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光伏发电系统设计及应用范文1
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.08.176
0 引言
到了二十一世纪，全球的资源越来越呈现出短缺的状况，且越来越严重，已经成了全球性的问题，于是世界上每个国家都开始提出对环境进行保护，对资源进行节约的发展战略，并由此对于可再生能源的利用和开发进行大力的倡导。在如此之多的可再生资源当中，最为具有代表且最具有开发和利用价值的就是太阳能。世界上很多国家对于太阳能的利用和开发也都进行了研究，更是获得了较好的成效，其中效果最好，最为成功，且广泛应用到了多个行业中的研究当属光伏发电系统的设计。然而，因为科技水平不高的限制，光伏发电的成本过高等原因的阻碍，长期以往，在对光伏发电系统进行应用的效果上都不令人满意，这就使其在很大程度上的提升与发展受到影响。所以，为了促进光伏发电能够更好的提升和发展，促进光伏发电技术的提升，很多人对独立光伏发电系统的控制器进行了改善，这对于光伏技术的发展来说具有非常重要的价值。
1 光伏发电系统介绍
光伏发电系统是通过控制器，将太阳能光伏电池所产生的那些稳定性较差电能直变成稳定性较好的交流电能的系统。根据应用的场合不同，可以将光伏发电系统分成三个类别，分别为独立式、并网式，以及混合式光伏发电系统。
1.1 独立式光伏发电系统
独立式光伏发电系统通常包括光伏阵列、铅酸蓄电池组、直流/交流变换器、离网型逆变器以及负载等。由于未和电网进行并联，故而叫做独立或是离网系统，需要蓄电池组对光伏阵列出现的多余电能进行存储，当如光照不够或是根本没有光照时，蓄电池就可以放电，对负载进行补足进而供应电能。独立式光伏系统通常都是在游牧民族或是山区应用，因为在这些区域很难讲电网进行相连。另外，独立式光伏发电系统还在卫星广播电视、移动通信基站等区域应用的较为广泛。其构成见图1。
1.2 并网式光伏发电系统
并网光伏发电系统指的是把电网和发电系统进行并联，通常包括直流、交流变换器、光伏阵列以及负载和并网型逆变器等部分。因为和电网进行并联，发电系统就没有必要利用蓄电池对多余的电能进行存储，而是利用并网逆变器把电能和电网进行连接，发电系统则是成了电网的辅助。在这个系统当中，核心是并网逆变器，为确保在进行并网时，不会给电网造成干扰，并网逆变器一定要和电网保持在同一个频率，相同相位的交流电。
1.3 混合式光伏发电系统
和独立式和并网式光伏发电系统比较，混合式光伏发电系统多了一组发电机，如果太阳照射不够，或者是严重超过负载时，系统就不能供给需要的电能，这时对发电机组进行启动，就可以给系统构建一个供电的保障。
2 独立光伏发电系统充电控制器的设计和应用
2.1 整体设计原理
通常来看， 光伏充电系统不仅包括太阳能电池板、逆变器、蓄电池组，同时还包括控制器和充电控制器等构成部分。光伏阵列把太阳能转变成直流电能，再将其连接到充电控制器，通过最大功率进行跟踪以后，再利用控制器给蓄电池组充电，或者将其连接到逆变器的直流输入端，还能够对其提供外部直流负载。在逆变器的里面，当直流实现了到交流的转换以后，输出供交流负载，具体见图 2。
2.2 独立光伏充电控制器的重要作用
在光伏发电系统里，因为具有特殊的应用场合，光伏充电控制器一定要与光伏发电系统的特征相吻合，所以光伏充电控制器应该具有以下作用：
（1）对光伏阵列进行最大功率的跟踪。因为受到不断变化的外界环境影响，为了能够在最大程度上对光伏阵列所输出的电能进行利用，进而完成对充电系统进行最大的功率输出，就要使充电控制器跟踪光伏阵列的最大功率点。
（2）完成快速智能充电的目的。因为在光伏发电系统里，所输入的电能缺少稳定性，所以在其系统当中，为了可以使负载的需求得到满足，如果光伏阵列所输入的电能不够时，就需要蓄电池对其进行放电补充，如果光伏阵列所输入的电能足够时，就要给电池充电。所以，当蓄电池处在不断的进行充放电的状态时，系统就能够结合其容量以及所处的放电状态，处在不同的充电状态中，进而实现对蓄电池进行快速智能充电的作用。
