首页？新宝娱乐注册？随着全球工业化进程的逐步展开， 世界各国对能源的需求急剧膨胀， 而煤炭、 石油和天然气三大化石能源日渐枯竭，全球将再一次面临能源危机。在中国，按 目前的石油消耗速度，中国的现有能源储量至多可以使用50年。根据专家预测， 到2020年，中国石油消费量将突破4亿吨，其中一半以上将依赖进口，天然气的 需求量将达到200亿立方米。同时，大量使用化石能源会对生态环境造成严重的 破坏。 根据相关资料显示， 目前人类使用化石燃料己经为人类生存环境带来了严 重的后果，由于大量使用化石能源，全世界每天产生约1亿吨温室效应气体，已 经造成极为严重的大气污染，同时使得地球表面气温逐年升高;近若干年来全球 CO2排放量迅速增长，如果不加控制，温室效应将使南、北两极的冰山融化，这 可能会使海平面上升几米，四分之一的人类生活空间将由此受到极大威胁。 能源、 环境与发展已成为当今世界急待解决的问题，因此开发利用可再生能 源和各种绿色能源以实现可持续发展是人类必须采取的措施。 虽然目前人类可利 用的太阳能、风能、地热能、水能等能源形式都是无污染能源，但从能源的稳定 性、数量、利用条件等诸多因素考虑，太阳能无疑是符合可持续发展战略的理想 的绿色能源。全球能源专家们认定，太阳能将成为21世纪最重要的能源之一。 自20 世纪50年代太阳能电池的空间应用到如今的太阳能光伏集成建筑，世 界光伏产业已经走过了近半个世纪的历史。由于太阳能资源分布相对广泛、蕴藏 丰富，光伏发电系统具有清洁、安全、寿命长以及维护量小等诸多优点，光伏发 电被认为将是21世纪最重要、最具活力的新能源。在世界各国尤其是美、日、德 等发达国家先后发起的大规模国家光伏发展计划和太阳能屋顶计划的刺激和推 动下，光伏产业近几年保持着年均30%以上的高速增长。其中，以光伏集成建筑 为核心的光伏并网发电市场已经超过独立光伏应用， 近几年的增长速度都在40% 以上， 成为世界光伏产业的最主要发动机。并网光伏发电经成为光伏发电领域研 究和发展的最新亮点。 1.2 光伏发电的发展 1.2.1 国外光伏发电产业的现状 化石能源资源的有限性和环境保护压力的增加， 使世界上许多国家加强了对
绿色能源和可再生能源技术发展的大力支持。技术方面，经过几十年的发展，澳 大利亚新南威尔士人研制的单品硅光伏电池效率己达23.7％，多品硅电池效率突 破19.8％。同时，研究人员正在探索用切薄硅片、扩大平面面积或者使用聚光的 方法，力争把硅片的成本降低到0.8美元/WP。据预测，在今后15-20年间利用这 几种方法有望把硅片的成本降低到0.5美元/WP， 这样， 光伏系统的价格可以降低 到接近3美元/WP。薄膜电池是在廉价衬底上采用低温设备技术沉积半导体薄膜 的光伏器件， 材料与器件设备同时完成， 工艺技术简单， 便于大面积连续化生产； 设备能耗低，缩短了回收期。太阳能电池实现薄膜化，大大节省了昂贵的半导体 材料，具有大幅度降低成本的潜力，是当前国际上研究开发的主要方向。除了光 伏电池以外，当前国际上最新的研发热点主要集中在低成本、高效率、高稳定性 的光伏逆变器件和光伏建筑集成应用系统等方面， 专用逆变设备和相关系统的最 佳配置涉及到多项技术。美国、德国、荷兰、日本、澳大利亚等国家在光伏屋顶 计划的激励下，许多企业和研究机构成功地推出了多种不同的高性能逆变器。 产业化方面， 光伏发电发展的初期主要是依靠各国政府在政策及资金方面的 大力支持，现在己逐步商业化，进入了一个新的发展阶段。光伏发电的市场前景 吸引了一批国际知名企业或企业财团介入光伏电池制造业。