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光伏并網發(fā)電系統(tǒng)就是太陽能組件產生的直流電經過并網逆變器轉換成符合市電電網要求的交流電之后直接接入公共電網。光伏并網發(fā)電系統(tǒng)有集中式大型并網電站一般都是國家級電站，主要特點是將所發(fā)電能直接輸送到電網，由電網統(tǒng)一調配向用戶供電；也有分散式小型并網發(fā)電系統(tǒng)，特別是光伏建筑一體化發(fā)電系統(tǒng)，是并網發(fā)電的主流。
1、系統(tǒng)簡介
光伏發(fā)電系統(tǒng)
2、原理與組成
原理
太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)是利用光生伏打效應原理制成的，它是將太陽輻射能量直接轉換成電能的發(fā)電系統(tǒng)。它主要由太陽能電池方陣和逆變器兩部分組成。如下圖所示:白天有日照時，太陽能電池方陣發(fā)出的電經過并網逆變器將電能直接輸送到交流電網上，或將太陽能所發(fā)出的電經過并網逆變器直接為交流負載供電。
太陽能光伏發(fā)電是依靠太陽能電池組件，利用半導體材料的電子學特性，當太陽光照射在半導體PN結上，由于P-N結勢壘區(qū)產生了較強的內建靜電場，因而產生在勢壘區(qū)中的非平衡電子和空穴或產生在勢壘區(qū)外但擴散進勢壘區(qū)的非平衡電子和空穴，在內建靜電場的作用下，各自向相反方向運動，離開勢壘區(qū)，結果使P區(qū)電勢升高，N區(qū)電勢降低，從而在外電路中產生電壓和電流，將光能轉化成電能。
太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)大體上可以分為兩類，一類是并網發(fā)電系統(tǒng)，即和公用電網通過標準接口相連接，像一個小型的發(fā)電廠;另一類是獨立式發(fā)電系統(tǒng)，即在自己的閉路系統(tǒng)內部形成電路。并網發(fā)電系統(tǒng)通過光伏數(shù)組將接收來的太陽輻射能量經過高頻直流轉換后變成高壓直流電，經過逆變器逆變后向電網輸出與電網電壓同頻、同相的正弦交流電流。而獨立式發(fā)電系統(tǒng)光伏數(shù)組首先會將接收來的太陽輻射能量直接轉換成電能供給負載，并將多余能量經過充電控制器后以化學能的形式儲存在蓄電池中。
光伏并網發(fā)電原理圖
組成
?。?）太陽能電池組件。
一個太陽能電池只能產生大約0.5V的電壓，遠低于實際使用所需電壓。為了滿足實際應用的需要，需要把太陽能電池連接成組件。太陽能電池組件包含一定數(shù)量的太陽能電池，這些太陽能電池通過導線連接。如一個組件上，太陽能電池的數(shù)量是36片，這意味著一個太陽能組件大約能產生17V的電壓。
通過導線連接的太陽能電池被密封成的物理單元被稱為太陽能電池組件，具有一定的防腐、防風、防雹、防雨的能力，廣泛應用于各個領域和系統(tǒng)。當應用領域需要較高的電壓和電流而單個組件不能滿足要求時，可把多個組件組成太陽能電池方陣，以獲得所需要的電壓和電流。
?。?）直流/交流逆變器
將直流電變換成交流電的設備。由于太陽能電池發(fā)出的是直流電，而一般的負載是交流負載，所以逆變器是不可缺少的。逆變器按運行方式，可分為獨立運行逆變器和并網逆變器。獨立運行逆變器用于獨立運行的太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)，為獨立負載供電。并網逆變器用于并網運行的太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)將發(fā)出的電能饋入電網。逆變器按輸出波形又可分為方波逆變器和正弦波逆變器。[1]
