安科瑞王丹丹13774416///408

摘要：太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源，具有充分的清洁性和安全性、相对的广泛性、确实的长寿命和维护性、资源的充足性及潜在的经济性等优点，在长期的能源战略中具有重要地位并且得到广泛的应用。太阳能一般是指太阳光的辐射能量，在现代一般用作发电，我国是太阳能资源相当丰富的国家，绝大多数地区年平均日辐射量在4kWh/㎡以上，西藏最高达 7kWh/㎡。从能源的稳定性、可持久性、数量、设备成本、利用条件等因素考虑，太阳能将成为理想的可再生能源和无污染能源。

关键词：太阳能 光伏发电 逆变器

1.光伏发电系统的组成

太阳能发电系统是利用太阳能电池方阵将太阳辐射能直接转换成电能的发电系统。它由太阳能电池方阵、控制器、直流/交流逆变器、光伏发电系统附属设施（直流配电系统、交流配电系统、运行监控和监测系统、防雷和接地系统）等部分组成。

1.1硅太阳能电池种类

目前世界上有三种已商品化的硅太阳能电池：单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池。单晶硅太阳能电池的光电转换效率较高，为 13%—15%，但其使用成本较昂贵；多晶硅太阳能电池光电转换效率为 11%—13%，是目前广泛应用的形式；非晶硅太阳能电池属于薄膜电池，造价低廉，但其光电转换效率比较低，稳定性不如晶硅太阳能电池，目前多用于弱光性电源，如手表、计算器等。

1.2太阳能电池组件

一个太阳能电池只能产生大约 0.5V 电压，远低于实际应用所需要的电压。为了满足实际应用的需要，要把太阳能电池连接成组件，一个组件上，一般太阳能电池的标准数量是36 片。通过导线连接的太阳能电池被密封成的物理单元被称为光伏电池组件，具有一定的防腐、防风、防雨能力，这种组件的前面是玻璃板，背面是一层合金薄片，太阳能电池也是被镶嵌在一层聚合物中。这种太阳能组件中，电池与接线盒之间可直接用导线连接，其潜在的质量问题就是边沿的密封以及组件背面的接线盒。

太阳能电池组件的输出功率取决于太阳辐照度、太阳能光谱的分布和太阳能电池的温度。

如果太阳能电池组件被其它物体（如鸟粪、树荫等）长时间遮挡时，被遮挡的太阳能电池组件将会严重发热，这就是“热斑效应”。为了防止电池组件由于热斑效应被破坏，需要在电池组件的正负极间并联旁通二极管，避免光照组件所产生的的能量被遮蔽的组件所消耗。

1.3直流/交流逆变器

逆变器是将直流电变换成交流电的设备，由于太阳能电池发出的是直流电，而最终光伏发电系统需要接入交流负载，这时逆变器是不可或缺的设备。逆变器按运行方式，可分为独立运行逆变器和并网逆变器。独立运行逆变器用于独立运行的太阳能发电系统，为独立的负载供电。并网逆变器用于并网运行的光伏发电系统，将发出的电能馈入电网运行。并网逆变器把光伏阵列产生的直流电转化为和电网同相的交流电能，当电网故障时，逆变器要停止工

作，并且使逆变器负载断开，防止“孤岛效应”。

1.4光伏箱式变压器

在光伏发电系统并网前，根据并网干线的电压选择合适的升压变压器，将逆变器输出的400V 交流电升压到并网需要的 10kV、35kV 或 110kV 等电压等级，满足并网的条件。

