光伏并网系统介绍

1、第1页 光伏并网系统介绍及运维光伏并网系统介绍及运维 上海添能实业有限公司上海添能实业有限公司 一、光伏系统的发电原理一、光伏系统的发电原理 光伏发电是指利用太阳能电池这种半导体电子器件的P-N结光 生伏打效应原理有效地吸收太阳光辐射能，通过转换装置使之 转变成电能的直接发电方式，是当今太阳光发电的主流，具有 可再生、无污染等优势。 一、光伏系统的发电原理一、光伏系统的发电原理 P-N结的光生伏打效应发电原理 光生伏打效应就是当物体受到光照时，其体内的电荷分布状态发生变化而产 生电动势和电流的一种效应。半导体太阳能电池的发电过程概括为4点： 1、收集太阳光使之照射到太阳能电池表面。 2、太阳能

2、电池吸收具有一定能量的光子，激发出光生载流子电子-空穴对。 3、电性相反的光生载流子在太阳能电池P-N结 内建电场的作用下，电子-空穴对被分离，电子 集中在一边，空穴集中在另一边，在P-N结两边 产生异性电荷的积累，从而产生光生电动势，即 光生电压。 4、在太阳能电池P-N结两侧引出电极，并接上 负载，则在外电路中即有光生电流通过，从而获 得功率输出，这样太阳能电池就把太阳能直接转 换成了电能 二、光伏系统的组成二、光伏系统的组成 发电过程发电过程 光伏系统是利用一定数量太阳能电池组件串联后接收太阳光将辐光伏系统是利用一定数量太阳能电池组件串联后接收太阳光将辐 射能转换为一定电压（逆变器额定电

3、压）和电流的直流电，再将射能转换为一定电压（逆变器额定电压）和电流的直流电，再将 若干电池组串在汇流箱内进行并联以提高电流，并联后电流达到若干电池组串在汇流箱内进行并联以提高电流，并联后电流达到 逆变器额定电流的数个汇流箱接入一台并网逆变器，通过并网逆逆变器额定电流的数个汇流箱接入一台并网逆变器，通过并网逆 变器将电池组件发出的直流电逆变成符合电网需求的交流电，经变器将电池组件发出的直流电逆变成符合电网需求的交流电，经 过配电装置后接入系统升压变压器，通过变压器将电压升高至符过配电装置后接入系统升压变压器，通过变压器将电压升高至符 合电网要求的电压等级后，并入电网。合电网要求的电压等级后，并入

4、电网。 组成设备组成设备 主要设备包括电池组件、汇流箱、逆变器、低压配电装置和计量主要设备包括电池组件、汇流箱、逆变器、低压配电装置和计量 箱等。箱等。 第4页 二、光伏系统的组成二、光伏系统的组成 三、光伏系统的主要设备及其功能三、光伏系统的主要设备及其功能 1、电池组件 太阳能电池的基本单元是太阳能电池的基本单元是“电池片电池片”，一定数量的电池片通，一定数量的电池片通 过封装工艺串联在一起形成电池组件。过封装工艺串联在一起形成电池组件。 三、光伏系统的主要设备及其功能三、光伏系统的主要设备及其功能 1、电池组件 目前光伏系统常用的电池组件有以下三种： 单晶硅电池组件：光电转换效率为15%

5、左右，最高的达到 24，是目前所有种类的太阳能电池中光电转换效率最高 的，坚固耐用，使用寿命最高可达25年，但制作成本高。 多晶硅电池组件：制作工艺与单晶硅电池相近，光电转 换效率约12左右 ，制作成本比单晶硅电池低，但寿命 比单晶硅电池短。 非晶硅电池组件：是新型薄膜式电池组件，制作工艺与单 晶硅和多晶硅电池的完全不同，制作成本低。弱光性能优 于晶硅电池。但光电转换效率偏低，且衰减较快。 三、光伏系统的主要设备及其功能三、光伏系统的主要设备及其功能 光伏防雷汇流箱安装于太阳能电池方阵光伏防雷汇流箱安装于太阳能电池方阵 阵列内，它的主要作用是将太阳能电池阵列内，它的主要作用是将太阳能电池 组件

6、串的直流电缆，接入后进行汇流，组件串的直流电缆，接入后进行汇流， 再与并网逆变器或直流防雷配电柜连接，再与并网逆变器或直流防雷配电柜连接， 以方便维修和操作。以方便维修和操作。 汇流箱一般具有如下功能和要求：汇流箱一般具有如下功能和要求： a) a)防护等级一般为防护等级一般为IP65IP65，防水、防，防水、防 灰、防锈、防晒、防盐雾，满足室外安灰、防锈、防晒、防盐雾，满足室外安 装的要求；装的要求； b) b)可同时接入多路电池串列，并可可同时接入多路电池串列，并可 承受电池串列开路电压；承受电池串列开路电压； c) c)直流输出母线的正极对地、负极直流输出母线的正极对地、负极 对地、正负

