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光伏發電系統設計及應用范文1
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.08.176
0 引言
到了二十一世紀，全球的資源越來越呈現出短缺的狀況，且越來越嚴重，已經成了全球性的問題，于是世界上每個國家都開始提出對環境進行保護，對資源進行節約的發展戰略，并由此對于可再生能源的利用和開發進行大力的倡導。在如此之多的可再生資源當中，最為具有代表且最具有開發和利用價值的就是太陽能。世界上很多國家對于太陽能的利用和開發也都進行了研究，更是獲得了較好的成效，其中效果最好，最為成功，且廣泛應用到了多個行業中的研究當屬光伏發電系統的設計。然而，因為科技水平不高的限制，光伏發電的成本過高等原因的阻礙，長期以往，在對光伏發電系統進行應用的效果上都不令人滿意，這就使其在很大程度上的提升與發展受到影響。所以，為了促進光伏發電能夠更好的提升和發展，促進光伏發電技術的提升，很多人對獨立光伏發電系統的控制器進行了改善，這對于光伏技術的發展來說具有非常重要的價值。
1 光伏發電系統介紹
光伏發電系統是通過控制器，將太陽能光伏電池所產生的那些穩定性較差電能直變成穩定性較好的交流電能的系統。根據應用的場合不同，可以將光伏發電系統分成三個類別，分別為獨立式、并網式，以及混合式光伏發電系統。
1.1 獨立式光伏發電系統
獨立式光伏發電系統通常包括光伏陣列、鉛酸蓄電池組、直流/交流變換器、離網型逆變器以及負載等。由于未和電網進行并聯，故而叫做獨立或是離網系統，需要蓄電池組對光伏陣列出現的多余電能進行存儲，當如光照不夠或是根本沒有光照時，蓄電池就可以放電，對負載進行補足進而供應電能。獨立式光伏系統通常都是在游牧民族或是山區應用，因為在這些區域很難講電網進行相連。另外，獨立式光伏發電系統還在衛星廣播電視、移動通信基站等區域應用的較為廣泛。其構成見圖1。
1.2 并網式光伏發電系統
并網光伏發電系統指的是把電網和發電系統進行并聯，通常包括直流、交流變換器、光伏陣列以及負載和并網型逆變器等部分。因為和電網進行并聯，發電系統就沒有必要利用蓄電池對多余的電能進行存儲，而是利用并網逆變器把電能和電網進行連接，發電系統則是成了電網的輔助。在這個系統當中，核心是并網逆變器，為確保在進行并網時，不會給電網造成干擾，并網逆變器一定要和電網保持在同一個頻率，相同相位的交流電。
1.3 混合式光伏發電系統
和獨立式和并網式光伏發電系統比較，混合式光伏發電系統多了一組發電機，如果太陽照射不夠，或者是嚴重超過負載時，系統就不能供給需要的電能，這時對發電機組進行啟動，就可以給系統構建一個供電的保障。
2 獨立光伏發電系統充電控制器的設計和應用
2.1 整體設計原理
通常來看， 光伏充電系統不僅包括太陽能電池板、逆變器、蓄電池組，同時還包括控制器和充電控制器等構成部分。光伏陣列把太陽能轉變成直流電能，再將其連接到充電控制器，通過最大功率進行跟蹤以后，再利用控制器給蓄電池組充電，或者將其連接到逆變器的直流輸入端，還能夠對其提供外部直流負載。在逆變器的里面，當直流實現了到交流的轉換以后，輸出供交流負載，具體見圖 2。
2.2 獨立光伏充電控制器的重要作用
在光伏發電系統里，因為具有特殊的應用場合，光伏充電控制器一定要與光伏發電系統的特征相吻合，所以光伏充電控制器應該具有以下作用：
（1）對光伏陣列進行最大功率的跟蹤。因為受到不斷變化的外界環境影響，為了能夠在最大程度上對光伏陣列所輸出的電能進行利用，進而完成對充電系統進行最大的功率輸出，就要使充電控制器跟蹤光伏陣列的最大功率點。
（2）完成快速智能充電的目的。因為在光伏發電系統里，所輸入的電能缺少穩定性，所以在其系統當中，為了可以使負載的需求得到滿足，如果光伏陣列所輸入的電能不夠時，就需要蓄電池對其進行放電補充，如果光伏陣列所輸入的電能足夠時，就要給電池充電。所以，當蓄電池處在不斷的進行充放電的狀態時，系統就能夠結合其容量以及所處的放電狀態，處在不同的充電狀態中，進而實現對蓄電池進行快速智能充電的作用。
