摘要：本文對(duì)并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)電站的技術(shù)應(yīng)用及案例進(jìn)行研究和探討，并對(duì)并網(wǎng)技術(shù)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)及現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用、對(duì)應(yīng)用案例的分析、對(duì)環(huán)境的影響、綜合社會(huì)效益等進(jìn)行綜合闡述。
關(guān)鍵詞：電站 并網(wǎng)  光伏發(fā)電 案例

　　我國(guó)面臨著嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題和能源問(wèn)題，節(jié)能是建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)行業(yè)的重要責(zé)任，我國(guó)建筑能耗是相同氣候條件發(fā)達(dá)國(guó)家的2至3倍。國(guó)家發(fā)改委發(fā)布了我國(guó)第一個(gè)《節(jié)能中長(zhǎng)期專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃》，要求在“十一五”期間新建筑嚴(yán)格實(shí)施節(jié)能50%的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，其中北京、天津等少數(shù)大城市率先實(shí)施節(jié)能65%的標(biāo)準(zhǔn)。建筑節(jié)能是提高住宅舒適度、降低運(yùn)行費(fèi)用的基礎(chǔ)，也是可持續(xù)發(fā)展的迫切要求。建筑節(jié)能的65%主要由建筑圍護(hù)系統(tǒng)承擔(dān)。到本世紀(jì)一二十年代，光電成本估計(jì)將有可能降低到與常規(guī)電價(jià)相競(jìng)爭(zhēng)水平，幕墻企業(yè)、設(shè)計(jì)師將和能源企業(yè)、工程師相結(jié)合，促進(jìn)光電屋頂發(fā)展。光電屋頂作為有效地節(jié)能建筑圍護(hù)系在中國(guó)的大規(guī)模推廣應(yīng)用是可以預(yù)見(jiàn)的，光電屋頂推廣應(yīng)用除了有關(guān)研究開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)及公司企業(yè)進(jìn)一步努力之外，很重要的一個(gè)方面，還需要政府有關(guān)機(jī)構(gòu)和部門(mén)對(duì)其重要性和迫切性進(jìn)一步提高認(rèn)識(shí)，進(jìn)一步擴(kuò)展其戰(zhàn)略規(guī)劃和發(fā)展計(jì)劃，進(jìn)一步制訂有效的扶持政策和措施，進(jìn)一步加強(qiáng)指導(dǎo)和引導(dǎo)，使光電幕墻、光電屋頂在不太長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，大規(guī)模合理應(yīng)用，大規(guī)模健康發(fā)展�！　� 

　　并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)
　　太陽(yáng)能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)通過(guò)把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，不經(jīng)過(guò)蓄電池儲(chǔ)能，直接通過(guò)并網(wǎng)逆變器，把電能送上電網(wǎng)。太陽(yáng)能并網(wǎng)發(fā)電代表了太陽(yáng)能電源的發(fā)展方向，是21世紀(jì)最具吸引力的能源利用技術(shù)。與離網(wǎng)太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)相比，并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：
　�。�1）利用清潔干凈、可再生的自然能源太陽(yáng)能發(fā)電，不耗用不可再生的、資源有限的含碳化石能源，使用中無(wú)溫室氣體和污染物排放，與生態(tài)環(huán)境和諧，符合經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。
　　（2）所發(fā)電能饋入電網(wǎng)，以電網(wǎng)為儲(chǔ)能裝置，省掉蓄電池，比獨(dú)立太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的建設(shè)投資可減少達(dá)３５％一４５％，從而使發(fā)電成本大為降低。省掉蓄電池并可提高系統(tǒng)的平均無(wú)故障時(shí)間和蓄電池的二次污染。
　�。�3）分布式安裝，就近就地分散發(fā)供電，進(jìn)入和退出電網(wǎng)靈活，既有利于增強(qiáng)電力系統(tǒng)抵御戰(zhàn)爭(zhēng)和災(zāi)害的能力，又有利于改善電力系統(tǒng)的負(fù)荷平衡，并可降低線路損耗。
　�。�4）可起調(diào)峰作用。聯(lián)網(wǎng)太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)是世界各發(fā)達(dá)國(guó)家在光伏應(yīng)用領(lǐng)域競(jìng)相發(fā)展的熱點(diǎn)和重點(diǎn)，是世界太陽(yáng)能光伏發(fā)電的主流發(fā)展趨勢(shì)，市場(chǎng)巨大，前景可觀。

　　并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備構(gòu)成及類(lèi)型
　　太陽(yáng)能電池發(fā)電系統(tǒng)原理是利用光生載流子電子和空穴分別被太陽(yáng)能電池的正、負(fù)極所收集，并在外電路中產(chǎn)生電流，從而獲得電能。它是將太陽(yáng)輻射能量直接轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電系統(tǒng).它主要由太陽(yáng)能電池方陣和逆變器兩部分組成,太陽(yáng)能電池方陣發(fā)出的電經(jīng)過(guò)并網(wǎng)逆變器將電能直接輸送到交流電網(wǎng)上,或?qū)⑻��?yáng)能所發(fā)出的電經(jīng)過(guò)并網(wǎng)逆變器直接為交流負(fù)載供電.