2.并网光伏发电系统的应用

2.1有逆流并网光伏发电系统

太阳能光伏系统发出的电能充裕时，向电网输送电能，俗称“卖电”；当太阳能光伏系统发出的电能不足时，从电网吸收电能，俗称“买电”。

2.2无逆流并网光伏发电系统

太阳能光伏发电系统发电充裕时不向公共电网供电，但当太阳能光伏系统供电不足时，由公共电网向负载供电。

2.3有储能装置的并网光伏发电系统

在太阳能光伏发电系统中，有控制器和蓄电池部分，蓄电池可实现对光伏组件输出的一部分直流电储存起来，提高供电可靠性；控制器是实现对蓄电池过放电、过充电、负载过流和反充电加以限制，具有对蓄电池充放电管理和最优充电控制功能。

3、安科瑞分布式光伏运维云平台介绍

3.1概述

AcrelCloud-1200分布式光伏运维云平台通过监测光伏站点的逆变器设备，气象设备以及摄像头设备、帮助用户管理分散在各地的光伏站点。主要功能包括：站点监测，逆变器监测，发电统计，逆变器一次图，操作日志，告警信息，环境监测，设备档案，运维管理，角色管理。用户可通过WEB端以及APP端访问平台，及时掌握光伏发电效率和发电收益。

3.2应用场所

目前我国的两种分布式应用场景分别是：广大农村屋顶的户用光伏和工商业企业屋顶光伏，这两类分布式光伏电站今年都发展迅速。

3.3系统结构

在光伏变电站安装逆变器、以及多功能电力计量仪表，通过网关将采集的数据上传至服务器，并将数据进行集中存储管理。用户可以通过PC访问平台，及时获取分布式光伏电站的运行情况以及各逆变器运行状况。平台整体结构如图所示。

3.4系统功能

AcrelCloud-1200分布式光伏运维云平台软件采用B/S架构，任何具备权限的用户都可以通过WEB浏览器根据权限范围监视分布在区域内各建筑的光伏电站的运行状态（如电站地理分布、电站信息、逆变器状态、发电功率曲线、是否并网、当前发电量、总发电量等信息）。

3.4.1光伏发电

3.4.1.1综合看板

●显示所有光伏电站的数量，装机容量，实时发电功率。

●累计日、月、年发电量及发电收益。

●累计社会效益。

●柱状图展示月发电量

3.4.1.2电站状态

●电站状态展示当前光伏电站发电功率，补贴电价，峰值功率等基本参数。

●统计当前光伏电站的日、月、年发电量及发电收益。

●摄像头实时监测现场环境，并且接入辐照度、温湿度、风速等环境参数。

●显示当前光伏电站逆变器接入数量及基本参数。

4.4.1.3逆变器状态

●逆变器基本参数显示。

●日、月、年发电量及发电收益显示。

●通过曲线图显示逆变器功率、环境辐照度曲线。

●直流侧电压电流查询。

●交流电压、电流、有功功率、频率、功率因数查询。

4.4.1.4电站发电统计

●展示所选电站的时、日、月、年发电量统计报表。

4.4.1.5逆变器发电统计

●展示所选逆变器的时、日、月、年发电量统计报表

4.4.1.6配电图

●实时展示逆变器交、直流侧的数据。

●展示当前逆变器接入组件数量。

●展示当前辐照度、温湿度、风速等环境参数。

●展示逆变器型号及厂商。

4.4.1.7逆变器曲线分析

●展示交、直流侧电压、功率、辐照度、温度曲线。

4.4.2事件记录

●操作日志：用户登录情况查询。

●短信日志：查询短信推送时间、内容、发送结果、回复等。

●平台运行日志：查看仪表、网关离线状况。

●报警信息：将报警分进行分级处理，记录报警内容，发生时间以及确认状态。

4.4.3运行环境

●视频监控：通过安装在现场的视频摄像头，可以实时监视光伏站运行情况。对于有硬件条件的摄像头，还支持录像回放以及云台控制功能。

4.5系统硬件配置

4.5.1交流220V并网

交流220V并网的光伏发电系统多用于居民屋顶光伏发电，装机功率在8kW左右。

部分小型光伏电站为自发自用，余电不上网模式，这种类型的光伏电站需要安装防逆流保护装置，避免往电网输送电能。光伏电站规模较小，而且比较分散，对于光伏电站的管理者来说，通过云平台来管理此类光伏电站非常有必要，安科瑞在这类光伏电站提供的解决方案包括以下方面：