（3）對蓄電池起到保護作用。為了避免對蓄電池進行過度的充放電，利用浮充電實現修復蓄電池的目的，進而實現對蓄電池進行保護的作用，從而使蓄電池的使用壽命得以延長。
（4）通信作用。光伏充電控制器可以實現和光伏發電系統主控制器通信的作用，不但能夠實現對電流、電壓進行充電，還可以實現蓄電池容量、充電狀態等，對充電控制器的輸出進行調配，進而確保其工作的狀態。
（5）起到指示和報警的作用。結合充電控制器的所處的工作狀態不同，光伏充電控制器利用LED燈起到指示和報警的作用，當其是在最大功率進行充電時，顯示的單燈亮；當處在充電充電時就會顯示雙燈亮；如果是進行浮充電時，就會顯示三燈亮。如果充電控制器處于故障狀態時，就會發出蜂鳴聲進行報警，這時充電控制器就會運行停止，結合所出現的故障不同，LED燈就會出現不同的顯示，例如處于過流狀態，就會出現單燈閃爍；如果處于過壓狀態時，就會出現雙燈閃爍。
2.3 獨立光伏充電控制器的充電技術
受到環境因素的影響，在光伏發電系統當中，光伏陣列供給的電能十分的限，為可以對這些有限的電能進行充分的利用，利用過去的方式對蓄電池進行充電很難使系統的需求得到滿足，因此，與獨立光伏發電系統相符的智能充電技術，是對跟蹤技術進行的最大功率利用，這樣可以讓太陽能在最大程度上的得到轉化，并將轉變過的電能輸進至系統當中。本文具體介紹了光伏發電系統中常見的智能充電方法。
（1） 恒流充電。當蓄電池組充電時所接受的電流是保持恒定的，并利用控制輸出電壓對輸出的電流進行維持，主要由分段與單一兩種恒流充電方式。從分段方式來看，所處的階段不同，就應該選取的電流不同，與恒壓充電差不多，重要的是要選擇合理的結合點進行轉換，主要由蓄電池的溫升與端電壓等方面的狀況。對于所有串聯的電池來說，恒流充電對其所充的電量都是一樣多的，同時也不會如恒壓充電那樣出現充電不夠的問題，在很多節電池串聯在一起的狀況下也比較適合，同時越多的電池串連在一起越好。從單一方式來看，在充電的整個過程里，所進行充電的電流是不發生改變的。兩種恒流充電都具有成不不高、控制比較簡單的好處，但不足也很明顯。根據馬斯曲線能夠顯示，充電的進行過程中，蓄電池能夠承受的電流是會隨其變小的。因此，為了能夠避免充電之后蓄電池出現氣體，單一的恒流充電通常選用的是比較小的電流。
（2）恒壓充電。所謂恒壓充電，指的是當蓄電池組在充電的過程中，會讓蓄電池的充電電壓保持恒定不變的狀態，當開始進行充電時，電流會較大，但是由于充電進程的急需，蓄電池的端電壓就會升高，與此同時，電流就會漸漸降低。通常來看，為避免在一定范圍內，蓄電池充電過多，會對充電電壓進行設置，進而對充電電流進行限制。和恒流充電進行比較，恒壓充電所出現的電解水相對較少，在快要充電完成時，由于充電的電流不高，就會使得蓄電池過充得以避免。恒壓充電的好處就是很容易完成，同時控制起來比較容易，然而在開始充電時，因為蓄電池的端電壓不高，電流較大，析氣比較嚴重，會導致蓄電池的內部活性物質出現脫落，導致蓄電池的溫度升高，很容易讓蓄電池電極板出現彎曲的問題，而直接造成蓄電池報廢。在充電末期時，因為電流過小，充電的時間較長，又會造成蓄電池因為長時間充電不夠，而使鉛酸蓄電池容量降低。所以，在榮祥相對較小，電壓相對較低的電池中常用恒壓充電。
（3）兩階段式充電。該充電方式是通過對恒流或恒壓的充電優點進行利用，而整合所形成的充電方式。在開始充電時，可以利用限定的恒定電流快速的給蓄電池充電，當蓄電池組的端電壓已經達到了一定的數值之后，便選用恒定電壓進行充電。當充電的電流隨著充電的進行而慢慢開始減少時，就一直等到蓄電池充電滿。該種充電方式在初期不會發生電流過大的問題，在充電的后期也不會發生電壓太高的狀況，使得蓄電池出現的大量析氣得到避免，使得蓄電池的溫升降低，起到了對蓄電池安全進行保護的作用。
參考文獻：
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光伏發電系統設計及應用范文2
關鍵詞：分布式 光伏 發電 光伏建筑一體化 儲能 設計
中圖分類號： TM6 文獻標識碼： A 文章編號：
