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摘要：太陽能是人類取之不盡用之不竭的可再生能源，具有充分的清潔性和安全性、相對的廣泛性、確實的長壽命和維護性、資源的充足性及潛在的經(jīng)濟性等優(yōu)點，在長期的能源戰(zhàn)略中具有重要地位并且得到廣泛的應(yīng)用。太陽能一般是指太陽光的輻射能量，在現(xiàn)代一般用作發(fā)電，我國是太陽能資源相當豐富的國家，絕大多數(shù)地區(qū)年平均日輻射量在 4 kWh/㎡以上，西藏最高達 7kWh/㎡。從能源的穩(wěn)定性、可持久性、數(shù)量、設(shè)備成本、利用條件等因素考慮，太陽能將成為理想的可再生能源和無污染能源。
關(guān)鍵詞：太陽能 光伏發(fā)電 逆變器
1.光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成
太陽能發(fā)電系統(tǒng)是利用太陽能電池方陣將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電系統(tǒng)。它由太陽能電池方陣、控制器、直流/交流逆變器、光伏發(fā)電系統(tǒng)附屬設(shè)施（直流配電系統(tǒng)、交流配電系統(tǒng)、運行監(jiān)控和監(jiān)測系統(tǒng)、防雷和接地系統(tǒng)）等部分組成。
1.1硅太陽能電池種類
目前世界上有三種已商品化的硅太陽能電池：單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池和非晶硅太陽能電池。單晶硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率較高，為 13%—15%，但其使用成本較昂貴；多晶硅太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率為 11%—13%，是目前廣泛應(yīng)用的形式；非晶硅太陽能電池屬于薄膜電池，造價低廉，但其光電轉(zhuǎn)換效率比較低，穩(wěn)定性不如晶硅太陽能電池，目前多用于弱光性電源，如手表、計算器等。
1.2太陽能電池組件
一個太陽能電池只能產(chǎn)生大約 0.5V 電壓，遠低于實際應(yīng)用所需要的電壓。為了滿足實際應(yīng)用的需要，要把太陽能電池連接成組件，一個組件上，一般太陽能電池的標準數(shù)量是36 片。通過導(dǎo)線連接的太陽能電池被密封成的物理單元被稱為光伏電池組件，具有一定的防腐、防風、防雨能力，這種組件的前面是玻璃板，背面是一層合金薄片，太陽能電池也是被鑲嵌在一層聚合物中。這種太陽能組件中，電池與接線盒之間可直接用導(dǎo)線連接，其潛在的質(zhì)量問題就是邊沿的密封以及組件背面的接線盒。
太陽能電池組件的輸出功率取決于太陽輻照度、太陽能光譜的分布和太陽能電池的溫度。如果太陽能電池組件被其它物體（如鳥糞、樹蔭等）長時間遮擋時，被遮擋的太陽能電池組件將會嚴重發(fā)熱，這就是“熱斑效應(yīng)"。為了防止電池組件由于熱斑效應(yīng)被破壞，需要在電池組件的正負極間并聯(lián)旁通二極管，避免光照組件所產(chǎn)生的的能量被遮蔽的組件所消耗。
1.3直流/交流逆變器
逆變器是將直流電變換成交流電的設(shè)備，由于太陽能電池發(fā)出的是直流電，而最終光伏發(fā)電系統(tǒng)需要接入交流負載，逆變器按運行方式，可分為獨立運行逆變器和并網(wǎng)逆變器。獨立運行逆變器用于獨立運行的太陽能發(fā)電系統(tǒng)，為獨立的負載供電。并網(wǎng)逆變器用于并網(wǎng)運行的光伏發(fā)電系統(tǒng)，將發(fā)出的電能饋入電網(wǎng)運行。并網(wǎng)逆變器把光伏陣列產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)化為和電網(wǎng)同相的交流電能，當電網(wǎng)故障時，逆變器要停止工作，并且使逆變器負載斷開，防止“孤島效應(yīng)"。
1.4光伏箱式變壓器
在光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)前，根據(jù)并網(wǎng)干線的電壓選擇合適的升壓變壓器，將逆變器輸出的400V 交流電升壓到并網(wǎng)需要的 10kV、35kV 或 110kV 等電壓等級，滿足并網(wǎng)的條件。
2.并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用
2.1有逆流并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)
太陽能光伏系統(tǒng)發(fā)出的電能充裕時，向電網(wǎng)輸送電能，俗稱“賣電"；當太陽能光伏系統(tǒng)發(fā)出的電能不足時，從電網(wǎng)吸收電能，俗稱“買電"。