3、配電室設計
由于并網發(fā)電系統(tǒng)沒有蓄電池及太陽能充放電控制器及交直流配電系統(tǒng)，因此，如果條件允許的話可以將并網發(fā)電系統(tǒng)逆變器放在并網點的低壓配電室內，否則只要單獨建一座4~6m2的低壓配電室就可以了。
4、防雷設計
特點
為了保證系統(tǒng)在雷雨等惡劣天氣下能夠安全運行，要對這套系統(tǒng)采取防雷措施。主要有以下幾個方面：
?。?）地線是避雷、防雷的關鍵，在進行配電室基礎建設和太陽電池方陣基礎建設的同時，選擇光電廠附近土層較厚、潮濕的地點，挖一2m深地線坑，采用40扁鋼，添加降阻劑并引出地線，引出線采用35mm2銅芯電纜，接地電阻應小于4Ω。
?。?）在配電室附近建一避雷針，高15m，并單獨做一地線，方法同上。
（3）太陽電池方陣電纜進入配電室的電壓為DC220V，采用PVC管地埋，加防雷器保護。此外電池板方陣的支架應保證良好的接地。
?。?）并網逆變器交流輸出線采用防雷箱一級保護（并網逆變器內有交流輸出防雷器）。
雷電監(jiān)測系統(tǒng)
避雷控制系統(tǒng)負責檢測每次直接雷擊避雷裝置動作后入地脈沖電流的強度、雷擊電壓的極性、雷擊次數(shù)的計數(shù)以及各個防非直接雷避雷裝置的動作損壞情況。它根據(jù)上位機的指令，將各種數(shù)據(jù)傳給上位機進行相應處理;也可以根據(jù)用戶的按鍵命令，進行復位、顯示和打印簡單報表等操作。下位機中智能監(jiān)測儀的前端處理分為兩個部分：一部分用于檢測多路防直接雷避雷裝置動作后各個參數(shù)的變化情況;另一部分用于檢測多路防非直接雷避雷裝置的動作損壞情況。
前端處理(1)中用于檢測直接雷擊的探頭，采用羅哥夫斯基(以下簡稱為羅氏)線圈。羅氏線圈安裝在防直接雷避雷裝置的接地引下線上，將大電流強電信號轉變?yōu)樾‰娏魅蹼娦盘栠M行隔離。信號進入前端處理(1)后，因此時的信號電壓高達幾十伏甚至上百伏，需要進行兩級變換后才能送入智能監(jiān)測儀處理：第一是進行分壓變換，通過阻抗匹配將信號電壓降至±0.1v～10v;第二是進行非線性變換，將±0.1v～10v的信號變換為±0.3v～5v的信號。進行非線性變換的目的是便于a/d采樣和去掉噪聲電平的干擾。前端處理(1)的輸出信號分成兩路，一路經過4051八路選擇電路和a/d轉換電路測量雷電波形的峰值電壓以及極性;另一路通過觸發(fā)電路和保持電路給單片機提供中斷信號和直接雷擊避雷裝置動作路數(shù)的信號。一旦某一路遭受直接雷擊，單片機就被觸發(fā)信號中斷，中斷服務程序中先判斷遭受直接雷擊的避雷裝置的路數(shù)，然后通過4051選擇讀入該路信號，經a/d轉換后存入相應內存單元，以備主程序進行處理，相應路數(shù)的雷擊次數(shù)進行累加，如果加滿，則再增加時又從1開始循環(huán)計數(shù)。這樣處理完后退出中斷程序，由主程序將信息顯示出來。只要不掉電或按復位按鈕，則最新一次雷擊的信息將始終顯示在面板上。
前端處理(2)的輸入來自防非直接雷避雷裝置(如電源避雷箱)的防雷接口信號。該信號通過同軸電纜或光纜接入前端處理(2)中，經過過壓保護電路和光電隔離電路后送入智能監(jiān)測儀的8255接口電路進行處理，如果避雷裝置雷擊后工作正常，則監(jiān)測儀將檢測到高電平信號，如檢測為低電平信號，則表明此避雷裝置已被雷擊損壞，應立即予以更換。智能監(jiān)測儀檢測直接雷擊電流強度的電路部分采用ad1674器件構成采樣電路，ad1674的最小采樣時間為7.5μs，而一個雷電波形的上升沿一般在l0μs以上，整個雷電的放電波形一般在幾十微秒到上百微秒之間，故ad1674理論上完全可以將雷擊后的整個放電過程波形采樣進來。因每個采樣過程都是通過單片機的中斷服務程序進行的，這樣，cpu就有足夠的時間進行其它的數(shù)據(jù)處理、報警、顯示和打印控制等任務。下位機的打印控制部分主要是應用戶的要求打印各種實時數(shù)據(jù)信息和避雷裝置的損壞情況的簡單報表，該電路部分采用一片8255控制電路來進行打印控制。下位機與上位機的數(shù)據(jù)通信是通過mc1488、mc1489組成的串行通信電路實現(xiàn)的。
