1、2011光伏發(fā)電技術(shù)進(jìn)展和政策分析專(zhuān)項(xiàng)培訓(xùn),王斯成國(guó)家發(fā)改委能源研究所2011年1月8日 北京,光伏發(fā)電技術(shù)和系統(tǒng)設(shè)計(jì),1、光伏發(fā)電的特點(diǎn) 2、光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì) （資源評(píng)估、系統(tǒng)構(gòu)成、設(shè)備選型、太陽(yáng)電池、逆變器、匯流箱、組串設(shè)計(jì)、發(fā)電量計(jì)算、數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控等）3、用戶(hù)側(cè)并網(wǎng)的光伏系統(tǒng)：“凈電量計(jì)量”法、單向雙表計(jì)量、最大并網(wǎng)容量、“逆功率”和“防逆流”，德國(guó)VDE標(biāo)準(zhǔn)等；4、特殊設(shè)計(jì)：遮擋計(jì)算、抗風(fēng)計(jì)算、防雷和接

2、地等；5、二氧化碳減排計(jì)算6、RetScreen軟件介紹,目 錄,1、光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì),并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟,1、在考察的基礎(chǔ)上進(jìn)行預(yù)可行性研究（RetSchreen）；2、技術(shù)方案確定和設(shè)備選型（太陽(yáng)電池、逆變器、監(jiān)控、其它設(shè)備、運(yùn)行方式等）；3、工程設(shè)計(jì)：與建筑結(jié)合、土建施工方案、抗風(fēng)能力、防雷接地、電網(wǎng)接入系統(tǒng)；4、特殊設(shè)計(jì)： 1) 對(duì)于BIPV和BAPV：并網(wǎng)方式、遮擋計(jì)算、專(zhuān)用BIPV組件

3、 的安裝設(shè)計(jì)、 造型和美觀等; 2) 對(duì)于大型光伏電站：占地計(jì)算、場(chǎng)地、基礎(chǔ)、機(jī)房、圍欄、 自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)等。,5,太陽(yáng)能資源評(píng)估,6,太陽(yáng)輻射傳輸過(guò)程示意,反射,散射,吸收,直射,地面反射,7,中國(guó)氣象局地面觀測(cè)網(wǎng)——日照,8,中國(guó)目前可以取得的太陽(yáng)輻射資料,我國(guó)1953年開(kāi)始測(cè)量太陽(yáng)輻射，氣象臺(tái)站數(shù)量從解放初的70個(gè)發(fā)展到現(xiàn)在的2610個(gè)，其中氣象站2300個(gè)（縣級(jí)氣象

4、站），氣象臺(tái)310個(gè)?？h級(jí)氣象站的主要任務(wù)是對(duì)風(fēng)（臺(tái)風(fēng)）、氣溫、濕度、降雨、雪、雹、地溫等參數(shù)的觀測(cè)和預(yù)報(bào)，與太陽(yáng)輻射相關(guān)的數(shù)據(jù)只有“日照時(shí)數(shù)”。 日照時(shí)數(shù)的測(cè)量是用感光紙記錄光強(qiáng)大于120W/m2的時(shí)間，分辨率為10分鐘。從國(guó)家氣象局網(wǎng)站上可以查到全國(guó)122個(gè)氣象臺(tái)1957-2007年的輻射數(shù)據(jù)（不包括臺(tái)灣、香港和澳門(mén)）。1993年以前， 全國(guó)有66個(gè)氣象臺(tái)有水平面太陽(yáng)總輻射和散射輻射的數(shù)據(jù)，1993年以后，全國(guó)只有17個(gè)氣象

5、臺(tái)有水平面太陽(yáng)總輻射和散射輻射的數(shù)據(jù)。,9,布格-朗伯定律: SD’= S0Fm ? S0 = 1350W/m2余弦定律: ST’ = SD’COS? Zm=1/Sin? × P/P0Sin? = Sin?Sin?+Cos ?Cos ?Cos

6、? ? N ?=23.5Sin(360*(284+N)/365) DT’ = Dp’(1+CosZ)/2

7、 RT’ = ρQp’(1-CosZ)/2 S QT = ST+DT+RT （直散分離）,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,10,太陽(yáng)能資源的單位換算,1992年以前的太陽(yáng)輻射單位：Kcal/cm21992年以后：MJ/m2光伏設(shè)計(jì)用輻射單位：kWh/m21卡= 4.18焦耳，1焦耳

8、= 1ws甘肅武威水平面年輻射量： 6141.6MJ/m26141.6?106/3600/1000 = 1706kWh/m21706kWh/m2/365 = 4.70 kWh/天甘肅武威水平面年輻射量： 147Kcal/cm2147?103?4.18?10000/3600/1000 = 1706.8kWh/m21706kWh/m2/365 = 4.70 kWh/天,11,太陽(yáng)能資源數(shù)據(jù) (10 年平均值 MJ/m2

9、 (kcal/cm2)),水平面上的太陽(yáng)能資源太陽(yáng)電池方陣傾斜面上的太陽(yáng)能資源方陣傾斜面上的太陽(yáng)輻射量由計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件完成（ RetScreen）. 對(duì)于獨(dú)立光伏系統(tǒng)：優(yōu)化設(shè)計(jì)太陽(yáng)電池方陣的傾角有利于增加冬天的充電電流，適當(dāng)減少 夏季的充電電流，從而有效避免蓄電池的過(guò)充電和過(guò)放電，也有利于減少蓄電池的冬季儲(chǔ)備容量，減少初投資。對(duì)于并網(wǎng)光伏系統(tǒng)，追求全年發(fā)電量最大，傾角的選擇又不相同。對(duì)于聚光太陽(yáng)電池，要求DNI（Dir

