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• 集中式
DC
PV
AC
Ug 27
• B 高频隔离
特点：体积小、重量轻、结构复杂，功率 等级不高。
DC
PV
AC
AC
Ug
AC
（a）高频变压器至于DC/AC变换器中
DC
PV
AC
A百度文库 DC
DC AC
（b）高频变压器至于DC/DC变换器中
Ug
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• 2 非隔离型
• 没有变压器，避免能量损耗，提高了效率，结构也简单，重量轻， 体积小，成本降低。
T1
T3
L2
PV C1
T4
T2
C3
Ug
• 通常要将多个光伏阵列串联，具有较高的输出电压，不用变压器， 效率高，重量轻，结构简单，成本低，但是电池板和电网没有电气 隔离，危险。
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L1
D2
C1 PV
T1
T3
T5
C2
T4
T2
L2
Ug
C3
• 多级非隔离型，
• 通过DC/DC把电压转化成较高的电压，再通过DC/AC逆变成符合要 求的交流电，不需要很高的输入电压，增加光伏阵列电压范围，实 际中这种用的较多。
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• 不可调度式
• 并网逆变器把光伏阵列产生的直流电转化为和电网电压同频、同相 的交流电能，
• 主电网断开时，自动停止两只电网供电，白天，光伏系统产生超过 本地负载所需时，多余的送给电网，当光伏系统产生不能满足本地 所需时，电网自动向负载提供补充电能，
• 当电网故障时，逆变器要停止工作，并且使逆变器、电网和负载断
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• 4.1.2 运行模式 1．独立运行模式 2．并网运行模式 3．混合型运行模式
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1 独立光伏发电系统 1.无蓄电池的直流光伏发电系统
典型的应用：太阳能光伏水泵以及一些小型的太阳能
电
池计算器、玩具、日用品等。
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2.有蓄电池的直流光伏发电系统
应用广泛：小到太阳能草坪灯、庭院灯，大到远离电网 的移动通信基站、微波中转站，边远地区农村供电等。25
• 同样没有隔离，安全性是个问题。
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4.1.4光伏逆变器的主要技术参数 1.额定输出电压 光伏逆变器在规定的输入直流电压允许的波动范围内，
应能输出额定的电压值，一般在额定输出电压为单相220V 和三相380V时，电压波动偏差有如下规定：
（1）在稳定状态运行时，一般要求电压波动偏差不超过 额定值的5%；
（2）在负载突变（额定负载0→50%→100%）或有其它 干扰因素影响的动态情况下，其输出电压偏差不超过额定 值的10%；
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1.额定输出电压 （3）在正常工作条件下，逆变器输出的三相电压不平衡 度不应超过8%； （4）输出的电压波形（正弦波）失真度一般要求不超过 5%；
（5）逆变器输出交流电压的频率在正常工作条件下其偏 差应在1%以内，GB/T l9064-2019规定的输出电压频率应在 49~51Hz之间。
3.风光互补发电系统 太阳能与风能在时间和地域上都有相当好的资源互补 性，建设投资更合理，发电成本更低，应用前景更好。
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• 4.1.3 光伏逆变器的电路结构 • 1.隔离型 • A 工频隔离 • 工频变压器起电压匹配和隔离作用， • 电路和结构简单，可靠性高，抗冲击性好，安全性能优良， • 体积和重量大，笨重，效率低，
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5.过载能力 过载能力是要求逆变器在特定的输出功率条件下能持续 工作一定的时间，其标准规定如下： （1）输入电压与输出功率为额定值时，逆变器应连续可 靠工作4h以上； （2）输入电压与输出功率为额定值的125%时，逆变器 应连续可靠工作1min以上； （3）输入电压与输出功率为额定值的150%时，逆变器 应连续可靠工作10s以上。