0引言
分布式發電（distributed generation，DG）是指將發電設備直接安裝在用電現場或靠近負荷中心的地方發電。DG既可以及時跟蹤負荷的變化，直接向附近的負荷供電，又可以根據需要向電網輸出電能。隨著光伏、風電等可再生能源發電技術的發展，分布式發電日漸成為滿足負荷增長需求、提高能源綜合利用效率、提高供電可靠性的一種有效途徑，并在配電網中得到廣泛的應用。DG的建設對于調整能源結構、保證能源安全、提高供電可靠性、減少輸電損失、節能減排、保護環境等具有重要意義。隨著化石能源價格的飆升，以及對核電安全性擔憂的增加，分布式能源的經濟型和微網的可靠性日益受到重視，有著廣闊的發展前景。
太陽電池與建筑結合的并網光伏發電技術BIPV(Building Integrated Photovoltaics)是近十多年發展起來的在城市中推廣應用太陽能發電的一個重要方向。建筑物能為光伏系統提供足夠的面積，不需另占土地；光伏陣列可代替常規建筑材料，能省去光伏系統的支撐結構，節省材料費用；安裝與建筑施工結合，節省安裝成本。本文就光伏建筑一體化的分布式電站系統構成和工程設計的關鍵問題進行分析研究。
1分布式發電系統介紹
分布式發電系統一般由發電單元（光伏、風力發電、燃料電池、微型燃氣輪機等），儲能裝置（蓄電池、超級電容、飛輪等），以及各種就地負荷（居民生活用電、工業用電、商業用電、農業用電等）三部分構成。為了實現多余電能上網，以及由電網彌補分布式發電系統的電量缺口，系統必須與電網進行連接。
2分布式發電系統設備選型及布置
系統容量由系統選用的設備決定。與傳統發電項目不同，設備選型是分布式光伏發電系統設計的第一步工作。
2.1設備選型
本文重點討論逆變器的選擇。光伏建筑一體化中的太陽能電池種類和安裝方式各異。由于電壓等級的不統一和不同傾角的光伏組件并聯產生的不匹配損耗，故不可能只用1臺逆變器實現并網。可以采用單相逆變器分別并入三相電網A、B、B各相，也可以選擇三相逆變器。具有多路輸入，且能夠分別進行最大功率跟蹤MPPT(Maximum Power Point Tracking)的逆變器更適于多種類光伏組件、多角度安裝的BIPV項目。因為采用這種并網逆變器可以使發電系統的設計更加簡潔、高效、優化。另外，逆變器的轉化效率，額定輸出功率和最大輸出功率也是重要的選擇參數；最后，逆變器最好具有通信功能，可以進行數據采集和遠程控制。
2.2 電池組串配置及布置
一般情況下，先選定太陽能逆變器再設計太陽能電池組串配置，有了組串配置方案再設計組件支撐架構。
串聯成一個組串的太陽電池組件的數量取決于如下因素：逆變器最大功率跟蹤（MPPT）的電壓范圍和逆變器最大允許電壓。這2個數值受組件工作溫度影響很大，因此組串電池數量的確定要參考工程現場和環境條件，比如現場的環境溫度和風速情況，因為這兩個參數對組件的溫度有很大的影響。
組串配置好之后，需要選擇組件傾角和計算遮擋角。組件的支架設計主要分為固定式和自動跟蹤式兩種，自動跟蹤式支架又分為單軸跟蹤和雙軸跟蹤。跟蹤系統比固定式支架投資大很多，可靠性不如固定式支架，后期運行維護費用高，但是可以提高項目發電量。而且由于跟蹤式支架自重較大，分布式發電項目大多不具有安裝跟蹤式支架的的結構條件。因此本文按照固定式支架確定組件的傾角和遮擋角。
對實測輻射數據和歷史輻射數據進行相關性分析，并用長期歷史數據的平均值修正實測數據。傾角決定了項目的發電量的多少。根據修正的實測數據，通過計算不同傾角下斜面年輻射量及相應的發電量，進而選擇項目最佳固定布置傾角。
遮擋角為前排太陽電池的頂部（方陣的最高點）到后排太陽電池的底部的角度。也被稱之為“前后排的遮擋角”。遮擋角影響陣列的間距，從而影響項目占地面積。遮擋角決定了特定面積中安裝組件的數量。傾角和遮擋角互相影響，具體項目設計過程中需要對傾角和遮擋角進行優化設計，以獲得最大的項目發電量和最優的經濟型。
3儲能系統設計
儲能系統的設計主要是確定儲能的方式、及各種儲能方式的容量，以滿足一定的系統可靠性和整體運行經濟性。需要考慮的因素有發電波動情況和負荷變化情況。