　　1．太陽(yáng)能電池組件
　　一個(gè)太陽(yáng)能電池只能產(chǎn)生大約0.5伏的電壓，遠(yuǎn)低于實(shí)際使用所需電壓。為了滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用的需要，需要把太陽(yáng)能電池連接成組件。太陽(yáng)能電池組件包含一定數(shù)量的太陽(yáng)能電池，這些太陽(yáng)能電池通過(guò)導(dǎo)線連接。如一個(gè)組件上，太陽(yáng)能電池的數(shù)量是36片，這意味著一個(gè)太陽(yáng)能組件大約能產(chǎn)生17伏的電壓。
　　目前工程上應(yīng)用的太陽(yáng)能電池方陣多為由一定數(shù)量的晶體硅太能電池組件按照并網(wǎng)逆變器的電壓要求來(lái)進(jìn)行串、并聯(lián)組成。通過(guò)導(dǎo)線連接的太陽(yáng)能電池被密封成的物理單元被稱(chēng)為太陽(yáng)能電池組件，具有一定的防腐、防風(fēng)、防雹、防雨的能力，廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域和系統(tǒng)。當(dāng)應(yīng)用領(lǐng)域需要較高的電壓和電流而單個(gè)組件不能滿(mǎn)足要求時(shí)，可把多個(gè)組件組成太陽(yáng)能電池方陣。
　　2．直流/交流逆變器
　　將直流電變換成交流電的設(shè)備。由于太陽(yáng)能電池發(fā)出的是直流電，而一般的負(fù)載是交流負(fù)載，所以逆變器是不可缺少的。逆變器按運(yùn)行方式，可分為獨(dú)立運(yùn)行逆變器和并網(wǎng)逆變器。
　　獨(dú)立運(yùn)行逆變器用于獨(dú)立運(yùn)行的太陽(yáng)能電池發(fā)電系統(tǒng)，為獨(dú)立負(fù)載供電。并網(wǎng)逆變器用于并網(wǎng)運(yùn)行的太陽(yáng)能電池發(fā)電系統(tǒng)將發(fā)出的電能饋入電網(wǎng)。逆變器按輸出波形又可分為方波逆變器正弦波逆變器。逆變裝置的基本結(jié)構(gòu)，除上述的逆變電路和控制電路外，還有保護(hù)電路、輸入電路、輸出電路等；并且還可對(duì)頻率、電壓、電流、相位、有功與無(wú)功、同步、電能品質(zhì)（電壓波動(dòng)、高次諧波）等進(jìn)行控制，具有如下功能：
　　① 自動(dòng)開(kāi)關(guān) 根據(jù)從日出到日落的日照條件，盡量發(fā)揮太陽(yáng)電池方陣輸出功率的潛力，在此范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開(kāi)始和停止。
　　② 最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）控制，對(duì)跟隨太陽(yáng)電池方陣表面溫度變化和太陽(yáng)；輻射度變化而產(chǎn)生的；輸出電壓與電流的變化進(jìn)行跟蹤控制，使方陣經(jīng)常保持在最大輸出的工作狀態(tài)，以獲得最大的功率輸出。
　�、� 防止（孤島）運(yùn)行，系統(tǒng)所在地發(fā)生停電，當(dāng)負(fù)荷電力與逆變器輸出電力相同時(shí)，逆變器的輸出電壓不會(huì)發(fā)生變化，難以察覺(jué)停電，因而有通過(guò)系統(tǒng)向所在地供電的可能，這種情況叫做孤島運(yùn)轉(zhuǎn)。在這種情況下，本應(yīng)停了電的配電線中又有了電，這對(duì)于安全檢查人員是危險(xiǎn)的，因此要設(shè)置防止單獨(dú)運(yùn)行功能。
　�、� 自動(dòng)電壓調(diào)整，有剩余電力逆流入電網(wǎng)時(shí)，因電力逆向輸送而導(dǎo)致送電點(diǎn)電壓上升，有可能超過(guò)商用電網(wǎng)的運(yùn)行范圍，為保持系統(tǒng)電壓正常，運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中要能夠自動(dòng)防止電壓上升。
　　⑤ 異常情況排解與停止運(yùn)行，當(dāng)系統(tǒng)所在地電網(wǎng)或逆變器發(fā)生故障時(shí)，并網(wǎng)逆變器的保護(hù)功能應(yīng)控制逆變器停止運(yùn)轉(zhuǎn)，以便及時(shí)排查。
并網(wǎng)光伏系統(tǒng)可分為集中式大型并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)和分散式小型并網(wǎng)光伏系統(tǒng)兩類(lèi)型。大型并網(wǎng)光伏電站的主要特點(diǎn)是所發(fā)電能被直接輸送到電網(wǎng)上，由電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)配向用戶(hù)供電，如下圖2所示。