10、ect Normal Inrradiation）的輻射數(shù)據(jù)，我們國(guó)家沒(méi)有。,12,中國(guó)水平面太陽(yáng)輻射分布圖,13,全國(guó)平均不同發(fā)電系統(tǒng)的年利用小時(shí)數(shù)Full running hrs (peak hrs) for different location,,獨(dú)立光伏電站效率：60-65%；Eff. of stand-along sys. 建筑并網(wǎng)光伏發(fā)電效率：70-75%；Eff. of BIPV & BAPV大型并網(wǎng)光伏電站效

11、率：75-80%。Eff. of LS-PV,14,光伏電站的系統(tǒng)構(gòu)成和設(shè)備選型,大型荒漠電站設(shè)備配置和選型,太陽(yáng)電池,方陣接線(xiàn)箱,直流配電,逆變器,交流配電,數(shù)據(jù)采集、顯示和通信,,,,,,16,太陽(yáng)電池,17,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,導(dǎo)體 絕緣體 半導(dǎo)體 N P,F,G,,,,

12、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,P,N,N P,N- P+,,,I,18,太陽(yáng)電池的結(jié)構(gòu),19,太陽(yáng)電池、組件和方陣,,20,太陽(yáng)電池的I-V特性及功率曲線(xiàn),I: 電流 Isc: 短路電流 Im: 最大工作電流V: 電壓 Voc: 開(kāi)路電壓 Vm: 最大工作電壓,標(biāo)準(zhǔn)條件： AM=1.5 Q’=1000W/m2 T=2

13、5?C光強(qiáng) ? I 溫度 V (-2.5mV/ ?C),21,太陽(yáng)光強(qiáng)與開(kāi)路電壓和短路電流的關(guān)系,I: 電流 Isc: 短路電流 Im: 最大工作電流V: 電壓 Voc: 開(kāi)路電壓 Vm: 最大工作電壓,22,溫度的影響,隨著太陽(yáng)電池溫度的增加，開(kāi)路電壓減少，在20-100?C范圍，大約每升高1?C每片電池的電壓減少2mV；而光電流隨溫度的增加略有

14、上升?？偟膩?lái)說(shuō)，溫度升高太陽(yáng)電池的功率下降，典型功率溫度系數(shù)為－0.35%/?C。也就是說(shuō)，如果太陽(yáng)電池溫度每升高1?C，則功率減少0.35%。,23,光強(qiáng)的影響,光強(qiáng)與太陽(yáng)電池組件的光電流成正比，在光強(qiáng)由100W/m2 - 1000W/m2范圍內(nèi)，光電流始終隨光強(qiáng)的增長(zhǎng)而線(xiàn)性增長(zhǎng)；而光強(qiáng)對(duì)光電壓的影響很小，在溫度固定的條件下，當(dāng)光強(qiáng)在400W/m2 - 1000W/m2范圍內(nèi)變化，太陽(yáng)電池組件的開(kāi)路電壓基本保持恒定。,24,串聯(lián)回路太

15、陽(yáng)電池的熱斑現(xiàn)象,d點(diǎn)，此時(shí)工作電流為零，組開(kāi)路電壓VGd等于電池1和電池2的開(kāi)路電壓之和；c點(diǎn)，電池1和電池2都有正的功率輸出；b點(diǎn)，此時(shí)電池1仍然工作在正功率輸出，而受遮擋的電池2已經(jīng)工作在短路狀態(tài)，沒(méi)有功率輸出，但也還沒(méi)有成為電池1的負(fù)載；a點(diǎn)，此時(shí)電池1仍然有正的功率輸出，而電池2上的電壓已經(jīng)反向，電池2成為電池1的負(fù)載；應(yīng)當(dāng)注意到，并不是僅在電池組處于短路狀態(tài)才會(huì)發(fā)生“熱斑效應(yīng)”，從b點(diǎn)到a點(diǎn)的工作區(qū)間，電池2都處于接

16、收功率的狀態(tài)，如旁路型控制器在蓄電池充滿(mǎn)時(shí)將通過(guò)旁路開(kāi)關(guān)將太陽(yáng)電池短路，此時(shí)就很容易形成熱斑。,25,并聯(lián)回路太陽(yáng)電池的熱斑現(xiàn)象,a點(diǎn)，此時(shí)電池組的工作電壓為零，短路電流Isc等于電池1和電池2的短路電流之和；b點(diǎn)，電池1和電池2都有正的功率輸出；c點(diǎn)，此時(shí)電池1仍然工作在正功率輸出，而受遮擋的電池2已經(jīng)工作在開(kāi)路狀態(tài)，沒(méi)有功率輸出，但也還沒(méi)有成為電池1的負(fù)載；d點(diǎn)，此時(shí)電池1仍然有正的功率輸出，而電池2上的電流已經(jīng)反向，電池2成