2.2無逆流并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)
太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電充裕時不向公共電網(wǎng)供電，但當太陽能光伏系統(tǒng)供電不足時，由公共電網(wǎng)向負載供電。
2.3有儲能裝置的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)
在太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，有控制器和蓄電池部分，蓄電池可實現(xiàn)對光伏組件輸出的一部分直流電儲存起來，提高供電可靠性；控制器是實現(xiàn)對蓄電池過放電、過充電、負載過流和反充電加以限制，具有對蓄電池充放電管理和充電控制功能。
3、安科瑞分布式光伏運維云平臺介紹
AcrelCloud-1200分布式光伏運維云平臺通過監(jiān)測光伏站點的逆變器設(shè)備，氣象設(shè)備以及攝像頭設(shè)備、幫助用戶管理分散在各地的光伏站點。主要功能包括：站點監(jiān)測，逆變器監(jiān)測，發(fā)電統(tǒng)計，逆變器一次圖，操作日志，告警信息，環(huán)境監(jiān)測，設(shè)備檔案，運維管理，角色管理。用戶可通過WEB端以及APP端訪問平臺，及時掌握光伏發(fā)電效率和發(fā)電收益。
目前我國的兩種分布式應(yīng)用場景分別是：廣大農(nóng)村屋頂?shù)膽粲霉夥凸ど虡I(yè)企業(yè)屋頂光伏，這兩類分布式光伏電站今年都發(fā)展迅速。
在光伏變電站安裝逆變器、以及多功能電力計量儀表，通過網(wǎng)關(guān)將采集的數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器，并將數(shù)據(jù)進行集中存儲管理。用戶可以通過PC訪問平臺，及時獲取分布式光伏電站的運行情況以及各逆變器運行狀況。平臺整體結(jié)構(gòu)如圖所示。
AcrelCloud-1200分布式光伏運維云平臺軟件采用B/S架構(gòu)，任何具備權(quán)限的用戶都可以通過WEB瀏覽器根據(jù)權(quán)限范圍監(jiān)視分布在區(qū)域內(nèi)各建筑的光伏電站的運行狀態(tài)（如電站地理分布、電站信息、逆變器狀態(tài)、發(fā)電功率曲線、是否并網(wǎng)、當前發(fā)電量、總發(fā)電量等信息）。
3.4.1光伏發(fā)電
3.4.1.1綜合看板
●顯示所有光伏電站的數(shù)量，裝機容量，實時發(fā)電功率。
●累計日、月、年發(fā)電量及發(fā)電收益。
●累計社會效益。
●柱狀圖展示月發(fā)電量
●電站狀態(tài)展示當前光伏電站發(fā)電功率，補貼電價，峰值功率等基本參數(shù)。
●統(tǒng)計當前光伏電站的日、月、年發(fā)電量及發(fā)電收益。
●攝像頭實時監(jiān)測現(xiàn)場環(huán)境，并且接入輻照度、溫濕度、風速等環(huán)境參數(shù)。
●顯示當前光伏電站逆變器接入數(shù)量及基本參數(shù)。
4.4.1.3逆變器狀態(tài)
●逆變器基本參數(shù)顯示。
●日、月、年發(fā)電量及發(fā)電收益顯示。
●通過曲線圖顯示逆變器功率、環(huán)境輻照度曲線。
●直流側(cè)電壓電流查詢。
●交流電壓、電流、有功功率、頻率、功率因數(shù)查詢。
4.4.1.4電站發(fā)電統(tǒng)計
●展示所選電站的時、日、月、年發(fā)電量統(tǒng)計報表。
4.4.1.5逆變器發(fā)電統(tǒng)計
●展示所選逆變器的時、日、月、年發(fā)電量統(tǒng)計報表
4.4.1.6配電圖
●實時展示逆變器交、直流側(cè)的數(shù)據(jù)。
●展示當前逆變器接入組件數(shù)量。
●展示當前輻照度、溫濕度、風速等環(huán)境參數(shù)。
●展示逆變器型號及廠商。
4.4.1.7逆變器曲線分析
●展示交、直流側(cè)電壓、功率、輻照度、溫度曲線。
4.4.2事件記錄
●短信日志：查詢短信推送時間、內(nèi)容、發(fā)送結(jié)果、回復(fù)等。
●平臺運行日志：查看儀表、網(wǎng)關(guān)離線狀況。
●報警信息：將報警分進行分級處理，記錄報警內(nèi)容，發(fā)生時間以及確認狀態(tài)。
4.5.1交流220V并網(wǎng)
交流220V并網(wǎng)的光伏發(fā)電系統(tǒng)多用于居民屋頂光伏發(fā)電，裝機功率在8kW左右。
部分小型光伏電站為自發(fā)自用，余電不上網(wǎng)模式，這種類型的光伏電站需要安裝防逆流保護裝置，避免往電網(wǎng)輸送電能。光伏電站規(guī)模較小，而且比較分散，對于光伏電站的管理者來說，通過云平臺來管理此類光伏電站非常有必要，安科瑞在這類光伏電站提供的解決方案包括以下方面：
4.5.2交流380V并網(wǎng)
