光伏发电技术和系统设计

1、光伏发电技术和系统设计光伏发电技术和系统设计1、光伏发电的特点、光伏发电的特点 2、光伏发电系统的设计、光伏发电系统的设计 （资源评估、系统构成、设（资源评估、系统构成、设备选型、太阳电池、逆变器、汇流箱、组串设计、备选型、太阳电池、逆变器、汇流箱、组串设计、发电量计算、数据采集和监控等）发电量计算、数据采集和监控等）3、用户侧并网的光伏系统：、用户侧并网的光伏系统：“净电量计量净电量计量”法、单法、单向双表计量、最大并网容量、向双表计量、最大并网容量、“逆功率逆功率”和和“防逆防逆流流”，德国，德国VDE标准等；标准等；4、特殊设计：遮挡计算、抗风计算、防雷和接地等；、特殊设计：遮挡计算、抗

2、风计算、防雷和接地等；5、二氧化碳减排计算、二氧化碳减排计算6、RetScreen软件介绍软件介绍目目 录录1、光伏发电系统设计、光伏发电系统设计并网光伏发电系统的设计步骤并网光伏发电系统的设计步骤1、在考察的基础上进行预可行性研究（、在考察的基础上进行预可行性研究（RetSchreen）；）；2、技术方案确定和设备选型（太阳电池、逆变器、监控、其它、技术方案确定和设备选型（太阳电池、逆变器、监控、其它设备、运行方式等）；设备、运行方式等）；3、工程设计：与建筑结合、土建施工方案、工程设计：与建筑结合、土建施工方案、抗风能力、防雷接抗风能力、防雷接地、电网接入系统地、电网接入系统；4、特殊设计

3、特殊设计： 1) 对于对于BIPV和和BAPV：并网方式、遮挡计算、专用：并网方式、遮挡计算、专用BIPV组件组件 的安装设计、的安装设计、 造型和美观等造型和美观等; 2) 对于大型光伏电站：占地计算、场地、基础、机房、围栏、对于大型光伏电站：占地计算、场地、基础、机房、围栏、 自动跟踪系统等。自动跟踪系统等。太阳能资源评估太阳能资源评估5太阳辐射传输过程示意太阳辐射传输过程示意反射反射散射散射吸收吸收直射直射地面反射地面反射670E80E90E100E110E120E130E目 前 进 行 日 照 观 测 的 基 本 气 象 站15N25N35N45N55N中国气象局地面观测网中国气象局地

4、面观测网日照日照7中国目前可以取得的太阳辐射资料中国目前可以取得的太阳辐射资料我国我国1953年开始测量太阳辐射，气象台站数量从解放初的年开始测量太阳辐射，气象台站数量从解放初的70个发展到现在的个发展到现在的2610个，其中气象站个，其中气象站2300个（县级气象个（县级气象站），气象台站），气象台310个。个。县级气象站的主要任务是对风（台风）、气温、湿度、降县级气象站的主要任务是对风（台风）、气温、湿度、降雨、雪、雹、地温等参数的观测和预报，与太阳辐射相关的雨、雪、雹、地温等参数的观测和预报，与太阳辐射相关的数据只有数据只有“日照时数日照时数”。 日照时数的测量是用感光纸记录日照时数的测

5、量是用感光纸记录光强大于光强大于120W/m2的时间，分辨率为的时间，分辨率为10分钟分钟。从国家气象局网站上可以查到全国从国家气象局网站上可以查到全国122个气象台个气象台1957-2007年的辐射数据（不包括台湾、香港和澳门）。年的辐射数据（不包括台湾、香港和澳门）。1993年以前，年以前， 全国有全国有66个气象台有水平面太阳总辐射和散射辐射的数据，个气象台有水平面太阳总辐射和散射辐射的数据，1993年以后，全国只有年以后，全国只有17个气象台有水平面太阳总辐射和散个气象台有水平面太阳总辐射和散射辐射的数据。射辐射的数据。 8布格布格-朗伯定律朗伯定律: SD= S0Fm S0 = 13

6、50W/m2余弦定律余弦定律: ST = SDCOS Zm=1/Sin P/P0Sin = Sin Sin +Cos Cos Cos N =23.5Sin(360*(284+N)/365) DT = Dp(1+CosZ)/2 RT = Qp(1-CosZ)/2 S QT = ST+DT+RT （直散分离）（直散分离）9太阳能资源的单位换算太阳能资源的单位换算1992年以前的太阳辐射单位：年以前的太阳辐射单位：Kcal/cm21992年以后：年以后：MJ/m2光伏设计用辐射单位：光伏设计用辐射单位：kWh/m21卡卡= 4.18焦耳，焦耳，1焦耳焦耳 = 1ws甘肃武威水平面年辐射量： 6141

