国家发改委能源研究所

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1、光伏系统设计规范与案例分析郑寿森博士副教授中山大学太阳能系统研究所顺德中山大学太阳能研究院主要内容光伏系统概述光伏系统分类光伏系统设计光伏系统接入光伏系统概述光伏发电原理太阳电池作为一种发电的器件，主要是通过光伏效应实现太阳能到电能的直接转换。太阳光是由能量不同的光子组成，光子进入太阳电池即可产生电子-空穴对，在电池内部电场的作用下由光产生的电子与空穴实现分离，从而形成电流。只要阳光不断，就不断有电流产生。光伏系统组成太阳能光伏发电系统：利用太阳能光伏转换器件（如光伏组件）将太阳能直接转换成电能，并配合相关电力电子设备（如

2、控制器、光伏逆变器等）实现对交直流负载以及公共电网供电的电力系统。光伏发电系统主要由光伏组件、光伏阵列基础与支架、光伏控制/逆变器、交直流传输/配电系统、防雷系统、通讯/监控系统、蓄电池等几大部分组成。能量产生部分主要包括光伏组件阵列等系统平衡部分主要包括光伏控制器、光伏逆变器、汇流箱、交直流配电柜、交直流电缆、蓄电池等能量使用部分光伏系统的负载等光伏系统组成及能量流程图光伏发电系统优点：与传统的化石燃料发电不同的是，整个光伏系统的发电过程中没有燃烧过程，发电过程不需要化石燃料，太阳光就是燃料；整个太阳能光伏发电系统主要由

3、电子元器件构成，不涉及机械运动，运行过程没有噪声，整个光伏系统的维修与保养简单，长期维护费用低，使用寿命长，作为关键部位的太阳电池组件的使用寿命可以达到25年以上；太阳能光伏发电过程没有废气、废水排放造成的环境污染，发电过程零排放；太阳能光伏发电环境条件适应性比较强，可以在不同环境下正常稳定工作；可根据需要容易地进行光伏系统的容量扩展，从而扩大光伏电站的发电规模。光伏发电系统缺点：由于太阳光的照射能量分布密度较小，为了获取较大的能量，太阳能光伏发电系统通常会有较大的占地面积；太阳能光伏发电系统获得的光照能源与昼夜、四季以及

4、阴晴雨雪等气象条件有关，受到气候变化的影响较大，发电情况不如化石能源的电厂稳定；光伏发电系统初期投资成本比较高，但是随着太阳能光伏技术的不断发展与进步，系统初始投资已经有大幅下降，随着太阳能光伏技术的进一步发展，将来光伏系统的投资还会不断的降低。光伏系统基本分类按接入公共电网的方式(并网光伏系统、独立光伏系统）按储能装置的有无（带有储能装置系统、不带储能装置系统）按负荷形式（直流系统、交流系统、交直流混合系统）按系统装机容量（小型系统≤20kW、20kW﹤中型系统≤100kW、大型系统﹥100kW）并网光伏系统是否通过上级

5、变压器向主电网馈电（逆流、非逆流）并网光伏系统按其在电网中的并网位置（集中并网、分散并网系统）系统分类----离网系统（独立系统）作为一个独立电源，带储能装置（如蓄电池），不与公共电网连接并网系统不带任何储能装置，电能输出端与公共电网连接，发电直接汇流到电网，也可以说公共电网作为收集系统混合系统与公共电网连接，同时带有储能装置。分布式能源系统（离网或并网）光伏与风电、水电、柴油发电机组组成一个发电系统太阳能方阵控制器蓄电池DC负载逆变器AC负载简单离网型太阳能光伏系统并网逆变器电网遥测Modem太阳能方阵简单并网光伏系统混

6、合光伏系统（离网）混合光伏系统（并网）混合光伏系统的优点：相对于单一的使用太阳能作为系统的能源供应，混合光伏系统可以综合多种能源的优势，更好地利用可再生能源；相对于单独使用燃油的发电机，采用光伏-燃油混合供电系统，整个系统的燃料效率更高，因为可以使得发电机工作在较好的状态，提高燃油使用率；采用混合光伏系统，提高了供电的可靠性，同时也减少了对负载使用的相关限制，可更有弹性地使用相关负载。混合光伏系统缺点：混合光伏系统牵涉到多种能源输入，整体系统的控制系统比起单一能源系统复杂；采用了多种能源形式，需考虑到多种能源系统之间的相互

7、影响等，例如风机的影子会不会影响到光伏系统等；混合光伏系统相对于单独的光伏系统而言技术性要求更高，进行故障排除需要专业的技术人员；光伏系统本身没有噪音，但是如果使用了其他能源方式则有可能会增加污染和噪音。并网光伏系统离网光伏系统混合供电系统初始成本最低高高运营成本低高高备用电源（蓄电池）无有有维护几乎免维护需要维护维护较多负载匹配较好差较好噪声无无有污染无有有三种不同应用形式的光伏系统比较光伏系统分类----光伏阵列安装与运行方式固定式光伏系统光伏阵列采用固定安装方式，光伏组件不随阳光的移动而转动，这种安装方式简单快捷，光

8、伏支架部分的成本较低，但由于光伏组件固定不动，不能随阳光的移动而转动，无法保证获取到最大的阳光辐射，所以发电量相对偏低。太阳能跟踪系统（Solar-tracking）通过相应的机电或液压装置使光伏阵列随着太阳的高度角和方位角的变化而移动，从而保证太阳光能够尽量的直射到光伏阵列，由此提高太阳能光伏阵列的发