这些大公司的介入， 使产业化进程大大加快。 预计今后10年， 光伏组件的生产将以每年增长20％-30％ 甚至更高的递增速度发展，到 2010年将可能达到4600MW/年的生产量，总装机 容量将可能达到 18GW 。国际光伏产业在过去 10 年中的平均年增长率为 20 ％， 1998年世界太阳能电池组件生产量为155MW，2000年增长到288MW，2002年达 到540MW。截止到2006年底，世界光伏发电累计总装机容量达到了 1300MW。 目前全球太阳能光伏电池产业的销售收入超过20亿美元。预计到2050年左右，太 阳能光伏发电将达到世界总发电量10％-20％， 成为人类的基本能源之一。 同时， 世界光伏市场发生了很大变化， 开始由主要为边远农村地区和通信设备、气象台 站、 航标等特殊应用领域解决供电问题，逐步向并网发电和与建筑相结合的常规 供电方向及商业化应用方向发展。从上世纪70年代起，许多国家掀起了太阳能光 伏发电热潮，美国、日本、欧盟、印度等国家纷纷制定雄心勃勃的中长期发展规 划推动光伏技术和光伏产业的发展，推动这一新能源产业的发展。目前，世界光 伏产业正以31.2％的平均年增长率高速发展，是全球增长率最高的产业，己成为 当今世界最受关注、增长幅度最快的能源产业之一。 自上个世纪90年代以来，国外发达国家掀起了发展“屋顶光伏发电系统”的 研发高潮，屋顶光伏发电系统不单独占地，将太阳电池安装在现成的屋顶上，非 常适应太阳能能量密度较低的特点， 而且其灵活性和经济性都大大优于大型光伏 并网发电，有利于普及，有利于战备和能源安全，所以受到了各国的重视。1993
年，德国首先开始实施由政府补贴支持的“2000个光伏屋项计划”，同时制定了 “可再生能源电力供应法”，极大地刺激了光伏发电市场。日本在光伏发电与建 筑相结合的市场方面己经做出了十几年的努力， 预计到2010年光伏屋顶发电系统 总容量达到7600MW。日本光伏屋顶发电系统的特点是：太阳电池组件和房屋建 筑材料形成一体，如“太阳电池瓦”和“太阳电池玻璃幕墙”等，这样太阳电池 就可以很容易地被安装在建筑物上，也很容易被建筑公司所接受。1997年6月， 美国前总统克林顿宣布实施“百万个太阳能屋顶计划”，计划到2010年安装100 万套太阳能屋顶。 许多其他发达国家也都有类似的光伏屋项发电项目或计划，如 荷兰、瑞士、芬兰、奥地利、英国、加拿大等。属于发展中国家的印度也在1997 年12月宣布到2020年将建成，50万套太阳能屋顶发电系统。 新能源是二十一世纪世界经济发展中最具决定力的五大技术领域之一。 太阳 能是一种清洁、高效和永不衰竭的新能源。在新世纪中，各国政府都将太阳能资 源利用作为国家可持续发展战略的重要内容。据资料预测显示，到2010年，全世 界光伏产业将累计达到14-15GW， 这表明世界光伏产业发展有着巨大的发展空间。 总之， 从能源利用的国际发展趋势来看，光伏发电最终将以替代能源的角色进入 电力市场。预计到2030年，光伏发电在世界的总发电量中将占到5％-20％。 国外并网型逆变器己经是种比较成熟的市场产品， 例如在欧洲光伏专用逆变 器市场中就有SMA，西门了等众多的公司具有市场化的产品，其中SMA在欧洲 市场中占有的50％份额。除欧洲外，美国、加拿大、澳大利亚、新西兰以及亚洲 的日本在并网型逆变器方面也都已经产品化。 综上所述， 目前国外光伏并网逆变器产品的研发主要集中在最大功率跟踪和 逆变环节集成的单级能量变换上，功率主要为几百瓦到五千瓦的范围，控制电路 主要采用数字控制，注重系统的安全性、可靠性和扩展性，均具有各种完善的保 护电路。 