根據(jù)國家電網(wǎng)Q/GDW1480-2015《分布式電源接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》，8kW~400kW可380V并網(wǎng)，超出400kW的光伏電站視情況也可以采用多點380V并網(wǎng)，以當?shù)仉娏Σ块T的審批意見為準。這類分布式光伏多為工商業(yè)企業(yè)屋頂光伏，自發(fā)自用，余電上網(wǎng)。分布式光伏接入配電網(wǎng)前，應(yīng)明確計量點，計量點設(shè)置除應(yīng)考慮產(chǎn)權(quán)分界點外，還應(yīng)考慮分布式電源出口與用戶自用電線路處。每個計量點均應(yīng)裝設(shè)雙向電能計量裝置，其設(shè)備配置和技術(shù)要求符合DL/T448的相關(guān)規(guī)定，以及相關(guān)標準、規(guī)程要求。電能表采用智能電能表，技術(shù)性能應(yīng)滿足國家電網(wǎng)公司關(guān)于智能電能表的相關(guān)標準。用于結(jié)算和考核的分布式電源計量裝置，應(yīng)安裝采集設(shè)備，接入用電信息采集系統(tǒng)，實現(xiàn)用電信息的遠程自動采集。
光伏陣列接入組串式光伏逆變器，或者通過匯流箱接入逆變器，然后接入企業(yè)380V電網(wǎng)，實現(xiàn)自發(fā)自用，余電上網(wǎng)。在380V并網(wǎng)點前需要安裝計量電表用于計量光伏發(fā)電量，同時在企業(yè)電網(wǎng)和公共電網(wǎng)連接處也需要安裝雙向計量電表，用于計量企業(yè)上網(wǎng)電量，數(shù)據(jù)均應(yīng)上傳供電部門用電信息采集系統(tǒng)，用于光伏發(fā)電補貼和上網(wǎng)電量結(jié)算。
部分光伏電站并網(wǎng)點需要監(jiān)測并網(wǎng)點電能質(zhì)量，包括電源頻率、電源電壓的大小、電壓不平衡、電壓驟升/驟降/中斷、快速電壓變化、諧波/間諧波THD、閃變等，需要安裝單獨的電能質(zhì)量監(jiān)測裝置。部分光伏電站為自發(fā)自用，余電不上網(wǎng)模式，這種類型的光伏電站需要安裝防逆流保護裝置，避免往電網(wǎng)輸送電能，系統(tǒng)圖如下。
這種并網(wǎng)模式單體光伏電站規(guī)模適中，可通過云平臺采用光伏發(fā)電數(shù)據(jù)和儲能系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)，安科瑞在這類光伏電站提供的解決方案包括以下方面：
4.5.310kV或35kV并網(wǎng)
根據(jù)《國家能源局關(guān)于2019年風電、光伏發(fā)電項目建設(shè)有關(guān)事項通知》（國發(fā)新能〔2019〕49號），對于需要國家補貼的新建工商業(yè)分布式光伏發(fā)電項目，需要滿足單點并網(wǎng)裝機容量小于6兆瓦且為非戶用的要求，支持在符合電網(wǎng)運行安全技術(shù)要求的前提下，通過內(nèi)部多點接入配電系統(tǒng)。
此類分布式光伏裝機容量一般比較大，需要通過升壓變壓器升壓后接入電網(wǎng)。由于裝機容量較大，可能對公共電網(wǎng)造成比較大的干擾，因此供電部門對于此規(guī)模的分布式光伏電站穩(wěn)控系統(tǒng)、電能質(zhì)量以及和調(diào)度的通信要求都比較高。
光伏電站并網(wǎng)點需要監(jiān)測并網(wǎng)點電能質(zhì)量，包括電源頻率、電源電壓的大小、電壓不平衡、電壓驟升/驟降/中斷、快速電壓變化、諧波/間諧波THD、閃變等，需要安裝單獨的電能質(zhì)量監(jiān)測裝置。
上圖為一個1MW分布式光伏電站的示意圖，光伏陣列接入光伏匯流箱，經(jīng)過直流柜匯流后接入集中式逆變器(直流柜根據(jù)情況可不設(shè)置)，最后經(jīng)過升壓變壓器升壓至10kV或35kV后并入中壓電網(wǎng)。由于光伏電站裝機容量比較大，涉及到的保護和測控設(shè)備比較多，主要如下表：
4.結(jié)論
我國太陽能資源非常豐富，太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用空間也非常廣闊，在光照資源豐富的西北地區(qū)，如果利用戈壁灘安裝并網(wǎng)太陽能發(fā)電系統(tǒng)可提供非?？捎^的發(fā)電量。在有些邊遠地區(qū)或海島上，未架設(shè)國家電網(wǎng)，可安裝獨立的光伏發(fā)電系統(tǒng)，無需架設(shè)輸電線路，且周期短，綜合成本低，能有效解決邊遠地區(qū)用電難的問題。由于我國是一個能源消耗大國，并且人口分布不均，因此發(fā)展太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)對于我國的可持續(xù)發(fā)展、保持能源供給的獨立性和安全性，以及人口分散地區(qū)居民用電具有重要意義。
當前位置：