（3）对蓄电池起到保护作用。为了避免对蓄电池进行过度的充放电，利用浮充电实现修复蓄电池的目的，进而实现对蓄电池进行保护的作用，从而使蓄电池的使用寿命得以延长。
（4）通信作用。光伏充电控制器可以实现和光伏发电系统主控制器通信的作用，不但能够实现对电流、电压进行充电，还可以实现蓄电池容量、充电状态等，对充电控制器的输出进行调配，进而确保其工作的状态。
（5）起到指示和报警的作用。结合充电控制器的所处的工作状态不同，光伏充电控制器利用LED灯起到指示和报警的作用，当其是在最大功率进行充电时，显示的单灯亮；当处在充电充电时就会显示双灯亮；如果是进行浮充电时，就会显示三灯亮。如果充电控制器处于故障状态时，就会发出蜂鸣声进行报警，这时充电控制器就会运行停止，结合所出现的故障不同，LED灯就会出现不同的显示，例如处于过流状态，就会出现单灯闪烁；如果处于过压状态时，就会出现双灯闪烁。
2.3 独立光伏充电控制器的充电技术
受到环境因素的影响，在光伏发电系统当中，光伏阵列供给的电能十分的限，为可以对这些有限的电能进行充分的利用，利用过去的方式对蓄电池进行充电很难使系统的需求得到满足，因此，与独立光伏发电系统相符的智能充电技术，是对跟踪技术进行的最大功率利用，这样可以让太阳能在最大程度上的得到转化，并将转变过的电能输进至系统当中。本文具体介绍了光伏发电系统中常见的智能充电方法。
（1） 恒流充电。当蓄电池组充电时所接受的电流是保持恒定的，并利用控制输出电压对输出的电流进行维持，主要由分段与单一两种恒流充电方式。从分段方式来看，所处的阶段不同，就应该选取的电流不同，与恒压充电差不多，重要的是要选择合理的结合点进行转换，主要由蓄电池的温升与端电压等方面的状况。对于所有串联的电池来说，恒流充电对其所充的电量都是一样多的，同时也不会如恒压充电那样出现充电不够的问题，在很多节电池串联在一起的状况下也比较适合，同时越多的电池串连在一起越好。从单一方式来看，在充电的整个过程里，所进行充电的电流是不发生改变的。两种恒流充电都具有成不不高、控制比较简单的好处，但不足也很明显。根据马斯曲线能够显示，充电的进行过程中，蓄电池能够承受的电流是会随其变小的。因此，为了能够避免充电之后蓄电池出现气体，单一的恒流充电通常选用的是比较小的电流。
（2）恒压充电。所谓恒压充电，指的是当蓄电池组在充电的过程中，会让蓄电池的充电电压保持恒定不变的状态，当开始进行充电时，电流会较大，但是由于充电进程的急需，蓄电池的端电压就会升高，与此同时，电流就会渐渐降低。通常来看，为避免在一定范围内，蓄电池充电过多，会对充电电压进行设置，进而对充电电流进行限制。和恒流充电进行比较，恒压充电所出现的电解水相对较少，在快要充电完成时，由于充电的电流不高，就会使得蓄电池过充得以避免。恒压充电的好处就是很容易完成，同时控制起来比较容易，然而在开始充电时，因为蓄电池的端电压不高，电流较大，析气比较严重，会导致蓄电池的内部活性物质出现脱落，导致蓄电池的温度升高，很容易让蓄电池电极板出现弯曲的问题，而直接造成蓄电池报废。在充电末期时，因为电流过小，充电的时间较长，又会造成蓄电池因为长时间充电不够，而使铅酸蓄电池容量降低。所以，在荣祥相对较小，电压相对较低的电池中常用恒压充电。
（3）两阶段式充电。该充电方式是通过对恒流或恒压的充电优点进行利用，而整合所形成的充电方式。在开始充电时，可以利用限定的恒定电流快速的给蓄电池充电，当蓄电池组的端电压已经达到了一定的数值之后，便选用恒定电压进行充电。当充电的电流随着充电的进行而慢慢开始减少时，就一直等到蓄电池充电满。该种充电方式在初期不会发生电流过大的问题，在充电的后期也不会发生电压太高的状况，使得蓄电池出现的大量析气得到避免，使得蓄电池的温升降低，起到了对蓄电池安全进行保护的作用。
参考文献：
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[4]王悦霖.独立运行光伏发 电系统设计研究[J].科技创新与应用，2015（21）.