1.2.2 我国光伏产业的发展 技术方面，经过十多年的努力，我国光伏发电技术有了很大的发展，光伏电 池技术不断进步，与发达国家相比有差距，但差距在不断缩小。光伏电池转换效 率不断提高，目前单晶硅电池实验室效率达20％，批量生产效率为14％，多晶硅 实验室效率为12％。在2000年之后，多晶硅产品逐步走出实验室，开始形成规模 生产，其效率与发达国家相比，差距在不断缩小。 产业化方面，2000年以后，我国光伏产业进入快速发展期，但整体发展水平 仍然落后于国际先进水平， 参与国际竞争有一定的难度。2003年国内光伏电池的 生产能力约20MW，但光伏组件的封装能力约50MW，远大于光伏电池的生产能
力。虽然到2002年底，我国己有近20MW的光伏电池生产能力，但实际生产量仅 为4MW左右，占世界光伏电池实际生产量的1％左右。在2002-2003年国家实施 的总装机容量20MW的“光明工程”项目中，国内生产的光伏电池的应用量不足 10％， 错过了这一市场时机。 近期内我国光伏发电市场仍将是为无电地区供电为 主，有一定的市场潜力，但也有局限性。2001年及以前，我国光伏产品的年销售 量均保持在3-4MW，其中单品硅产品占80％，非单品硅产品占20％。2005年， 光明工程项目使市场年销售量猛增到20MW，光伏系统保有量达到40MW左右。 从市场份额上石， 光伏发电在2000年前的主要应用领域是： 通讯行业占40％-50％， 农村电气化行业(主要包括户用光伏系统和乡村级光伏发电)占40％左右，其它领 域占10％左右。但2007年当年农村电气化领域的市场份额占到85％以上。目前， 国内光电池硅片的生产能力己达4.5M瓦，在西藏7个无水无电县中已全部建成了 光伏发电，其中功率最大的100KW。 我国的光伏并网发电的关键技术和设备主要依靠进口， 国内光伏系统主要采 用单位功率因素并网，不具备电能质量控制功能。因此，研究具有电能质量调节 功能的光伏并网系统的研究具有重要意义， 其研究主要放在逆变器的控制方法上， 相同的拓扑电路， 采用不同的控制方法能够产生不同的控制效果。对逆变器建立 模型并进行分析， 采用先进的控制策略对于改善光伏并网系统的性能是必不可少 的。同时采用先进的控制算法是提高逆变器效率的方法之一。 综上所述， 我国的光伏市场和光伏企业面临严峻的挑战，如果把我国光伏产 业的发展放到国际光伏发展的大环境中考虑， 世界光伏产业每年以31％的速度发 展，而我国的光伏产业每年只有15％的增长率，光伏企业的发展靠市场，光伏市 场的发展靠政策。光伏发电成本高，无法与常规能源竞争，所以更需要政府制定 强有力的法规和政策支持以驱动我国光伏产业的商业化发展。然而，我国的光伏 企业虽然弱小，但经过努力已经有了一定的基础，当前，对光伏企业的发展来说 机遇和挑战并存。另外，我国的太阳能资源非常丰富，据统计，太阳能年辐照总 量大于502万千焦/平方米， 年日照时数在2200小时以上的地区约占国土面积的2/3 以上。我国《1996-2010年新能源和可再生能源发展纲要》中明确指出，要按社 会主义市场经济的要求， 加快新能源和可再生能源的发展和产业化的建设，并且 将可再生能源的发展计划纳入了我国的“十五”能源规划，要求采取措施调整能 源结构， 提高清洁能源在能源消费中所占的比重，要求通过技术进步来推动可再 生能源事业的发展，鼓励发展利用太阳能；鼓励改造传统能源利用技术，提高能 源利用效率，降低污染排放，并给予税收优惠等支持政策。综上可知，在我国， 光伏发电产业的发展前景是辉煌的；一方面，我国现在还有很多人生活在无电、 缺电的西部边远地区， 解决这些地区的用电问题，很大程度上依赖于太阳能及其