4.5.2交流380V并网

根据国家电网Q/GDW1480-2015《分布式电源接入电网技术规定》，8kW~400kW可380V并网，超出400kW的光伏电站视情况也可以采用多点380V并网，以当地电力部门的审批意见为准。这类分布式光伏多为工商业企业屋顶光伏，自发自用，余电上网。分布式光伏接入配电网前，应明确计量点，计量点设置除应考虑产权分界点外，还应考虑分布式电源出口与用户自用电线路处。每个计量点均应装设双向电能计量装置，其设备配置和技术要求符合DL/T448的相关规定，以及相关标准、规程要求。电能表采用智能电能表，技术性能应满足国家电网公司关于智能电能表的相关标准。用于结算和考核的分布式电源计量装置，应安装采集设备，接入用电信息采集系统，实现用电信息的远程自动采集。

光伏阵列接入组串式光伏逆变器，或者通过汇流箱接入逆变器，然后接入企业380V电网，实现自发自用，余电上网。在380V并网点前需要安装计量电表用于计量光伏发电量，同时在企业电网和公共电网连接处也需要安装双向计量电表，用于计量企业上网电量，数据均应上传供电部门用电信息采集系统，用于光伏发电补贴和上网电量结算。

部分光伏电站并网点需要监测并网点电能质量，包括电源频率、电源电压的大小、电压不平衡、电压骤升/骤降/中断、快速电压变化、谐波/间谐波THD、闪变等，需要安装单独的电能质量监测装置。部分光伏电站为自发自用，余电不上网模式，这种类型的光伏电站需要安装防逆流保护装置，避免往电网输送电能，系统图如下。

这种并网模式单体光伏电站规模适中，可通过云平台采用光伏发电数据和储能系统运行数据，安科瑞在这类光伏电站提供的解决方案包括以下方面：

4.5.310kV或35kV并网

根据《国家能源局关于2019年风电、光伏发电项目建设有关事项通知》（国发新能〔2019〕49号），对于需要国家补贴的新建工商业分布式光伏发电项目，需要满足单点并网装机容量小于6兆瓦且为非户用的要求，支持在符合电网运行安全技术要求的前提下，通过内部多点接入配电系统。

此类分布式光伏装机容量一般比较大，需要通过升压变压器升压后接入电网。由于装机容量较大，可能对公共电网造成比较大的干扰，因此供电部门对于此规模的分布式光伏电站稳控系统、电能质量以及和调度的通信要求都比较高。

光伏电站并网点需要监测并网点电能质量，包括电源频率、电源电压的大小、电压不平衡、电压骤升/骤降/中断、快速电压变化、谐波/间谐波THD、闪变等，需要安装单独的电能质量监测装置。

上图为一个1MW分布式光伏电站的示意图，光伏阵列接入光伏汇流箱，经过直流柜汇流后接入集中式逆变器(直流柜根据情况可不设置)，最后经过升压变压器升压至10kV或35kV后并入中压电网。由于光伏电站装机容量比较大，涉及到的保护和测控设备比较多，主要如下表：

4.结论

我国太阳能资源非常丰富，太阳能发电产业的应用空间也非常广阔，在光照资源丰富的西北地区，如果利用戈壁滩安装并网太阳能发电系统可提供非常可观的发电量。在有些边远地区或海岛上，未架设国家电网，可安装独立的光伏发电系统，无需架设输电线路，且周期短，综合成本低，能有效解决边远地区用电难的问题。由于我国是一个能源消耗大国，并且人口分布不均，因此发展太阳能光伏发电系统对于我国的可持续发展、保持能源供给的独立性和安全性，以及人口分散地区居民用电具有重要意义。

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