系統(tǒng)的上位機采用pc機作為整個監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫管理中心，該部分主要負責統(tǒng)計系統(tǒng)轄區(qū)內的各個智能監(jiān)測儀所檢測的避雷裝置的各種雷擊信息(如雷擊電流強度、雷擊次數(shù)、雷擊電壓的極性以及避雷裝置的損壞、更換情況等等)。它可以模擬顯示轄區(qū)內防雷系統(tǒng)中各個避雷裝置的位置、動作情況及工作狀態(tài)，也可以按用戶要求打印防雷系統(tǒng)中的各個智能監(jiān)測儀的歷史數(shù)據(jù)報表以及每次雷擊后的具體情況的實時報表。它還可以通過向預先設定的電話報警來滿足某些需要無人值守的場合。
5、優(yōu)勢
（1）利用清潔干凈、可再生的自然能源太陽能發(fā)電，不耗用不可再生的、資源有限的含碳化石能源，使用中無溫室氣體和污染物排放，與生態(tài)環(huán)境和諧，符合經濟社會可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。
?。?）所發(fā)電能饋入電網，以電網為儲能裝置，省掉蓄電池，比獨立太陽能光伏系統(tǒng)的建設投資可減少達35%一45%，從而使發(fā)電成本大為降低。省掉蓄電池避免了蓄電池的二次污染，并可提高系統(tǒng)的平均無故障時間。
?。?）光伏電池組件與建筑物完美結合，既可發(fā)電又能作為建筑材料和裝飾材料，使物質資源充分利用發(fā)揮多種功能，不但有利于降低建設費用，并且還使建筑物科技含量提高，增加"賣點"。
?。?）分布式建設，就近就地分散發(fā)供電，進入和退出電網靈活，既有利于增強電力系統(tǒng)抵御戰(zhàn)爭和災害的能力，又有利于改善電力系統(tǒng)的負荷平衡，并可降低線路損耗。
?。?）可起調峰作用。聯(lián)網太陽能光伏系統(tǒng)是世界各發(fā)達國家在光伏應用領域競相發(fā)展的熱點和重點，是世界太陽能光伏發(fā)電的主流發(fā)展趨勢，市場巨大，前景廣闊。
6、系統(tǒng)分類
?。?）有逆流并網光伏發(fā)電系統(tǒng)
有逆流并網光伏發(fā)電系統(tǒng)：當太陽能光伏系統(tǒng)發(fā)出的電能充裕時，可將剩余電能饋入公共電網，向電網供電(賣電)；當太陽能光伏系統(tǒng)提供的電力不足時，由電能向負載供電(買電)。由于向電網供電時與電網供電的方向相反，所以稱為有逆流光伏發(fā)電系統(tǒng)。
?。?）無逆流并網光伏發(fā)電系統(tǒng)
無逆流并網光伏發(fā)電系統(tǒng)：太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)即使發(fā)電充裕也不向公共電網供電，但當太陽能光伏系統(tǒng)供電不足時，則由公共電網向負載供電。
?。?）切換型并網光伏發(fā)電系統(tǒng)
所謂切換型并網光伏發(fā)電系統(tǒng)，實際上是具有自動運行雙向切換的功能。一是當光伏發(fā)電系統(tǒng)因多云、陰雨天及自身故障等導致發(fā)電量不足時，切換器能自動切換到電網供電一側，由電網向負載供電;二是當電網因為某種原因實然停電時，光伏系統(tǒng)可以自動切換使電網與光伏系統(tǒng)分離，成為獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)工作狀態(tài)。有些切換型光伏發(fā)電系統(tǒng)，還可以在需要時斷開為一般負載的供電，接通對應急負載的供電。一般切換型并網發(fā)電系統(tǒng)都帶有儲能裝置。