7、.6MJ/m26141.6106/3600/1000 = 1706kWh/m21706kWh/m2/365 = 4.70 kWh/天甘肃武威水平面年辐射量： 147Kcal/cm21471034.1810000/3600/1000 = 1706.8kWh/m21706kWh/m2/365 = 4.70 kWh/天10太阳能资源数据太阳能资源数据 (10 年平均值年平均值 MJ/m2 (kcal/cm2)水平面上的太阳能资源水平面上的太阳能资源太阳电池方阵倾斜面上的太阳能资源太阳电池方阵倾斜面上的太阳能资源方阵倾斜面上的太阳辐射量由计算机辅助设计软件完成方阵倾斜面上的太阳辐射量由计算机辅助设计软

8、件完成（ RetScreen）. 对于独立光伏系统：优化设计太阳电池方阵的倾角有利于增加冬天对于独立光伏系统：优化设计太阳电池方阵的倾角有利于增加冬天的充电电流，适当减少的充电电流，适当减少 夏季的充电电流，从而有效避免蓄电池的过夏季的充电电流，从而有效避免蓄电池的过充电和过放电，也有利于减少蓄电池的冬季储备容量，减少初投资。充电和过放电，也有利于减少蓄电池的冬季储备容量，减少初投资。对于并网光伏系统，追求全年发电量最大，倾角的选择又不相同。对于并网光伏系统，追求全年发电量最大，倾角的选择又不相同。对于聚光太阳电池，要求对于聚光太阳电池，要求DNI（Direct Normal Inrradia

9、tion）的辐）的辐射数据，我们国家没有。射数据，我们国家没有。11中国水平中国水平面太阳辐面太阳辐射分布图射分布图等级等级资源带号资源带号年总辐射量（年总辐射量（MJ/ m2）年总辐射量（年总辐射量（kWh/ m2）平均日辐射量平均日辐射量（kWh/m2）最丰富带I 6300 1750 4.8 很丰富带II5040 6300 1400 1750 3.8 4.8 较丰富带III3780 5040 1050 1400 2.9 3.8 一般IV 3780 1050 2.9 12全国平均不同发电系统的年利用小时数全国平均不同发电系统的年利用小时数Full running hrs (peak hrs)

10、 for different location独立光伏电站效率：独立光伏电站效率：60-65%；Eff. of stand-along sys. 建筑并网光伏发电效率：建筑并网光伏发电效率：70-75%；Eff. of BIPV & BAPV大型并网光伏电站效率：大型并网光伏电站效率：75-80%。Eff. of LS-PV不同地区不同地区水平面年太阳辐射Horizontal（kWh/m2)倾斜面年太阳辐射Tilted（kWh/m2)独立光伏电站Stand-along建筑并网系统BIPV & BAPV开阔地并网系统LS-PV西北地区西北地区West1610.80 1828.41

11、125014501540东南沿海东南沿海East1364.65 1502.04100012001250全国平均全国平均Average1487.73 1665.23 11001250135013光伏光伏电站的系统构成电站的系统构成和设备选型和设备选型14大型荒漠电站设备配置和选型大型荒漠电站设备配置和选型太阳电池太阳电池方阵接线箱方阵接线箱直流配电直流配电逆变器逆变器交流配电交流配电数据采集、显示和通信数据采集、显示和通信太阳电池太阳电池16 导体导体 绝缘体绝缘体 半导体半导体 N PFGPNN P N- P+I17 太阳电池的结构太阳电池的结构18太阳电池、组件和方阵太阳电池、组件和方阵单体

12、组件方阵19太阳电池的太阳电池的I-VI-V特性及功率曲线特性及功率曲线I: 电流 Isc: 短路电流 Im: 最大工作电流V: 电压 Voc: 开路电压 Vm: 最大工作电压标准条件：标准条件： AM=1.5 Q=1000W/m2 T=25 C光强光强 I 温度温度 V (-2.5mV/ C)20太阳光强与开路电压和短路电流的关系太阳光强与开路电压和短路电流的关系I: 电流 Isc: 短路电流 Im: 最大工作电流V: 电压 Voc: 开路电压 Vm: 最大工作电压21温度的影响温度的影响随着太阳电池温度的增加，开路电压减少，在20-100C范围，大约每升高1C每片电池的电压减少2mV；而光

13、电流随温度的增加略有上升。总的来说，温度升高太阳电池的功率下降，典型功率温度系数为0.35%/C。也就是说，如果太阳电池温度每升高1C，则功率减少0.35%。 22光强的影响光强的影响光强与太阳电池组件的光电流成正比，在光强由100W/m2 - 1000W/m2范围内，光电流始终随光强的增长而线性增长；而光强对光电压的影响很小，在温度固定的条件下，当光强在400W/m2 - 1000W/m2范围内变化，太阳电池组件的开路电压基本保持恒定。 23串联回路太阳电池的热斑现象串联回路太阳电池的热斑现象1. d点，此时工作电流为零，组开路电压VGd等于电池1和电池2的开路电压之和；2. c点，电池1和