它新能源的大规模应用；另一方面，在东部沿海经济比较发达的地区，利用太阳 能发电作为补充或替代能源又将会给我国光伏产业的发展提供一个新的发展空 间。 1.3 光伏发电的趋势 随着电力电子元器件的发展、 数字信号处理技术的应用以及先进的控制方法 的提出， 电力电子能量变换发生了巨大的变化。 首先， 元器件正向着低导通损耗、 快速化、智能化、封装合理化等几个方向发展。低导通损耗将有助于并网型逆变 器系统提高效率；减少发热；快速化将减小开关应力；智能化将有助于提高系统 可靠性；封装的改进将减少寄生参数、有效散热、保持高机械强度。其次，数字 信号处理技术的应用有助于减少并网逆变器输出的直流成分；提高开关频率；减 小滤波器体积；改善输出波形；快速响应电网瞬态变化。最后，先进的控制方法 将有助于改善输出波形质量， 从而减小滤波环节的体积；提高系统的动态响应性 能。因此，并网型逆变器的发展必将沿着数字化、高频化的方向进行。
2.1 光伏系统的组成和原理 光伏系统由以下三部分组成：太阳电池组件；充、放电控制器、逆变器、测 试仪表和计算机监控等电力电子设备和蓄电池或其他蓄能和辅助发电设备。 太阳 能光伏发电的基本原理就是在太阳光的照射下， 将太阳电池组件产生的电能通过 控制器的控制给蓄电池充电或者在满足负载需求的情况下直接给负载供电， 如果 日照不足或者在夜间则由蓄电池在控制器的控制下给直流负载供电， 对于含交流 负载的光伏系统而言，还需要增加逆变器将直流电变成交流电。 光伏系统的规模和应用形式各异，如系统规模跨度很大，小到0.3～2W的太 阳能庭院灯，大到MW级的太阳能光伏电站。其应用形式也多种多样，在家用、 交通、通信、空间应用等诸多领域都能得到广泛的应用。尽管光伏系统规模大小 不一，但其组成结构和工作原理基本相同。图2-1是一个典型的供应直流负载的 光伏系统示意图。其中包含了光伏系统中的几个主要部件： 光伏组件方阵：由太阳电池组件（或光伏电池组件）按照系统需求串、并联 而成， 在太阳能的照射下将太阳能转换成电能输出，它是太阳能光伏系统的核心 组件。 蓄电池：将太阳电池组件产生的电能储存起来，当光照不足或晚上、或者负 载需求大于太阳电池组件所发的电量时， 将储存的电能释放以满足负载的能量需 求， 它是太阳能光伏系统的储能部件。 目前太阳能光伏系统常用的是铅酸蓄电池， 对于较高要求的系统， 通常采用深放电阀控式密封铅酸蓄电池、深放电吸液式铅 酸蓄电池等。 控制器：它对蓄电池的充、放电条件加以规定和控制，并按照负载的电源需 求控制太阳电池组件和蓄电池对负载的电能输出，是整个系统的核心控制部分。 随着太阳能光伏产业的发展，控制器的功能越来越强大，有将传统的控制部分、 逆变器以及监测系统集成的趋势，如AES公司的SPP和SMD系列的控制器就集成 了上述三种功能。 逆变器：在太阳能光伏供电系统中，如果含有交流负载，那么就要是用逆变 器设备， 将太阳能电池产生的直流或蓄电池产生的直流转换成负载需求的交流电。