?。?）有儲能裝置的并網光伏發(fā)電系統(tǒng)
有儲能裝置的并網光伏發(fā)電系統(tǒng)：就是在上述幾類光伏發(fā)電系統(tǒng)中根據(jù)需要配置儲能裝置。帶有儲能裝置的光伏系統(tǒng)主動性較強，當電網出現(xiàn)停電、限電及故障時，可獨立運行，正常向負載供電。因此帶有儲能裝置的并網光伏發(fā)電系統(tǒng)可以作為緊急通信電源、醫(yī)療設備、加油站、避難場所指示及照明等重要或應急負載的供電系統(tǒng)。
7、相關政策
國家能源局于2013年11月26日發(fā)布有效期為3年的《光伏發(fā)電運營監(jiān)管暫行辦法》，規(guī)定電網企業(yè)應當全額收購其電網覆蓋范圍內并網光伏電站項目和分布式光伏發(fā)電項目的上網電量，明確了能源主管部門及其派出機構對于光伏發(fā)電并網運營的各項監(jiān)管責任，光伏發(fā)電項目運營主體和電網企業(yè)應當承擔的責任，從而推進光伏發(fā)電并網有序進行。正文如下：
《光伏發(fā)電運營監(jiān)管暫行辦法》
第一章總則
第一條為加強監(jiān)管，切實保障光伏發(fā)電系統(tǒng)有效運行，優(yōu)化能源供應方式，促進節(jié)能減排，根據(jù)《中華人民共和國可再生能源法》、《電力監(jiān)管條例》等法律法規(guī)和國家有關規(guī)定，制定本辦法。
第二條本辦法適用于并網光伏電站項目和分布式光伏發(fā)電項目。
第三條國務院能源主管部門及其派出機構依照本辦法對光伏發(fā)電項目的并網、運行、交易、信息披露等進行監(jiān)管。
任何單位和個人發(fā)現(xiàn)違反本辦法和國家有關規(guī)定的行為,可以向國務院能源主管部門及其派出機構投訴和舉報，國務院能源主管部門及其派出機構應依法處理。
第四條光伏發(fā)電項目運營主體和電網企業(yè)應當遵守電力業(yè)務許可制度，依法開展光伏發(fā)電相關業(yè)務，并接受國務院能源主管部門及其派出機構的監(jiān)管。
第二章監(jiān)管內容
第五條國務院能源主管部門及其派出機構對光伏發(fā)電項目運營主體和電網企業(yè)電力許可制度執(zhí)行情況實施監(jiān)管。
除按規(guī)定實施電力業(yè)務許可豁免的光伏發(fā)電項目外，其他并網光伏發(fā)電項目運營主體應當申領電力業(yè)務許可證。持證經營主體應當保持許可條件，許可事項或登記事項發(fā)生變化的，應當按規(guī)定辦理變更手續(xù)。
第六條國務院能源主管部門及其派出機構按照有關規(guī)定對光伏發(fā)電電能質量情況實施監(jiān)管。
光伏發(fā)電并網點的電能質量應符合國家標準，確保電網可靠運行。
第七條國務院能源主管部門及其派出機構對光伏發(fā)電配套電網建設情況實施監(jiān)管。
接入公共電網的光伏發(fā)電項目，接入系統(tǒng)工程以及接入引起的公共電網改造部分由電網企業(yè)投資建設。接入用戶側的光伏發(fā)電項目，接入系統(tǒng)工程由項目運營主體投資建設，接入引起的公共電網改造部分由電網企業(yè)投資建設。
第八條國務院能源主管部門及其派出機構對光伏發(fā)電并網服務情況實施監(jiān)管。
電網企業(yè)應當按照積極服務、簡潔高效的原則，建立和完善光伏電站項目接網服務流程，并提供并網辦理流程說明、相關政策解釋、并網工作進度查詢以及配合并網調試和驗收等服務。