14、电池2都有正的功率输出；3. b点，此时电池1仍然工作在正功率输出，而受遮挡的电池2已经工作在短路状态，没有功率输出，但也还没有成为电池1的负载；4. a点，此时电池1仍然有正的功率输出，而电池2上的电压已经反向，电池2成为电池1的负载；5. 应当注意到，并不是仅在电池组处于短路状态才会发生“热斑效应”，从b点到a点的工作区间，电池2都处于接收功率的状态，如旁路型控制器在蓄电池充满时将通过旁路开关将太阳电池短路，此时就很容易形成热斑。24并联回路太阳电池的热斑现象并联回路太阳电池的热斑现象1. a点，此时电池组的工作电压为零，短路电流Isc等于电池1和电池2的短路电流之和；2. b点，电池1和

15、电池2都有正的功率输出；3. c点，此时电池1仍然工作在正功率输出，而受遮挡的电池2已经工作在开路状态，没有功率输出，但也还没有成为电池1的负载；4. d点，此时电池1仍然有正的功率输出，而电池2上的电流已经反向，电池2成为电池1的负载，此时电池1的功率全部加到了电池2上，如果这种状态持续时间很长或电池1的功率很大，也会在被遮挡的电池2上造成热斑损伤。5. 应当注意到，从c点到d点的工作区间，电池2都处于接收功率的状态。25防止热斑现象发生防止热斑现象发生防止热斑现象的防止热斑现象的办法就是加装旁办法就是加装旁路二极管和阻断路二极管和阻断二极管。二极管。旁路二极管的作旁路二极管的作用是在被遮挡

16、组用是在被遮挡组件一侧提供电流件一侧提供电流通路；通路；阻断二极管的作阻断二极管的作用是阻断被遮挡用是阻断被遮挡组件上的反向电组件上的反向电流。流。26逆变器逆变器27并网逆变器的要求并网逆变器的要求1. 逆变器转换效率逆变器转换效率2. 可靠性（元器件选择、保护功能）可靠性（元器件选择、保护功能）3. 输出电流总谐波输出电流总谐波4. 电子兼容技术（电磁干扰、电子兼容技术（电磁干扰、防雷、接地防雷、接地、浪涌、漏电等）、浪涌、漏电等）5. 最大功率点跟踪技术（最大功率点跟踪技术（MPPT）6. 电网锁相技术电网锁相技术7. 孤岛检测和防护孤岛检测和防护8. 并网电路拓扑结构并网电路拓扑结构9

17、. 并网系统的群控、监控及调度技术并网系统的群控、监控及调度技术并网逆变器的拓扑结构并网逆变器的拓扑结构（自身带有隔离变压器）（自身带有隔离变压器）并网逆变器的拓扑结构并网逆变器的拓扑结构（通过升压变压器并入高压电网）（通过升压变压器并入高压电网）太阳电池的最大功率跟踪（太阳电池的最大功率跟踪（MPPT）要求：快速、准确和稳定要求：快速、准确和稳定孤岛现象和防护孤岛现象和防护孤岛现象：孤岛现象： 当电网的部分线路因故障或检修而停电时，停电当电网的部分线路因故障或检修而停电时，停电线路由所连的并网发电装置继续供电，并连同周围的负载构线路由所连的并网发电装置继续供电，并连同周围的负载构成一个自给供

18、电的孤岛。成一个自给供电的孤岛。IEC 62116 ed 1.0（2005） 光伏并网逆变器防孤岛测试方法光伏并网逆变器防孤岛测试方法Testing Procedure-Islanding Prevention Measures for Power Conditioners used in grid connected photovoltaic (PV) generation systems32大型荒漠电站大型荒漠电站关键设备和技术难点：关键设备和技术难点：太阳电池、逆变器、监控系统、自太阳电池、逆变器、监控系统、自动跟踪、电站工程建设、电网接入系统。动跟踪、电站工程建设、电网接入系统。超大规

19、模光伏发电（超大规模光伏发电（VLS-PV)超大规模光伏发电（VLS-PV）是国际能源机构（IEA）的第8项任务（Task8），主要研究、追踪超大规模光伏发电的技术和信息，并开展国际间的交流和合作。 。VLS-PV 是指10MWp以上的光伏发电系统，一般指荒漠光伏电站。大规模光伏电站（大规模光伏电站（LS-PV）技术特点）技术特点1、在输电网（发电侧）并网，电流是单方向的；没有储能系统；、在输电网（发电侧）并网，电流是单方向的；没有储能系统；2、并入中压电网（、并入中压电网（10kV，35kV，110kV);3、不能自发自用和、不能自发自用和“净电表计量净电表计量”，只能给出，只能给出“上网电

20、价上网电价”；4、少量自用电从电网取（小于、少量自用电从电网取（小于1%）（）（BIPV的大部分电自用）；的大部分电自用）；5、一般功率很大，、一般功率很大，1MW以上；以上；6、一般都是无人值守；、一般都是无人值守；7、要求离负荷中心较近，就地消化；、要求离负荷中心较近，就地消化；8、一般占用荒地；、一般占用荒地；9、自动跟踪和聚光电池自动跟踪和聚光电池一般都是用在荒漠电站；一般都是用在荒漠电站；10、带有气象和运行数据自动监测系统和远程数据传输系统、带有气象和运行数据自动监测系统和远程数据传输系统。大型并网光伏电站配置大型并网光伏电站配置大型荒漠电站设备配置和选型大型荒漠电站设备配置和选型