17、為電池1的負(fù)載，此時(shí)電池1的功率全部加到了電池2上，如果這種狀態(tài)持續(xù)時(shí)間很長(zhǎng)或電池1的功率很大，也會(huì)在被遮擋的電池2上造成熱斑損傷。應(yīng)當(dāng)注意到，從c點(diǎn)到d點(diǎn)的工作區(qū)間，電池2都處于接收功率的狀態(tài)。,26,防止熱斑現(xiàn)象發(fā)生,防止熱斑現(xiàn)象的辦法就是加裝旁路二極管和阻斷二極管。旁路二極管的作用是在被遮擋組件一側(cè)提供電流通路；阻斷二極管的作用是阻斷被遮擋組件上的反向電流。,27,逆變器,并網(wǎng)逆變器的要求,逆變器轉(zhuǎn)換效率可靠性（元器件選擇

18、、保護(hù)功能）輸出電流總諧波電子兼容技術(shù)（電磁干擾、防雷、接地、浪涌、漏電等）最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)（MPPT）電網(wǎng)鎖相技術(shù)孤島檢測(cè)和防護(hù)并網(wǎng)電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并網(wǎng)系統(tǒng)的群控、監(jiān)控及調(diào)度技術(shù),并網(wǎng)逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（自身帶有隔離變壓器）,并網(wǎng)逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（通過(guò)升壓變壓器并入高壓電網(wǎng)）,太陽(yáng)電池的最大功率跟蹤（MPPT）,要求：快速、準(zhǔn)確和穩(wěn)定,32,孤島現(xiàn)象和防護(hù),孤島現(xiàn)象： 當(dāng)電網(wǎng)的部分線(xiàn)路因故障或檢修而停電時(shí)，停電線(xiàn)路由所連

19、的并網(wǎng)發(fā)電裝置繼續(xù)供電，并連同周?chē)呢?fù)載構(gòu)成一個(gè)自給供電的孤島。,IEC 62116 ed 1.0（2005） 光伏并網(wǎng)逆變器防孤島測(cè)試方法Testing Procedure-Islanding Prevention Measures for Power Conditioners used in grid connected photovoltaic (PV) generation systems,大型荒漠電站,關(guān)鍵設(shè)備和技術(shù)難點(diǎn)：太

20、陽(yáng)電池、逆變器、監(jiān)控系統(tǒng)、自動(dòng)跟蹤、電站工程建設(shè)、電網(wǎng)接入系統(tǒng)。,超大規(guī)模光伏發(fā)電（VLS-PV),超大規(guī)模光伏發(fā)電（VLS-PV）是國(guó)際能源機(jī)構(gòu)（IEA）的第8項(xiàng)任務(wù)（Task8），主要研究、追蹤超大規(guī)模光伏發(fā)電的技術(shù)和信息，并開(kāi)展國(guó)際間的交流和合作。 。VLS-PV 是指10MWp以上的光伏發(fā)電系統(tǒng)，一般指荒漠光伏電站。,大規(guī)模光伏電站（LS-PV）技術(shù)特點(diǎn),1、在輸電網(wǎng)（發(fā)電側(cè)）并網(wǎng)，電流是單方向的；沒(méi)有儲(chǔ)能系統(tǒng)；2、并入中壓電

21、網(wǎng)（10kV，35kV，110kV);3、不能自發(fā)自用和“凈電表計(jì)量”，只能給出“上網(wǎng)電價(jià)”；4、少量自用電從電網(wǎng)?。ㄐ∮?%）（BIPV的大部分電自用）；5、一般功率很大，1MW以上；6、一般都是無(wú)人值守；7、要求離負(fù)荷中心較近，就地消化；8、一般占用荒地；9、自動(dòng)跟蹤和聚光電池一般都是用在荒漠電站；10、帶有氣象和運(yùn)行數(shù)據(jù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。,大型并網(wǎng)光伏電站配置,大型荒漠電站設(shè)備配置和選型,太陽(yáng)電池,方

22、陣接線(xiàn)箱,直流配電,逆變器,交流配電,箱式變壓器,數(shù)據(jù)顯示和通信,,,,,,,光伏電站的組串設(shè)計(jì),1、取決于逆變器的直流輸入電壓范圍和最高允許電壓；2、取決于光伏組件的Vm和Voc；3、取決于當(dāng)?shù)囟景滋熳畹蜏囟取?電站場(chǎng)地整理,,,,1、爐渣鋪墊、壓實(shí),2、只對(duì)道路進(jìn)行處理,,,3、不做任何處理,4、依勢(shì)而建，沒(méi)有平整。,,,41,Construction Phases 建設(shè)階段(1),Earth Moving 平整土地If n

23、ecessary, use of heavy machinery 如需要，使用重型機(jī)械No sealing/ coating needed不需覆蓋土地Construction site needs storage place for equipment 施工地點(diǎn)需安排設(shè)備堆放場(chǎng)地,Geodesy, Geology, Micro Climate 測(cè)量，地質(zhì)，微氣候Basics for constructi

24、on drawings & scheduling 施工圖的基礎(chǔ)Static Analyses (Wind Speed, Weight of Snow) influence material costs 靜力分析（風(fēng)速、雪重）影響材料成本Part of Energy Yield Calculation產(chǎn)電量計(jì)算,Source: Phoenix Sol

25、ar,太陽(yáng)電池支架,,,水泥地基,簡(jiǎn)單地埋,直接埋地,水泥墩,地扦固定,43,Construction Phases建設(shè)階段(2),Ramming打樁Deployment of environmentally friendly ramming technologies 開(kāi)發(fā)了環(huán)境友好的打樁技術(shù)Leveling off geological specialties