電網企業(yè)應當為分布式光伏發(fā)電接入提供便利條件，在并網申請受理、接入系統(tǒng)方案制訂、合同和協(xié)議簽署、并網驗收和并網調試全過程服務中，按照“一口對外”的原則，簡化辦理程序。
電網企業(yè)對分布式光伏發(fā)電項目免收系統(tǒng)備用容量費和相關服務費用。
第九條國務院能源主管部門及其派出機構對光伏發(fā)電并網環(huán)節(jié)的時限情況實施監(jiān)管。
光伏電站項目并網環(huán)節(jié)時限按照國家能源局有關規(guī)定執(zhí)行。
分布式光伏發(fā)電項目，電網企業(yè)自受理并網申請之日起25個工作日內向項目業(yè)主提供接入系統(tǒng)方案；自項目業(yè)主確認接入系統(tǒng)方案起5個工作日內，提供接入電網意見函，項目業(yè)主據(jù)此開展項目備案和工程設計等后續(xù)工作；自受理并網驗收及并網調試申請起10個工作日內完成關口電能計量裝置安裝服務，并與項目業(yè)主按照要求簽署購售電合同和并網協(xié)議；自關口電能計量裝置安裝完成后10個工作日內組織并網驗收及并網調試，向項目業(yè)主提供驗收意見，調試通過后直接轉入并網運行，驗收標準按國家有關規(guī)定執(zhí)行。若驗收不合格，電網企業(yè)應向項目業(yè)主提出解決方案。
第十條國務院能源主管部門及其派出機構對光伏發(fā)電項目購售電合同和并網協(xié)議簽訂、執(zhí)行和備案情況實施監(jiān)管。
電網企業(yè)應與光伏電站項目運營主體簽訂購售電合同和并網調度協(xié)議，合同和協(xié)議簽訂應當符合國家有關規(guī)定，并在合同和協(xié)議簽訂10個工作日內向國務院能源主管部門派出機構備案。光伏電站購售電合同和并網調度協(xié)議范本，國務院能源主管部門將會同國家工商行政管理部門另行制定。
電網企業(yè)應按照有關規(guī)定及時與分布式光伏發(fā)電項目運營主體簽訂并網協(xié)議和購售電合同。
第十一條國務院能源主管部門及其派出機構對電力調度機構優(yōu)先調度光伏發(fā)電的情況實施監(jiān)管。
電力調度機構應當按照國家有關可再生能源發(fā)電上網規(guī)定，編制發(fā)電調度計劃并組織實施。電力調度機構除因不可抗力或者有危及電網安全穩(wěn)定的情形外，不得限制光伏發(fā)電出力。
本辦法所稱危及電網安全穩(wěn)定的情形，應由國務院能源主管部門及其派出機構組織認定。
光伏發(fā)電項目運營主體應當遵守發(fā)電廠并網運行管理有關規(guī)定，服從調度指揮、執(zhí)行調度命令。
第十二條國務院能源主管部門及其派出機構對電網企業(yè)收購光伏發(fā)電電量的情況實施監(jiān)管。
電網企業(yè)應當全額收購其電網覆蓋范圍內光伏發(fā)電項目的上網電量。因不可抗力或者有危及電網安全穩(wěn)定的情形，未能全額收購的，電網企業(yè)應當及時將未能全額上網的時間、原因等信息書面告知光伏發(fā)電項目運營主體，并報國務院能源主管部門派出機構備案。
第十三條國務院能源主管部門及其派出機構對光伏發(fā)電并網運行維護情況實施監(jiān)管。
并網光伏電站項目運營主體負責光伏電站場址內集電線路和升壓站的運行、維護和管理，電網企業(yè)負責光伏電站配套電力送出工程和公共電網的運行、維護和管理。電網企業(yè)安排電網設備檢修應盡量不影響并網光伏電站送出能力，并提前三個月書面通知并網光伏電站項目運營主體。
分布式光伏發(fā)電項目運營主體可以在電網企業(yè)的指導下，負責光伏發(fā)電設備的運行、維護和項目管理。
第十四條國務院能源主管部門及其派出機構按照有關規(guī)定對光伏發(fā)電電量和上網電量計量情況實施監(jiān)管。