21、太阳电池太阳电池方阵接线箱方阵接线箱直流配电直流配电逆变器逆变器交流配电交流配电箱式变压器箱式变压器数据显示和通信数据显示和通信光伏电站的组串设计光伏电站的组串设计1、取决于逆变器的直流输入电压范围、取决于逆变器的直流输入电压范围和最高允许电压；和最高允许电压；2、取决于光伏组件的、取决于光伏组件的Vm和和Voc；3、取决于当地冬季白天最低温度。、取决于当地冬季白天最低温度。电站场地整理电站场地整理1、炉渣铺垫、压实、炉渣铺垫、压实2、只对道路进行处理、只对道路进行处理3、不做任何处理、不做任何处理4、依势而建，没有平整。、依势而建，没有平整。Construction Phases 建设阶段(

22、1)Earth Moving 平整土地平整土地If necessary, use of heavy machinery 如需要，使用重型机械No sealing/ coating needed不需覆盖土地Construction site needs storage place for equipment 施工地点需安排设备堆放场地Geodesy, Geology, Micro Climate 测量，地质，微气候测量，地质，微气候Basics for construction drawings & scheduling 施工图的基础Static Analyses (Wind Speed

23、, Weight of Snow) influence material costs 静力分析（风速、雪重）影响材料成本Part of Energy Yield Calculation产电量计算Source: Phoenix Solar41太阳电池支架太阳电池支架水泥地基水泥地基简单地埋简单地埋直接埋地直接埋地水泥墩水泥墩地扦固定地扦固定Construction Phases建设阶段(2)Ramming打桩打桩Deployment of environmentally friendly ramming technologies 开发了环境友好的打桩技术Leveling off geologic

24、al specialties 按地质特性调整 Ideally facilitates the exact alignment of support beams 使得桩基的对直非常方便Source: Phoenix Solar43Construction Phases建设阶段(3) Erection of Systems Installation of main beamsErection of Systems Installation of angel-iron depending on geographical position Installation of crossbeams Sour

25、ce: Phoenix Solar44电站机房电站机房预制机房预制机房混凝土机房混凝土机房木制机房木制机房没有机房没有机房电缆铺设电缆铺设Construction Phases建设阶段Electrical-Technical Works电气连接电气连接 Construction and installation of distribution-, transformer, and inverters安装配电箱、变压器和逆变器Installation of Cables 敷设电缆敷设电缆Preparing final installation准备最后的安装Dig out earth cable

26、channels开挖电缆沟Laying of Strings & Strapping放入电缆Source: Phoenix Solar47大型电站组串汇流箱大型电站组串汇流箱防雷（组串）汇流箱防雷（组串）汇流箱大型电站组串汇流箱大型电站组串汇流箱大型电站组串汇流箱大型电站组串汇流箱？直流保险直流保险太阳电池的反向电流能力太阳电池的反向电流能力一块一块36片片电池串联而成的太阳电池组件，额定工作电流为电池串联而成的太阳电池组件，额定工作电流为5A，其反向导通电压（即二极管的正向导通电压）为，其反向导通电压（即二极管的正向导通电压）为18V，所能承受的所能承受的反向电流为反向电流为20A（

27、需要测定）；太阳电池组件的（需要测定）；太阳电池组件的正向开路电压为正向开路电压为21V，假定，假定2块组件并联，其中块组件并联，其中1块被遮挡，块被遮挡，在标准日照下另一块组件对其注入的反向电流大约仅有在标准日照下另一块组件对其注入的反向电流大约仅有2A（需要测定），则无保护条件下可以并联的组件数量最多（需要测定），则无保护条件下可以并联的组件数量最多为为10块块。太阳电池的反向电流能力（太阳电池的反向电流能力（RCA）越来越多的光伏组件供应商开始在数据清单中标注这一参数。对于小型或中型电站，这一参数没有什么意义。 大多数供应商认为 IEC 61215中中 10.3节的绝缘电阻测试已经足够了

28、，但是对于大型节的绝缘电阻测试已经足够了，但是对于大型光伏电站来说是不够的。光伏电站来说是不够的。对于没有安装组串保险或阻断二极管的组串，RCA的数值将决定的数值将决定组串的数量！组串的数量！如果安装安装组串保险，则使得系统变得更复杂复杂。新标准新标准 EN IEC 50380中中 3.6.2 节明确规定组件必须标注反向电流能节明确规定组件必须标注反向电流能力（力（RCA）的数值。）的数值。 反向电流能力的数值越高，没有保险的组串的并联数也就可以越大。当每个组串被遮挡时， 不会由于热斑而损坏。注意：注意： 询问组件供应商，如果安装保险，应当是什么型号。询问组件供应商，如果安装保险，应当是什么型