2.2 系统的分类和介绍 般将光伏系统分为独立系统、并网系统和混合系统。如果根据光伏系统的应 用形式、应用规模和负载的类型，对光伏供电系统进行比较细致的划分，可将光 伏系统分为如下六种类型：小型太阳能供电系统（ Small DC）；简单直流系统 （Simple DC） ； 大型太阳能供电系统 （Large DC） ； 交流、 直流供电系统 （AC/DC） ； 并网系统（Utility Grid Connect）；混合供电系统（Hybrid）；并网混合系统。 下面就每种系统的工作原理和特点进行说明。
2.2.1 小型太阳能供电系统 该系统的特点是系统中只有直流负载而且负载功率比较小， 整个系统结构简
单，操作简便。其主要用途是一般的户用系统，负载为各种民用的直流产品以及 相关的娱乐设备。 如在我国西北边远地区就大面积推广使用了这种类型的光伏系 统，负载为直流节能灯、收录机和电视机等，用来解决无电地区家庭的基本照明 问题。
2.2.2 简单直流系统 该系统的特点是系统负载为直流负载而且对负载的使用时间没有特别的要 求， 负载主要是在白天使用， 所以系统中没有使用蓄电池， 也不需要使用控制器。 系统结构简单， 直接使用太阳能太阳电池组件给负载供电，省去了能量在蓄电池 中的储存和释放过程所造成的损失，以及控制器中的能量损失，提高了太阳能的 利用效率。 其常用于光伏水泵系统、 一些白天临时设备用电和旅游设施中。 图4-4 显示的就是一个简单直流的光伏水泵系统。 这种系统在发展中国家的无纯净自来 水供饮地区得到了广泛的应用，产生了良好的社会效益。 2.2.3 大型太阳能供电系统 与上述两种光伏系统相比， 这种光伏系统仍适用于直流电源系统，但是这种 太阳能光伏系统的负载功率较大，为了保证可靠地给负载提供稳定的电力供应， 其相应的系统规模也较大， 需要配备较大的太阳能太阳电池组件阵列和较大的蓄 电池组， 常应用于通信、 遥测、 监测设备电源， 农村的集中供电站， 航 标灯塔、 路灯等领域。我国在西部地区实施的“光明工程”中，一些无电地区建设的部分 乡村光伏电站就是采用这种形式； 中国移动和中国联通公司在偏僻无电网地区建 设的通信基站也采用了这种光伏系统供电。
2.2.4 交、直流供电系统 与上述的三种太阳能光伏系统不同的是， 这种光伏系统能够同时为直流和交 流负载提供电力， 在系统结构上比上述三种系统多了逆变器，用于将直流电转换 为交流电以满足交流负载的需求。通常这种系统的负载耗电量也比较大，从而系 统的规模也较大。 在一些同时具有交流和直流负载的通信基站和其它一些含有交、 直流负载的光伏电站中得到应用。 2.2.5 并网系统 这种光伏系统最大的特点就是太阳电池组件产生的直流电经过并网逆变器 转换成符合市电电网要求的交流电之后直接接入公共电网， 并网系统中光伏方阵 所产生电力除了供给交流负载外，多余的电力反馈给电网。在阴雨天或夜晚，太 阳电池组件没有产生电能或者产生的电能不能满足负载需求时就由电网供电。 因 为直接将电能输入电网，免除配置蓄电池，省掉了蓄电池储能和释放的过程，可 以充分利用光伏方阵所发的电力从而减小了能量的损耗，并降低了系统的成本。 但是系统中需要专用的并网逆变器，以保证输出的电力满足电网电力对电压、频 率等电性能指标的要求。因为逆变器效率的问题，还是会有部分的能量损失。这 种系统通常能够并行使用市电和太阳能太阳电池组件阵列作为本地交流负载的 电源， 降低了整个系统的负载缺电率。而且并网光伏系统可以对公用电网起到调 峰作用。 但并网光伏供电系统作为一种分散式发电系统，对传统的集中供电系统 的电网会产生一些不良的影响，如谐波污染，孤岛效应等。