26、 按地質(zhì)特性調(diào)整 Ideally facilitates the exact alignment of support beams 使得樁基的對(duì)直非常方便,Source: Phoenix Solar,44,Construction Phases建設(shè)階段(3),Erection of SystemsInstallation of main beams,Erection of Systems Installation of

27、 angel-iron depending on geographical position Installation of crossbeams,Source: Phoenix Solar,電站機(jī)房,,,預(yù)制機(jī)房,混凝土機(jī)房,木制機(jī)房,沒(méi)有機(jī)房,電纜鋪設(shè),,,47,Construction Phases建設(shè)階段,Electrical-Technical Works電氣連接 Construction and installation

28、 of distribution-, transformer, and inverters安裝配電箱、變壓器和逆變器,Installation of Cables 敷設(shè)電纜Preparing final installation準(zhǔn)備最后的安裝Dig out earth cable channels開(kāi)挖電纜溝Laying of Strings & Strapping放入電纜,Source: Phoeni

29、x Solar,大型電站組串匯流箱,,,防雷（組串）匯流箱,大型電站組串匯流箱,,,大型電站組串匯流箱,,,？,直流保險(xiǎn),太陽(yáng)電池的反向電流能力,,,一塊36片電池串聯(lián)而成的太陽(yáng)電池組件，額定工作電流為5A，其反向?qū)妷海炊O管的正向?qū)妷海?8V，所能承受的反向電流為20A（需要測(cè)定）；太陽(yáng)電池組件的正向開(kāi)路電壓為21V，假定2塊組件并聯(lián)，其中1塊被遮擋，在標(biāo)準(zhǔn)日照下另一塊組件對(duì)其注入的反向電流大約僅有2A（需要測(cè)定），則無(wú)保

30、護(hù)條件下可以并聯(lián)的組件數(shù)量最多為10塊。,太陽(yáng)電池的反向電流能力（RCA）,,,越來(lái)越多的光伏組件供應(yīng)商開(kāi)始在數(shù)據(jù)清單中標(biāo)注這一參數(shù)。對(duì)于小型或中型電站，這一參數(shù)沒(méi)有什么意義。 大多數(shù)供應(yīng)商認(rèn)為 IEC 61215中 10.3節(jié)的絕緣電阻測(cè)試已經(jīng)足夠了，但是對(duì)于大型光伏電站來(lái)說(shuō)是不夠的。對(duì)于沒(méi)有安裝組串保險(xiǎn)或阻斷二極管的組串，RCA的數(shù)值將決定組串的數(shù)量！如果安裝組串保險(xiǎn)，則使得系統(tǒng)變得更復(fù)雜。新標(biāo)準(zhǔn) EN IEC 5038

31、0中 3.6.2 節(jié)明確規(guī)定組件必須標(biāo)注反向電流能力（RCA）的數(shù)值。 反向電流能力的數(shù)值越高，沒(méi)有保險(xiǎn)的組串的并聯(lián)數(shù)也就可以越大。當(dāng)每個(gè)組串被遮擋時(shí)， 不會(huì)由于熱斑而損壞。注意： 詢(xún)問(wèn)組件供應(yīng)商，如果安裝保險(xiǎn)，應(yīng)當(dāng)是什么型號(hào)。,太陽(yáng)電池的反向電流能力（RCA）,,,并聯(lián)連接的組串應(yīng)當(dāng)有保護(hù)，即直流保險(xiǎn)。 注意： “光伏保險(xiǎn)”的技術(shù)參數(shù)尚不存在。一般來(lái)說(shuō)組串之間出現(xiàn)的短暫的電流屬于 “緩升的短路電流”。因此，由

32、持續(xù)電弧引起的過(guò)熱/退火/接線(xiàn)盒和電纜的燒毀都可能發(fā)生！注意： 一般來(lái)說(shuō)可以在組件供應(yīng)商提供的數(shù)據(jù)表上查到推薦的電流值，設(shè)法找到推薦的保險(xiǎn)類(lèi)型。 例外：在不安裝保險(xiǎn)的情況下，就應(yīng)當(dāng)提供反向電流能力參數(shù)。對(duì)于并聯(lián)組串，組串的并聯(lián)數(shù)不應(yīng)當(dāng)超過(guò)其反向電流承受值的60%。 例如：組件的反向電流能力（RCA） = 25A 組件的短路電流 = 6 A 組串的并聯(lián)數(shù)：4 (= RCA 10

33、0%) 正確的組串?dāng)?shù) = 3 (= RCA 72%)， 大約28%安全系數(shù)。,無(wú)錫尚德太陽(yáng)電池組件說(shuō)明書(shū)樣本,,,maximum series fuse rating,IEC61730-2 “光伏組件安全性鑒定” 第二部分：試驗(yàn)要求,,,10.9 Reverse current overload Test MST 26 反向電流過(guò)載試驗(yàn)10.9.1 PurposeModule

34、s contain electrically conductive material, contained in an insulating system. Under reverse current fault conditions, the tabbing and cells of the module are forced to dissipate energy as heat, prior to circuit interrup

35、tion by an over-current protector installed in the system. This test is intended to determine the acceptability of the risk of ignition or fire from this condition.,A laboratory DC power supply shall be connected to the