29、号。太阳电池的反向电流能力（太阳电池的反向电流能力（RCA） 并联连接的组串应当有保护，即并联连接的组串应当有保护，即直流保险直流保险。 注意：注意： “光伏保险光伏保险”的技术参数尚不存在。的技术参数尚不存在。一般来说组串之间出现的短暂的电流属于一般来说组串之间出现的短暂的电流属于 “缓升的短路电流缓升的短路电流”。因此，由持续电弧引起的因此，由持续电弧引起的过热过热/退火退火/接线盒和电缆的烧毁接线盒和电缆的烧毁都可能都可能发生！发生！注意：注意： 一般来说可以在组件供应商提供的数据表上查到一般来说可以在组件供应商提供的数据表上查到推荐的电流值，设法找到推荐的保险类型。推荐的电流值，设法找

30、到推荐的保险类型。 例外：例外：在不安装保险的情况下，就应当提供反向电流能在不安装保险的情况下，就应当提供反向电流能力参数。对于并联组串，组串的并联数不应当超过其反向电流承力参数。对于并联组串，组串的并联数不应当超过其反向电流承受值的受值的60%。 例如：例如：组件的反向电流能力组件的反向电流能力（RCA） = 25A 组件的短路电流组件的短路电流 = 6 A 组串的并联数：组串的并联数：4 (= RCA 100%) 正确的组串数正确的组串数 = 3 (= RCA 72%)， 大约大约28%安全系数。安全系数。无锡尚德太阳电池组件说明书样本无锡尚德太阳电池组件说明书样本maximum seri

31、es fuse rating IEC61730-2 “光伏组件安全性鉴定光伏组件安全性鉴定” 第二部分：试验要求第二部分：试验要求10.9 Reverse current overload Test MST 26 反向电流过载试验反向电流过载试验10.9.1 PurposeModules contain electrically conductive material, contained in an insulating system. Under reverse current fault conditions, the tabbing and cells of the module ar

32、e forced to dissipate energy as heat, prior to circuit interruption 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 module with positi

33、ve outputconnected to the positive terminal of the module. The reverse tests current (Itest) shall be equal to 135 % of the modules over current protection rating, as provided by the manufacturer. The test supply current should be limited to the value of Itest, and the test supply voltage shall be i

34、ncreased to cause the reverse current to flow through the module. The test shall be continued for 2 h, or until ultimate results are known, whichever occurs first. NOTE Concerning the maximum overcurrent protection rating, see 12.2 of IEC 61730-1.直流配电柜直流配电柜防雷和接地防雷和接地Construction Phases建设阶段(5) Instal

35、lation of Modules andSecuring of Plant 安装组件和防护安装组件和防护 Security Systems:安保系统, fences, cameras & motion detectors 栅栏、监视器、移动探头Source: Phoenix Solar59电网接入系统电网接入系统自动跟踪系统和聚光电池自动跟踪系统和聚光电池不同跟踪方式全年太阳能收益对比不同跟踪方式全年太阳能收益对比固定纬度角：比水平面提高固定纬度角：比水平面提高14%；单轴水平跟踪：提高；单轴水平跟踪：提高40%；单轴跟踪倾纬度角：提高单轴跟踪倾纬度角：提高51%；双轴高精度跟踪：提

36、高；双轴高精度跟踪：提高56%。纬度：纬度：33.43 N， 经度：经度：112.02 E，海拔：，海拔：339米。米。美国美国Arizona 州州Phenix WBAN No.：23183气象站气象站1961-1990的测试数据：的测试数据：纬度：纬度：33.43 N，经度：，经度：112.02 W，海拔：，海拔：339 米，气压：米，气压：974 毫巴毫巴62自动跟踪系统分类自动跟踪系统分类太阳电池方阵可以固定向太阳电池方阵可以固定向南安装南安装，可以安装成不同可以安装成不同的向日跟踪系统。分为的向日跟踪系统。分为地地平坐标系和赤道坐标系平坐标系和赤道坐标系。 1、地平坐标跟踪系统、地平坐

37、标跟踪系统 以地平面为参照系，跟以地平面为参照系，跟踪的是踪的是2个参数：太阳高度个参数：太阳高度角（太阳射线与地平面的角（太阳射线与地平面的夹角）和太阳方位角（太夹角）和太阳方位角（太阳射线在地面上的投影与阳射线在地面上的投影与正南方向的夹角）。正南方向的夹角）。地平坐标跟踪分为：地平坐标跟踪分为：方位角跟踪方位角跟踪和和全跟踪全跟踪。Sin = Sin Sin +Cos Cos Cos Sin = Cos Sin /Cos 地平坐标示意图地平坐标示意图64赤道坐标系图示赤道坐标系图示2、赤道坐标跟踪系统、赤道坐标跟踪系统 以赤道平面为参照以赤道平面为参照系，跟踪的是系，跟踪的是2个参数：个

