鲁山县60Mwp集中式地面光伏电站农光互补项目 实施方案
第四部分 项目的技术基础
4.1太阳能发电原理
太阳能光伏利用是一项高新技术，使用物理学的光生伏特效应直接将太阳能光能转变为电能，所以这种太阳能发电技术也称为光伏发电，目前常规使用晶体硅太阳电池组件、非晶硅太阳电池组件、铜铟硒薄膜太阳电池组件、碲化镉薄膜太阳电池组件，其中晶体硅太阳电池组件占市场的90％以上。太阳能光伏发电的优点是：没有运动部件，无噪声，无污染，模块化安装，建设周期短，避免长距离输电，可就近供电。
太阳能光伏并网发电系统主要由光伏方阵、并网逆变器、测量通信系统及公共电网组成。光伏方阵将太阳能转化为电能(直流电)，并传递到与之相连的逆变器上，逆变器将直流电(DC)转变成交流电(AC)，输出电力与公共电网相连接，为当地提供电力。光伏并网发电系统示意图如图4-1、4-2所示。
光伏并网型发电模式，主要用于已经有电网的地方，即白天有太阳时光伏系统发电直接输送到电网上，是对电网的一种重要补充。
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4.2光伏电源系统设备选择
4.2.1光伏组件
光伏组件简介：光伏组件是将太阳能直接转变为直流电能的部件，是光伏电源系统的核心部件，求具有非常好的耐侯性，能在室外严酷的条件下长期稳定可靠地运行，同时具有高的转换效率。
晶体硅光伏组件主要包括单晶硅和多晶硅，是目前较成熟、稳定、可靠的光伏组件，与薄膜光伏组件一样，在光照及常规大气环境中使用会有部分衰减；多晶硅光伏组件兼具单晶硅光伏组件的高转换效率、长寿命以及非晶硅薄膜光伏组件的材料制备工艺相对简单等优点，转换效率稍低于单晶硅光伏组件，但成本低于单晶硅光伏组件，是目前市场上的主流产品。如图4-3所示。
图4-3多晶组件产品图 21
本项目拟采用多晶硅光伏组件，要求经过国内的常规检测或国际著名机构的认
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证，如通过GB/T9535或IEC 61215的及GB/T18911-2002/IEC 61646:1996的测试。 4.2.2逆变器
逆变器是把光伏阵列连接到系统的部分，配置有最大功率跟踪器，可以将直流电(DC)转化为交流电(AC)，并具有最大功率跟踪功能。最大功率跟踪器(MPPT)是一种电子设备，无论负载阻抗变化还是由温度或太阳辐射引起的工作条件的变化，都能保证光伏阵列工作在输出功率最佳状态，实现阵列的最佳工作效率。如图4-4所示。
图4-4 逆变器产品图
逆变器的选型主要对以下几个指标进行比较：
(1)逆变器输入直流电压的范围：太阳能光伏组件串的输出电压受日照强度、天气条件及负载影响变化范围比较大，要求逆变器能够在较大的直流输入电压范围内正常工作，并保证输出交流电压的稳定。
(2)逆变器输出效率：大功率逆变器在满载时，效率必须在9％或9％以上，即使逆变器的额定功率在10％情况下，也要保证90％以上的转换效率。
(3)逆变器输出波形：为使光伏阵列所产生的直流电经逆变后向公共电网并网供电，要求逆变器的输出电压波形、幅值及相位等与公共电网一致，以实现向电网无扰
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动平滑供电。所选逆变器输出电流波形应良好，波形畸变以及频率波动低于门槛值。 (4)最大功率点跟踪：逆变器的输入终端电阻应自动适应于光伏发电系统的实际运行特性，保证光伏发电系统运行在最大功率点。
(5)可靠性和可恢复性：逆变器应具有一定的抗干扰能力、环境适应能力、瞬时过载能力及各种保护功能，如：过电压情况下，光伏发电系统应正常运行；过负荷情况下，逆变器需自动向光伏组件特性曲线中的开路电压方向调整运行点，限定输入功率在给定范围内；故障情况下，逆变器必须自动从主网解列。
(6)监控和数据采集：逆变器应有多种通讯接口进行数据采集并发送到远控室，其控制器还应有模拟输入端口与外部传感器相连，测量日照和温度等数据，便于整个电站数据处理分析。
逆变器主要技术指标还有：额定容量、输出功率因数、额定输入电压、额定电流、电压调整率、负载调整率、谐波因数、总谐波畸变率和畸变因数等。
逆变器的功能是将光伏组件在太阳光的照射下产生的直流电转换为频率50赫兹的交流电，具有与公共电网抑制的正弦波型交流电。它是整流的逆向过程，称之为“逆变”。太阳电池在阳光照射下产生直流电，然而以日常生活中使用的电器产品为例，只有部分电器直接用直流电供电，而大部分电器如电视机、洗衣机、电冰箱、微波炉、空调器等均不直接用直，流电供电，绝大多数动力机械也是如此。当大电网供电系统需要升高电压或降低电压时，交流电源系统中只需增加变压器装置就能实现，而在直流电源系统中升压降压技术与装置就要复杂得多，对逆变器的性能也有较高的要求。 由于光伏系统投资较高，太阳组件所发电是非常宝贵的，要求逆变器具有较高的逆变效率，咀提高系统的总体效率。
并网逆变器均是正弦波逆变器，并具有最大功率跟踪系统，以保障光伏系统始终
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工作在最大功率点。正弦波逆变器的特点是：综合技术性能好，功能完善，但线路复杂，普遍采用脉宽调制技术。其优点是：输出波形好，失真度很低，对通信设备无干扰，噪声也很低，应用范围广，整机保护功能齐全，效率高。
并网逆变器还有对电网监测功能，能与电网保持相同相位和频率，在电网停电时能及时将光伏系统与电网断开，避免继续对电网供电造成事故，在电网恢复通电后能及时废复向电网送电，即具有可靠的“防孤岛效应”功能。 4.2.3其他辅助系统
光伏组件需要用牢固的支架面向南面架设，形成光伏方阵，组件之间需要接线盒进行连接，再经过专用电缆与逆变器相连。
本工程在山坡荒地建设，场址平坦四周基本无遗挡。查表可得该地区风速对光伏电站的运行影响较大，应采取必要的抗风措施。太阳能电池组件迎风面积较大，在组件支架设计中必须考虑风荷载的影响。
光伏电站中的组件阵列均固定安装金属支架之上，且阵列占地面积较广，雷电对光伏电站运行有一定的危害，电站应采取可靠的防雷接地措施。
大型并网光伏电源系统通常还具有发电量统计功能，此外应还有太阳辐射、环境温度、风速、电站的实时发电监测系统及重要参数的远程监测系统等。
同时，光伏电站应充分利用并网逆变器的无功容量及其调节能力，当并网逆变器的无功容量不能满足系统电压调节需要时，应在光伏发电站配置无功补偿装置，并综合考虑光伏发电站各种出力水平和接入系统后各种运行工况的暂态、动态过程，配置足够的动态无功补偿容量。
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