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光伏并網(wǎng)�(fā)�
閱讀�15619時間�2011-08-30 15:30:46

  光伏并網(wǎng)�(fā)電是通過光伏�(shù)組將接收來的太陽輻射能量�(jīng)過高頻直流轉(zhuǎn)換后變成高壓直流�,�(jīng)�逆變�逆變后向電網(wǎng)輸出與電�(wǎng)電壓同頻,同相的正弦交流電�.從近幾年來并�(wǎng)光伏�(fā)�系統(tǒng)逐漸成為光伏技�(shù)的研究熱�,同時隨著光伏發(fā)電系�(tǒng)的性價比提�,其應(yīng)用范圍越來越�,并開始從特殊場合�(yīng)用向商業(yè)化應(yīng)用發(fā)��

組成

  光伏并網(wǎng)�(fā)電系�(tǒng)主要由太陽電池陣和并�(wǎng)逆變器兩部分組成�

 ?�?)太陽電池陣:將太陽光能�(zhuǎn)換成電能,在陽光充足時通過并網(wǎng)逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電輸入電 �(wǎng)�

 ?�?)并�(wǎng)逆變器:并網(wǎng)逆變器是將直流電�(zhuǎn)換為交流電的�(shè)備,輸入端接太陽電池�,輸出端接交流電 �(wǎng)。并�(wǎng)逆變器除具有普通逆變器的功能�,還�(yīng)具有以下功能�

  1)純正弦波同步并網(wǎng)送電:通過 DC/AC 電壓型逆變器實�(xiàn)電流瞬時控制,將電流控制� 50Hz 正弦波, 自動與電�(wǎng)同步后送入電網(wǎng)� 以正弦波電流的方式并�(wǎng)送電不會對電�(wǎng)�(chǎn)生諧波干擾和過多的無功分量�

  2)太陽能電池功率追蹤技�(shù):以晶體硅為基本材料的太陽能電池在不同的照射強度和溫度下� I-V 特性曲線各不相�,而輸出與 I-V 特性相�(yīng)存在一個功率輸出點,因此,對太陽電池輸� 功率點的追蹤 MPPT(Maximum Power Point Trace)成為提高整個系�(tǒng)效率的關(guān)鍵點之一�

  3)反孤島運行技�(shù):并�(wǎng)�(fā)電運行時,電�(wǎng)因意外情況出�(xiàn)停電�,并�(wǎng)運行�(shè)備應(yīng)該能夠及時檢� 出電�(wǎng)停電情況,并與電�(wǎng)解列,停止向電網(wǎng)送電,以保護人身和設(shè)備安全�

  4)獨立供電及自動同步并�(wǎng)運行技�(shù):系�(tǒng)在電�(wǎng)停電�,可實現(xiàn)自動與電�(wǎng)解列,獨立向重要負載 提供�(yōu)�(zhì)交流電能。在配備蓄電池后,本系統(tǒng)還可在夜間不間斷地提供電�。在電網(wǎng)恢復(fù)供電�,通過 與電�(wǎng)電壓同步,可在不影響給負載供電的情況下切換至并網(wǎng)�(fā)電運行方��

拓撲�(jié)�(gòu)

光伏并網(wǎng)發(fā)電的拓撲結(jié)構(gòu)

  如圖1所示光伏并�(wǎng)拓撲�(jié)�(gòu)有很多形式,最普遍的有采用單級變換和兩級變換拓撲結(jié)�(gòu),兩級變換拓撲結(jié)�(gòu)一般由形式多樣的DC/DC變換器和DC/AC并網(wǎng)逆變器組成。前端的DC/DC變換器一般是比較常見的BUCK、BOOST、BUCK-BOOST、CUK或者是推挽電路等等,用來實�(xiàn)光伏電池輸出功率的功率跟�,前端DC/DC�(huán)節(jié)還需要實�(xiàn)蓄電池儲能功能;而DC/AC一般是單相或三相的并網(wǎng)逆變器實�(xiàn)并網(wǎng)、有功調(diào)節(jié)、無功補償或者是諧波補償?shù)裙�?,如果是單級變換拓撲�(jié)�(gòu)就只有后端的DC/AC部分�

