摘要：本文通過對我國太陽能資源分布的介紹，指出了光伏并網發電的可行性，并根據相關的設計依據與原則，對光伏并網發電系統的組成、方案設計及保護，進行簡單的介紹。

　　關鍵詞：太陽能;光伏發電;并網

　　一、引言

　　我國太陽能資源的高值中心和低值中心都處在北緯22°～35°這一帶，青藏高原是高值中心，四川盆地是低值中心;太陽年總輻射量，西部地區高于東部地區。我國幅員遼闊，太陽能資源分布也十分不均勻，根據不同地區的日照條件設計太陽能發電系統時也會有不同的系統設計方案，所以我國在安裝太陽能發電裝置時，地理位置處于太陽能資源第三類及以上地區時太陽能發電裝置能發揮更高的系統發電效率。

　　二、建設目標

　　隨著能源危機以及各個國家對新能源的開發利用，太陽能應運而生，其中光伏發電得到廣泛發展。主要是：

　　① 利用日光發電，提供高質量的清潔能源;

　　② 有效調峰，緩解當地供電部門在供電高峰期時壓力;

　　③ 全自動智能化運行，無須專人值守;

　　④ 完善的保護功能及報警功能，保護負載、電網及電站自身的安全運行;

　　⑤ 配備環境氣象監測系統，實時掌握電站建設地點的氣象資料;

　　⑥ 強大的在線監控網，實現對電站的現場/遠程實時監控，及數據分析;

　　三、系統總體設計依據及原則

　　1、相關國際國家標準：

　　(1) IEC61215 晶體硅光伏組件設計鑒定和定型;

　　(2) SJ/T11127-1997《光伏(PV)發電系統過電壓保護—導則》等。

　　2、設計原則：

　　(1)《光伏系統并網技術要求》(GB/T19939--2005)、《國家電網公司光伏電站接入電網技術規定(試行)》確定電站建設及供電方案的設計原則;a.光伏系統的設計應對環境條件、系統性能進行綜合評價。b.系統設計應有冗余量，具有保護功能以滿足系統可靠工作的要求配置提高系統運行可靠性。c.系統設計應考慮建站地點的地理條件。d.應進行系統設計的綜合優化。

　　(2)一般性原則：①安全可靠性，②先進實用性，③擴充性和靈活性，④示范性;

　　(3)設計時將保證做到以下幾個方面：①保證電能質量，②能量輸出最大化，③美觀性。

　　四、系統組成及方案設計

　　太陽能系統由太陽能電池組件、防雷匯流箱、并網逆變器、配電保護系統、系統監控裝置組成。我們將分以下幾個部分來考慮系統的設計：(1)并網光伏電站總體方案部分;(2)太陽能組件部分;(3)太陽能并網逆變器部分;(4)交直流配電部分;(5)系統保護設計部分;(6)太陽能光伏電站在線監控、顯示系統部分;(7)輔助系統部分(匯流箱及支架部分)。

　　系統分為上述的七個部分來設計，各個部分完全采用模塊化冗余設計，擴容簡便，施工、調試、運營管理、監控、維護都極為方便，能夠大大節省建設方的初始投資和后期運營費用。

　　以系統保護及并網光伏電站監控系統為例進行設計。

　　1、系統保護。保護功能主要包括以下幾個主要部分：孤島效應保護、防雷與接地保護、系統其他常規保護。

　　(1)孤島效應保護。Xi系列并網逆變器采用了兩種 “孤島效應”的檢測方法，即被動式與主動式檢測方法。

　　(2)防雷與接地保護。將外部防雷措施和內部防雷措施(接閃功能、分流影響、均衡電位、屏敝作用、合理布線、加裝過電壓保護器等多項重要因素)作為整體來統一考慮防雷措施。主要考慮的是：直擊雷防護;感應雷防護;防止雷電反擊。

　　1) 直擊雷防護：防直擊雷的基本措施是安裝避雷針。根據GB50057-2000《建筑物防雷設計規范》的規定：建筑物屬于三類防雷建筑物時，我們可以采取把所有屋頂電池組件、方陣支架與原有建筑物防雷系統中的防雷網(避雷帶)有效相連，以達到防雷的目的。具體措施為：a. 接 閃b.均 壓c.屏 蔽d.接 地。

　　2)感應雷防護：感應雷由靜電感應產生，也可由電磁感應產生，光伏發電系統的防感應雷工作重點是防止感應雷由外界線路侵入室內設備。SJ/T11127中有關規定，主要采取以下措施：a.合理選擇機房的位置及機房內設備的合理布局可有效的減少雷害。b.在供電系統設備的每回路接口處安裝電涌保護器 SPD ，并對出入機房纜線采取屏蔽、接地，實現等電位連接等措施，可有效減少雷擊過電壓對系統設備的侵害。c.配電機房采用聯合接地可有效的解決地電位升高的影響，合格的地網是有效防雷的關鍵。

　　(3)系統其他常規保護。對于常規的過壓、欠壓、過流、短路等保護功能也均進行了充分的考慮。完善的保護功能將保證太陽能發電系統安全、穩定的運行。過/欠電壓保護：當光伏系統與電網接口處電壓超出規定的電壓范圍時(三相±7%，單相+7%，-10%)，過/欠電壓保護在0.2～2s內動作,將光伏系統與電網斷開;過/欠頻率保護：當光伏系統與電網接口處頻率超出規定的頻率范圍時(±0.5HZ)，過/欠頻率保護在0.2～2s內動作，將光伏系統與電網斷開;短路保護：光伏系統對電網設置了短路保護，當電網短路時，逆變器的過電流在大于額定電流的150%時，光伏系統將在0.1s以內與電網斷開。

　　2、太陽能光伏電站在線監控系統部分

　　并網光伏發電項目必須配置現場數據采集系統和遠程通訊系統，實行集中、實時監控，方便電站的運營管理。數據采集系統安裝在屋頂，系統由數據采集器、溫度采集器、濕度采集器和輻照度采集器構成，系統配有專業的數據處理設備和軟件，數據可以直接在數據采集控制器閱讀查詢、也可以通過監控計算機、大屏幕、遠程計算機閱讀和查詢。采集系統單相供電。系統原理圖如圖1.1所示：

　　監控裝置主要數據采集器、輻照傳感器盒，通過RS485通訊方式，配置監控軟件，獲取并網逆變器的運行數據和工作參數，也可以通過以太網遠程通訊方式，在異地實時查看整個電源系統的實時運行數據、環境數據以及歷史數據和故障數據等。

　　五、總結

　　人類要現可持續發展，只能依靠科技進步，大規模地開發利用可再生潔凈能源。太陽能以其獨具的優勢，其開發利用必將在21世紀得到長足的發展，并終將在世界能源結構轉移中擔綱重任，成為21世紀后期的主導能源。

　　參考文獻：

　　1、 電力電子設備應用手冊

　　2、 李成章.智能化UPS供電系統原理[M].北京：電子工業出版社,1999.