7、极之间配有光伏专用防雷器；对地、正负极之间配有光伏专用防雷器； d) d)可对输入、输出电流、电压及箱可对输入、输出电流、电压及箱 内温度进行监测。内温度进行监测。 2、光伏防雷汇流箱 - 电 池 串 列 1(-) 电 池 串 列 2(-) - - 电 池 串 列 4(-) 电 池 串 列 3(-) - 电 池 串 列 5(-) 电 池 串 列 6(-) - - 电 池 串 列 6(+) 电 池 串 列 5(+) 电 池 串 列 3(+) 电 池 串 列 4(+) 电 池 串 列 2(+) 断 路 器 - + 高 压 熔 丝 光 伏 阵 列 防 雷 汇 流 箱 电 池 串 列 1(+) 接 地

8、 直 流 输 出 (+) 直 流 输 出 (-) 防 雷 器 汇流箱的电气原理框图如下图所示 上图所示之光伏阵列防雷汇流箱为6路输 入，针对具体设计情况需求，输入电池串 列可相应增加或减少。 三、光伏系统的主要设备及其功能三、光伏系统的主要设备及其功能 3、并网逆变器 光伏并网逆变器（下称逆变器）是 光伏发电系统中的核心设备。逆变 器将光伏方阵产生的直流电（DC） 逆变为三相正弦交流电（AC），输 出符合电网要求的电能。逆变器是 进行能量转换的关键设备，其效率 指标等电气性能参数，将直接影响 系统系统发电量。 三、光伏系统的主要设备及其功能三、光伏系统的主要设备及其功能 3、并网逆变器 逆变器

9、满足以下要求： a)并网逆变器的功率因数和电能质量应满 足电网要求。 b)逆变器额定功率应满足用于海拔高度的 要求，其内绝缘等电气性能满足要求。 c)逆变器使用太阳电池组件最大功率跟踪技术(MPPT)。 d)逆变器具有极性反接保护、短路保护、孤岛效应保护、过温保护 、交流过流及直流过流保护、直流母线过电压保护、电网断电、电网 过欠压、电网过欠频、光伏阵列及逆变器本身的接地检测及保护功能 等。 三、光伏系统的主要设备及其功能三、光伏系统的主要设备及其功能 4、高低压配电装置 高、低压配电装置主要 用于控制站内电能的通 、断，分配及交换，一 般有380V、10KV、 35KV等电压等级。 四、光伏

10、系统的运行四、光伏系统的运行 光伏发电是将太阳辐射能直接转化为电能，不依靠其他介质光伏发电是将太阳辐射能直接转化为电能，不依靠其他介质 的物理或化学变化。因此其运行方式比较其他传统能源简单的物理或化学变化。因此其运行方式比较其他传统能源简单 许多。并网逆变器根据电池组件接收太阳辐射产生的电流大许多。并网逆变器根据电池组件接收太阳辐射产生的电流大 小自动并网或断开，实现了系统并网和解列的自动进行。小自动并网或断开，实现了系统并网和解列的自动进行。 光伏系统的运行值班方式通常采取两值运转，轮班时间根据光伏系统的运行值班方式通常采取两值运转，轮班时间根据 系统所处的地域进行确定。系统所处的地域进行确

11、定。 光伏系统的运行人员数量根据系统容量的大小确定，每值设光伏系统的运行人员数量根据系统容量的大小确定，每值设 值长一人。值长一人。 光伏系统运行的特点 四、光伏系统的运行四、光伏系统的运行 光伏系统运行的主要工作： 监视系统设备的主要运行参数、统 计系统发电量、接受电网调度指令 巡视检查系统设备的状态，检查电 池组件、支架的完好和污染程度、 检查电气设备的运行情况。 根据电网调度指令和检修工作要求 进行电气设备停送电倒闸操作。 五、光伏系统的日常维护五、光伏系统的日常维护 1 1）光伏组件表面应保持清洁，应使用干燥或潮湿的柔软洁净的布料擦拭光伏 组件，严禁使用腐蚀性溶剂或用硬物擦拭光伏组件；

12、应在辐照度低于200W/m2的 情况下清洁光伏组件，不宜使用与组件温差较大的液体清洗组件； 1、组件和支架的维护： 2）光伏组件应定期检查，若发现下列问题应 立即调整或更换光伏组件： a）光伏组件存在玻璃破碎、背板灼焦、 明显的颜色变化； b）光伏组件中存在与组件边缘或任何电 路之间形成连通通道的气泡； c）光伏组件接线盒变形、扭曲、开裂或 烧毁，接线端子无法良好连接。 3）光伏组件上的带电警告标识不得丢失。 五、光伏系统的日常维护五、光伏系统的日常维护 5 5）在无阴影遮挡条件下工作时，在太阳辐照度为500W/m2以上，风速不 大于2m/s的条件下，同一光伏组件外表面（电池正上方区域）温度差

