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1光伏并网发电系统并网太阳能光伏发电系统是由光伏电池方阵并网逆变器组成，不经过蓄电池储能，通过并网逆变器直接将电能输入公共电网。并网太阳能光伏发电系统相比离网太阳能光伏发电系统省掉了蓄电池储能和释放的过程，减少了其中的能量消耗，节约了占地空间，还降低了配置成本。值得申明的是，并网太阳能光伏发电系统很大一部分用于政府电网和发达国家节能的案件中。并网太阳能发电是太阳能光伏发电的发展方向，是21世纪极具潜力的能源利用技术。并网光伏发电系统有集中式大型并网光伏电站一般都是国家级电站，主要特点是将所发电能直接输送到电网，由电网统一调配向用户供电。但这种电站投资大、建设周期长、占地面积大，因而没有太大发展。而分散式小型并网光伏系统，特别是光伏建筑一体化发电系统，由于投资小、建设快、占地面积小、政策支持力度大等优点，是并网光伏发电的主流。概述太阳能发电是传统发电的有益补充，鉴于其对环保与经济发展的重要性，各发达国家无不全力推动太阳能发电工作，如今中小规模的太阳能发电已形成了产业。太阳能发电有光伏发电和太阳能热发电2种方式，其中光伏发电具有维护简单、功率可大可小等突出优点，作为中、小型并网电源得到较广泛应用。并网光伏发电系统比离网型光伏发电系统投资减少25%。将光伏发2电系统以微网的形式接入到大电网并网运行，与大电网互为支撑，是提高光伏发电规模的重要技术出路，并网光伏发电系统的运行也是今后技术发展的主要方向，通过并网能够扩张太阳能使用的范围和灵活性。特点及必要条件在微网中运行，通过中低压配电网接入互联特/超高压大电网，是并网光伏发电系统的重要特点。并网光伏发电系统的基本必要条件是，逆变器输出之正弦波电流的频率和相位与电网电压的频率和相位相同。分类1、有逆流并网光伏发电系统有逆流并网光伏发电系统：当太阳能光伏系统发出的电能充裕时，可将剩余电能馈入公共电网，向电网供太阳能并网发电系统安装图片(2张)电（卖电）；当太阳能光伏系统提供的电力不足时，由电能向负载供电（买电）。由于向电网供电时与电网供电的方向相反，所以称为有逆流光伏发电系统。32、无逆流并网光伏发电系统无逆流并网光伏发电系统：太阳能光伏发电系统即使发电充裕也不向公共电网供电，但当太阳能光伏系统供电不足时，则由公共电网向负载供电。3、切换型并网光伏发电系统所谓切换型并网光伏发电系统，实际上是具有自动运行双向切换的功能。一是当光伏发电系统因多云、阴雨天及自身故障等导致发电量不足时，切换器能自动切换到电网供电一侧，由电网向负载供电；二是当电网因为某种原因突然停电时，光伏系统可以自动切换使电网与光伏系统分离，成为独立光伏发电系统工作状态。有些切换型光伏发电系统，还可以在需要时断开为一般负载的供电，接通对应急负载的供电。一般切换型并网发电系统都带有储能装置。4、有储能装置的并网光伏发电系统有储能装置的并网光伏发电系统：就是在上述几类光伏发电系统中根据需要配置储能装置。带有储能装置的光伏系统主动性较强，当电网出现停电、限电及故障时，可独立运行，正常向负载供电。因此带有储能装置的并网光伏发电系统可以作为紧急通信电源、医疗设备、加油站、避难场所指示及照明等重要或应急负载的供电系统。4系统组成及功能太阳能板太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，太阳能电池板的作用是将太阳的光能转化为电能后，输出直流电存入蓄电池中。太阳能电池板是太阳能发电系统中最重要的部件之一，其转换率和使用寿命是决定太阳电池是否具有使用价值的重要因素。组件设计：按国际电工委员会IEC：1215：1993标准要求进行设计，采用36片或72片多晶硅太阳能电池进行串联以形成12V和24V各种类型的组件。该组件可用于各种户用光伏系统、独立光伏电站和并网光伏电站等。原材料特点：电池片：采用高效率（16.5%以上）的单晶硅太阳能片封装，保证太阳能电池板发电功率充足。