光伏電站項目上網電量計量點原則上設置在產權分界點處，對項目上網電量進行計量。電網企業(yè)負責定期進行檢測校表，裝置配置和檢測應滿足國家和行業(yè)有關電量計量技術標準和規(guī)定。
電網企業(yè)對分布式光伏發(fā)電項目應安裝兩套計量裝置，對全部發(fā)電量、上網電量分別計量。
第十五條國務院能源主管部門及其派出機構對光伏發(fā)電電費結算情況實施監(jiān)管。
光伏發(fā)電項目電費結算按照有關規(guī)定執(zhí)行。以自然人為運營主體的，電網企業(yè)應盡量簡化程序，提供便捷的結算服務。
第十六條國務院能源主管部門及其派出機構對光伏發(fā)電補貼發(fā)放情況實施監(jiān)管。
電網企業(yè)應按照國家核定的補貼標準，及時、足額轉付補貼資金。
第三章監(jiān)管措施
第十七條國務院能源主管部門派出機構與省級能源主管部門應當加強光伏發(fā)電項目管理和監(jiān)管信息共享，形成有機協(xié)作、分工負責的工作機制。
第十八條電網企業(yè)應向所在地區(qū)的國務院能源主管部門派出機構按季度報送以下信息：
1．光伏發(fā)電項目并網接入情況，包括接入電壓等級、接入容量、并網接入時間等。
2．光伏發(fā)電項目并網交易情況，包括發(fā)電量、自用電量、上網電量、網購電量等。
3．光伏電站項目并網運行過程中遇到的重要問題等。
并網光伏電站運營主體應根據(jù)產業(yè)監(jiān)測和質量監(jiān)督等相關規(guī)定，定期將運行信息上報，并對發(fā)生的事故及重要問題及時向所在?。ㄊ校┑膰鴦赵耗茉粗鞴懿块T派出機構報告。
國務院能源主管部門及其派出機構根據(jù)履行監(jiān)管職責的需要，可以要求光伏發(fā)電運營主體和電網企業(yè)報送與監(jiān)管事項相關的其他文件、資料。
第十九條國務院能源主管部門及其派出機構可采取下列措施進行現(xiàn)場檢查：
1．進入并網光伏電站和電網企業(yè)進行檢查；
2．詢問光伏發(fā)電項目和調度機構工作人員，要求其對有關檢查事項作出說明；
3．查閱、復制與檢查事項有關的文件、資料，對可能被轉移、隱匿、損毀的文件、資料予以封存；
4．對檢查中發(fā)現(xiàn)的違法行為，有權當場予以糾正或者要求限期改正。
第二十條光伏發(fā)電項目運營主體與電網企業(yè)就并網無法達成協(xié)議，影響電力交易正常進行的，國務院能源主管部門及其派出機構應當進行協(xié)調；經協(xié)調仍不能達成協(xié)議的，由國務院能源主管部門及其派出機構按照有關規(guī)定予以裁決。
電網企業(yè)和光伏發(fā)電項目運營主體因履行合同等發(fā)生爭議，可以向國務院能源主管部門及其派出機構申請調解。
第二十一條國務院能源主管部門及其派出機構可以向社會公開全國光伏發(fā)電運營情況、電力企業(yè)對國家有關可再生能源政策、規(guī)定的執(zhí)行情況等。
第二十二條電網企業(yè)和光伏發(fā)電項目運營主體違反本辦法規(guī)定，國務院能源主管部門及其派出機構可依照《中華人民共和國可再生能源法》和《電力監(jiān)管條例》等追究其相關責任。
電網企業(yè)未按照規(guī)定完成收購可再生能源電量，造成光伏發(fā)電項目運營主體經濟損失的，應當按照《中華人民共和國可再生能源法》的規(guī)定承擔賠償責任。
第四章附則
第二十三條本辦法由國家能源局負責解釋，各派出機構可根據(jù)本地實際情況擬定監(jiān)管實施細則。
第二十四條本辦法自發(fā)布之日起施行，有效期為3年。
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