13、异应 小于20。装机容量大于50kWp的光伏系统，应配备红外线热像仪，检测 光伏组件外表面温度差异。 6 6）使用直流钳型电流表在太阳辐射强度基本一致的条件下测量接入同 一个直流汇流箱的各光伏组件串的输入电流，其偏差应不超过5%。 7）支架的所有螺栓、焊缝和支架连接应牢固可靠，表面的防腐涂层， 不应出现开裂和脱落现象，否则应及时补刷。 1、组件和支架的维护： 4 4）使用金属边框的光伏组件，边框和支架 应结合良好，两者之间接触电阻应不大于 4，边框必须牢固接地。 五、光伏系统的日常维护五、光伏系统的日常维护 1) 1) 直流汇流箱不得存在变形、锈蚀、漏水、积灰现象，箱体外表面的安全 警示标识应

14、完整无破损，箱体上的防水锁启闭应灵活； 2、汇流箱的维护： 2) 直流汇流箱内各个接线端子不应出现松动、锈蚀现 象； 3) 直流汇流箱内的高压直流熔丝的规格应符合设计规 定； 4) 直流输出母线的正极对地、负极对地的绝缘电阻应 大于2兆欧。 5) 直流输出母线端配备的直流断路器，其分断功能应 灵活、可靠。 6) 直流汇流箱内防雷器应有效。 五、光伏系统的日常维护五、光伏系统的日常维护 3、逆变器的维护： 1）逆变器结构和电气连接应保持完整，不应存在锈蚀、 积灰等现象，散热环境应良好，逆变器运行时不应有较大 振动和异常噪声； 2）逆变器上的警示标识应完整无破损； 3）逆变器中模块、电抗器、变压器

15、的散热器风扇根据温 度自行启动和停止的功能应正常，散热风扇运行时不应有 较大振动及异常噪音，如有异常情况应断电检查。 4）定期将交流输出侧（网侧）断路器断开一次，逆变器 应立即停止向电网馈电。 5）逆变器中直流母线电容温度过高或超过使用年限，应 及时更换。 五、光伏系统的日常维护五、光伏系统的日常维护 4、交流配电箱柜的维护： 3）母线接头应连接紧密，无变形，无放电变黑痕迹， 绝缘无松动和损坏，紧固联接螺栓无生锈； 4）手车、抽出式成套配电柜推拉应灵活，无卡阻碰撞 现象；动静头与静触头的中心线应一致，且触头接触紧 密； 5）配电柜中开关，主触点无烧溶痕迹，灭弧罩无烧黑 和损坏，紧固各接线螺丝，

16、清洁柜内灰尘。 1）确保配电柜的金属架与基础型钢应用镀锌螺栓完好连接，且防松零件齐 全； 2）配电柜标明被控设备编号、名称或操作位置的标识器件应完整，编号应 清晰、工整； 五、光伏系统的日常维护五、光伏系统的日常维护 6）把各分开关柜从抽屉柜中取出，紧固各接线端子。检查电流互感器、电 流表、电度表的安装和接线，手柄操作机构应灵活可靠性，紧固断路器进出线 ，清洁开关柜内和配电柜后面引出线处的灰尘。 4、交流配电箱柜的维护： 7）低压电器发热物件散热应良好，切换压板应接触 良好，信号回路的信号灯、按钮、光字牌、电铃、 电筒、事故电钟等动作和信号显示应准确。 8）检验柜、屏、台、箱、盘间线路的线间和

17、线对地 间绝缘电阻值，馈电线路必须大于0.5M；二次回 路必须大于1 M。 五、光伏系统的日常维护五、光伏系统的日常维护 6、电缆的维护： 1 1）电缆不应在过负荷的状态下运行，电缆的铅包不应出现膨胀、龟裂现象； 2 2）电缆在进出设备处的部位应封堵完好，不应存在直径大于10mm的孔洞，否 则用防火堵泥封堵； 3 3）在电缆对设备外壳压力、拉力过大部位，电缆 的支撑点应完好； 4 4）电缆保护钢管口不应有穿孔、裂缝和显著的凹 凸不平，内壁应光滑；金属电缆管不应有严重锈 蚀；不应有毛刺、硬物、垃圾，如有毛刺，锉光 后用电缆外套包裹并扎紧； 5 5）应及时清理室外电缆井内的堆积物、垃圾；如 电缆外皮损坏，应进行处理。 6）检查室内电缆明沟时，要防止损坏电缆；确保支架接地与沟内散热良好； 五、光伏系统的日