2.2.6 混合供电系统 这种太阳能光伏系统中除了使用太阳能太阳电池组件阵列之外， 还使用了燃 油发电机作为备用电源。 使用混合供电系统的目的就是为了综合利用各种发电技 术的优点，避免各自的缺点。比方说，上述几种独立光伏系统的优点是维护少， 缺点是能量输出依赖于天气， 不稳定。综合使用柴油发电机和太阳电池组件的混 合供电系统与单一能源的独立系统相比所提供的能源对天气的依赖性要小， 它的 优点是： 使用混合供电系统可以达到可再生能源的更好利用。 因为可再生能源是变化 的，不稳定的，所以系统必须按照能量产生最少的时期进行设计。由于系统是按 照最差的情况进行设计，所以在其他的时间，系统的容量过大。在太阳辐照最高 峰时期产生的多余能量没法使用而白白浪费了。 整个独立系统的性能就因此而降 低。 如果最差月份的情况和其他月份差别很大，有可能导致浪费的能量等于甚至 超过设计负载的需求。 具有较高的系统实用性。 在独立系统中因为可再生能源的变化和不稳定会导 致系统出现供电不能满足负载需求的情况，也就是存在负载缺电情况，使用混合 系统则会大大地降低负载缺电率。 和单用柴油发电机的系统相比，具有较少的维护和使用较少的燃料。 较高的燃油效率。在低负荷的情况下，柴油机的燃油利用率很低，会造成燃 油的浪费。 在混合系统中可以进行综合控制使得柴油机在额定功率附近工作，从 而提高燃油效率。 负载匹配更佳。 使用混合系统之后，因为柴油发电机可以即时提供较大的功
率， 所以混合系统可以适用于范围更加广泛的负载系统，例如可以使用较大的交 流负载，冲击载荷等。还可以更好的匹配负载和系统的发电，只要在负载的高峰 时期打开备用能源即可简单的办到。有时候，负载的大小决定了需要使用混合系 统， 大的负载需要很大的电流和很高的电压。 如果只是使用太阳能成本就会很高。 但混合系统也有其自身的缺点： 控制比较复杂。 因为使用了多种能源，所以系统需要监控每种能源的工作情 况，处理各个子能源系统之间的相互影响、协调整个系统的运作，这样就导致其 控制系统比独立系统复杂，现在多使用微处理芯片进行系统管理。 初期工程较大。混合系统的设计，安装，施工工程都比独立工程要大。 比独立系统需要更多的维护。油机的使用需要很多的维护工作，比如更换机 油滤清器，燃油滤清器，火花塞等，还需要给油箱添加燃油等。 污染和噪音。 因为混合系统中使用了柴油机，这样就不可避免地产生噪音和 污染。 很多在偏远无电地区的通信电源和民航导航设备电源， 因为对电源的要求很 高，都采用混合系统供电，以求达到最好的性价比。 2.2.7 并网混合供电系统 随着太阳能光伏产业的发展，出现了可以综合利用太阳能光伏阵列、市电和 备用油机的并网混合供电系统。 这种系统通常是控制器和逆变器集成一体化，使 用电脑芯片全面控制整个系统的运行， 综合利用各种能源， 达到最佳的工作状态， 并可以配备使用蓄电池。进一步提高系统的负载供电保障率，例如 AES的SMD 逆变器系统。该系统可以为本地负载提供合格的电源，并可以作为一个在线UPS （不间断电源）工作。它可向电网供电，也可从电网获得电力，是个双向逆变/ 控制器。系统工作方式是将市电和光伏电源并行工作，对于本地负载而言，如果 太阳电池组件产生的电能足够负载使用， 它将直接使用太阳电池组件产生的电能 供给负载的需求。 如果太阳电池组件产生的电能超过即时负载的需求还能将多余 的电能返回给电网；如果太阳电池组件产生的电能不够用，则将自动启用市电， 使用市电供给本地负载的需求；而且，当本地负载功耗小于 SMD逆变器额定市 电容量的60％时，市电就会自动给蓄电池充电，保证蓄电池长期处于浮充状态； 如果市电产生故障， 即市电停电或者市电的供电品质不合格，系统就会自动断开 市电，转成独立工作模式，由蓄电池和逆变器提供负载所需的交流电能。一旦市 电恢复正常，即电压和频率都恢复到正常状态以内，系统就会断开蓄电池，改为 并网模式工作，由市电供电。有的并网混合供电系统中还可以将系统监控、控制 和数据采集功能集成到控制芯片中。