顯示與遠程監(jiān)�

  光伏電站主要由光伏電�、并�(wǎng)功率�(diào)節(jié)裝置、有源無功發(fā)生器、遠程監(jiān)控系�(tǒng)組成。光伏系�(tǒng)電子顯示牌主要是把LED顯示所需如太陽輻射強�,當(dāng)前發(fā)電功率、環(huán)境溫�、今日發(fā)電量以及系統(tǒng)各個部分的工作狀�(tài)等采集的�(shù)�(jù)傳送到�(dāng)?shù)乇O(jiān)控PC上。監(jiān)控PC對數(shù)�(jù)做適�(dāng)處理�,把需要顯示的�(shù)�(jù)由RS-232串口通過傳輸模塊向LED電子顯示牌發(fā)��

  目前,光伏系統(tǒng)中的遠程�(jiān)控技�(shù)從通訊方式的物理實�(xiàn)來講分為有線遠程�(jiān)控與無線遠程�(jiān)控兩�. 有線遠程�(jiān)控主要是通過通訊總線實現(xiàn)遠距離信號傳�,實時性好,但距離有�,即使是通過線路中繼器距離也不能太遠,尤其是系�(tǒng)安裝在偏遠地區(qū),采用有線遠程�(jiān)控是無法實現(xiàn)�. 無線遠程�(jiān)控則不受地域與距離的限制,特別是在偏遠地區(qū)具有特別重要的意�.

  目前�(yīng)用比較多的有線遠程監(jiān)控技�(shù)包括:(1)采用工業(yè)總線,�485總線、CAN總線等來實現(xiàn)下位�(DSP、單片機、工控機�)與監(jiān)控主PC機間的通訊; (2)采用�(diào)制解�(diào)�(Modem)通過公用電話�(wǎng)來實�(xiàn); (3)利用互聯(lián)�(wǎng)( Internet)與前兩種方式相結(jié)合來實現(xiàn),這種方式的適用范圍更廣、距離更�. �5-(a)所示是一個采�485工業(yè)總線及Internet實現(xiàn)的太陽能光伏�(fā)電有線遠程監(jiān)控系�(tǒng), 485總線可以實現(xiàn)多個本地光伏系�(tǒng)的聯(lián)�(wǎng)�(jiān)�,然后通過�(zhuǎn)換接口與本地入網(wǎng)計算機連接,再通過Internet實現(xiàn)異地�(jiān)�. �5-(b)所示是一個通過公用電話�(wǎng)和Modem實現(xiàn)的有線遠程監(jiān)控系�(tǒng),它借助公用電話�(wǎng),通過Modem 的鏈接實�(xiàn)點對點有線遠程監(jiān)��

  無線遠程�(jiān)控技�(shù)主要借助于微波站或人造衛(wèi)星的中繼傳輸技�(shù),如利用移動通訊基站上專用的通訊信號頻段進行傳輸如圖5-(c) ,目前我國西部很多移動基站上的太陽能光伏電站就是以此方式實�(xiàn)遠程�(jiān)控的;基于GSM /GPRS無線移動通訊�(wǎng)�(luò)的遠程監(jiān)控系�(tǒng),它通過申請移動通訊GSM /GPRS的數(shù)�(jù)通訊�(yè)�(wù)、或SMS( ShortMessage Service)短信息業(yè)�(wù)等實�(xiàn)遠程�(jiān)�, �5-(d)所示是基于GSM/GPRS無線通訊�(wǎng)�(luò)的光伏電站監(jiān)控系�(tǒng).

  隨著移動通訊3G技�(shù)的不斷成熟與�(yīng)�,無線遠程�(jiān)控還可以實現(xiàn)聲頻、視頻數(shù)�(jù)的海量傳�. 在非偏僻地區(qū)但不便布線且有Internet覆蓋的地�,主要采用Modem與Internet�(jié)合實�(xiàn)遠程�(jiān)�.