36、module with positive outputconnected to the positive terminal of the module. The reverse tests current (Itest) shall be equal to 135 % of the module’s over current protection rating, as provided by the manufacturer. The

37、 test supply current should be limited to the value of Itest, and the test supply voltage shall be increased to cause the reverse current to flow through the module. The test shall be continued for 2 h, or until ultimat

38、e results are known, whichever occurs first. NOTE Concerning the maximum overcurrent protection rating, see 12.2 of IEC 61730-1.,直流配電柜,,,防雷和接地,,,59,Construction Phases建設(shè)階段(5),Installation of Modules andSecuring of Plant

39、 安裝組件和防護(hù) Security Systems:安保系統(tǒng), fences, cameras & motion detectors 柵欄、監(jiān)視器、移動(dòng)探頭,Source: Phoenix Solar,60,電站圍欄,電網(wǎng)接入系統(tǒng),,,自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)和聚光電池,63,不同跟蹤方式全年太陽(yáng)能收益對(duì)比,固定緯度角：比水平面提高14%；單軸水平跟蹤：提高40%；單軸跟蹤傾緯度角：提高

40、51%；雙軸高精度跟蹤：提高56%。,緯度：33.43º N， 經(jīng)度：112.02º E，海拔：339米。,美國(guó)Arizona 州Phenix WBAN No.：23183氣象站1961-1990的測(cè)試數(shù)據(jù)：緯度：33.43 ºN，經(jīng)度：112.02 ºW，海拔：339 米，氣壓：974 毫巴,自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)分類(lèi),太陽(yáng)電池方陣可以固定向南安裝，可以安裝成不同的向日跟蹤系統(tǒng)。分為地平坐標(biāo)系和赤道坐標(biāo)

41、系。 1、地平坐標(biāo)跟蹤系統(tǒng) 以地平面為參照系，跟蹤的是2個(gè)參數(shù)：太陽(yáng)高度角（太陽(yáng)射線(xiàn)與地平面的夾角）和太陽(yáng)方位角（太陽(yáng)射線(xiàn)在地面上的投影與正南方向的夾角）。地平坐標(biāo)跟蹤分為：方位角跟蹤和全跟蹤。,Sin? = Sin?Sin?+Cos ?Cos ?Cos? Sinβ = Cos ? Sin ?/Cos ?,65,地平坐標(biāo)示意圖,赤道坐標(biāo)系圖示,2、赤道坐標(biāo)跟蹤系統(tǒng) 以赤道平面為參照系，跟蹤的是

42、2個(gè)參數(shù)：太陽(yáng)赤緯角（太陽(yáng)射線(xiàn)與赤道平面的夾角）和太陽(yáng)時(shí)角（地球自轉(zhuǎn)的角度，正午為零，上午為正，下午為負(fù)）。,,赤道坐標(biāo)跟蹤分為極軸跟蹤、全跟蹤和水平軸跟蹤。,極軸坐標(biāo)跟蹤系統(tǒng)原理圖,全跟蹤,極軸跟蹤,極軸跟蹤的最大跟蹤誤差為：±23.5度；COS23.5 = 0.917, 僅有8.3%，全年平均誤差：4%。,68,平板自動(dòng)向日跟蹤系統(tǒng),69,極軸跟蹤系統(tǒng),,連排極軸跟蹤系統(tǒng),獨(dú)立極軸跟蹤系統(tǒng),,,70,固定支架和單軸自動(dòng)跟

43、蹤支架的比較,自動(dòng)跟蹤支架,固定支架,高倍聚光太陽(yáng)電池,400 X,500 X,250 X,,,250 X,低倍聚光太陽(yáng)電池,關(guān)于數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè),IEEE1547規(guī)定，功率超過(guò)250kW的分布式電源必須安裝監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以監(jiān)視DR的接入狀態(tài)、有功、無(wú)功輸出和連接點(diǎn)的電壓。,數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng),,,工作界面,宣傳界面,,,76,美國(guó) Springevell 5.0MW 光伏電站網(wǎng)站,www.GreenWatts.com/pages/s

44、olaroutput.asp,與建筑結(jié)合的光伏系統(tǒng)BIPV和BAPV,關(guān)鍵設(shè)備和技術(shù)難點(diǎn)：太陽(yáng)電池、特殊BIPV組件、逆變器、數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控、與建筑結(jié)合的設(shè)計(jì)。,78,什么地方可以安裝太陽(yáng)電池,附加的特性：太陽(yáng)電池與建筑結(jié)合后還具有最為重要的特性————發(fā)電。傳統(tǒng)的建筑材料被太陽(yáng)電池組件替代后還具有獨(dú)特的光學(xué)效果。.,,安裝方式,on a in a sloped on a

45、 in a flat in front of cold / warm glazed sunshadesloped roof roof flat roof roof the facade facade roof,79,所需

46、要的安裝面積,Required area for PV generators with different cell types,,不同朝向安裝的太陽(yáng)電池的發(fā)電量:假定向南傾斜緯度角安裝的太陽(yáng)電池發(fā)電量為100；其它朝向全年發(fā)電量均有不同程度的減少。,80,組件的遮擋和通風(fēng),好的通風(fēng)條件對(duì)于冷卻太陽(yáng)電池組件很重要：溫度升高將減少發(fā)電量；組件溫度取決于安裝方式。,,Facade integration, no ventilati