 
　　　　　　　圖2 大型并網(wǎng)發(fā)電光伏圖

　　分散式小型并網(wǎng)光伏系統(tǒng)主要特點(diǎn)是，所發(fā)的電能直接分配到用戶(hù)的電用負(fù)載上，多余或不足的電力通過(guò)并接電網(wǎng)來(lái)調(diào)節(jié)。住宅系統(tǒng)可分為有逆流系統(tǒng)和無(wú)逆流系統(tǒng)兩種形式。有逆流系統(tǒng)，是在光伏系統(tǒng)產(chǎn)生剩余電力時(shí)將該電能送入電網(wǎng)，由于與電網(wǎng)的供電方向相反，所以稱(chēng)為逆流。當(dāng)光伏發(fā)電系統(tǒng)不夠時(shí)用電網(wǎng)供電，這種光伏發(fā)電系統(tǒng)是為用電負(fù)載小所發(fā)的電能或負(fù)載用電時(shí)間和發(fā)電時(shí)不相匹配設(shè)計(jì)的（圖3）。

 
　　　　　　　　　　　　　圖3　　有逆流系統(tǒng)圖

　　無(wú)逆流發(fā)電系統(tǒng)，是指發(fā)電系統(tǒng)當(dāng)天所發(fā)的電小于或等于負(fù)載用電量，電量不夠時(shí)電網(wǎng)提供系統(tǒng)和電網(wǎng)并接向負(fù)載供電，該系統(tǒng)發(fā)出有多余的電能；也只能對(duì)其加以處理，如圖。

 
　　　圖4 無(wú)逆流系統(tǒng)圖

　　分散式小型并網(wǎng)光伏系統(tǒng)又分為帶蓄電池發(fā)電系統(tǒng)和不帶蓄電池發(fā)電系統(tǒng)。帶蓄電池發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用性強(qiáng)，出現(xiàn)電網(wǎng)停電、限電、搶修等情況時(shí)仍可正常運(yùn)行。

 
　　圖5 帶蓄電池并網(wǎng)光伏系統(tǒng)圖

　　住宅并網(wǎng)發(fā)電光伏系統(tǒng)通常是白天的發(fā)電量大于負(fù)載用電量，晚上光伏系統(tǒng)不發(fā)電而負(fù)載耗電量大。將光伏系統(tǒng)和電網(wǎng)相接，就可以將白天發(fā)的電多余部分存到電網(wǎng)中。根據(jù)用電隨時(shí)取用，不用蓄電池。

 
圖6　　不帶蓄電池并網(wǎng)光伏系統(tǒng)圖

　　建筑與光伏系統(tǒng)的組成
　　光伏系統(tǒng)電太陽(yáng)能組件可以安裝在建筑物的屋頂上，引出端經(jīng)過(guò)控制逆變裝置與電網(wǎng)聯(lián)接，由光伏系統(tǒng)和電網(wǎng)并聯(lián)向用戶(hù)供電，多余的向電網(wǎng)反饋，不夠向電網(wǎng)取用。光伏系統(tǒng)電太陽(yáng)能組件可以與建筑材料相結(jié)合，或者利用支架安裝在屋頂上。采用玻璃幕墻做成集成化。其功能是啟保護(hù)內(nèi)部屬及做裝飾的作用。把屋頂、外墻、遮陽(yáng)板、窗戶(hù)等等材料用光伏發(fā)電系統(tǒng)來(lái)代替，既能作為建筑材料和裝飾材用。能發(fā)電，一舉兩得。使光伏發(fā)電系統(tǒng)的造價(jià)降低。這對(duì)光伏器件的要求更高、更新的要求，應(yīng)具有建筑材料所要求的性能。如隔熱保溫、電氣絕緣、防火阻燃、防水防潮、抗風(fēng)耐雪、重量較輕、具有一定的強(qiáng)度和剛度且不易破裂等性能，還應(yīng)具有壽命與建筑同步、安全可靠、美觀大方、便于施工等。