儲能系統設計需要太陽電池組件設計結合統籌進行，以選擇成本效益最好的方案。
3.1 儲能裝置選擇：
綜合比較儲能裝置的充放電時間響應特性、容量大小、循環使用壽命、維護費用等各個方面，可以將儲能裝置分為功率型和能量型兩種。前者以超級電容器、飛輪儲能為代表，具有響應快(快速充放電)、壽命長、容量小等特點，適合補償短時功率波動；后者以蓄電池為代表，具有容量大、響應慢(相比功率型)等特點，適合補償長時功率波動。
3.2 儲能系統容量設計
儲能系統以平滑光伏電站的輸出波動和提高供電可靠性為主要目的。如將光伏波動抑制在10％以下，則功率最優配比應在15％-20％之間，儲能容量2h以上。如果分布式發電系統對于儲能的要求不僅是出于平滑光伏電站出力波動的目的，而是為了實現微網獨立自治運行，儲能的規模要比只完成平滑出力波動或者擬合負荷曲線時要大。
太陽電池組件和儲能系統設計的一個主要原則就是要滿足平均天氣條件下負載的每日用電需求：因為天氣條件有低于和高于平均值的情況，所以要保證太陽電池組件和蓄電池在天氣條件有別于平均值的情況下協調工作。蓄電池的主要作用是在太陽輻射低于平均值的情況下給負載供電，在隨后太陽輻射高于平均值的天氣情況下，太陽電池組件就會給蓄電池充電。因此，選擇蓄電池組件大小很重要。蓄電池容量過大一方面會使得系統的成本過高，另外在獨立運行的系統中會使蓄電池長時間工作在虧電的狀態中，降低電池壽命。蓄電池容量過小，一方面不能保證系統運行的可靠性，另一方面在獨立運行系統中會丟棄可貴的光伏發電資源。
4結語
本文總體分析了分布式光伏發電項目設計建設過程中需要考慮的主要因素。這些因素有助于降低項目投資成本，增加項目總體發電量，獲得項目整體收益最大化，對分布光伏發電項目的成功建設有一定的指導意義。
后續階段，需要開展分布式發電項目監測系統的硬件平臺的建設和軟件編制工作，以實現采集數據分析，系統狀態監測，發電量和負荷量預測等高級功能。促進分布式光伏發電項目的大規模建設運營。
參考文獻：
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光伏發電系統設計及應用范文3
關鍵詞:分布式發電；小型分布式發電;儲能電池
中圖分類號：S611文獻標識碼： A
1小型分布式光伏發電系統結構
家用分布式光伏發電系統主要包括太陽能光伏電池組件、并網逆變器、儲能電池、用于蓄電池充放電的雙向換流器、電能表計等部分。光伏發電系統具有諸多優點，如:安裝方便、維護少、發電過程中不會排放污染物質等。本文針對一典型的分布式光伏發電系統拓撲結構展開分析和設計，拓撲結構如圖1所示。其工作模式為:
(1)白天通過太陽能光伏電池發電，所發電能首先通過充放電控制器向蓄電池組充電，當電池充滿電之后，所發電量上送至公共電網。
(2)白天用電時將首先選用就地的光伏系統所發電能，在不足以支撐用電負荷時切換到公共電網，從公共電網取電;晚上用電時首先通過充放電控制器從蓄電池組獲取電能，當蓄電池組蓄能不足時從公共電網獲取電能。
圖1分布式光伏發電系統拓撲結構
圖1中:W1為發電系統與公共電網相連的關口計量表，該表應具備雙向計量的功能，一方面用以計量由發電系統輸向公共電網的電量W1a，另一方面用以計量從電網獲取的電量W1b;W2為與就地負載母線相連的計量表，用以計算家用負載的用電量W2。家庭從電網獲取的電量為W1b，家庭自用的光伏發電量為W2－W1b，光伏發電系統輸入電網的電量為W1a，由此即可根據相應的電量計費標準進行電費的結算。
2電氣系統設計
設計太陽能光伏發電系統需根據裝機容量以及應用類型選擇合適的控制器、光伏組件等，同時，陣列間的距離對電站的輸出功率和轉換效率有較大的影響，如安裝不妥，后排的電池陣列將被前排陣列的陰影遮擋，從而造成組件的熱斑效應并影響發電量。因此，還需對光伏組件進行合理的串、并聯以及空間布置設計。家用分布式光伏發電系統還應具有儲能設備，因此，需要對儲能蓄電池以及相應的充放電控制器進行設計選型。
2.1普通家用電負荷