47、onRoof integration, no ventil.ationOn / in facade, poor ventil.On / in facade, good ventilationOn / in roof, poor ventilationOn / in roof, good ventil.On roof with large gapFreestanding,應(yīng)當(dāng)盡量避免遮擋：對(duì)于晶體硅太陽(yáng)電池，很小的遮

48、擋就會(huì)引起很大的功率損失； 遮擋對(duì)于薄膜電池的影響要小得多。,81,并網(wǎng)光伏建筑的電氣方案1：“上網(wǎng)電價(jià)”方式,,特點(diǎn)：1、電網(wǎng)公司以高電價(jià)收購(gòu)PV電量；2、用戶(hù)繳納常規(guī)低價(jià)電費(fèi)；3、PV電表接在用戶(hù)電表之前（電網(wǎng)一側(cè)）。,82,并網(wǎng)光伏建筑的電氣方案2：“凈電表計(jì)量”方案,,特點(diǎn)：1、電力公司不用高價(jià)收購(gòu)PV電量； 2、允許抵消用電量（自發(fā)自用）； 3、PV計(jì)量電表裝在用戶(hù)電表之后（負(fù)載一側(cè)）。,83

49、,,“凈電表計(jì)量”三相電接線(xiàn)方案,,逆變器,,太陽(yáng)電池,,用戶(hù)繳費(fèi)的電表,,,計(jì)量PV電量的電表,,,,84,數(shù)字式“防逆流”保護(hù)裝置,,電源電壓：交流220V單相(－15%~＋10%)頻率：50Hz ? 1Hz裝置額定數(shù)據(jù)交流電流：5A交流電壓：100V頻率：50Hz功耗： ? 0.5 VA／相測(cè)量精度交流電流：? 0.5%交流電壓：? 0.5%有功功率：? 3%無(wú)功功率：? 3%頻率： ? 0.01Hz

50、主要功能方向功率保護(hù)電量計(jì)量故障記錄保護(hù)控制信號(hào)輸出：常開(kāi)或常閉觸點(diǎn)3對(duì)。靈敏度：“逆向”電流：200mA 響應(yīng)時(shí)間：0.2秒,85,“金太陽(yáng)工程”并網(wǎng)發(fā)電圖解,,1、電力公司只同建筑業(yè)主結(jié)算；2、PV開(kāi)發(fā)商同建筑業(yè)主結(jié)算；3、由電力公司確定并網(wǎng)點(diǎn)和電能計(jì)量裝置。,“金太陽(yáng)示范工程”技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析,光伏發(fā)電在用戶(hù)側(cè)并網(wǎng)的一些基本概念,“上網(wǎng)電價(jià)”（Feed-in Tariff）政策和并網(wǎng)

51、方式何謂“凈電量計(jì)量法”？（Net Metering)“光電建筑”項(xiàng)目和“金太陽(yáng)工程”執(zhí)行的是什么政策？何謂“逆流”、“逆功率”？如何實(shí)現(xiàn)“逆功率保護(hù)”？,一些基本概念的澄清,89,并網(wǎng)光伏建筑的電氣方案1：“上網(wǎng)電價(jià)”方式,,特點(diǎn)：1、電網(wǎng)公司以高電價(jià)收購(gòu)PV電量；2、用戶(hù)繳納常規(guī)低價(jià)電費(fèi)；3、PV電表接在用戶(hù)電表之前（電網(wǎng)一側(cè)）。,90,并網(wǎng)方案2：“凈電量”方式 “Net-Metering” Model,,特點(diǎn)：1、

52、不給特殊電價(jià)；2、允許抵消電量“自發(fā)自用”；3、PV電表接在電表負(fù)載一側(cè)。。,,,,,,1、No special FIT for PV；2、Reduce power consumption from grid by PV；3、PV connect grid at load side。,91,并網(wǎng)光伏建筑的電氣方案2：“凈電量計(jì)量”方案,,特點(diǎn)：1、電力公司不用高價(jià)收購(gòu)PV電量； 2、允許抵消用電量（自

53、發(fā)自用）； 3、PV計(jì)量電表裝在用戶(hù)電表之后（負(fù)載一側(cè)）。,92,美國(guó)的“凈電量計(jì)量”法,,1、什么是“凈電量計(jì)量”?“凈電量計(jì)量”是一種付費(fèi)管理模式，具有自己發(fā)電能力的用戶(hù)，當(dāng)多余的自發(fā)電量反向流到電力配電網(wǎng)（系統(tǒng)）時(shí)，用戶(hù)能夠得到費(fèi)用以減少電費(fèi)支出。 自己發(fā)電以減少電費(fèi)支出包括2個(gè)方面：你自己發(fā)的電替代了你原來(lái)必須付費(fèi)的電網(wǎng)的電量，以及你自己發(fā)的電反送到電網(wǎng)里，從而減少了你的電費(fèi)。2、“凈電量計(jì)量