　　應(yīng)用案例
　　1、3360Wp并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)工程簡(jiǎn)介
　　該系統(tǒng)是由珠海興業(yè)新能源科技有限公司承建, 該項(xiàng)目建于公司大樓三樓樓頂上。光伏系統(tǒng)總設(shè)計(jì)峰值功率為3360Wp，與公司電網(wǎng)并接，當(dāng)電網(wǎng)斷電時(shí)，可獨(dú)立給公司負(fù)載供電。還給展示臺(tái)液晶電視供電。電池板全部采用6mm鋼化超白玻璃+EVA+電池片+EVA+6mm鋼化超白玻璃雙玻光伏組件。投入運(yùn)行以來(lái),安全可靠、發(fā)電穩(wěn)定、并網(wǎng)良好、達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)珠海的地理位置及氣象氣候條件，通過(guò)計(jì)算確定太陽(yáng)能電池板擺放在正向朝南方向。傾角25~30度范圍時(shí)能接受到的太陽(yáng)輻射最多，發(fā)電量最大，為方便工程施工以及太陽(yáng)能電池支架的制作，取傾角27度。光伏安裝面積：約130㎡，如圖7所示：
 
　　　　　　　　　　　圖7 太陽(yáng)能電池板安裝擺放圖

　�。�1） 電氣設(shè)備系統(tǒng)介紹
　　系統(tǒng)主要由太陽(yáng)能電池方陣、蓄電池組、雙向逆變器、并網(wǎng)逆變器和控制設(shè)備組成。如圖所示。

 
　　　　　　　　　　　　圖8 帶蓄電池并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成

　�。�2） 光伏系統(tǒng)工作原理
　　光伏電池7塊串聯(lián)起來(lái)，經(jīng)二極管集線箱把12組并聯(lián)起來(lái)組成一組輸出給逆變器。逆變器逆變出來(lái)的交流電與公司電網(wǎng)并接，中間接雙向逆變器加蓄電池組儲(chǔ)電，以便市電停電時(shí)候切換到蓄電池組供電給負(fù)載。太陽(yáng)能電池正常發(fā)電時(shí)候，先通過(guò)雙向逆變器向蓄電池組充電。蓄電池組充滿(mǎn)電時(shí)，太陽(yáng)能電池發(fā)出的電直接逆變到電網(wǎng)。當(dāng)市電停電，失壓脫扣器脫扣，失壓脫扣器脫扣之后，發(fā)出信息給雙向逆變器，雙向逆變器逆變啟動(dòng)，蓄電池組投入使用，供電給負(fù)載使用。如圖8所示
　　3、運(yùn)行曲線

 
　　　　　　　　　　　　　　　　電壓-時(shí)間曲線
　　4、 設(shè)備主要參數(shù)
　�。�1） 太陽(yáng)電池方陣：由84塊非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池，總功率為3360W，組件尺寸：1245mm×635mm×7mm，組件功率為40Wp。
　　（2） 蓄電池組：選用2V900AH全密封免維護(hù)閥控鉛酸蓄電池24只，組成48V900AH的蓄電池組。
　�。�3） 雙向逆變器：全自動(dòng)不間斷運(yùn)行，選用于5000W，額定交流電壓230V，蓄電池電壓為DC48V。功率強(qiáng)大、可靠、耐用、過(guò)載性能優(yōu)良。
　�。�4） 并網(wǎng)逆變器：選用3000W，微電腦（CPU）控制技術(shù)，性能卓越，整機(jī)逆變效率高，節(jié)能環(huán)保；智能的電池充電管理和過(guò)充過(guò)放保護(hù)功能，延長(zhǎng)電池使用壽命；適應(yīng)溫度范圍寬，可高海拔使用。絕緣強(qiáng)度：1500VAC,1分鐘；環(huán)境溫度：-20℃～+55℃；環(huán)境濕度：0-90%，不凝結(jié)；具有軟啟動(dòng)、電池反接保護(hù)、輸出過(guò)載/短路保護(hù)、電池欠壓/過(guò)壓保護(hù)、過(guò)溫保護(hù)。
　　（5） 控制柜：有直流輸入控制，交流電網(wǎng)供電控制，并網(wǎng)電量計(jì)量、防雷保護(hù)等功能。
　　5、數(shù)顯監(jiān)控系統(tǒng)介紹
　　監(jiān)控系統(tǒng)包括以下設(shè)備：輻射照度儀、溫度計(jì)、風(fēng)速計(jì)、控制器、調(diào)制調(diào)解器、終端控制（顯示）設(shè)備、數(shù)據(jù)纜線等。
　　通過(guò)電腦等相關(guān)終端的顯示，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控相關(guān)數(shù)據(jù)。通過(guò)程序轉(zhuǎn)換相關(guān)的界面，可輕易轉(zhuǎn)換終端（電腦、電視等）所顯示的界面，并在界面中顯示如系統(tǒng)溫度、直流電壓、直流電流、直流功率、交流電壓、交流電流、交流功率、日發(fā)電量、總發(fā)電量、氣象數(shù)據(jù)等信息，體現(xiàn)出系統(tǒng)運(yùn)行效果。如圖9所示：

