光伏發(fā)電
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- 發(fā)布時(shí)間：2014/8/31 15:04:38
- 作者：銀河電氣
光伏發(fā)電是太陽(yáng)能利用的主要方式，是通過(guò)太陽(yáng)能（光伏）電池將太陽(yáng)所產(chǎn)生的光能轉換成電能的一種無(wú)污染潔凈的發(fā)電方式，并且隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，光伏發(fā)電成為發(fā)展潛力最好的發(fā)電技術(shù)之一。
一光伏發(fā)電相關(guān)標準
《中華人民共和國可再生能源法》
IEC 62093 《光伏系統中的系統平衡部件-設計鑒定》
IEC 60904-1 《光伏器件第一部分：光伏電流-電壓特性的測量》
IEC 60904-2 《光伏器件第二部分：標準太陽(yáng)能電池的要求》
DB37/T729-2007 《光伏電站技術(shù)條件》
SJ/T 11127-1997 《光伏（PV）發(fā)電系統過(guò)電保護—導則》
CECS84-96 《太陽(yáng)光伏電源系統安裝工程設計規范》
CECS85-96 《太陽(yáng)光伏電源系統安裝工程施工及驗收技術(shù)規范》
GB2297-89 《太陽(yáng)光伏能源系統術(shù)語(yǔ)》
GB4046-1984 《電氣設備安全設計導則》
GB3859.2-1993 《半導體逆變器 應用導則》
GB/T14007-92 《陸地用太陽(yáng)電池組件總規范》
GB/T14549-1993 《電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波》
GB/T15543-1995 《電能質(zhì)量 三相電壓允許不平衡度》
GB/T18210-2000 《晶體硅光伏方陣I-V特性的現場(chǎng)測量》
GB/T18479-2001 《地面用光伏（PV）發(fā)電系統概述和導則》
GB/T19939-2005 《光伏系統并網(wǎng)技術(shù)要求》
GB/T19964-2005 《光伏發(fā)電站接入電力系統技術(shù)規定》
GT/T20046-2006 《光伏（PV）系統電網(wǎng)接口特性》
GB/T20514-2006 《光伏系統功率調節器效率測量程序》
二光伏發(fā)電的組成
太陽(yáng)能發(fā)電的形式有兩種，分別為光-熱-電轉換方式和光-電的直接轉換方式，通常所說(shuō)的太陽(yáng)能發(fā)電指光伏發(fā)電，它是基于光電效應實(shí)現從太陽(yáng)輻射能到電能的直接轉換。
光伏發(fā)電系統通常由太陽(yáng)能電池陣列、控制器、DC/AC 逆變器、蓄電池組等構成，如圖1所示。
圖1光伏發(fā)電系統基本結構框圖
1、太陽(yáng)能電池陣列
太陽(yáng)能電池陣列是根據系統容量的需要將光伏電池組件按串、并聯(lián)的方式組合而成的。它是光伏發(fā)電系統的核心部件，主要是晶體硅電池。光伏電池利用半導體中的PN結光生伏特效應，使半導體在光照射下，正、負電荷聚集在半導體兩端產(chǎn)生電動(dòng)勢，如圖2所示，如果用導線(xiàn)將兩端連接有電荷流動(dòng)便產(chǎn)生電能。
圖2 太陽(yáng)能電池的發(fā)電原理
2、控制器
控制器主要用于控制整個(gè)系統的工作狀態(tài)，并對蓄電池的過(guò)充電、過(guò)放電起保護作用。保證系統的安全、可靠、高效的運作。
3、蓄電池組
蓄電池組用于存儲有光照時(shí)太陽(yáng)能電池發(fā)出的直流電，需要的時(shí)候將其釋放出來(lái)。
4、DC/AC逆變器
DC/AC逆變器將光伏電池或蓄電池發(fā)出的直流電逆變成交流電供給交流負載及電網(wǎng)。
三光伏發(fā)電系統的分類(lèi)
光伏發(fā)電系統按照與電力系統的關(guān)系，通?？煞譃楠毩⒐夥l(fā)電系統、并網(wǎng)光伏發(fā)電系統和混合型光伏發(fā)電系統這三種。
1、獨立光伏發(fā)電系統
獨立光伏發(fā)電系統一般是由太陽(yáng)能電池陣列、控制器、蓄電池組、DC/AC 逆變器以及用電負載組成的，如圖3所示。它是由太陽(yáng)能電池陣列和蓄電池組成的向負載供電的獨立系統。
圖3 獨立光伏發(fā)電系統的結構圖
2、并網(wǎng)光伏發(fā)電系統
并網(wǎng)光伏發(fā)電系統由太陽(yáng)能電池陣列、控制器、并網(wǎng)DC/AC逆變器、負載和公共電網(wǎng)組成，如圖4所示。
圖4并網(wǎng)光伏發(fā)電系統的結構框圖
并網(wǎng)光伏發(fā)電系統采用專(zhuān)用DC/AC并網(wǎng)逆變器將光伏電池發(fā)出的直流電逆變成符合公用電網(wǎng)的交流電，當光伏發(fā)電系統輸出功率不能滿(mǎn)足負載要求時(shí)，可由公用電網(wǎng)供電給負載，當光伏發(fā)電系統輸出電能大于負載要求時(shí)，則將多余的電能回饋給電網(wǎng)。
3、混合型光伏發(fā)電系統
混合型光伏發(fā)電系統增加了發(fā)電機作為備用電源。如圖5所示，當光伏電池輸出電能和蓄電池存儲容量不足時(shí)，通過(guò)啟動(dòng)發(fā)電機，切換主開(kāi)關(guān)給負載供電和蓄電池充電。
