摘要：本文通過(guò)對(duì)我國(guó)太陽(yáng)能資源分布的介紹，指出了光伏并網(wǎng)發(fā)電的可行性，并根據(jù)相關(guān)的設(shè)計(jì)依據(jù)與原則，對(duì)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的組成、方案設(shè)計(jì)及保護(hù)，進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。

　　關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能;光伏發(fā)電;并網(wǎng)

　　一、引言

　　我國(guó)太陽(yáng)能資源的高值中心和低值中心都處在北緯22°～35°這一帶，青藏高原是高值中心，四川盆地是低值中心;太陽(yáng)年總輻射量，西部地區(qū)高于東部地區(qū)。我國(guó)幅員遼闊，太陽(yáng)能資源分布也十分不均勻，根據(jù)不同地區(qū)的日照條件設(shè)計(jì)太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)時(shí)也會(huì)有不同的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，所以我國(guó)在安裝太陽(yáng)能發(fā)電裝置時(shí)，地理位置處于太陽(yáng)能資源第三類及以上地區(qū)時(shí)太陽(yáng)能發(fā)電裝置能發(fā)揮更高的系統(tǒng)發(fā)電效率。

　　二、建設(shè)目標(biāo)

　　隨著能源危機(jī)以及各個(gè)國(guó)家對(duì)新能源的開(kāi)發(fā)利用，太陽(yáng)能應(yīng)運(yùn)而生，其中光伏發(fā)電得到廣泛發(fā)展。主要是：

　?、?利用日光發(fā)電，提供高質(zhì)量的清潔能源;

　　② 有效調(diào)峰，緩解當(dāng)?shù)毓╇姴块T在供電高峰期時(shí)壓力;

　?、?全自動(dòng)智能化運(yùn)行，無(wú)須專人值守;

　　④ 完善的保護(hù)功能及報(bào)警功能，保護(hù)負(fù)載、電網(wǎng)及電站自身的安全運(yùn)行;

　　⑤ 配備環(huán)境氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)掌握電站建設(shè)地點(diǎn)的氣象資料;

　　⑥ 強(qiáng)大的在線監(jiān)控網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電站的現(xiàn)場(chǎng)/遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控，及數(shù)據(jù)分析;

　　三、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)依據(jù)及原則

　　1、相關(guān)國(guó)際國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：

　　(1) IEC61215 晶體硅光伏組件設(shè)計(jì)鑒定和定型;

　　(2) SJ/T11127-1997《光伏(PV)發(fā)電系統(tǒng)過(guò)電壓保護(hù)—導(dǎo)則》等。

　　2、設(shè)計(jì)原則：

　　(1)《光伏系統(tǒng)并網(wǎng)技術(shù)要求》(GB/T19939--2005)、《國(guó)家電網(wǎng)公司光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定(試行)》確定電站建設(shè)及供電方案的設(shè)計(jì)原則;a.光伏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)環(huán)境條件、系統(tǒng)性能進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。b.系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)有冗余量，具有保護(hù)功能以滿足系統(tǒng)可靠工作的要求配置提高系統(tǒng)運(yùn)行可靠性。c.系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮建站地點(diǎn)的地理?xiàng)l件。d.應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)的綜合優(yōu)化。

　　(2)一般性原則：①安全可靠性，②先進(jìn)實(shí)用性，③擴(kuò)充性和靈活性，④示范性;

　　(3)設(shè)計(jì)時(shí)將保證做到以下幾個(gè)方面：①保證電能質(zhì)量，②能量輸出最大化，③美觀性。

　　四、系統(tǒng)組成及方案設(shè)計(jì)

　　太陽(yáng)能系統(tǒng)由太陽(yáng)能電池組件、防雷匯流箱、并網(wǎng)逆變器、配電保護(hù)系統(tǒng)、系統(tǒng)監(jiān)控裝置組成。我們將分以下幾個(gè)部分來(lái)考慮系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：(1)并網(wǎng)光伏電站總體方案部分;(2)太陽(yáng)能組件部分;(3)太陽(yáng)能并網(wǎng)逆變器部分;(4)交直流配電部分;(5)系統(tǒng)保護(hù)設(shè)計(jì)部分;(6)太陽(yáng)能光伏電站在線監(jiān)控、顯示系統(tǒng)部分;(7)輔助系統(tǒng)部分(匯流箱及支架部分)。

　　系統(tǒng)分為上述的七個(gè)部分來(lái)設(shè)計(jì)，各個(gè)部分完全采用模塊化冗余設(shè)計(jì)，擴(kuò)容簡(jiǎn)便，施工、調(diào)試、運(yùn)營(yíng)管理、監(jiān)控、維護(hù)都極為方便，能夠大大節(jié)省建設(shè)方的初始投資和后期運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。

　　以系統(tǒng)保護(hù)及并網(wǎng)光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)為例進(jìn)行設(shè)計(jì)。

　　1、系統(tǒng)保護(hù)。保護(hù)功能主要包括以下幾個(gè)主要部分：孤島效應(yīng)保護(hù)、防雷與接地保護(hù)、系統(tǒng)其他常規(guī)保護(hù)。

　　(1)孤島效應(yīng)保護(hù)。Xi系列并網(wǎng)逆變器采用了兩種 “孤島效應(yīng)”的檢測(cè)方法，即被動(dòng)式與主動(dòng)式檢測(cè)方法。