电池行业是２１世纪的朝阳行业，发展前景十分广阔。在电池行业中，最没 有污染、 市场空间最大的应该是太阳能电池，太阳能电池的研究与开发越来越受 到世界各国的广泛重视 3.1 工作原理 太阳电池是一种具有光生伏打效应的半导体器件(简称 “光伏器件)， 它直接 将太阳光转换成直流电， 是光伏发电的最基本单元。太阳电池由两层半导体材料 组成，其厚度大约为1/100英寸，形成两个区域：一个正荷电区，一个负荷电区。 负区位于电池的上层， 在这一层强迫渗透磷并与硅粘在一起。正区置于电池表层 的下面，正负界而区域称为p-n结。制造电池时p-n结被赋子了恒定的特性。当阳 光投射到太阳电池内保持松散状态的电子时，这时靠近p-n结的电子朝向电池的 表层流动。 金属线将光伏组件里每个电池的前面与下一个电池的背面相连，这样 使电流通过许多p-n结，建立起所有电池的串联电压。在每个电池p-n结处的电压 增加大约0.5V的电动势，这个电池电压与电池的尺寸无关。电流受电池面积和日 照强度的影响，较大面积的电池能够产生较强的电流。 3.2 薄膜太阳能电池的分类 硅太阳能电池由于成本原因， 最初只能用于空间， 随着技术发展和工艺成熟， 应用也逐步扩大。 面对今天的能源供应状况和日益严重的环境污染，以至危及人 类自身生存的现实， 开发新能源和可再生能源的理念已被世界各国广泛接受。大 力发展薄膜型太阳能电池不失为当前最明智的选择。 薄膜太阳能电池有： 非晶硅薄膜太阳能电池、 微 （多） 晶硅薄膜太阳能电池、 铜铟硒薄膜太阳能电池、铜铟镓硒薄膜太阳能电池、碲化隔薄膜太阳能电池、染 料敏化薄膜太阳能电池、有机薄膜太阳能电池和其他。 随着科技的不断进步， 人们对新能源的需求越来越迫切，太能能电池得到了 迅速的发展。图3-1和图3-2所示分别为太阳能电池的市场需求情况和太阳能电池 效率的发展情况。
非晶硅薄膜太阳能电池:是發展最完整的薄膜式太陽能電池。其結構通常為 p-i-n（或n-i-p）偶及型式，p層跟n層主要座為建立內部電場， I層則由非晶系矽 構成。非晶矽的優點在於對於可見光譜的吸光能力很強，而且利用濺鍍或是化學 氣相沉積方式生成薄膜的生產方式成熟且成本低廉，材料成本相對於其他化合物 半導體材料也便宜許多；不過缺點則有轉換效率低(約5~7%)，以及會產生嚴重的 光劣化現象的問題，因此無法打入太陽能發電市場，而多應用於小功率的消費性
電子產品市場。不過在新一代的非晶矽多接面太陽能電池(MultijuctionCell)已經 能夠大幅改善純非晶矽太陽電池的缺點，轉換效率可提升到 6~8%，使用壽命也 獲得提昇。未來在具有成本低廉的優勢之下，仍將是未來薄膜太陽能電池的主流 之一。 微（多）晶硅薄膜太阳能电池：微晶矽其實是非晶矽的改良材料，其結構介 於非晶矽和晶體矽之間，主要是在非晶體結構中具有微小的晶體粒子，因此同時 具有非晶矽容易薄膜化，製程便宜的特性，以及晶體矽吸收光譜廣，且不易出現 光劣化效應的優點，轉換效率也較高。目前已有將a-Si和nc-Si疊層後製成的薄膜 太陽能電池商品(由日本Sanyo研發成功)，可鍍膜在一般窗戶玻璃上，透光的同 時仍可發電，因此業界廣泛看好將是未來非晶矽材料薄膜太陽電池的的發展主 流。 