光伏发电系统设计及应用范文2
关键词：分布式 光伏 发电 光伏建筑一体化 储能 设计
中图分类号： TM6 文献标识码： A 文章编号：
0引言
分布式发电（distributed generation，DG）是指将发电设备直接安装在用电现场或靠近负荷中心的地方发电。DG既可以及时跟踪负荷的变化，直接向附近的负荷供电，又可以根据需要向电网输出电能。随着光伏、风电等可再生能源发电技术的发展，分布式发电日渐成为满足负荷增长需求、提高能源综合利用效率、提高供电可靠性的一种有效途径，并在配电网中得到广泛的应用。DG的建设对于调整能源结构、保证能源安全、提高供电可靠性、减少输电损失、节能减排、保护环境等具有重要意义。随着化石能源价格的飙升，以及对核电安全性担忧的增加，分布式能源的经济型和微网的可靠性日益受到重视，有着广阔的发展前景。
太阳电池与建筑结合的并网光伏发电技术BIPV(Building Integrated Photovoltaics)是近十多年发展起来的在城市中推广应用太阳能发电的一个重要方向。建筑物能为光伏系统提供足够的面积，不需另占土地；光伏阵列可代替常规建筑材料，能省去光伏系统的支撑结构，节省材料费用；安装与建筑施工结合，节省安装成本。本文就光伏建筑一体化的分布式电站系统构成和工程设计的关键问题进行分析研究。
1分布式发电系统介绍
分布式发电系统一般由发电单元（光伏、风力发电、燃料电池、微型燃气轮机等），储能装置（蓄电池、超级电容、飞轮等），以及各种就地负荷（居民生活用电、工业用电、商业用电、农业用电等）三部分构成。为了实现多余电能上网，以及由电网弥补分布式发电系统的电量缺口，系统必须与电网进行连接。
2分布式发电系统设备选型及布置
系统容量由系统选用的设备决定。与传统发电项目不同，设备选型是分布式光伏发电系统设计的第一步工作。
2.1设备选型
本文重点讨论逆变器的选择。光伏建筑一体化中的太阳能电池种类和安装方式各异。由于电压等级的不统一和不同倾角的光伏组件并联产生的不匹配损耗，故不可能只用1台逆变器实现并网。可以采用单相逆变器分别并入三相电网A、B、B各相，也可以选择三相逆变器。具有多路输入，且能够分别进行最大功率跟踪MPPT(Maximum Power Point Tracking)的逆变器更适于多种类光伏组件、多角度安装的BIPV项目。因为采用这种并网逆变器可以使发电系统的设计更加简洁、高效、优化。另外，逆变器的转化效率，额定输出功率和最大输出功率也是重要的选择参数；最后，逆变器最好具有通信功能，可以进行数据采集和远程控制。
2.2 电池组串配置及布置
一般情况下，先选定太阳能逆变器再设计太阳能电池组串配置，有了组串配置方案再设计组件支撑架构。
串联成一个组串的太阳电池组件的数量取决于如下因素：逆变器最大功率跟踪（MPPT）的电压范围和逆变器最大允许电压。这2个数值受组件工作温度影响很大，因此组串电池数量的确定要参考工程现场和环境条件，比如现场的环境温度和风速情况，因为这两个参数对组件的温度有很大的影响。
组串配置好之后，需要选择组件倾角和计算遮挡角。组件的支架设计主要分为固定式和自动跟踪式两种，自动跟踪式支架又分为单轴跟踪和双轴跟踪。跟踪系统比固定式支架投资大很多，可靠性不如固定式支架，后期运行维护费用高，但是可以提高项目发电量。而且由于跟踪式支架自重较大，分布式发电项目大多不具有安装跟踪式支架的的结构条件。因此本文按照固定式支架确定组件的倾角和遮挡角。
对实测辐射数据和历史辐射数据进行相关性分析，并用长期历史数据的平均值修正实测数据。倾角决定了项目的发电量的多少。根据修正的实测数据，通过计算不同倾角下斜面年辐射量及相应的发电量，进而选择项目最佳固定布置倾角。
遮挡角为前排太阳电池的顶部（方阵的最高点）到后排太阳电池的底部的角度。也被称之为“前后排的遮挡角”。遮挡角影响阵列的间距，从而影响项目占地面积。遮挡角决定了特定面积中安装组件的数量。倾角和遮挡角互相影响，具体项目设计过程中需要对倾角和遮挡角进行优化设计，以获得最大的项目发电量和最优的经济型。
3储能系统设计