54、”是如何實(shí)現(xiàn)的?如果你希望按照“凈電量”法付費(fèi)， 你自己的發(fā)電系統(tǒng)必須接到地方電網(wǎng)的配電系統(tǒng)。 無(wú)論何時(shí)，只要你自己的發(fā)電系統(tǒng)的電力大于你的負(fù)荷，多余的電量就會(huì)反向流過(guò)你自家的電表，并使其倒轉(zhuǎn)。電表的倒轉(zhuǎn)就使得每個(gè)月的電表讀數(shù)減少，于是就節(jié)省了你的電費(fèi)。3、當(dāng)電表倒轉(zhuǎn)超過(guò)了正轉(zhuǎn)又當(dāng)如何?在這樣的情況下，電表的月讀數(shù)將會(huì)少于上一次（收費(fèi)時(shí)）電表的讀數(shù)，于是你的電費(fèi)帳單上會(huì)顯示電力公司應(yīng)當(dāng)向你付費(fèi)。4、電力公司如何向你付費(fèi)?應(yīng)當(dāng)向

55、你支付的費(fèi)用（或多發(fā)的電量）可以結(jié)轉(zhuǎn)到下個(gè)月用于抵消你的電費(fèi)。作為凈電量計(jì)量用戶(hù)，你也可以要求一年或12個(gè)月結(jié)算一次。,93,美國(guó)的“凈電量計(jì)量”法,,1、什么是“凈電量計(jì)量”?“凈電量計(jì)量”是一種簡(jiǎn)單計(jì)量發(fā)電電量和消耗電量的方式或者說(shuō)是一種自己擁有可再生能源發(fā)電系統(tǒng)，如光伏發(fā)電系統(tǒng)，的商業(yè)模式。 凈電量計(jì)量條件下，光伏系統(tǒng)產(chǎn)生的多余電量將推著用戶(hù)計(jì)費(fèi)電表倒轉(zhuǎn)，用戶(hù)可以將這些富余電量?jī)?chǔ)存以備需要的時(shí)候使用。 這就保證了發(fā)電用戶(hù)發(fā)出的所

56、有電量都具有零售電價(jià)的價(jià)值。 2、按照聯(lián)邦法案（PURPA，210節(jié)），電力用戶(hù)可以使用自己的光伏系統(tǒng)發(fā)出的電為自己的照明和其它電器設(shè)備供電，從而抵消如果自己不發(fā)電而必須以零售電價(jià)支付給電力公司的電量。 但是如果用戶(hù)發(fā)出了過(guò)剩的電量（滿(mǎn)足了自己的用電需求之外），是不允許采用“凈電量計(jì)量”模式運(yùn)行的，此時(shí)電力公司將以“替代成本”躉購(gòu)多余電量，這個(gè)躉購(gòu)電價(jià)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于零售電價(jià)。超出自用的電量應(yīng)當(dāng)另外計(jì)量，額外的電表的費(fèi)用應(yīng)由用戶(hù)支付。(看來(lái)

57、，美國(guó)的電力公司在一開(kāi)始也是同樣的頑固)3、“凈電量計(jì)量”法簡(jiǎn)化了上述模式，即允許自發(fā)電用戶(hù)在付費(fèi)周期內(nèi)，將某時(shí)多發(fā)的電量抵消其它時(shí)間消費(fèi)的電量。換句話(huà)講，就是用戶(hù)在付費(fèi)時(shí)段內(nèi)支付凈消耗的電量。（注：付費(fèi)周期可以是月，也可以是年，在付費(fèi)周期內(nèi)，電表有時(shí)正轉(zhuǎn)，有時(shí)反轉(zhuǎn)，自己發(fā)出的總電量小于總用電量，用戶(hù)按照凈用電量付費(fèi)。）,94,關(guān)于實(shí)施金太陽(yáng)示范工程的通知財(cái)建〔2009〕397號(hào) 2009年7月16日,,用戶(hù)側(cè)并網(wǎng)的光伏發(fā)電項(xiàng)目所發(fā)

58、電量原則上自發(fā)自用 ，富余電量及并入公共電網(wǎng)的大型光伏發(fā)電項(xiàng)目所發(fā)電量均按國(guó)家核定的當(dāng)?shù)孛摿蛉济簷C(jī)組標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)全額收購(gòu)。,自發(fā)自用：沒(méi)有疑問(wèn)，在負(fù)載側(cè)并網(wǎng)，直接被負(fù)載消耗。富余電量？ 電表是否可以雙向計(jì)量？是否所有反向電流都屬于“富余電量”？ 還是按照結(jié)算周期定義“富余電量”？,95,“金太陽(yáng)工程”并網(wǎng)發(fā)電圖解,,1、電力公司只同建筑業(yè)主結(jié)算；2、PV開(kāi)發(fā)商同建筑業(yè)主結(jié)算；3、由電力公司確定并網(wǎng)點(diǎn)和電能計(jì)量裝置。,防逆

59、流,,96,“金太陽(yáng)工程”并網(wǎng)發(fā)電計(jì)量方式,,97,“金太陽(yáng)工程”并網(wǎng)點(diǎn)（1）,,多個(gè)建筑、多個(gè)業(yè)主，多點(diǎn)計(jì)量。,注: 圖中黃色屋頂上的光伏板代表整個(gè)并網(wǎng)光伏系統(tǒng),含光伏組件、逆變器、隔離變壓器、配電系統(tǒng)等。,98,“金太陽(yáng)工程”并網(wǎng)點(diǎn)（2）,,多個(gè)建筑、單一業(yè)主，單點(diǎn)計(jì)量。,注: 圖中黃色屋頂上的光伏板代表整個(gè)并網(wǎng)光伏系統(tǒng),含光伏組件、逆變器、隔離變壓器、配電系統(tǒng)等。,99,“金太陽(yáng)工程”并網(wǎng)點(diǎn)（3）,,多個(gè)建筑、