玻璃：采用低铁钢化绒面玻璃(又称为白玻璃)，厚度3.2mm,在太阳电池光谱响应的波长范围内(320-1100nm)透光率达91%以上，对于大于1200nm的红外光有较高的反射率。此玻璃同时能耐太阳紫外光线的辐射，透光率不下降。EVA：采用加有抗紫外剂、抗氧化剂和固化剂的厚度为0.78mm的优质EVA膜层作为太阳电池的密封剂和与玻璃、TPT之间的连接剂。具有较高的透光率和抗老化能力。TPT：太阳电池的背面覆盖物—氟塑料膜为白色，对阳光起反射作用，因此对组件的效率略有提高，并因其具有较高的红外发射率，还可降低组件的工作温度，也有利于提高组件的效率。当然，此氟塑料膜首先具有太阳电池封装材料所要求的耐老化、5耐腐蚀、不透气等基本要求。边框：所采用的铝合金边框具有高强度，抗机械冲击能力强。也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。逆变器太阳能的直接输出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。为能向220VAC的电器提供电能，需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能，因此需要使用DC-AC逆变器。交流配电柜其在电站系统的主要作用是对备用逆变器的切换功能，保证系统的正常供电，同时还有对线路电能的计量。形式并网光伏发电系统有2种形式：集中式并网和分散式并网。集中式并网：特点是所发电能被直接输送到大电网，由大电网统一调配向用户供电，与大电网之间的电力交换是单向的。适于大型光伏电站并网，通常离负荷点比较远，荒漠光伏电站采用这种方式并网。分散式并网：又称为分布式光伏发电并网，特点是所发出的电能直接分配到用电负载上，多余或者不足的电力通过联结大电网来调节，与大电网之间的电力交换可能是双向的。适于小规模6光伏发电系统，通常城区光伏发电系统采用这种方式，特别是于建筑结合的光伏系统。可调度式与不可调度式目前常见的光伏并网发电系统，根据其系统功能可以分为两类：一种为不含蓄电池的“不可调度式光伏并网发电系统”；另一种为系统包括蓄电池组作为储能环节的“可调度式光伏并网发电系统”。两者的系统配置示意图如图1和图2所示。可调度式并网光伏系统设置有储能装置，兼有不间断电源和有源滤波的功能，而且有益于电网调峰。但是，其储能环节通常存在寿命短、造价高、体积笨重以及集成度低的缺点，因此，目前这种形式的应用较少。可调度式光伏并网发电系统与不可调度式相比，最大的不同是系统中配有储能环节，通常采用铅酸蓄电池组，其容量可根据实际需要进行配置。在功能上，可调度式系统有一定扩展和提高，主要包括：（1）系统控制器中除了并网逆变器部分外，还包括蓄电池充放电控制器，根据系统功能要求进行蓄电池组能量管理。（2）在交流电网断电时，可调度式系统可以实现不间断电源（UninterruptiblePowerSupply，UPS）的功能，为本地重要交流负载供电。（3）较大容量的可调度式光伏并网发电系统还可以根据运行需要控制并网输出功率，实现一定的电网调峰功能。7图.1不可调度式光伏并网发电系统配置示意图图.2调度式光伏并网发电系统配置示意图虽然在功能上优于不可调度式光伏并网系统，但由于增加了储能环节，可调度式光伏并网系统存在着明显的缺点。这些缺点是目前限制可调度式光伏并网系统广泛应用的主要原因，包括：（1）增加蓄电池组导致系统成本增加。（2）蓄电池的寿命较短，远低于系统其他部件寿命：目前免维护铅酸蓄电池在合理使用下寿命通常为3到5年，而光伏阵列一般可以稳定工作20年以上。（3）废弃的铅酸蓄电池必须进行回收处理，否则将造成严重的环境污染。8二．集中式发电与分布式发电根据光伏并网发电系统的规模和集中程度，可以将其分为集中式发电系统和分布式发电系统。集中式发电系统可以看作一个太阳能发电站，其峰值功率可以达到上兆瓦，输出电压等级也较高，可以直接连入中压或高压输电网。例如上世纪90年代在西班牙托莱多建成的兆瓦级太阳能电站，以及1999年在德国慕尼黑建成的与建筑集成的兆瓦级太阳能电站。