并網(wǎng)式太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)淺析

 

 

      1 概述 

 

　　1992年，日本的第一個(gè)住宅用并網(wǎng)式太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)發(fā)電。到目前為止，并網(wǎng)式太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)在日本已經(jīng)非常普及。國(guó)家支援政策、并網(wǎng)技術(shù)和產(chǎn)品相對(duì)成熟本文將從系統(tǒng)構(gòu)成、并網(wǎng)技術(shù)、并網(wǎng)的電氣工程以及政府的 

 

      2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 

 

　　太陽(yáng)能電池組件將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成電能，經(jīng)接線箱匯集傳輸給逆變器，在此直流被轉(zhuǎn)化成交流，優(yōu)先供給自身的家庭用的系統(tǒng)使用，剩余部分并入商用電力網(wǎng)絡(luò)。并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的相關(guān)器件可參見(jiàn)圖1.需要指出的是，圖中的接線箱除了具有匯集太陽(yáng)能電池組件的輸出的作用，還有避雷設(shè)置。逆變器除了具有從直流到交流的轉(zhuǎn)換作用，還有太陽(yáng)能電池組件的最大輸出功率追蹤功能和并網(wǎng)電壓的穩(wěn)壓功能等。視頻顯示系統(tǒng)可有可無(wú)，不影響并網(wǎng)發(fā)電。并網(wǎng)中采用的主要器件，國(guó)家都有認(rèn)證制度，確保器件的相關(guān)指標(biāo)(如電壓、諧波等)滿足并網(wǎng)需求。 

 

　　日本的商用電力網(wǎng)絡(luò)供給家庭的電壓和中國(guó)不同，是110V。實(shí)際的電網(wǎng)供電電壓略有偏差，根據(jù)日本電氣事業(yè)法規(guī)定，供電電壓被確保在95V-107V的范圍內(nèi)。 

 

　　并網(wǎng)式太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出電壓被逆變器控制在略高出商用電力網(wǎng)絡(luò)實(shí)際供電電壓1V-2V的范圍內(nèi)。這樣可以保證太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出被優(yōu)先用以滿足家庭用電系統(tǒng)的需求，剩余的部分又可以順利并網(wǎng)商用網(wǎng)絡(luò)，供給他人使用。為了減少并入電網(wǎng)的電力在傳送過(guò)程中的損耗，在部分并網(wǎng)電力將就近優(yōu)先供給附近的用戶使用。另一方面，若并入電網(wǎng)的電壓高于商用電網(wǎng)的供電電壓過(guò)多，將會(huì)引起供電網(wǎng)絡(luò)的電壓混亂。當(dāng)太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的電壓過(guò)高，逆變器會(huì)自動(dòng)切斷輸出，阻止并網(wǎng)。 

 

　　太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出電壓受天氣條件影響明顯。陽(yáng)光充裕時(shí)，系統(tǒng)輸出將優(yōu)先滿足家庭用電系統(tǒng)消費(fèi)，剩余部分并網(wǎng)賣(mài)給電力公司，供他人使用。賣(mài)電電量由賣(mài)電電表記錄，賣(mài)電收入會(huì)在下一個(gè)月由電力公司轉(zhuǎn)入家庭的銀行賬戶。天氣情況不好時(shí)，系統(tǒng)輸出并不能滿足家庭用電系統(tǒng)的需求，不足部分由商用電網(wǎng)負(fù)擔(dān)。 

 

      3 并網(wǎng)電氣工程 

 

　　如果大量的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)任意地并入商用電力網(wǎng)絡(luò)，將引起商用電力網(wǎng)絡(luò)在頻率和電壓上的紊亂。因此，在日本并網(wǎng)需要相關(guān)的手續(xù)，并應(yīng)滿足一定的條件。 

 

      3.1系統(tǒng)主要電氣設(shè)備的選擇 

 

　　1)系統(tǒng)主要電氣設(shè)備的選擇 

 

　　按照逆變器的輸入電壓范圍和容許輸入電力的大小調(diào)整太陽(yáng)能電池組件方陣并進(jìn)行布線。由于太陽(yáng)能電池組件的輸出電壓與操作電壓(逆變器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí))和開(kāi)發(fā)電壓(逆變器停止時(shí)的無(wú)負(fù)荷狀態(tài))有差異，所以須按照逆變器的各操作狀態(tài)合理地配置太陽(yáng)能電池板，將其輸出電壓控制在逆變器的輸入電壓范圍內(nèi)。 

 

　　2)逆變器的選擇 

 

　　根據(jù)太陽(yáng)能電池板的最大輸出值(組件公稱最大輸出×數(shù)量)，選擇相應(yīng)定格容量的逆變器。由于太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)受組件的設(shè)置環(huán)境和日照條件影響會(huì)出現(xiàn)輸出電壓偏低以及時(shí)間性變動(dòng)等現(xiàn)象，所以該系統(tǒng)不是一個(gè)按固定規(guī)律進(jìn)行定格輸出的系統(tǒng)。因此，不一定非要選擇具有等于或大于太陽(yáng)能電池板的最大輸出定格功率的逆變器，可在經(jīng)濟(jì)適用的基礎(chǔ)上合理選擇逆變器。 

 

　　3)接線箱選擇 

 

　　選擇接線箱時(shí)，要在考慮到光伏系統(tǒng)的容量、太陽(yáng)能電池組件的種類(lèi)、組成太陽(yáng)能電池板的組件數(shù)量及方陣排列等因素的基礎(chǔ)上進(jìn)行合理的選擇。另外，最近幾年已生產(chǎn)出具備升壓功能的接線箱，使用這種產(chǎn)品的話，受屋頂一側(cè)空間制約時(shí)或者在方位各異的屋頂(例如寄棟)上安裝時(shí)，就比較容易進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)(也有升壓功能內(nèi)藏式逆變器)。 

 

      3.2法規(guī)遵守 

 

　　在日本電氣工程的施工過(guò)程中，應(yīng)遵守電氣事業(yè)法、電氣工程行業(yè)法、電氣工程師法、勞動(dòng)安全衛(wèi)生法、其他相關(guān)部位條例、以及電氣設(shè)備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、內(nèi)線規(guī)程等法規(guī)的規(guī)定，由電氣工程師(具備資格的專(zhuān)業(yè)電氣工程技術(shù)人員)負(fù)責(zé)施工。 

 

      3.3電氣設(shè)備的安裝 

 

　　1)安裝電氣設(shè)備時(shí)，應(yīng)讓其位置符合規(guī)定的安裝環(huán)境、使用場(chǎng)所及條件。 

 

　　2)考慮到設(shè)備的散熱以及維修檢查時(shí)所需要的操作半徑，在機(jī)器周?chē)A(yù)先留出相應(yīng)的空間。 

 

　　3)確認(rèn)安裝部位具有承受設(shè)備自重的強(qiáng)度，或者根據(jù)需要進(jìn)行相應(yīng)的加固。 

 

　　4)安裝電池板輸出開(kāi)關(guān)器箱、接線盒(中轉(zhuǎn)接線柱盒)等外設(shè)箱盒時(shí)，應(yīng)采用不滲水和不結(jié)露的構(gòu)造，以防箱盒內(nèi)部的開(kāi)關(guān)等在使用過(guò)程中發(fā)生故障。 

 

　　5)住宅太陽(yáng)能電池組件負(fù)荷一側(cè)的室內(nèi)電路(從太陽(yáng)能電池組件到逆變器之間的室內(nèi)電路)的對(duì)地電壓不應(yīng)超過(guò)直流450V。 

 

　　6)電源電路的充電部位不得露出在外。 

 

　　7)主電路。