摘要：本文通過對我國太陽能資源分布的介紹，指出了光伏并網(wǎng)發(fā)電的可行性，并根據(jù)相關的設計依據(jù)與原則，對光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的組成、方案設計及保護，進行簡單的介紹。

　　關鍵詞：太陽能;光伏發(fā)電;并網(wǎng)

　　一、引言

　　我國太陽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;太陽年總輻射量，西部地區(qū)高于東部地區(qū)。我國幅員遼闊，太陽能資源分布也十分不均勻，根據(jù)不同地區(qū)的日照條件設計太陽能發(fā)電系統(tǒng)時也會有不同的系統(tǒng)設計方案，所以我國在安裝太陽能發(fā)電裝置時，地理位置處于太陽能資源第三類及以上地區(qū)時太陽能發(fā)電裝置能發(fā)揮更高的系統(tǒng)發(fā)電效率。

　　二、建設目標

　　隨著能源危機以及各個國家對新能源的開發(fā)利用，太陽能應運而生，其中光伏發(fā)電得到廣泛發(fā)展。主要是：

　　① 利用日光發(fā)電，提供高質量的清潔能源;

　?、?有效調峰，緩解當?shù)毓╇姴块T在供電高峰期時壓力;

　?、?全自動智能化運行，無須專人值守;

　?、?完善的保護功能及報警功能，保護負載、電網(wǎng)及電站自身的安全運行;

　?、?配備環(huán)境氣象監(jiān)測系統(tǒng)，實時掌握電站建設地點的氣象資料;

　?、?強大的在線監(jiān)控網(wǎng)，實現(xiàn)對電站的現(xiàn)場/遠程實時監(jiān)控，及數(shù)據(jù)分析;

　　三、系統(tǒng)總體設計依據(jù)及原則

　　1、相關國際國家標準：

　　(1) IEC61215 晶體硅光伏組件設計鑒定和定型;

　　(2) SJ/T11127-1997《光伏(PV)發(fā)電系統(tǒng)過電壓保護—導則》等。

　　2、設計原則：

　　(1)《光伏系統(tǒng)并網(wǎng)技術要求》(GB/T19939--2005)、《國家電網(wǎng)公司光伏電站接入電網(wǎng)技術規(guī)定(試行)》確定電站建設及供電方案的設計原則;a.光伏系統(tǒng)的設計應對環(huán)境條件、系統(tǒng)性能進行綜合評價。b.系統(tǒng)設計應有冗余量，具有保護功能以滿足系統(tǒng)可靠工作的要求配置提高系統(tǒng)運行可靠性。c.系統(tǒng)設計應考慮建站地點的地理條件。d.應進行系統(tǒng)設計的綜合優(yōu)化。

　　(2)一般性原則：①安全可靠性，②先進實用性，③擴充性和靈活性，④示范性;

　　(3)設計時將保證做到以下幾個方面：①保證電能質量，②能量輸出最大化，③美觀性。

　　四、系統(tǒng)組成及方案設計

　　太陽能系統(tǒng)由太陽能電池組件、防雷匯流箱、并網(wǎng)逆變器、配電保護系統(tǒng)、系統(tǒng)監(jiān)控裝置組成。我們將分以下幾個部分來考慮系統(tǒng)的設計：(1)并網(wǎng)光伏電站總體方案部分;(2)太陽能組件部分;(3)太陽能并網(wǎng)逆變器部分;(4)交直流配電部分;(5)系統(tǒng)保護設計部分;(6)太陽能光伏電站在線監(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)分為上述的七個部分來設計，各個部分完全采用模塊化冗余設計，擴容簡便，施工、調試、運營管理、監(jiān)控、維護都極為方便，能夠大大節(jié)省建設方的初始投資和后期運營費用。

　　以系統(tǒng)保護及并網(wǎng)光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)為例進行設計。

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

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

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

　　1) 直擊雷防護：防直擊雷的基本措施是安裝避雷針。根據(jù)GB50057-2000《建筑物防雷設計規(guī)范》的規(guī)定：建筑物屬于三類防雷建筑物時，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)感應雷防護：感應雷由靜電感應產生，也可由電磁感應產生，光伏發(fā)電系統(tǒng)的防感應雷工作重點是防止感應雷由外界線路侵入室內設備。SJ/T11127中有關規(guī)定，主要采取以下措施：a.合理選擇機房的位置及機房內設備的合理布局可有效的減少雷害。b.在供電系統(tǒng)設備的每回路接口處安裝電涌保護器 SPD ，并對出入機房纜線采取屏蔽、接地，實現(xiàn)等電位連接等措施，可有效減少雷擊過電壓對系統(tǒng)設備的侵害。c.配電機房采用聯(lián)合接地可有效的解決地電位升高的影響，合格的地網(wǎng)是有效防雷的關鍵。

　　(3)系統(tǒng)其他常規(guī)保護。對于常規(guī)的過壓、欠壓、過流、短路等保護功能也均進行了充分的考慮。完善的保護功能將保證太陽能發(fā)電系統(tǒng)安全、穩(wěn)定的運行。過/欠電壓保護：當光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)接口處電壓超出規(guī)定的電壓范圍時(三相±7%，單相+7%，-10%)，過/欠電壓保護在0.2～2s內動作,將光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)斷開;過/欠頻率保護：當光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)接口處頻率超出規(guī)定的頻率范圍時(±0.5HZ)，過/欠頻率保護在0.2～2s內動作，將光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)斷開;短路保護：光伏系統(tǒng)對電網(wǎng)設置了短路保護，當電網(wǎng)短路時，逆變器的過電流在大于額定電流的150%時，光伏系統(tǒng)將在0.1s以內與電網(wǎng)斷開。

　　2、太陽能光伏電站在線監(jiān)控系統(tǒng)部分

　　并網(wǎng)光伏發(fā)電項目必須配置現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和遠程通訊系統(tǒng)，實行集中、實時監(jiān)控，方便電站的運營管理。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成，系統(tǒng)配有專業(yè)的數(shù)據(jù)處理設備和軟件，數(shù)據(jù)可以直接在數(shù)據(jù)采集控制器閱讀查詢、也可以通過監(jiān)控計算機、大屏幕、遠程計算機閱讀和查詢。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RS485通訊方式，配置監(jiān)控軟件，獲取并網(wǎng)逆變器的運行數(shù)據(jù)和工作參數(shù)，也可以通過以太網(wǎng)遠程通訊方式，在異地實時查看整個電源系統(tǒng)的實時運行數(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

　　人類要現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，只能依靠科技進步，大規(guī)模地開發(fā)利用可再生潔凈能源。太陽能以其獨具的優(yōu)勢，其開發(fā)利用必將在21世紀得到長足的發(fā)展，并終將在世界能源結構轉移中擔綱重任，成為21世紀后期的主導能源。

　　參考文獻：

　　1、 電力電子設備應用手冊

　　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.