截止2005年，世界上最大的太阳能电站是安装在德国Espenhain的太阳能电站，装机容量5.5MWP，由约33,500个太阳能电池组件组成，于2004年9月开始正式运行。图.3位于德国Espenhain的5.5MWP太阳能电站单个分布式光伏并网系统容量较小，一般在几个千瓦以下，目前在美国、欧洲和日本得到广泛应用的户用光伏并网系统（太阳能屋顶系统）都可以归入此类。20世纪90年代以来，美国先后制定和出台了包括国家光伏发展计划、百万太阳能屋顶计划、光伏先锋计划在内的众多光伏发展计划。其中比较著名的是1997年提出的“百万太阳能屋顶计划”。它规划到2010年为9100万个美国家庭安装太阳能屋顶，每个光伏屋顶将有3kWP-5kWP的光伏并网系统。在日本，截止2004财年底安装太阳能屋顶的住宅已经达到20万户，其中仅2004财年内就安装了超过5万套户用光伏并网系统。在光伏并网系统的早期应用阶段，其并网发电的主要形式是集中式发电。即通过数量很多的太阳能电池串联、并联后，达到较高的电压和功率等级，然后使用一个较大容量的并网逆变器将电能输送到电网。这种方法带来一些弊端：（1）需要耐直流高压的电缆连接光伏阵列和并网逆变器。（2）各组串联的太阳能电池的特性差异影响集中式太阳能电池最大功率点跟踪的效果。（3）太阳能阵列上串联二极管所带来的损耗。例如，当串联的太阳能电池组件中某一组件被阴影覆盖，这一组件不但不能输出功率，还会成为回路的负载，影响效率的同时还会引起太阳能电池的局部过热。工作中的太阳能电池，某一组件被阴影完全覆盖会导致其内部温度高于环境温度70℃以上，而其他正常工作的组件温度仅高于环境温度22℃左右（环境温度为12℃时），过热会严重影响太阳能电池的寿命。同样，并联的太阳能电池阵列中，某一被阴影覆盖的太阳能电池组件也会影响太阳能电池阵列的整体效率。虽然它本身仍在输出电能，但是整个并联输出的直流电压会被拉低很多。为了解决直接串并联组成光伏阵列引起的匹配问题，研究人10员提出了一种方案，该方案中，每个太阳能电池组件都由一个能量控制电路（GenerationControlCircuit,GCC）来控制，这种控制方法减小了发生局部过热的可能。光伏并网系统的另一种代表性技术方案是“串联型逆变器”（String-Inverter）。即逆变器的输入端为一组串联的太阳能电池组件，从而可以达到较高输入电压。但是，串联的太阳能电池组件内部的局部过热现象仍可能存在。好处是减小了并联情况下二极管上的压降损耗。模块化是上述问题的一个较好的解决方法。将逆变电路与太阳能电池组件集成到一起。这样可以完全消除光伏阵列与并网逆变器之间可能的不匹配。由于每个太阳能电池组件都搭配了自己的逆变电路，局部过热问题得到了很好的解决，从而可以达到相对较高的效率。基于该方案的模块化结构，如果集成逆变电路的太阳能电池组件能够实现“即插即用”和热插拔功能，那么系统的扩展和局部调整将会十分安全简便，这也给光伏并网系统的广泛应用带来了方便。三．根据逆变器的拓扑结构和控制方式光伏并网发电系统中的并网逆变器的基本功能是相同的，即当光伏阵列输出在较大范围内变化时，能始终以尽可能高的效率将其输出的低压直流电转化成与电网匹配的交流电流送入电网。光伏阵列输出的大范围变动，主要原因是白天太阳辐照度的变化，范围在200W/m2到1000W/m2之间。11大部分并网逆变器都采用了全桥结构的主回路拓扑。换相方式主要有两种，分别是采用以电网2倍频率切换的并网换相（grid-commutated）方法和使用高频逆变电路的自换相（self-commutated）方法，如图4所示。图.4并网逆变器的两种换相方式并网换相需要在逆变全桥之前电流波形已经整形成正弦半波；自换相方式则一般采用PWM调制或Bang-Bang控制。并网换相的优点是逆变环节几乎不产生开关损耗。但是，由于前一级直流变换器需要能输出正弦半波波形的电流，因此也可以看作将逆变环节的开关损耗转移到了直流变换环节。含变压器的并网逆变器又分为工频变压器和高频变压器两类。工频变压器的缺点比较明显，笨重、价格高、绕制麻烦。现在使用较多的是