家庭負荷可概括為:5個20W節能燈，日均工作5h;1臺150W的29寸彩電，日均工作4h;1臺電功率為200W的電冰箱，日耗電量約為1kW?h;1臺300W的洗衣機，日均工作約0.5h;2臺70W左右的筆記本電腦，日均工作3h;2臺制冷功率約為1200W的空調，日耗電量每臺約為2kW?h，1臺制冷功率約為1600W的空調，日耗電量約為3kW?h。通過以上統計，家庭內的一般用電負荷最大約為4.9kW，日最大用電量約為9.67kW?h。但考慮到用電設備的同時系數，3kW左右的負荷即可滿足一般使用，日均用電量6kW?h左右，故本文將以3kW負荷、日均用電量6kW?h作為分布式系統基礎數據。
2.2充放電控制器選擇
充放電控制器，即為雙向換流器，即可實現太陽能光伏電池所發出的能量存儲到蓄電池，也可實現蓄電池向家用交流負載或電網釋放，是蓄電池充放電以及實現相應保護功能的自動控制設備。本文考慮將充放電控制器置于交流母線側，故該控制器的交流側電壓需為220V(AC)，為便于選擇現有的充電控制器以及方便電池單體串并聯，蓄電池直流側電壓設計為48V，選擇了型號為BEG3000-E的雙向換流器。
2.3逆變器選擇
本文選用了3kW的家庭負荷，故選用型號為SG3KTL、容量為3kW的逆變器。
2.4蓄電池組容量計算
對于海島或者架設送電線路造價太高的地區，分布式光伏發電系統需安裝相應的儲能設備;對于具有送電線路的家用小型分布式光伏發電系統，考慮到很多家庭白天用電負荷較小，用電高峰集中在晚上，而太陽能恰恰又是與日照密切相關的，晚上是不發電的，本著自發自用余電上網的原則，故該系統中需配備蓄電池組進行能量的存儲以便晚間使用。同時，考慮到蓄電池體積較大，家庭分布式光伏發電系統，在自發電量不足以供給用電負荷時，也可從公共電網取市電來使用。故本文僅從探索的角度出發，將蓄能容量滿足每天6kW?h的用電為標準，在實際操作中可根據實際情況進行具體調整。儲能蓄電池的容量應按下式計算:
式中:Cc為儲能電池容量,P為日均用電量,D為蓄能天數,F為儲能電池放電效率的修正系數,，通常為1.05;U為儲能電池的放電深度，其數值為0.5～0.8;Ka為包括逆變器等交流回路的損耗率，通常為0.7～0.8。本文中，放電深度取80%，損耗率取0.8，根據上述用電負荷以及儲能時長，可算得蓄電池容量Cc=9.84kW?h。本文選擇蓄電池側電壓為60V，則蓄電池安時數為164A?h。選用單體標稱電壓為12V，容量為170A?h的蓄電池5塊，全部串聯，蓄電池型號為12SP170.
2.5光伏組件設計及選型
2.5.1光伏組件串并聯設計
由逆變器參數可知，其最大功率跟蹤電壓為150～450V，且光伏電池組件的最大裝機容量需小于3300W。同時，考慮到光伏組件型號的普遍應用性以便安裝以及后期維護，使光伏電池方陣的電氣特性與逆變器匹配，本文選擇了型號為TSM－240的組件。
光伏組件的串聯數可如下式計算：
根據所選擇的逆變器、光伏組件參數以及系統所在地，可得光伏組件的串聯數滿足:
4.39≤N≤13.16。本文選擇N=13，每串由13塊240W的光伏組件串聯組成，每串組件功率為3120W。由于本文選擇的光伏逆變器額定功率為3kW，則并聯支路數為N'=3000/3120=0.9615。該逆變器的最大直流輸入功率為3300W，則此時并聯支路數為N'=3300/3120=1.058。因此，并聯支路數取1，則裝機容量為3120W。
2.5.2光伏專用電纜選擇
連接光伏組件的直流專用電纜的截面大小應滿足電纜長期允許載流量以及回路允許電壓降，截面積S為
由于家庭屋頂面積相對較小，光伏組件的組串數較少，則光伏組串可直接接至逆變器而無須經過匯流箱這一環節，這樣既節約了成本又降低了電能在傳輸過程中的損耗。屋頂布置的光伏組件至逆變器的距離一般不會超過30m，本文即以30m作為光伏組件至逆變器的距離。取電壓降系數為0.5%，綜合前文光伏組件的相應參數，可得S=4.0mm2，故可選用型號為PV1-F1×4mm2的光伏專用電纜。
2.6防雷接地設計
因光伏組件置于屋頂之上，有可能遭受直擊雷或感應雷電波的侵入，因此，光伏組件邊框上的接地孔須用BVR－1×6銅絞線逐個跨接，直至兩邊緣與光伏組件固定支架的連接螺栓用線鼻可靠固定;光伏組件固定支架采用－50mm×5mm熱鍍鋅扁鋼與屋頂的避雷帶相連，連接點不少于2處，連接處焊接的長度應不小于扁鋼寬度的2倍。同時，逆變器直流輸入以及交流輸出等處應附帶有避雷器，以防止雷電波的侵入。