储能系统的设计主要是确定储能的方式、及各种储能方式的容量，以满足一定的系统可靠性和整体运行经济性。需要考虑的因素有发电波动情况和负荷变化情况。
储能系统设计需要太阳电池组件设计结合统筹进行，以选择成本效益最好的方案。
3.1 储能装置选择：
综合比较储能装置的充放电时间响应特性、容量大小、循环使用寿命、维护费用等各个方面，可以将储能装置分为功率型和能量型两种。前者以超级电容器、飞轮储能为代表，具有响应快(快速充放电)、寿命长、容量小等特点，适合补偿短时功率波动；后者以蓄电池为代表，具有容量大、响应慢(相比功率型)等特点，适合补偿长时功率波动。
3.2 储能系统容量设计
储能系统以平滑光伏电站的输出波动和提高供电可靠性为主要目的。如将光伏波动抑制在10％以下，则功率最优配比应在15％-20％之间，储能容量2h以上。如果分布式发电系统对于储能的要求不仅是出于平滑光伏电站出力波动的目的，而是为了实现微网独立自治运行，储能的规模要比只完成平滑出力波动或者拟合负荷曲线时要大。
太阳电池组件和储能系统设计的一个主要原则就是要满足平均天气条件下负载的每日用电需求：因为天气条件有低于和高于平均值的情况，所以要保证太阳电池组件和蓄电池在天气条件有别于平均值的情况下协调工作。蓄电池的主要作用是在太阳辐射低于平均值的情况下给负载供电，在随后太阳辐射高于平均值的天气情况下，太阳电池组件就会给蓄电池充电。因此，选择蓄电池组件大小很重要。蓄电池容量过大一方面会使得系统的成本过高，另外在独立运行的系统中会使蓄电池长时间工作在亏电的状态中，降低电池寿命。蓄电池容量过小，一方面不能保证系统运行的可靠性，另一方面在独立运行系统中会丢弃可贵的光伏发电资源。
4结语
本文总体分析了分布式光伏发电项目设计建设过程中需要考虑的主要因素。这些因素有助于降低项目投资成本，增加项目总体发电量，获得项目整体收益最大化，对分布光伏发电项目的成功建设有一定的指导意义。
后续阶段，需要开展分布式发电项目监测系统的硬件平台的建设和软件编制工作，以实现采集数据分析，系统状态监测，发电量和负荷量预测等高级功能。促进分布式光伏发电项目的大规模建设运营。
参考文献：
[1] 张洋，李强，李朝晖，杨海晶，马宏伟，李明慧. 光伏-储能联合微网系统工程方案设计[J]. 电力系统保护与控制，2010年12月1日，38(23).
光伏发电系统设计及应用范文3
关键词:分布式发电；小型分布式发电;储能电池
中图分类号：S611文献标识码： A
1小型分布式光伏发电系统结构
家用分布式光伏发电系统主要包括太阳能光伏电池组件、并网逆变器、储能电池、用于蓄电池充放电的双向换流器、电能表计等部分。光伏发电系统具有诸多优点，如:安装方便、维护少、发电过程中不会排放污染物质等。本文针对一典型的分布式光伏发电系统拓扑结构展开分析和设计，拓扑结构如图1所示。其工作模式为:
(1)白天通过太阳能光伏电池发电，所发电能首先通过充放电控制器向蓄电池组充电，当电池充满电之后，所发电量上送至公共电网。
(2)白天用电时将首先选用就地的光伏系统所发电能，在不足以支撑用电负荷时切换到公共电网，从公共电网取电;晚上用电时首先通过充放电控制器从蓄电池组获取电能，当蓄电池组蓄能不足时从公共电网获取电能。
图1分布式光伏发电系统拓扑结构
图1中:W1为发电系统与公共电网相连的关口计量表，该表应具备双向计量的功能，一方面用以计量由发电系统输向公共电网的电量W1a，另一方面用以计量从电网获取的电量W1b;W2为与就地负载母线相连的计量表，用以计算家用负载的用电量W2。家庭从电网获取的电量为W1b，家庭自用的光伏发电量为W2－W1b，光伏发电系统输入电网的电量为W1a，由此即可根据相应的电量计费标准进行电费的结算。
2电气系统设计
设计太阳能光伏发电系统需根据装机容量以及应用类型选择合适的控制器、光伏组件等，同时，阵列间的距离对电站的输出功率和转换效率有较大的影响，如安装不妥，后排的电池阵列将被前排阵列的阴影遮挡，从而造成组件的热斑效应并影响发电量。因此，还需对光伏组件进行合理的串、并联以及空间布置设计。家用分布式光伏发电系统还应具有储能设备，因此，需要对储能蓄电池以及相应的充放电控制器进行设计选型。