　　(2)防雷與接地保護(hù)。將外部防雷措施和內(nèi)部防雷措施(接閃功能、分流影響、均衡電位、屏敝作用、合理布線、加裝過(guò)電壓保護(hù)器等多項(xiàng)重要因素)作為整體來(lái)統(tǒng)一考慮防雷措施。主要考慮的是：直擊雷防護(hù);感應(yīng)雷防護(hù);防止雷電反擊。

　　1) 直擊雷防護(hù)：防直擊雷的基本措施是安裝避雷針。根據(jù)GB50057-2000《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定：建筑物屬于三類防雷建筑物時(shí)，我們可以采取把所有屋頂電池組件、方陣支架與原有建筑物防雷系統(tǒng)中的防雷網(wǎng)(避雷帶)有效相連，以達(dá)到防雷的目的。具體措施為：a. 接 閃b.均 壓c.屏 蔽d.接 地。

　　2)感應(yīng)雷防護(hù)：感應(yīng)雷由靜電感應(yīng)產(chǎn)生，也可由電磁感應(yīng)產(chǎn)生，光伏發(fā)電系統(tǒng)的防感應(yīng)雷工作重點(diǎn)是防止感應(yīng)雷由外界線路侵入室內(nèi)設(shè)備。SJ/T11127中有關(guān)規(guī)定，主要采取以下措施：a.合理選擇機(jī)房的位置及機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備的合理布局可有效的減少雷害。b.在供電系統(tǒng)設(shè)備的每回路接口處安裝電涌保護(hù)器 SPD ，并對(duì)出入機(jī)房纜線采取屏蔽、接地，實(shí)現(xiàn)等電位連接等措施，可有效減少雷擊過(guò)電壓對(duì)系統(tǒng)設(shè)備的侵害。c.配電機(jī)房采用聯(lián)合接地可有效的解決地電位升高的影響，合格的地網(wǎng)是有效防雷的關(guān)鍵。

　　(3)系統(tǒng)其他常規(guī)保護(hù)。對(duì)于常規(guī)的過(guò)壓、欠壓、過(guò)流、短路等保護(hù)功能也均進(jìn)行了充分的考慮。完善的保護(hù)功能將保證太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。過(guò)/欠電壓保護(hù)：當(dāng)光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)接口處電壓超出規(guī)定的電壓范圍時(shí)(三相±7%，單相+7%，-10%)，過(guò)/欠電壓保護(hù)在0.2～2s內(nèi)動(dòng)作,將光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)斷開(kāi);過(guò)/欠頻率保護(hù)：當(dāng)光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)接口處頻率超出規(guī)定的頻率范圍時(shí)(±0.5HZ)，過(guò)/欠頻率保護(hù)在0.2～2s內(nèi)動(dòng)作，將光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)斷開(kāi);短路保護(hù)：光伏系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)設(shè)置了短路保護(hù)，當(dāng)電網(wǎng)短路時(shí)，逆變器的過(guò)電流在大于額定電流的150%時(shí)，光伏系統(tǒng)將在0.1s以內(nèi)與電網(wǎng)斷開(kāi)。

　　2、太陽(yáng)能光伏電站在線監(jiān)控系統(tǒng)部分

　　并網(wǎng)光伏發(fā)電項(xiàng)目必須配置現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和遠(yuǎn)程通訊系統(tǒng)，實(shí)行集中、實(shí)時(shí)監(jiān)控，方便電站的運(yùn)營(yíng)管理。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)安裝在屋頂，系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集器、溫度采集器、濕度采集器和輻照度采集器構(gòu)成，系統(tǒng)配有專業(yè)的數(shù)據(jù)處理設(shè)備和軟件，數(shù)據(jù)可以直接在數(shù)據(jù)采集控制器閱讀查詢、也可以通過(guò)監(jiān)控計(jì)算機(jī)、大屏幕、遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)閱讀和查詢。采集系統(tǒng)單相供電。系統(tǒng)原理圖如圖1.1所示：

　　監(jiān)控裝置主要數(shù)據(jù)采集器、輻照傳感器盒，通過(guò)RS485通訊方式，配置監(jiān)控軟件，獲取并網(wǎng)逆變器的運(yùn)行數(shù)據(jù)和工作參數(shù)，也可以通過(guò)以太網(wǎng)遠(yuǎn)程通訊方式，在異地實(shí)時(shí)查看整個(gè)電源系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)以及歷史數(shù)據(jù)和故障數(shù)據(jù)等。

　　五、總結(jié)

　　人類要現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，只能依靠科技進(jìn)步，大規(guī)模地開(kāi)發(fā)利用可再生潔凈能源。太陽(yáng)能以其獨(dú)具的優(yōu)勢(shì)，其開(kāi)發(fā)利用必將在21世紀(jì)得到長(zhǎng)足的發(fā)展，并終將在世界能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移中擔(dān)綱重任，成為21世紀(jì)后期的主導(dǎo)能源。

　　參考文獻(xiàn)：

　　1、 電力電子設(shè)備應(yīng)用手冊(cè)

　　2、 李成章.智能化UPS供電系統(tǒng)原理[M].北京：電子工業(yè)出版社,1999.