3結論
在國內大力鼓勵發展分布式光伏發電的背景下，本文提出了一種家用小型分布式光伏發電系統結構，并實現其系統設計。根據系統要求，合理地配置了系統中充放電控制器、額定功率3kW的逆變器以及170A?h的儲能蓄電池等重要設備。通過相應設備的具體參數佐證了選擇的合理性，并設計了由13塊太陽能光伏組件組成的一串光伏陣列以滿足系統要求。
參考文獻
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光伏發電系統設計及應用范文4
作者：陳育明 定價：48.00元 出版日期：2011年7月
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本書通俗易懂，把科學性、針對性和實用性有機結合起來。
《中國生物產業發展報告（2010）》
作者：國家發展和改革委員會高技術產業司、中國生物工程學會編寫
定價：98.00元 出版日期：2011年5月
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新增了第八章“菌種保藏與機構”和第二章中“酵母菌子囊孢子的形成及觀察”等相關實驗技術。
《基于生物質的環境友好材料》
作者：張俐娜、陳國強、蔡杰、
周金平 等編著 定價：48.00元
光伏發電系統設計及應用范文5
本文對光伏發電技術在地鐵車輛段中的應用進行了研究。采用光伏發電技術不僅可以減少地鐵對市網電能的需求，同時能夠達到節能減排的目標。
【關鍵詞】
車輛段；光伏發電；節能減排
隨著城市化進程的加速，軌道交通在城市交通中扮演重要角色。利用光伏發電技術為地鐵車輛段提供電能，不僅可以減少地鐵對市網電能的需求，節約運營成本；同時還可積極響應國家節能減排政策，有效推動我國可再生能源的發展。地鐵車輛段運營時間長，光伏發電系統能夠得到充分的利用，產生的電能可以用來供車輛段的照明和動力設備使用。
1光伏發電系統基本條件
1.1氣象條件地鐵車輛段所在當地需要日照條件充足，日照系數高，年日照時間長，一年中太陽能有效利用時間長，季節的總輻射量差異不大。該城市地鐵車輛段適合設置太陽能光伏發電系統。
1.2環境條件光伏發電系統設置的位置應綜合考慮車輛段周邊環境，組件的布置需要避開或遠離遮蔭物。光伏組件的設計應與車輛段建筑單體相結合，綜合考慮發電效率、發電量、電氣和結構安全，并與建筑物屋頂形式相協調，滿足安裝、清潔、維護的要求。
2光伏發電系統設計
太陽能光伏發電系統主要由太陽能光伏組件、光伏控制器和交流逆變器及相應的附屬設施組成。
2.1光伏發電系統的形式車輛段大型庫房（如停車庫、檢修庫等）房屋頂空間較大，而且比較開闊，適合設置光伏發電系統。根據大型庫房的屋頂結構，光伏發電系統選用頂棚形式。本系統光伏電站的按總額定功率為500kWp，分為兩個獨立運行的光伏子系統（表1）。
2.2光伏組件選型太陽能光伏組件是太陽能系統的核心部件之一。根據車輛段停車庫房屋頂的形式，光伏組件與屋頂的結合采用BAPV方式。BAPV結合方式，不需要改變建筑物本身，只需將光伏組件固定安裝在停車庫的屋頂上。光伏組件選用標準單晶硅組件（表2）。
2.3光伏逆變器選型根據各光伏子系統的容量選擇集中型并網光伏逆變器額定容量，光伏子系統1和光伏子系統2的逆變器均選擇250kW的逆變器（表3）。
2.4光伏并網設計并網發電系統是光伏陣列產生的直流電經過并網逆變器轉換成符合車輛段用電要求的交流電之后直接接入車輛段供電系統。在陰雨天或夜晚，光伏陣列沒有產生電能或者產生的電能不能滿足負載需求時就由車輛段供電系統供電。本系統中光伏子系統1逆變器經交流并網柜后接入車輛段變電所0.4kV低壓側I段母線，光伏子系統2逆變器經交流并網柜后接入車輛段變電所0.4kV低壓側II段母線。在變電所0.4kV并網接入點各設置一面防逆流控制箱，一但發現異常，會立即通過通訊控制逆變器降低輸出電流，減少光伏系統發電功率；當出現故障時，防逆流接控制箱控制觸器斷開，分離光伏發電系統與車輛段供電系統，避免故障的擴大。