2.1普通家用电负荷
家庭负荷可概括为:5个20W节能灯，日均工作5h;1台150W的29寸彩电，日均工作4h;1台电功率为200W的电冰箱，日耗电量约为1kW・h;1台300W的洗衣机，日均工作约0.5h;2台70W左右的笔记本电脑，日均工作3h;2台制冷功率约为1200W的空调，日耗电量每台约为2kW・h，1台制冷功率约为1600W的空调，日耗电量约为3kW・h。通过以上统计，家庭内的一般用电负荷最大约为4.9kW，日最大用电量约为9.67kW・h。但考虑到用电设备的同时系数，3kW左右的负荷即可满足一般使用，日均用电量6kW・h左右，故本文将以3kW负荷、日均用电量6kW・h作为分布式系统基础数据。
2.2充放电控制器选择
充放电控制器，即为双向换流器，即可实现太阳能光伏电池所发出的能量存储到蓄电池，也可实现蓄电池向家用交流负载或电网释放，是蓄电池充放电以及实现相应保护功能的自动控制设备。本文考虑将充放电控制器置于交流母线侧，故该控制器的交流侧电压需为220V(AC)，为便于选择现有的充电控制器以及方便电池单体串并联，蓄电池直流侧电压设计为48V，选择了型号为BEG3000-E的双向换流器。
2.3逆变器选择
本文选用了3kW的家庭负荷，故选用型号为SG3KTL、容量为3kW的逆变器。
2.4蓄电池组容量计算
对于海岛或者架设送电线路造价太高的地区，分布式光伏发电系统需安装相应的储能设备;对于具有送电线路的家用小型分布式光伏发电系统，考虑到很多家庭白天用电负荷较小，用电高峰集中在晚上，而太阳能恰恰又是与日照密切相关的，晚上是不发电的，本着自发自用余电上网的原则，故该系统中需配备蓄电池组进行能量的存储以便晚间使用。同时，考虑到蓄电池体积较大，家庭分布式光伏发电系统，在自发电量不足以供给用电负荷时，也可从公共电网取市电来使用。故本文仅从探索的角度出发，将蓄能容量满足每天6kW・h的用电为标准，在实际操作中可根据实际情况进行具体调整。储能蓄电池的容量应按下式计算:
式中:Cc为储能电池容量,P为日均用电量,D为蓄能天数,F为储能电池放电效率的修正系数,，通常为1.05;U为储能电池的放电深度，其数值为0.5～0.8;Ka为包括逆变器等交流回路的损耗率，通常为0.7～0.8。本文中，放电深度取80%，损耗率取0.8，根据上述用电负荷以及储能时长，可算得蓄电池容量Cc=9.84kW・h。本文选择蓄电池侧电压为60V，则蓄电池安时数为164A・h。选用单体标称电压为12V，容量为170A・h的蓄电池5块，全部串联，蓄电池型号为12SP170.
2.5光伏组件设计及选型
2.5.1光伏组件串并联设计
由逆变器参数可知，其最大功率跟踪电压为150～450V，且光伏电池组件的最大装机容量需小于3300W。同时，考虑到光伏组件型号的普遍应用性以便安装以及后期维护，使光伏电池方阵的电气特性与逆变器匹配，本文选择了型号为TSM－240的组件。
光伏组件的串联数可如下式计算：
根据所选择的逆变器、光伏组件参数以及系统所在地，可得光伏组件的串联数满足:
4.39≤N≤13.16。本文选择N=13，每串由13块240W的光伏组件串联组成，每串组件功率为3120W。由于本文选择的光伏逆变器额定功率为3kW，则并联支路数为N'=3000/3120=0.9615。该逆变器的最大直流输入功率为3300W，则此时并联支路数为N'=3300/3120=1.058。因此，并联支路数取1，则装机容量为3120W。
2.5.2光伏专用电缆选择
连接光伏组件的直流专用电缆的截面大小应满足电缆长期允许载流量以及回路允许电压降，截面积S为
由于家庭屋顶面积相对较小，光伏组件的组串数较少，则光伏组串可直接接至逆变器而无须经过汇流箱这一环节，这样既节约了成本又降低了电能在传输过程中的损耗。屋顶布置的光伏组件至逆变器的距离一般不会超过30m，本文即以30m作为光伏组件至逆变器的距离。取电压降系数为0.5%，综合前文光伏组件的相应参数，可得S=4.0mm2，故可选用型号为PV1-F1×4mm2的光伏专用电缆。