 
　　　　　　　　　　　　　　圖9 系統(tǒng)監(jiān)控

　　6、光伏系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)
　　（1）無(wú)須向國(guó)家電網(wǎng)申請(qǐng)：本系統(tǒng)所發(fā)出的電力只在建筑物內(nèi)應(yīng)用，對(duì)市政電網(wǎng)無(wú)任何影響。
　�。�2）系統(tǒng)穩(wěn)定：與電網(wǎng)一起工作，使所有用電器在太陽(yáng)能發(fā)電較少的情況下，直接轉(zhuǎn)用市電，兩個(gè)系統(tǒng)互為補(bǔ)充，安全可靠。
　　（3）兩種運(yùn)行方式：系統(tǒng)可以運(yùn)行在兩種的運(yùn)行方式中，當(dāng)市電正常時(shí)候，光伏電池對(duì)負(fù)載供電；當(dāng)市電停電時(shí)候，斷開(kāi)市電，由蓄電池組和光伏電池對(duì)負(fù)載供電。
　�。�4）實(shí)時(shí)監(jiān)控：系統(tǒng)采用整套實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行，以便操作人員對(duì)系統(tǒng)的監(jiān)視。

　　7、經(jīng)濟(jì)效益
　　本項(xiàng)目方案按估計(jì)如期每年發(fā)出6023千瓦時(shí)的電力。我國(guó)常規(guī)電能以煤碳發(fā)電為主，煤碳發(fā)電量占全部發(fā)電量的70%以上，2001年我國(guó)煤碳發(fā)電廠平均每千瓦時(shí)電能耗用為360克標(biāo)準(zhǔn)煤。
　　光伏系統(tǒng)發(fā)電每6023kWh，可省燃油1566升或省煤2噸，意味著少排放6噸的二氧化碳、71千克的二氧化硫和25千克氮氧化物，同時(shí)減少因火力發(fā)電產(chǎn)生的16噸粉塵，節(jié)約2.4萬(wàn)升凈水。

　　其它案例
　　1、深圳萬(wàn)科中心辦公樓屋項(xiàng)，發(fā)電峰值總功率為282KWp

　　2、深圳僑香村住宅房項(xiàng)目屋頂，發(fā)電峰值總功率為107KWp
 

　　結(jié)束語(yǔ)
　　長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)一直以煤炭發(fā)電為主，由于多年來(lái)無(wú)止盡的開(kāi)采，我國(guó)煤炭?jī)?chǔ)量已經(jīng)不能支持我國(guó)電力的發(fā)展，加之使用化石能源帶來(lái)了空氣污染，水污染等環(huán)境的問(wèn)題，中國(guó)正在以歷史上最脆弱的生態(tài)系統(tǒng)，承受著歷史上最多人口和最強(qiáng)的發(fā)展壓力，作為能源消費(fèi)大國(guó)，提高能源效率和發(fā)展新能源與再生能源已是燃眉之急。風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電減少了對(duì)不可再生能源的利用和污染，用完美演繹了能源供應(yīng)和環(huán)境保護(hù)的雙重使命，體現(xiàn)了人與自然相互依存，和諧發(fā)展的理念。光伏發(fā)電具有地理分布范圍廣泛的潛能，使太陽(yáng)能成為唯一新穎的能源來(lái)源而被應(yīng)用于建筑中，從大規(guī)模、地域化的供電系統(tǒng)脫離出來(lái)。將太陽(yáng)能光伏發(fā)電應(yīng)用于外伶仃島中，為珠海周邊島嶼展示可再生能源的應(yīng)用，體現(xiàn)建筑與高新技術(shù)的結(jié)合，并且為環(huán)境保護(hù)作出的巨大示范作用，為我國(guó)構(gòu)建和諧社會(huì)，走可持續(xù)發(fā)展的道路作出矚目的貢獻(xiàn)。