圖5 混合型光伏發(fā)電系統的結構框圖
四光伏發(fā)電的優(yōu)缺點(diǎn)
1、光伏發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)
● 太陽(yáng)能資源取之不盡、用之不竭。
● 可就近取電，避免了長(cháng)距離傳輸的電能損耗
● 電能逆變過(guò)程簡(jiǎn)單，效率高，無(wú)污染
● 操作、維護簡(jiǎn)單、運行穩定可靠
● 結構靈活簡(jiǎn)單，體積小，便于運輸和安裝
2、光伏發(fā)電的缺點(diǎn)
● 能量密度低，占地面積大
● 受晝夜、氣候環(huán)境因素影響大
● 光伏電池發(fā)電效率低、系統成本高
● 地域依賴(lài)性強
● 光伏電池制造過(guò)程的高污染、高耗能
五光伏發(fā)電系統的測試
光伏逆變器是光伏發(fā)電系統的重要組成部分，按運行方式分為獨立運行逆變器和并網(wǎng)逆變器。
逆變器的工作原理主要是通過(guò)功率半導體開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)通和關(guān)斷作用，開(kāi)關(guān)器件動(dòng)作和切換時(shí)極容易產(chǎn)生電磁騷擾和大量的諧波，和獨立運行逆變器相比，并網(wǎng)逆變器同時(shí)還要對電流、電壓的幅值、相位、頻率等進(jìn)行同步控制，解決孤島效應等技術(shù)問(wèn)題，因此光伏發(fā)電系統的電參量具有如下特點(diǎn)：
復雜的電磁環(huán)境，一般的測試系統采用模擬量傳輸極易受干擾
包含豐富的諧波信息，頻帶寬，一般分析儀很難在寬頻帶內保證測量精度
用于傳遞電能量，電壓高、電流大，常規測量?jì)x表需要多組傳感器結合換擋開(kāi)關(guān)，占用資源大。
Anyway變頻功率分析儀結合SP系列變頻功率傳感器/DT系列數字變送器，對電參量進(jìn)行全面的測量和詳盡的分析，廣泛應用于光伏電站安裝調試及日常維護檢測、光伏電站鑒定和驗收，高校、科研院所和光伏實(shí)驗室等，并有效應用于防孤島現象測試研究，徹底解決了光伏發(fā)電系統輸出特性的檢測難題，其特點(diǎn)如下：
前端數字化技術(shù)
采用前端數字化技術(shù)，將被測信號的就地數字化后采用光纖傳輸、完全避免了復雜電磁環(huán)境下傳輸環(huán)節的損失和干擾。
寬頻率范圍
具有100kHz帶寬，擁有最高250kHz采樣頻率，保證全頻率范圍內的準確測量。
寬幅值范圍
根據電壓、電流的量程從1mV~20kV，100uA~7000A，功率單元有100多種規格型號可供選擇，功率單元的電壓、電流測量均設置了8個(gè)檔位，每個(gè)檔位只測量在本檔位量程的50%~100%范圍內的信號，實(shí)現了200倍動(dòng)態(tài)范圍內的高準確度測量。采用無(wú)縫自動(dòng)轉換量程技術(shù)，檔位切換時(shí)，數據不丟失的特點(diǎn)可滿(mǎn)足寬幅值范圍內的動(dòng)態(tài)測量，全面記錄被測信息，不放過(guò)每一個(gè)細節變化。
諧波分析功能
可以直接顯示100次諧波，通過(guò)擴展的上位機軟件，可以實(shí)現1000次諧波的測量。
電能質(zhì)量分析
計算設定時(shí)間內的頻率穩定度、幅值穩定度、總諧波失真THD、總諧波因數THF、電壓諧波因數HVF、電流諧波因數HCF等電能特征值?？煞奖愕呐袛嘧儔浩?、逆變器、變頻器等各種變流器及電機試驗臺的試驗電源是否符合相關(guān)標準要求。
實(shí)時(shí)波形顯示
Anyway變頻功率分析儀可以實(shí)時(shí)記錄波形，并對波形進(jìn)行分析。
超強的計算能力
采用高性能的雙核嵌入式CPU模塊，存儲容量達2GByte，強大的運算能力和大容量存儲能力，Anyway變頻功率分析儀的寬頻帶高精度及海量存儲等等特性，使其非常適用于防孤島現象測試研究。
圖6 Anway變頻功率分析儀
六光伏發(fā)電系統的應用
尋找和開(kāi)發(fā)新能源以及可再生清潔能源，是 21 世紀全球經(jīng)濟發(fā)展中最具影響力的五項技術(shù)領(lǐng)域之一。太陽(yáng)能作為最有應用前景的可再生資源之一，它的開(kāi)發(fā)利用給人類(lèi)社會(huì )帶來(lái)前所未有的戰略意義。
我國太陽(yáng)能資源非常豐富，開(kāi)發(fā)利用的潛力非常大，應用空間也非常廣闊，可以應用于并網(wǎng)發(fā)電、與建材結合、解決邊遠地區用電困難問(wèn)題等。適用場(chǎng)合可分為兩大類(lèi)：
1、可在當地各類(lèi)建筑物和公共設施上推廣，建立分布式光伏發(fā)電系統，滿(mǎn)足電力用戶(hù)的部分用電需求和高耗能企業(yè)的生產(chǎn)用電需要；
2、可在偏遠農牧區、海島等五點(diǎn)地區推廣，形成獨立（離網(wǎng)）型分布式光伏發(fā)電系統或微電網(wǎng)。
發(fā)展分布式光伏發(fā)電系統，不僅可以解決處于少電、無(wú)電地區居民的基本用電問(wèn)題，還可以清潔高效地利用當地的可再生能源，有效的解決了能源與環(huán)境之間的矛盾。
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