3主要設備安裝、線纜的選擇
3.1光伏組件的安裝光伏組件直接安裝在車輛段停車庫屋頂上，組件的安裝傾角與屋面保持一致或與屋面形成一個較小的安裝傾角，便于排水。
3.2匯流箱、直流柜、逆變器及交流柜的安裝1）光伏匯流箱選用IP66防水型產品，直接安裝于車輛段停車庫屋頂上。2）直流柜、逆變器及并網柜安裝于車輛段光伏設備室。3）光伏監控主機選擇壁掛式主機，安裝于光伏設備室的墻壁上。4）光伏防逆流控制箱安裝于車輛段變電所0.4kV開關柜室的墻壁上。
3.3線纜的選擇1）直流側電纜選用雙絕緣防紫外線阻燃銅芯電纜；交流側采用銅芯耐火、阻燃電纜。2）直流側的電纜與光伏組件的連接采用工業防水快速接插件，線纜及連接附件具有防水、抗老化的功能。3）配線槽采用不銹鋼金屬線槽，配線線槽的布置考慮隱蔽布線方案，并與建筑結構協調一致。
4經濟效益和社會效益分析
4.1經濟效益分析根據目前了解的情況，太陽能光伏發電系統的造價約為20元/W，車輛段新建500kW的太陽能光伏發電系統的造價約為1000萬元。目前，國家在太陽能光伏發電系統應用方面也有相關的補貼政策。考慮該因素，則系統投資會進一步降低。據近最近幾年太陽能的發展形勢來看，太陽能光伏發電系統的造價將會越來越低。車輛段一個500kW的太陽能光伏發電系統每年可發電估計約500000kW•h，平均電網電價按0.8元/kW•h，一年節約外網電費約40萬元，預計25年可收回成本。光伏發電系統的使用年限按20年計算，其發電成本約為1.0元/kW•h。隨著光伏發電技術的不斷發展，發電成本還會逐漸降低。
4.2社會效益分析太陽能光伏發電系統目前正處于推廣階段，在城軌交通中安裝太陽能光伏發電系統，其社會效益主要體現在以下幾個方面：1）響應政府號召，積極配合完成節能減排指標。太陽能是一種清潔、可再生能源，一個500kW的太陽能電池板每年相當于每年節省約150噸標準煤，減少二氧化碳排放約400噸。2）城軌交通是一種公共交通工程，客流量相當大，在城軌交通中使用太陽能光伏發電系統可以起到較好的示范，對以后太陽能光伏發電系統的推廣有積極作用。
5結語
本文針對車輛段建立了光伏發電系統，并對光伏發電系統的發電量、節能減排及經濟和社會效益進行了分析。文中只考慮了車輛段小塊面積，而實際車輛段可利用的面積大至幾萬平米，若能充分利用，蘊含的能量還是比較大的。國家為了促進光伏產業的發展，提供了很多的優惠政策。因此，推廣光伏發電技術在車輛段的應用具有很強的可行性。
【參考文獻】
［1］楊金煥,于化叢,葛亮.太陽能光伏發電應用技術（第二版）[M].北京:電子工業出版社,2009．
光伏發電系統設計及應用范文6
關鍵詞：光伏發電；并網系統；技術應用
中圖分類號：TM615 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 12-0000-01
光伏發電系統是一種依靠太陽能進行發電的系統，光伏板的主要構成元件就是太陽能電池，該電池可以將收集到的太陽能轉換成電能，再通過光伏系統，將這部分電能轉化成直流電，進而達到日常用電的要求。隨著能源的日益枯竭，光伏發電技術已經逐漸被人們重視，并被相關工作人員大力研發，獨立運行以及并網運行這兩種運行模式都已經被人們所注意，本文將對并網系統進行分析。
一、光伏發電并網系統設計
（一）子系統。光伏發電系統，主要是由光伏模塊的子系統以及逆變器并網系統等組成，其中子系統是相對比較獨立的系統，可以通過并網逆變器將三相交流電連接到升壓的變壓器當中，最終連接電網。
（二）主要設備選型。想要保證單位造價最低化，首先要保證逆變器的容量最大化。分析從前的工作經驗可以發現，容量越大，發生故障的時候，對系統造成的沖擊就越大。所以在進行并網逆變器選擇的時候，不僅要考慮到光伏系統實際應用情況，更要判斷出哪種容量的逆變器更適合，因為并網型的逆變器必須具備過頻率保護、逆向功率保護等方面的功能。光伏電池組件可以使用直流配電來檢測逆變器，保證每一個電池當中電流的穩定性，并且可以將相關數據傳輸給控制器，保證系統安全運行，而且使用該方法還可以將并網逆變器轉化為獨立行使的并網。