60、 單一業(yè)主， 單點(diǎn)計(jì)量。,注: 圖中黃色屋頂上的光伏板代表整個(gè)并網(wǎng)光伏系統(tǒng),含光伏組件、逆變器、隔離變壓器、配電系統(tǒng)等。,關(guān)于最大接入容量,101,,,關(guān)于適用于“凈電量”模式的可再生能源系統(tǒng)的規(guī)模：所有電力公司都應(yīng)該為具有可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的用戶(hù)發(fā)電商提供”凈電量”模式的服務(wù)，即按照該州接入電網(wǎng)的規(guī)范允許可再生能源發(fā)電系統(tǒng)接入并并聯(lián)運(yùn)行。然而所接入的可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的額定容量不得超過(guò)用戶(hù)發(fā)電商的進(jìn)戶(hù)線(xiàn)路的容量。對(duì)于接入

61、容量的限制，說(shuō)明如下,一些州并沒(méi)有強(qiáng)制限制參與“凈電量”運(yùn)行的可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的容量。對(duì)于那些強(qiáng)制限制系統(tǒng)容量的州，限制規(guī)模小到25kW，大到80MW，然而，大部分的州將最大容量限定在2MW。,102,,,103,光伏發(fā)電接入配電網(wǎng)的容量限制（USA）,,The United States does not have uniform regulations for interconnection across jurisdiction

62、s (states and utilities). In general, small (under 2 MW) solar system interconnection rules have the following characteristics:1. A streamlined interconnection application process that ensures that the distribution cir

63、cuit has no more than 15 percent of its capacity as distributed generation.2. An inverter that complied with UL/IEEE 1574 standards, which ensures "anti-islanding."3. A lockable AC disconnect to allow utility

64、 personnel to lock out the generation. (Although these may no longer be required in some jurisdictions).These simple rules have worked well for the US to date, with almost no documented problems due to distributed gene

65、ration. The 15 percent rule has been adopted at the federal level, and a leading utility (Southern California Edison) is using this rule when developing its own distribution system connected solar systems.,分布式發(fā)電系統(tǒng)的容量不能超

66、過(guò)配電線(xiàn)路額定容量的15%。,104,按照傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)，分布式發(fā)電系統(tǒng)的容量不能超過(guò)峰值負(fù)荷的15%。,關(guān)于“逆功率”和“防逆流”,106,“逆功率”的概念,IEEE1547 分布式發(fā)電系統(tǒng)接入電網(wǎng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),,,1、并入輸電網(wǎng)的光伏系統(tǒng)類(lèi)似于大型風(fēng)電場(chǎng)和大型光伏電站，沒(méi)有逆流的問(wèn)題，只能向中壓電網(wǎng)送電，也沒(méi)有雙向計(jì)量的問(wèn)題。,2、在負(fù)載側(cè)并網(wǎng)的光伏系統(tǒng)復(fù)雜，既有管理模式的問(wèn)題也有“逆流”技術(shù)問(wèn)題。,107,不同的配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)—二次網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（

67、點(diǎn)供電網(wǎng)絡(luò)）,一個(gè)負(fù)荷區(qū)由多臺(tái)配電變壓器供電（在次級(jí)測(cè)并聯(lián)）。 優(yōu)點(diǎn)：供電可靠性高，缺點(diǎn)：造價(jià)高，必須防“逆流”。,有分布式發(fā)電系統(tǒng)的情況下必須防止誤動(dòng)作。,108,不同的配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)—放射型配電網(wǎng),中國(guó)絕大部分都是屬于放射型配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，每個(gè)供電區(qū)域由一臺(tái)配電變壓器供電。 優(yōu)點(diǎn)：互不干擾，缺點(diǎn)：支路發(fā)生問(wèn)題后不能及時(shí)恢復(fù)，必須等到修復(fù)。,109,,“凈電表計(jì)量”三相電接線(xiàn)方案,,逆變器,,太陽(yáng)電池,,用戶(hù)繳費(fèi)的電表,,,計(jì)量PV電量的電表

68、,,,,在變壓器次級(jí)并網(wǎng)，有放逆流功能時(shí)，不需要加裝逆流計(jì)量電度表。,110,數(shù)字式“防逆流”保護(hù)裝置,,電源電壓：交流220V單相(－15%~＋10%)頻率：50Hz ? 1Hz裝置額定數(shù)據(jù)交流電流：5A交流電壓：100V頻率：50Hz功耗： ? 0.5 VA／相測(cè)量精度交流電流：? 0.5%交流電壓：? 0.5%有功功率：? 3%無(wú)功功率：? 3%頻率： ? 0.01Hz 主要功能方向功率保護(hù)電量計(jì)量

69、故障記錄保護(hù)控制信號(hào)輸出：常開(kāi)或常閉觸點(diǎn)3對(duì)。靈敏度：“逆向”電流：200mA 響應(yīng)時(shí)間：0.2秒,111,“逆流”的發(fā)生 1,,High voltage due to DG: High voltages may be caused by reverse power flow. Under light load for a location where the primary voltage i

70、s already high, the voltage rise can be enough to push the voltage above nominal limits. This can even happen for a small DG located on the secondary because of the voltage drop along the service drop, the secondary wir