38、参数：太阳赤纬角（太阳射线太阳赤纬角（太阳射线与赤道平面的夹角）和与赤道平面的夹角）和太阳时角（地球自转的太阳时角（地球自转的角度，正午为零，上午角度，正午为零，上午为正，下午为负）。为正，下午为负）。赤道坐标跟踪分为赤道坐标跟踪分为极轴跟踪、全跟踪极轴跟踪、全跟踪和和水平轴跟踪水平轴跟踪。极轴坐标跟踪系统原理图极轴坐标跟踪系统原理图全跟踪全跟踪极轴跟踪极轴跟踪极轴跟踪的最大跟踪误差为：极轴跟踪的最大跟踪误差为：23.5度；度；COS23.5 = 0.917, 仅有仅有8.3%，全年平均误差：，全年平均误差：4%。平板自动向日跟踪系统平板自动向日跟踪系统67极轴跟踪系统极轴跟踪系统连排极轴跟踪

39、系统连排极轴跟踪系统独立极轴跟踪系统独立极轴跟踪系统68固定支架和单轴自动跟踪支架的比较固定支架和单轴自动跟踪支架的比较自动自动跟踪跟踪支架支架固定支固定支架架69高倍聚光太阳电池高倍聚光太阳电池400 X500 X250 X250 X低倍聚光太阳电池低倍聚光太阳电池关于数据采集和远程监测关于数据采集和远程监测IEEE1547规定，功率超过规定，功率超过250kW的分的分布式电源必须安装监测系统，以监视布式电源必须安装监测系统，以监视DR的接入状态、有功、无功输出和连的接入状态、有功、无功输出和连接点的电压。接点的电压。数据采集和远程监测系统数据采集和远程监测系统工作界面工作界面宣传界面宣传界

40、面美国美国 Springevell 5.0MW 光伏电站网站光伏电站网站www.GreenW 太阳电池与建筑结合后还具有最为重要的特性发电。 传统的建筑材料被太阳电池组件替代后还具有独特的光学效果。. 安装方式安装方式 on a in a sloped on a in a flat in front of cold / warm glazed sunshadesloped roof roof flat roof roof the facade facade roof77所需要的安装面积所需要的安装面积 Required area for PV generators with different

41、 cell types 不同朝向安装的太阳电池的不同朝向安装的太阳电池的发电量发电量:假定向南倾斜纬度角安装假定向南倾斜纬度角安装的太阳电池发电量为的太阳电池发电量为100；其它朝向全年发电量均有其它朝向全年发电量均有不同程度的减少。不同程度的减少。78组件的遮挡和通风组件的遮挡和通风 好的通风条件对于好的通风条件对于冷却太阳电池组件冷却太阳电池组件很重要：很重要： 温度升高将减少温度升高将减少发电量；发电量； 组件温度取决于组件温度取决于安装方式。安装方式。Facade integration, no ventilationRoof integration, no ventil.ationO

42、n / in facade, poor ventil.On / in facade, good ventilationOn / in roof, poor ventilationOn / in roof, good ventil.On roof with large gapFreestanding 应当尽量避免遮挡应当尽量避免遮挡： 对于晶体硅太阳对于晶体硅太阳电池，很小的遮电池，很小的遮挡就会引起很大挡就会引起很大的功率损失；的功率损失； 遮挡对于薄膜电遮挡对于薄膜电池的影响要小得池的影响要小得多。多。79并网光伏建筑的电气方案并网光伏建筑的电气方案1：“上网电价上网电价”方方式式特点：特点

43、：1、电网公司以、电网公司以高电价收购高电价收购PV电量；电量；2、用户缴纳常、用户缴纳常规低价电费；规低价电费；3、PV电表接在电表接在用户电表之前用户电表之前（电网一侧）。（电网一侧）。80并网光伏建筑的电气方案并网光伏建筑的电气方案2：“净电表计量净电表计量”方方案案特点：特点：1、电力公司不用高价收购、电力公司不用高价收购PV电量；电量； 2、允许抵消用电量（自发自用）；、允许抵消用电量（自发自用）； 3、PV计量电表装在用户电表之后（负载一侧）。计量电表装在用户电表之后（负载一侧）。81“净电表计量净电表计量”三相电接线方案三相电接线方案逆变器逆变器太太阳阳电电池池用户缴费用户缴费的

44、电表的电表计量计量PV电量的电表电量的电表82数字式数字式“防逆流防逆流”保护装置保护装置电源电源电压：交流220V单相(15%10%)频率：50Hz 1Hz装置额定数据装置额定数据交流电流：5A交流电压：100V频率：50Hz功耗： 0.5 VA相测量精度测量精度交流电流： 0.5%交流电压： 0.5%有功功率： 3%无功功率： 3%频率： 0.01Hz 主要功能主要功能方向功率保护电量计量故障记录保护控制信号输出：常开或常闭触点3对。灵敏度：灵敏度：“逆向”电流：200mA 响应时间：0.2秒 83“金太阳工程金太阳工程”并网发电图并网发电图解解1 1、电力公司只同建筑业主结算；、电力公司