2.6防雷接地设计
因光伏组件置于屋顶之上，有可能遭受直击雷或感应雷电波的侵入，因此，光伏组件边框上的接地孔须用BVR－1×6铜绞线逐个跨接，直至两边缘与光伏组件固定支架的连接螺栓用线鼻可靠固定;光伏组件固定支架采用－50mm×5mm热镀锌扁钢与屋顶的避雷带相连，连接点不少于2处，连接处焊接的长度应不小于扁钢宽度的2倍。同时，逆变器直流输入以及交流输出等处应附带有避雷器，以防止雷电波的侵入。
3结论
在国内大力鼓励发展分布式光伏发电的背景下，本文提出了一种家用小型分布式光伏发电系统结构，并实现其系统设计。根据系统要求，合理地配置了系统中充放电控制器、额定功率3kW的逆变器以及170A・h的储能蓄电池等重要设备。通过相应设备的具体参数佐证了选择的合理性，并设计了由13块太阳能光伏组件组成的一串光伏阵列以满足系统要求。
参考文献
[1]孙李平,李琼慧,黄碧斌.分布式光伏发电现状及走势[J].中国电力教育，2013(6):90-91．
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光伏发电系统设计及应用范文4
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作者：张俐娜、陈国强、蔡杰、
周金平 等编著 定价：48.00元
光伏发电系统设计及应用范文5
本文对光伏发电技术在地铁车辆段中的应用进行了研究。采用光伏发电技术不仅可以减少地铁对市网电能的需求，同时能够达到节能减排的目标。
【关键词】
车辆段；光伏发电；节能减排
随着城市化进程的加速，轨道交通在城市交通中扮演重要角色。利用光伏发电技术为地铁车辆段提供电能，不仅可以减少地铁对市网电能的需求，节约运营成本；同时还可积极响应国家节能减排政策，有效推动我国可再生能源的发展。地铁车辆段运营时间长，光伏发电系统能够得到充分的利用，产生的电能可以用来供车辆段的照明和动力设备使用。
1光伏发电系统基本条件
1.1气象条件地铁车辆段所在当地需要日照条件充足，日照系数高，年日照时间长，一年中太阳能有效利用时间长，季节的总辐射量差异不大。该城市地铁车辆段适合设置太阳能光伏发电系统。
1.2环境条件光伏发电系统设置的位置应综合考虑车辆段周边环境，组件的布置需要避开或远离遮荫物。光伏组件的设计应与车辆段建筑单体相结合，综合考虑发电效率、发电量、电气和结构安全，并与建筑物屋顶形式相协调，满足安装、清洁、维护的要求。
2光伏发电系统设计
太阳能光伏发电系统主要由太阳能光伏组件、光伏控制器和交流逆变器及相应的附属设施组成。
2.1光伏发电系统的形式车辆段大型库房（如停车库、检修库等）房屋顶空间较大，而且比较开阔，适合设置光伏发电系统。根据大型库房的屋顶结构，光伏发电系统选用顶棚形式。本系统光伏电站的按总额定功率为500kWp，分为两个独立运行的光伏子系统（表1）。
2.2光伏组件选型太阳能光伏组件是太阳能系统的核心部件之一。根据车辆段停车库房屋顶的形式，光伏组件与屋顶的结合采用BAPV方式。BAPV结合方式，不需要改变建筑物本身，只需将光伏组件固定安装在停车库的屋顶上。光伏组件选用标准单晶硅组件（表2）。
2.3光伏逆变器选型根据各光伏子系统的容量选择集中型并网光伏逆变器额定容量，光伏子系统1和光伏子系统2的逆变器均选择250kW的逆变器（表3）。
2.4光伏并网设计并网发电系统是光伏阵列产生的直流电经过并网逆变器转换成符合车辆段用电要求的交流电之后直接接入车辆段供电系统。在阴雨天或夜晚，光伏阵列没有产生电能或者产生的电能不能满足负载需求时就由车辆段供电系统供电。本系统中光伏子系统1逆变器经交流并网柜后接入车辆段变电所0.4kV低压侧I段母线，光伏子系统2逆变器经交流并网柜后接入车辆段变电所0.4kV低压侧II段母线。在变电所0.4kV并网接入点各设置一面防逆流控制箱，一但发现异常，会立即通过通讯控制逆变器降低输出电流，减少光伏系统发电功率；当出现故障时，防逆流接控制箱控制触器断开，分离光伏发电系统与车辆段供电系统，避免故障的扩大。