  隨著IT信息技�(shù)的發(fā)�,三網(wǎng)(互聯(lián)�(wǎng)、通信�(wǎng)、有線電視網(wǎng))合一技�(shù)的實�(xiàn),通過三網(wǎng)合一技�(shù)實現(xiàn)遠程�(jiān)控會十分方便、快�,這也是太陽能光伏電站遠程�(jiān)控技�(shù)今后的發(fā)展趨��

展望

  光伏并網(wǎng)技�(shù)相對太陽能應(yīng)用來�,目前的�(fā)展還處在初期�2030年之后會有穩(wěn)定且很高的增長率。到2030年光伏并�(wǎng)�(fā)電將成為可行的電力供�(yīng)者,此后市場將繼�(xù)全速增�。商�(yè)技�(shù)會進一步快速成熟,�(fā)電成本會繼續(xù)降低。所以光伏發(fā)電將成為一個標準和公認的選�,它與其它可再生能源一�,將成為安全有力的能源供�(yīng)者,在需要的時間和地點支撐電�(wǎng)或單機模式的電力供應(yīng)�

國家政策

  我國《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃� ,明確到2010  �,太陽能�(fā)電總?cè)萘恳_� 300MW�2020年達� 1800MW。其�,在西藏、青�、內(nèi)蒙古、新疆等?。▍^(qū)、市)偏遠農(nóng)村地區(qū)推廣戶用光伏�(fā)電系�(tǒng)或建�(shè)小型光伏電站,到  2020  年光伏發(fā)電容量達�300MW;在�(nèi)蒙古、甘�、新疆等地的荒漠、戈�、荒灘等空閑土地,建�(shè)太陽能熱�(fā)電示范項目,�2020  年光伏發(fā)電容量達� 1000MW。同�,在�(jīng)濟較�(fā)�、現(xiàn)代化水平較高的大中城�,建�(shè)與屋頂太陽能并網(wǎng)光伏�(fā)電設(shè)施,� 2020  年建�  2  萬個屋頂光伏發(fā)電項�,光伏發(fā)電容量達�  300MW。另�,光伏發(fā)電在通訊、氣象、長距離管線、鐵�、公路等�(lǐng)域的�(yīng)用也有很好的前景� 2020 年這些�(lǐng)域的光伏�(yīng)用將達到 200MW�

  2010 � 12� 2�,財政部、科技部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)�、國家能源局等四部門�(lián)合在北京召開會議,對金太陽示范工程和太陽能光電建筑應(yīng)用示范工程的組織和實施進行動員、部署,加快推進國�(nèi)光伏�(fā)電規(guī)?;瘧?yīng)用。財政部副部長張少春、科技部副部長曹健林、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部副部長仇保�、國家能源局副局長劉�、國家電�(wǎng)公司副總�(jīng)理帥軍慶出席會議并講�� 會議指出� 近年來, 我國光伏�(fā)電產(chǎn)�(yè)�(fā)展迅�,技�(shù)水平�(wěn)步提�,產(chǎn)�(yè)體系基本形成,市場潛力不斷釋�,政策措施日趨完�,已具備大規(guī)模推廣應(yīng)用條�。同時,全球光伏�(fā)電產(chǎn)�(yè)�(fā)展正邁入�(guī)?;瘧?yīng)用新階段。為貫徹落實黨中�、國�(wù)院關(guān)于加快培育和�(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)�(yè)的戰(zhàn)略部署,必須提高認識,緊緊抓住光伏發(fā)電產(chǎn)�(yè)�(fā)展的�(zhàn)略機遇期,進一步推動國�(nèi)光伏�(fā)電規(guī)?;瘧?yīng)用,在繼�(xù)采取特許�(quán)招標支持光資源豐富地區(qū)建設(shè)大型荒漠電站的同�,積極運用財政補貼方式加大金太陽和太陽能光電建筑�(yīng)用示范工程實施力�,形成國際國�(nèi)�(xié)同拉�,繼�(xù)保持和擴大我國光伏發(fā)電產(chǎn)�(yè)在國際領(lǐng)域的競爭�(yōu)勀�

  會議公布了首� 13 個光伏發(fā)電集中應(yīng)用示范區(qū)名單,分別是:北京亦莊經(jīng)開區(qū)、上海張江高新區(qū)、天津中新生�(tài)�、深圳高新區(qū)、河南鄭州空港新區(qū)、安徽合肥高新區(qū)� 山東德州�(jīng)開區(qū)� 江西新余高新區(qū)、湖北黃石黃金山開發(fā)區(qū)、湖南湘潭九華示范區(qū)、河北保定高新區(qū)、遼寧鞍山達到灣開發(fā)區(qū)、浙江長興經(jīng)開區(qū)�

  會議明確�2009 ��2010 年國�(nèi)光伏�(fā)電規(guī)模化�(yīng)用示范工程建成投�(chǎn)后,明后兩年將因地制宜進一步擴大示�,力� 2012 年以后每年國�(nèi)�(yīng)用規(guī)模不低于 1000 兆瓦,形成持�(xù)�(wěn)�、不斷擴大的光伏�(fā)電應(yīng)用市��

  會議強調(diào),大力推進國�(nèi)光伏�(fā)電規(guī)?;瘧?yīng)用意義重大,影響深遠。當(dāng)前重點要抓好以下五項工作�

  一是要加大政策支持力度,對金太陽和太陽能光電建筑應(yīng)用示范項目,中央財政對關(guān)鍵設(shè)備按中標�(xié)議價格給� 50%補�,其他費用按不同項目類型分別� 4�/瓦和 6 �/瓦給予定額補�。二是要加快集中連片示范,探索建立有效的光伏�(fā)電商�(yè)模式,把開發(fā)區(qū)和工�(yè)園區(qū)作為國內(nèi)擴大光伏�(fā)電應(yīng)用的重點,進一步增加示范區(qū)�(shù)�,爭取使園區(qū)�(nèi)具備條件的企�(yè)廠房上都安裝光伏�(fā)電系�(tǒng)。三是保障項目并�(wǎng)運行,國家電�(wǎng)將進一步規(guī)范和簡化并網(wǎng)程序,完善相�(guān)技�(shù)標準和管理制�,及時為項目單位提供并網(wǎng)服務(wù);落實示范項目自�(fā)自用政策,對富余電量按國家核定的�(dāng)?shù)孛摿蛉济簷C組標桿上�(wǎng)電價實行全額收購。四是建立“財�-科技�(lián)動新機制�,通過實施示范工程啟動市場,支持企�(yè)加大新產(chǎn)品和新技�(shù)�(yīng)�,促進科技成果�(chǎn)�(yè)化和�(guī)?�?,使光伏�(fā)電成本持�(xù)大幅度下�,盡早實�(xiàn)光伏�(fā)電“平價”上�(wǎng)。五是采取集中招標,讓企�(yè)脫穎而出,做大做強,打造具有國際競爭力的光伏發(fā)電生�(chǎn)企業(yè)和電站建�(shè)、施�、運營企�(yè),促進光伏發(fā)電產(chǎn)�(yè)健康�(fā)��

  會議要求,相�(guān)部門和地區(qū)要加強組織領(lǐng)�(dǎo),明確目標責(zé)�,抓住關(guān)鍵環(huán)節(jié),突破重點難�,加快工作進度;要密切�(xié)�(diào)配合,形成工作合�,把示范工程建成精品工程;要加強管理,嚴格考核,確保財政資金發(fā)揮引�(dǎo)示范效應(yīng);要廣泛宣傳,營造氛�,讓社會各界了解政策�(nèi)容、掌握政策導(dǎo)�,引�(dǎo)企業(yè)和社會行為,不斷擴大國內(nèi)光伏�(fā)電規(guī)?;瘧?yīng)用,為形成光伏發(fā)電研�(fā)、制造和�(yīng)用協(xié)同發(fā)展的新局面共同努力�

  會議還舉行了 13 個光伏發(fā)電集中應(yīng)用示范區(qū)授牌儀式和北京亦莊�(jīng)開區(qū)啟動儀��

對電�(wǎng)的影�

  隨著我國《可再生能源法》的頒布實施,常�(guī)能源價格的不斷升高和石油價格逼近$100,世界范圍內(nèi)圍繞利用太陽能科技,商�(yè)�(fā)展非常迅�,其中光伏并�(wǎng)�(fā)電技�(shù)�(fā)展非?�?。目前制約光伏發(fā)電的主要因素是成本問�。太陽能光伏�(fā)電造價高(每千瓦3萬元以上),�(fā)電成本貴(1.5元/千瓦時以上)。隨著光伏發(fā)電成本的降低和耗能�(fā)電成本的提高,總有一天光伏發(fā)電的成本將會與傳�(tǒng)�(fā)電成本相�(dāng)。到那時�,光伏發(fā)電將會進入商業(yè)化應(yīng)用階�。為了提早迎接這一天的到來,我們將有必要提前考慮光伏并網(wǎng)�(fā)電對�(xiàn)有發(fā)電模式的技�(shù)、經(jīng)�、政策和�(huán)境效益的影響。我們先假設(shè)這個時代已�(jīng)到來,并且現(xiàn)有的�(fā)電模式并未發(fā)生較大的改變。那么光伏發(fā)電給我們帶來好處的同時將會對現(xiàn)有的電網(wǎng)�(chǎn)生什么樣的問��

  由于太陽能光伏發(fā)電屬于能量密度低、穩(wěn)定差,調(diào)節(jié)能力差的能源,發(fā)電量受天氣及地域的影響較�,并�(wǎng)�(fā)電后會對電網(wǎng)安全,穩(wěn)�,經(jīng)濟運行以及電�(wǎng)的供電質(zhì)量造成一定影響。至于有多大的影響目前尚不清�。我們知道目前電能是不能大規(guī)模低成本儲存的,在可以預(yù)見的將來也不能大�(guī)模低成本儲存。這就使得光伏�(fā)電的�(yīng)用受到物理因素的制約,同時也受到地理上的限制。但是隨著技�(shù)和市場的�(fā)�,當(dāng)光伏�(fā)電的上網(wǎng)電量在電�(wǎng)中與火電�,水�,核電等電廠的發(fā)電量處于可比較的�(shù)量級和成為不可忽略的一部分�,光伏并�(wǎng)�(fā)電將對現(xiàn)有發(fā)電模式和電網(wǎng)的技�(shù)、經(jīng)�、政策和�(huán)境效益帶來如下問題:(如果光伏并�(wǎng)�(fā)電系�(tǒng)采用有蓄電池方案,光伏并�(wǎng)�(fā)電的�(yōu)點和�(yōu)勢將大打折扣。但是為光伏并網(wǎng)�(fā)電優(yōu)化配置的蓄電池系�(tǒng)可以部分解決以下1�2�3點提出的問題。)1. 負荷峰谷對電�(wǎng)的影�。由于光伏并�(wǎng)�(fā)電系�(tǒng)不具備調(diào)峰和�(diào)頻能�,這將對電�(wǎng)的早峰負荷和晚峰負荷造成沖擊。光伏并�(wǎng)�(fā)電系�(tǒng)增加的發(fā)電能力并不能減少傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)機組的擁有量,電�(wǎng)必須為光伏發(fā)電系�(tǒng)準備大量的旋�(zhuǎn)備用機組來解決早峰和晚峰的調(diào)峰問�。光伏并�(wǎng)�(fā)電系�(tǒng)向電�(wǎng)供電是以機組利用小時�(shù)下降為代價的。這當(dāng)然是�(fā)電商所不愿意看到的�

  2. 晝夜變化,東西部時差以及季節(jié)的變化對電網(wǎng)的影�。由于陽光和負荷出現(xiàn)的周期�,光伏并�(wǎng)�(fā)電量的增加并不能減少對電�(wǎng)裝機容量的需求�

  3. 氣象條件的變�。當(dāng)一個城市的光伏屋頂并網(wǎng)�(fā)電達到一定規(guī)模時,如果地理氣象出�(xiàn)大幅變化,電�(wǎng)將為光伏并網(wǎng)�(fā)電系�(tǒng)提供足夠的區(qū)域性旋�(zhuǎn)備用機組和無功補償容量,來控制和�(diào)整系�(tǒng)的頻率和電壓。在這種情況下,電網(wǎng)將以犧牲�(jīng)濟運行方式為代價來保證電�(wǎng)的安全穩(wěn)定運��

  4. 遠距離光伏電能輸送。當(dāng)光伏并網(wǎng)�(fā)電遠距離輸送電力在�(jīng)濟和技�(shù)上成為可能時,由于光伏并�(wǎng)�(fā)電沒有旋�(zhuǎn)慣量,調(diào)速器及勵磁系�(tǒng),它將給交流電網(wǎng)帶來新的�(wěn)定問�。如果光伏并�(wǎng)�(fā)電形成規(guī)模采用高壓交直流送電,將會給與光伏發(fā)電直流輸電系�(tǒng)相鄰的交流系�(tǒng)帶來�(wěn)定和�(jīng)濟問題,(專門用于光伏并網(wǎng)�(fā)電的輸電線路,由于使用效率低,將對荒漠太陽能的利用形成制�。用于借道或者兼顧輸送光伏并�(wǎng)�(fā)電系�(tǒng)電能的輸電線�,由于負荷率低下,顯得很不經(jīng)濟。)不論采用高壓交流或直流送出,光伏并�(wǎng)�(fā)電站都必須配備自動無功調(diào)壓裝�。至于對電網(wǎng)�(wěn)定的影響,目前還未見到光伏發(fā)電在電網(wǎng)�(wěn)定計算中的數(shù)�(xué)模型(包括電源模型和負荷模型)。光伏并�(wǎng)�(fā)電將對電�(wǎng)安全�(wěn)定運行有多大的影響目前尚不清��

  5. 降耗問�;光伏并�(wǎng)�(fā)電的一個主要優(yōu)勢是可替代礦物燃料的消�。由于光伏并�(wǎng)�(fā)電增加了�(fā)電廠旋轉(zhuǎn)�(fā)電機的旋�(zhuǎn)備用或者是熱備�,因�,光伏并�(wǎng)�(fā)電的實際降耗比率應(yīng)該扣除旋�(zhuǎn)備用或熱備用損失的能量。光伏并�(wǎng)�(fā)電的降耗效率應(yīng)該考慮到由于光伏并�(wǎng)�(fā)電系�(tǒng)提供的電力導(dǎo)致發(fā)電公司機組利用小時數(shù)降低帶來的效率損�。由于電力系�(tǒng)是作為一個整體來運行�,光伏并�(wǎng)�(fā)電向電網(wǎng)輸送電力將侵害其他�(fā)電商的利益,這是作為政策制定者需要考慮的問�。這是由于電網(wǎng)在考慮安全,穩(wěn)定和�(jīng)濟運行時,不僅僅只由水電廠擔(dān)任旋�(zhuǎn)備用。因此,系統(tǒng)中總的光伏并�(wǎng)�(fā)電量所等效的理論降耗標煤量前應(yīng)該乘以一個小�1的系�(shù),并且等比例的減去旋�(zhuǎn)備用機組的廠用電損��

  6. �(huán)保問題;光伏�(fā)電帶來的減排效果是否�(yīng)該只考慮火電排放的二氧化硫和二氧化碳還有待研�,因為當(dāng)光伏并網(wǎng)�(fā)電時,同樣電�(wǎng)在考慮電網(wǎng)安全,穩(wěn)定和�(jīng)濟運行時,往往減少出力的不僅僅是火電廠,而考慮旋轉(zhuǎn)備用時,也不僅僅是水電廠來承�(dān)旋轉(zhuǎn)備用的任�(wù)(水電廠承當(dāng)旋轉(zhuǎn)備用任務(wù)損失�?�?。因此,在考慮光伏并網(wǎng)�(fā)電系�(tǒng)的減排貢獻時,也�(yīng)該在理論值前乘以一個小于一的系�(shù)。這個結(jié)論并不象一些文章中所講的那么樂觀�

  7. 順便指出,風(fēng)力發(fā)電也存在�(huán)保生�(tài)問題。國外有�(huán)保人士指出大型的�(fēng)力發(fā)電站往往建在季風(fēng)的風(fēng)道上,這往往是候鳥遷徙的路��

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