45、只同建筑业主结算；2 2、PVPV开发商同建筑业主结算；开发商同建筑业主结算；3 3、由电力公司确定并网点和电能计量、由电力公司确定并网点和电能计量装置。装置。84“金太阳示范工程金太阳示范工程”技术经济分析技术经济分析光伏发电在用户侧并网光伏发电在用户侧并网的一些基本概念的一些基本概念 “上网电价上网电价”（Feed-in Tariff）政策和并网）政策和并网方式方式 何谓何谓“净电量计量法净电量计量法”？（？（Net Metering) “光电建筑光电建筑”项目和项目和“金太阳工程金太阳工程”执行的执行的是什么政策？是什么政策？ 何谓何谓“逆流逆流”、“逆功率逆功率”？如何实现？如何实现“

46、逆逆功率保护功率保护”？一些基本概念的澄清一些基本概念的澄清并网光伏建筑的电气方案并网光伏建筑的电气方案1：“上网电价上网电价”方方式式特点：特点：1、电网公司以、电网公司以高电价收购高电价收购PV电量；电量；2、用户缴纳常、用户缴纳常规低价电费；规低价电费；3、PV电表接在电表接在用户电表之前用户电表之前（电网一侧）。（电网一侧）。88并网方案并网方案2：“净电量净电量”方式方式 “Net-Metering” Model特点：特点：1、不给特殊电价；、不给特殊电价；2、允许抵消电量、允许抵消电量“自发自用自发自用”；3、PV电表接在电电表接在电表负载一侧。表负载一侧。1、No special

47、 FIT for PV；2、Reduce power consumption from grid by PV；3、PV connect grid at load side。89并网光伏建筑的电气方案并网光伏建筑的电气方案2：“净电量计量净电量计量”方案方案特点：特点：1、电力公司不用高价收购、电力公司不用高价收购PV电量；电量； 2、允许抵消用电量（自发自用）；、允许抵消用电量（自发自用）； 3、PV计量电表装在用户电表之后（负载一侧）。计量电表装在用户电表之后（负载一侧）。90美国的美国的“净电量计量净电量计量”法法1、什么是、什么是“净电量计量净电量计量”?“净电量计量净电量计量”是一种付

48、费管理模式是一种付费管理模式，具有自己发电能力的用户，当多余的自发电量反向流到电力配电网（系统）时，用户能够得到费用以减少电费支出。 自己发电以减少电费支出包括2个方面：你自己发的电替代了你原来必须付费的电网的电量，以及你自己发的电反送到电网里，从而减少了你的电费。2、“净电量计量净电量计量”是如何实现的是如何实现的?如果你希望按照“净电量”法付费， 你自己的发电系统必须接到地方电网的配电系统。 无论何时，只要你自己的发电系统的电力大于你的负荷，多余的电量就会反向流过你自家的电表，并使其倒转。电表的倒转就使得每个月的电表读数减少，于是就节省了你的电费。3、当电表倒转超过了正转又当如何、当电表倒

49、转超过了正转又当如何?在这样的情况下，电表的月读数将会少于上一次（收费时）电表的读数，于是你的电费帐单上会显示电力公司应当向你付费。4、电力公司如何向你付费、电力公司如何向你付费?应当向你支付的费用（或多发的电量）可以结转到下个月用于抵消你的电费。作为净电量计量用户，你也可以要求一年或12个月结算一次。 91美国的“净电量计量”法1、什么是、什么是“净电量计量净电量计量”?“净电量计量净电量计量”是一种简单计量发电电量和消耗电量的方式或者说是一种简单计量发电电量和消耗电量的方式或者说是一种自己拥有可再生能源发电系统，如光伏发电系统，的商业模是一种自己拥有可再生能源发电系统，如光伏发电系统，的商

50、业模式。式。 净电量计量条件下，净电量计量条件下，光伏系统产生的多余电量将推着用户计费光伏系统产生的多余电量将推着用户计费电表倒转电表倒转，用户可以将这些富余电量储存以备需要的时候使用。，用户可以将这些富余电量储存以备需要的时候使用。 这这就就保证了发电用户发出的所有电量都具有零售电价的价值保证了发电用户发出的所有电量都具有零售电价的价值。 2、按照联邦法案（、按照联邦法案（PURPA，210节），节），电力用户可以使用自己的光电力用户可以使用自己的光伏系统发出的电为自己的照明和其它电器设备供电，从而抵消如果伏系统发出的电为自己的照明和其它电器设备供电，从而抵消如果自己不发电而必须以零售电价支

51、付给电力公司的电量。自己不发电而必须以零售电价支付给电力公司的电量。 但是如果用但是如果用户发出了过剩的电量（满足了自己的用电需求之外），是户发出了过剩的电量（满足了自己的用电需求之外），是不允许采不允许采用用“净电量计量净电量计量”模式运行模式运行的，此时电力公司将以的，此时电力公司将以“替代成本替代成本”趸趸购多余电量，这个购多余电量，这个趸购电价趸购电价要远远低于零售电价。要远远低于零售电价。超出自用的电量超出自用的电量应当另外计量应当另外计量，额外的电表的费用应由用户支付。，额外的电表的费用应由用户支付。(看来，美国的电看来，美国的电力公司在一开始也是同样的顽固力公司在一开始也是同样的