3主要设备安装、线缆的选择
3.1光伏组件的安装光伏组件直接安装在车辆段停车库屋顶上，组件的安装倾角与屋面保持一致或与屋面形成一个较小的安装倾角，便于排水。
3.2汇流箱、直流柜、逆变器及交流柜的安装1）光伏汇流箱选用IP66防水型产品，直接安装于车辆段停车库屋顶上。2）直流柜、逆变器及并网柜安装于车辆段光伏设备室。3）光伏监控主机选择壁挂式主机，安装于光伏设备室的墙壁上。4）光伏防逆流控制箱安装于车辆段变电所0.4kV开关柜室的墙壁上。
3.3线缆的选择1）直流侧电缆选用双绝缘防紫外线阻燃铜芯电缆；交流侧采用铜芯耐火、阻燃电缆。2）直流侧的电缆与光伏组件的连接采用工业防水快速接插件，线缆及连接附件具有防水、抗老化的功能。3）配线槽采用不锈钢金属线槽，配线线槽的布置考虑隐蔽布线方案，并与建筑结构协调一致。
4经济效益和社会效益分析
4.1经济效益分析根据目前了解的情况，太阳能光伏发电系统的造价约为20元/W，车辆段新建500kW的太阳能光伏发电系统的造价约为1000万元。目前，国家在太阳能光伏发电系统应用方面也有相关的补贴政策。考虑该因素，则系统投资会进一步降低。据近最近几年太阳能的发展形势来看，太阳能光伏发电系统的造价将会越来越低。车辆段一个500kW的太阳能光伏发电系统每年可发电估计约500000kW•h，平均电网电价按0.8元/kW•h，一年节约外网电费约40万元，预计25年可收回成本。光伏发电系统的使用年限按20年计算，其发电成本约为1.0元/kW•h。随着光伏发电技术的不断发展，发电成本还会逐渐降低。
4.2社会效益分析太阳能光伏发电系统目前正处于推广阶段，在城轨交通中安装太阳能光伏发电系统，其社会效益主要体现在以下几个方面：1）响应政府号召，积极配合完成节能减排指标。太阳能是一种清洁、可再生能源，一个500kW的太阳能电池板每年相当于每年节省约150吨标准煤，减少二氧化碳排放约400吨。2）城轨交通是一种公共交通工程，客流量相当大，在城轨交通中使用太阳能光伏发电系统可以起到较好的示范，对以后太阳能光伏发电系统的推广有积极作用。
5结语
本文针对车辆段建立了光伏发电系统，并对光伏发电系统的发电量、节能减排及经济和社会效益进行了分析。文中只考虑了车辆段小块面积，而实际车辆段可利用的面积大至几万平米，若能充分利用，蕴含的能量还是比较大的。国家为了促进光伏产业的发展，提供了很多的优惠政策。因此，推广光伏发电技术在车辆段的应用具有很强的可行性。
【参考文献】
［1］杨金焕,于化丛,葛亮.太阳能光伏发电应用技术（第二版）[M].北京:电子工业出版社,2009．
光伏发电系统设计及应用范文6
关键词：光伏发电；并网系统；技术应用
中图分类号：TM615 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 12-0000-01
光伏发电系统是一种依靠太阳能进行发电的系统，光伏板的主要构成元件就是太阳能电池，该电池可以将收集到的太阳能转换成电能，再通过光伏系统，将这部分电能转化成直流电，进而达到日常用电的要求。随着能源的日益枯竭，光伏发电技术已经逐渐被人们重视，并被相关工作人员大力研发，独立运行以及并网运行这两种运行模式都已经被人们所注意，本文将对并网系统进行分析。
一、光伏发电并网系统设计
（一）子系统。光伏发电系统，主要是由光伏模块的子系统以及逆变器并网系统等组成，其中子系统是相对比较独立的系统，可以通过并网逆变器将三相交流电连接到升压的变压器当中，最终连接电网。
（二）主要设备选型。想要保证单位造价最低化，首先要保证逆变器的容量最大化。分析从前的工作经验可以发现，容量越大，发生故障的时候，对系统造成的冲击就越大。所以在进行并网逆变器选择的时候，不仅要考虑到光伏系统实际应用情况，更要判断出哪种容量的逆变器更适合，因为并网型的逆变器必须具备过频率保护、逆向功率保护等方面的功能。光伏电池组件可以使用直流配电来检测逆变器，保证每一个电池当中电流的稳定性，并且可以将相关数据传输给控制器，保证系统安全运行，而且使用该方法还可以将并网逆变器转化为独立行使的并网。