（三）升壓系統。大部分并網逆變器所產生的交流電都需要通過升壓入網，而且光伏發電系統自身可以產出的電量也影響著升壓變壓器的額定容量，所以盡量選擇箱型的干式變壓器。可以對升壓變電站進行分層布置，上層作為逆變室使用，下層作為配電室使用。其中高低壓進線柜的選擇，高壓擇中置式的接線柜，低壓則選擇抽出式的開關柜。還需要配備計算機來保證對系統進行監督，通過計算機來監控變壓器兩端的電壓以及線圈的溫度，而且可以使用該系統讓多路的逆變器在內部控制器當中實現同時運行。可以使用群控器對多數逆變器進行控制，不僅可以降低逆變器的損耗，同時還可以提升逆變器的實際使用壽命。
（三）保護措施設計。通常情況下升壓變壓器都會安裝高溫跳閘控制裝置，對流經的電力以及電壓進行保護。而且一些并網或者是電容器開關柜上都會安裝保護裝備，保證系統不會出現電壓過高或者是電壓不足的情況，一般這種開關都會設置一些過流跳閘，如果出現問題，逆變器可以成功從系統當中脫離出來。
二、光伏發電并網系統存在的問題及解決措施
（一）孤島效應。如果光伏系統出現任何的故障，導致系統停止工作，用戶端附近光伏并網系統就會出現自給自足的孤島，這一電力孤島會給相關檢測人員帶來巨大的危險，這一效應就是我們通常所說的孤島效應。孤島效應會從根本上影響到電網的正常運行，為了減少這一情況發生的概率，必須要進行防孤島保護。目前我國常用的保護方式主要分為主動保護與被動保護，這兩種保護方法各有優點和缺點，但是每一個光伏系統當中都必須要設置防孤島效應保護措施，當電網出現失壓時，防孤島設施必須要在2秒的時間內啟動，斷開該端口和總電網直接的連接，保證整體的安全性。
（二）諧波污染。在進行光伏并網的時候，會使用到許多不同種類的電子設備，其中比較重要的就是逆變器，會產生比較多的諧波，所以必須保證所注入的諧波滿足相關規定的最低標準。可以使用PWM對其進行控制，從電壓的外環以及電流內環雙方面入手，組成相應的控制系統，從根本上解決諧波污染的問題，而且可以經常對其進行檢查，如果出現問題可以對其進行補償。
（三）無功補償。光伏并網逆變器在使用過程當中必然會出現一些無功消耗的情況，所以必須要通過一些設備保證這部分裝置可以妥善的進行無功調節，通過無功調節這一方式保證高壓側母線的電壓始終都在比較合理的范圍之內。對功率因數大于0.98的這一部分光伏并網系統來說，需要格外注意無功補償問題，通過高效的無功補償實現分層區分并且保證系統的就地平衡，通過該方式減少光伏發電或者是接入的時候，對系統電壓產生的影響。使用該方式進行調節，可以從根本上減少線損，從而保證逆變器正常運轉。比如一光伏發電系統使用10kV的電壓接入到系統當中，那么10kV的電壓功率因數應該在0.85-0.98這一數值之間，我們可以使用常規裝機容量總量的6成對無功補償裝置進行配置，想要對無功電流進行補償，我們可以使用瞬時無功功率理論配合無功電流對其進行檢測，這種檢測方式可以與諧波電流電測法搭配使用，這兩種方法檢測出來的數值即為補償電流的實際參考值，并且可以對補償電流以及諧波進行控制。
（四）電壓閃變
想要保證電能質量，就必須要做好電壓閃變控制工作，因為電壓善變屬于電能質量的一個比較重要的指標，輻照度越大，光伏陣列輸出的功率也就越大，從而對電壓善變產生更大的影響。如果輻照度的波動較大，那么輸出功率的波動也會變大，從而給電網電壓善變產生巨大的影響，所以在光伏發電并網系統實現過程當中，必須要最大程度的控制電壓閃變量，進而保證工程質量。
三、結束語
隨著經濟的發展，各行各業對能源的需求量逐漸增大，導致當今市場能源供給量遠不能滿足市場需求。針對這一實際情況，光伏發電技術應運而生，使用光伏技術進行發電，不僅可以緩解當前我國社會資源緊張的情況，而且可以促進綠色可持續發展。本文主要對光伏發電中需要注意的事項進行分析，并從多角度提出解決方式，旨在提升光伏發電并網系統相關技術。
參考文獻：
[1]王海.基于DSP的雙閉環光伏逆變并網控制系統設計與研究[D].電子科技大學碩士學位論文，2011：06-08.
