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摘要：從理論角度介紹了并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程，包括光伏組件的裝機(jī)容量設(shè)計(jì)、并網(wǎng)逆變器的配置、電氣設(shè)計(jì)、系統(tǒng)接入電網(wǎng)設(shè)計(jì)和安裝支架的設(shè)計(jì)，并通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)例闡述了并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法及經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞：并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)；光伏組件；并網(wǎng)逆變器

并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)是指太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備發(fā)出的電能通過(guò)并網(wǎng)設(shè)備直接發(fā)送到市電電網(wǎng)的發(fā)電系統(tǒng)。該系統(tǒng)作為分布式發(fā)電的一種主要供電單元，需要與市電電網(wǎng)保持相同的運(yùn)行參數(shù)，使電網(wǎng)能安全、可靠地運(yùn)行。并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)相比獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)的電氣組成來(lái)說(shuō)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，它只需要有發(fā)電單元（光伏組件組成的方陣）、并網(wǎng)設(shè)備（并網(wǎng)逆變器）、升壓設(shè)備及其他輔助設(shè)備即可。光伏電池組件利用光電效應(yīng)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變成直流電能，經(jīng)逆變器逆變后，根據(jù)光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定、光伏電站容量確定光伏電站接入電網(wǎng)的電壓等級(jí)，由變壓器升壓后接入公共電網(wǎng)。其技術(shù)難點(diǎn)主要在于：a)并網(wǎng)逆變器需要工作于最大功率點(diǎn)附近；b)跟蹤電網(wǎng)參數(shù)并與之保持一致。目前，國(guó)家對(duì)并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的管理模式分為兩種：a)分布式光伏電站。它的建設(shè)位置可以是工商業(yè)及民用屋頂、農(nóng)業(yè)大棚、荒山荒坡、灘涂、湖泊水面等距離用電單元較近的地方，生產(chǎn)出的電量可以是全額上網(wǎng)銷(xiāo)售，也可以采取“自發(fā)自用、余電上網(wǎng)”的運(yùn)行模式。b)集中式地面光伏電站。這種電站一般建在綿延的山地、戈壁沙灘等非農(nóng)業(yè)耕地，裝機(jī)容量比分布式光伏電站的容量大，生產(chǎn)的電能經(jīng)過(guò)逆變升壓后就近并入輸電電網(wǎng)。由于國(guó)家對(duì)所產(chǎn)電能的管理方法不同，這兩種類(lèi)型的電站所產(chǎn)生的電能的經(jīng)濟(jì)效益也有較大的區(qū)別。

1并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

圖1是并網(wǎng)光伏電站的結(jié)構(gòu)示意圖，系統(tǒng)各部分的設(shè)計(jì)需要嚴(yán)格按照業(yè)主的要求及相關(guān)技術(shù)規(guī)定完成。

1.1光伏發(fā)電系統(tǒng)的容量設(shè)計(jì)

光伏電池組件利用光電效應(yīng)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變成直流電，經(jīng)逆變器逆變后，根據(jù)光伏電站容量與Q/GDW1617—2015《光伏發(fā)電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》來(lái)確定光伏電站接入電網(wǎng)的電壓等級(jí)，可以直接接入或者由變壓器升壓后接入公共電網(wǎng)。對(duì)于按照分布式發(fā)電管理的光伏電站，它的裝機(jī)容量可以根據(jù)電站的場(chǎng)地面積來(lái)確定，也可以根據(jù)業(yè)主的用電需求來(lái)確定，還可以根據(jù)業(yè)主擬投入資金量來(lái)確定。這幾種方式可以靈活運(yùn)用，但是第二種方式，可以通過(guò)精確的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)投資收益的最大化，尤其對(duì)于工商業(yè)屋頂電站來(lái)說(shuō)，收益較戶(hù)用電站投資收益高60%以上，投資回收期大大縮短。因此，大型工業(yè)廠房、商業(yè)建筑、體育場(chǎng)館、學(xué)校醫(yī)院等公共建筑屋頂光伏電站的開(kāi)發(fā)在中國(guó)具有較廣闊的市場(chǎng)。農(nóng)村及鄉(xiāng)鎮(zhèn)自有房屋可根據(jù)屋頂面積及結(jié)構(gòu)形式安裝小規(guī)模屋頂電站，國(guó)家通過(guò)出臺(tái)光伏扶貧政策、銀行貸款和引進(jìn)社會(huì)資金等方式推廣屋頂光伏電站的投資和建設(shè)。電站裝機(jī)容量可以用電腦軟件或者手機(jī)APP進(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真。大型地面電站的裝機(jī)容量，需要結(jié)合地形地貌和地質(zhì)結(jié)構(gòu)做詳細(xì)設(shè)計(jì)，尤其在荒山荒坡和丘陵地帶，由于地勢(shì)起伏，每一位置的朝向不同，設(shè)計(jì)和排布組件的工作非常復(fù)雜。并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)的不同之處是前者不需要設(shè)置儲(chǔ)能設(shè)備，不需要針對(duì)負(fù)載來(lái)進(jìn)行裝機(jī)容量設(shè)計(jì)，只需要根據(jù)安裝場(chǎng)地地理位置、地形地貌、可用面積等進(jìn)行組件排布。如果是工商業(yè)屋頂電站，為了實(shí)現(xiàn)電站投資收益的最大化，需要對(duì)用電負(fù)載進(jìn)行綜合考慮，使發(fā)電量與用電量達(dá)到高度同步及匹配。案例分析：新疆哈密地區(qū)進(jìn)行光伏電站建設(shè)初步設(shè)計(jì)，2000畝（1.33km2）非農(nóng)業(yè)用地，地勢(shì)較平坦，選用A品牌組件額定功率250Wp，外形尺寸1650mm×960mm，組件排布方式如圖2所示，每組20個(gè)組件串聯(lián)后進(jìn)入?yún)R流箱。系統(tǒng)以1MWp容量作為一個(gè)光伏發(fā)電單元，每個(gè)單元包含200串組件。經(jīng)PVsyst軟件設(shè)計(jì)，支架選用固定最佳傾角40°安裝。初步估算，電站可裝機(jī)規(guī)模為50MWp，包含50個(gè)1MWp容量的光伏發(fā)電單元。