（三）升压系统。大部分并网逆变器所产生的交流电都需要通过升压入网，而且光伏发电系统自身可以产出的电量也影响着升压变压器的额定容量，所以尽量选择箱型的干式变压器。可以对升压变电站进行分层布置，上层作为逆变室使用，下层作为配电室使用。其中高低压进线柜的选择，高压择中置式的接线柜，低压则选择抽出式的开关柜。还需要配备计算机来保证对系统进行监督，通过计算机来监控变压器两端的电压以及线圈的温度，而且可以使用该系统让多路的逆变器在内部控制器当中实现同时运行。可以使用群控器对多数逆变器进行控制，不仅可以降低逆变器的损耗，同时还可以提升逆变器的实际使用寿命。
（三）保护措施设计。通常情况下升压变压器都会安装高温跳闸控制装置，对流经的电力以及电压进行保护。而且一些并网或者是电容器开关柜上都会安装保护装备，保证系统不会出现电压过高或者是电压不足的情况，一般这种开关都会设置一些过流跳闸，如果出现问题，逆变器可以成功从系统当中脱离出来。
二、光伏发电并网系统存在的问题及解决措施
（一）孤岛效应。如果光伏系统出现任何的故障，导致系统停止工作，用户端附近光伏并网系统就会出现自给自足的孤岛，这一电力孤岛会给相关检测人员带来巨大的危险，这一效应就是我们通常所说的孤岛效应。孤岛效应会从根本上影响到电网的正常运行，为了减少这一情况发生的概率，必须要进行防孤岛保护。目前我国常用的保护方式主要分为主动保护与被动保护，这两种保护方法各有优点和缺点，但是每一个光伏系统当中都必须要设置防孤岛效应保护措施，当电网出现失压时，防孤岛设施必须要在2秒的时间内启动，断开该端口和总电网直接的连接，保证整体的安全性。
（二）谐波污染。在进行光伏并网的时候，会使用到许多不同种类的电子设备，其中比较重要的就是逆变器，会产生比较多的谐波，所以必须保证所注入的谐波满足相关规定的最低标准。可以使用PWM对其进行控制，从电压的外环以及电流内环双方面入手，组成相应的控制系统，从根本上解决谐波污染的问题，而且可以经常对其进行检查，如果出现问题可以对其进行补偿。
（三）无功补偿。光伏并网逆变器在使用过程当中必然会出现一些无功消耗的情况，所以必须要通过一些设备保证这部分装置可以妥善的进行无功调节，通过无功调节这一方式保证高压侧母线的电压始终都在比较合理的范围之内。对功率因数大于0.98的这一部分光伏并网系统来说，需要格外注意无功补偿问题，通过高效的无功补偿实现分层区分并且保证系统的就地平衡，通过该方式减少光伏发电或者是接入的时候，对系统电压产生的影响。使用该方式进行调节，可以从根本上减少线损，从而保证逆变器正常运转。比如一光伏发电系统使用10kV的电压接入到系统当中，那么10kV的电压功率因数应该在0.85-0.98这一数值之间，我们可以使用常规装机容量总量的6成对无功补偿装置进行配置，想要对无功电流进行补偿，我们可以使用瞬时无功功率理论配合无功电流对其进行检测，这种检测方式可以与谐波电流电测法搭配使用，这两种方法检测出来的数值即为补偿电流的实际参考值，并且可以对补偿电流以及谐波进行控制。
（四）电压闪变
想要保证电能质量，就必须要做好电压闪变控制工作，因为电压善变属于电能质量的一个比较重要的指标，辐照度越大，光伏阵列输出的功率也就越大，从而对电压善变产生更大的影响。如果辐照度的波动较大，那么输出功率的波动也会变大，从而给电网电压善变产生巨大的影响，所以在光伏发电并网系统实现过程当中，必须要最大程度的控制电压闪变量，进而保证工程质量。
三、结束语
随着经济的发展，各行各业对能源的需求量逐渐增大，导致当今市场能源供给量远不能满足市场需求。针对这一实际情况，光伏发电技术应运而生，使用光伏技术进行发电，不仅可以缓解当前我国社会资源紧张的情况，而且可以促进绿色可持续发展。本文主要对光伏发电中需要注意的事项进行分析，并从多角度提出解决方式，旨在提升光伏发电并网系统相关技术。
参考文献：
[1]王海.基于DSP的双闭环光伏逆变并网控制系统设计与研究[D].电子科技大学硕士学位论文，2011：06-08.