52、顽固)3、“净电量计量净电量计量”法简化了上述模式法简化了上述模式，即允许自发电用户在付费，即允许自发电用户在付费周期内，将某时多发的电量抵消其它时间消费的电量。换句话讲，周期内，将某时多发的电量抵消其它时间消费的电量。换句话讲，就是用户在就是用户在付费时段内付费时段内支付净消耗的电量。（注：付费周期可以是支付净消耗的电量。（注：付费周期可以是月，也可以是年，在付费周期内，电表有时正转，有时反转，自己月，也可以是年，在付费周期内，电表有时正转，有时反转，自己发出的总电量小于总用电量，发出的总电量小于总用电量，用户按照净用电量付费用户按照净用电量付费。）。）92关于实施金太阳示范工程的通知关于实

53、施金太阳示范工程的通知财建财建2009397号号 2009年年7月月16日日用户侧并网的光伏发电项目所发电量原则上自发自用 ，富余电量及并入公共电网的大型光伏发电项目所发电量均按国家核定的当地脱硫燃煤机组标杆上网电价全额收购。 自发自用：自发自用：没有疑问，在负载侧并网，直接被负载消耗。没有疑问，在负载侧并网，直接被负载消耗。富余电量？富余电量？ 电表是否可以双向计量？是否所有反向电流都属电表是否可以双向计量？是否所有反向电流都属于于“富余电量富余电量”？ 还是按照结算周期定义还是按照结算周期定义“富余电量富余电量”？93“金太阳工程金太阳工程”并网发电图解并网发电图解1 1、电力公司只同建筑

54、业主结算；、电力公司只同建筑业主结算；2 2、PVPV开发商同建筑业主结算；开发商同建筑业主结算；3 3、由电力公司确定并网点和电能计量、由电力公司确定并网点和电能计量装置。装置。防逆流防逆流94“金太阳工程金太阳工程”并网发电计量方式并网发电计量方式95“金太阳工程金太阳工程”并网点（并网点（1 1）多个建筑、多个业主，多多个建筑、多个业主，多点计量。点计量。注注: 图中黄色屋顶上的光伏图中黄色屋顶上的光伏板代表整个并网光伏系统板代表整个并网光伏系统,含光伏组件、逆变器、隔离含光伏组件、逆变器、隔离变压器、配电系统等。变压器、配电系统等。 96“金太阳工程金太阳工程”并网点（并网点（2 2）

55、多个建筑、单一业主，单多个建筑、单一业主，单点计量。点计量。注注: 图中黄色屋顶上的光伏图中黄色屋顶上的光伏板代表整个并网光伏系统板代表整个并网光伏系统,含光伏组件、逆变器、隔离含光伏组件、逆变器、隔离变压器、配电系统等。变压器、配电系统等。 97“金太阳工程金太阳工程”并网点（并网点（3 3）多个建筑、多个建筑、 单一业主，单一业主， 单点计量。单点计量。注注: 图中黄色屋顶上的光伏图中黄色屋顶上的光伏板代表整个并网光伏系统板代表整个并网光伏系统,含光伏组件、逆变器、隔离含光伏组件、逆变器、隔离变压器、配电系统等。变压器、配电系统等。 98关于最大接入容量关于最大接入容量关于适用于关于适用于

56、“净电量净电量”模式的可再生能源系统的规模：模式的可再生能源系统的规模：所有电力公司都应该为具有可再生能源发电系统的用户发电商提供”净电量”模式的服务，即按照该州接入电网的规范允许可再生能源发电系统接入并并联运行。然而所接入的可再生能源发电系统的额定容量不得超过用户发电商的进户线路的容量。对于接入容量的限制，说明如下对于接入容量的限制，说明如下 一些州并没有强制限制参与“净电量”运行的可再生能源发电系统的容量。对于那些强制限制系统容量的州，限制规模小到25kW，大到80MW，然而，大部分的州将最大容量限定在2MW。100101光伏发电接入配电网的容量限制（光伏发电接入配电网的容量限制（USAU

57、SA）The United States does not have uniform regulations for interconnection across jurisdictions (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 dist

58、ribution circuit 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 personnel to lock out the generation. (Although these may no longer be required i

59、n some jurisdictions).These simple rules have worked well for the US to date, with almost no documented problems due to distributed generation. 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 dis

60、tribution system connected solar systems.102103关于关于“逆功率逆功率”和和“防逆流防逆流”“逆功率逆功率”的概念的概念 IEEE1547 分布式发分布式发电系统接入电网的电系统接入电网的技术标准技术标准1、并入输电网的、并入输电网的光伏系统类似于大光伏系统类似于大型风电场和大型光型风电场和大型光伏电站，没有逆流伏电站，没有逆流的问题，只能向中的问题，只能向中压电网送电，也没压电网送电，也没有双向计量的问题。有双向计量的问题。2、在负载侧并网、在负载侧并网的光伏系统复杂，的光伏系统复杂，既有既有管理模式管理模式的问的问题也有题也有“逆流逆流”技技术问题。术问题。105不同的配电网结构