铜铟硒薄膜太阳能电池：CIGS(CopperIndiumGalliumDiselenide)都屬於化合 物半導體。這兩種材料的吸光(光譜)範圍很廣，而且穩定性也相當好。轉換效率 方面，若是利用聚光裝置的輔助，目前轉換效率已經可達30%，標準環境測試下 最高也已經可達到19.5%，足以媲美單晶矽太陽電池的最佳轉換效率。在大面積 製程上，採用軟性塑膠基板的最佳轉換效率也已經達到14.1%。由於穩定性和轉 換效率都已經相當優異 ， 因此被視為是未來最有發展潛力的薄膜太陽能電池種類 之一。 碲化隔薄膜太阳能电池：CdTe同樣屬於化合物半導體，電池轉換效率也不 差：若使用耐高溫(~600度C)的硼玻璃作為基板轉換效率可達16%，而使用不耐 高溫但是成本較低的鈉玻璃做基板也可達到12%的轉換效率，轉換效率遠優於非 晶矽材料。此外，CdTe是二元化合物，在薄膜製程上遠較CIS或CIGS容易控制， 再加上可應用多種快速成膜技術(如蒸鍍法)，模組化生產容易，因此容易應用於 大面積建材，目前已經有商業化產品在市場行銷，轉換效率約11%。不過，雖然 CdTe技術有以上優點，但是因為鎘已經是各國管制的高污染性重金屬，因此此 種材料技術未來發展前景仍有陰影存在。 染料敏化薄膜太阳能电池： 染料敏化感染料電池是太陽能電池中相當新穎的 技術，產品是由透明導電基板、二氧化鈦(TiO2)奈米微粒薄膜、染料(光敏化劑)、 電解質和ITO電極所組成。此種太陽能電池的優點在於二氧化鈦和染料的材料成 本都相對便宜，又可以利用印刷的方法大量製造，基板材料也可更多元化。不過 目前主要缺點一是在於轉換效率仍然相當低 (平均約在 7~8%，實驗室產品可達 10%)，且在UV照射和高熱下會出現嚴重的光劣化現象，二是在於封裝過程較為 困難(主要是因為其中的電解質的影響)，因此目前仍然是以實驗室產品為主。然 而，基於其低廉成本以及廣泛應用層面的吸引力，多家實驗機構仍然在積極進行
技術的突破。 有机薄膜太阳能电池：有機導電高分子太陽能電池是直接利用有機高分子半 導體薄膜(通常厚度約為100nm)作為感光和發電材料。此種技術共有兩大優點， 一在於薄膜製程容易(可用噴墨、浸泡塗佈等方式)，而且可利用化學合成技術改 變分子結構，以提昇效率，另一優點是採用軟性塑膠作為基板材料，因此質輕， 且具有高度的可撓性。目前市面上已經有多家公司推出產品，應用在可攜式電子 產品如NB、PDA的戶外充電上面，市場領導者則是美國Konarka公司。不過，由 於轉換效率過低(約4~5%)的最大缺點 ， 因此此種太陽能電池的未來發展市場應該 是結合電子產品的整合性應用，而非大規模的太陽能發電。 3.3 非晶硅薄膜太阳能电池 非晶硅薄膜太阳能电池由Carlson和Wronski在20世纪70年代中期开发成功， 80年代其生产曾达到高潮， 约占全球太阳能电池总量的20％左右，但由于非晶硅 太阳能电池转化效率低于晶体硅太阳能电池， 而且非晶硅太阳能电池存在光致衰 减效应的缺点： 光电转换效率会随着光照时间的延续而衰减，其发展速度逐步放 缓。 目前非晶硅薄膜太阳能电池产量占全球太阳能电池总量的10％左右。 但由于 晶体硅的短缺及价格上涨将是长期存在的事实，即使晶体硅瓶颈突破，能源节省 优势仍然能保障非晶硅太阳能电池的生存空间。 非晶硅薄膜太阳能电池的优点： 低成本： 单结晶硅太阳电池的厚度0.5um。 主要原材料是生产高纯多晶硅过 程中使用的硅烷，这种气体，化学工业可大量供应，且十分便宜，制造一瓦非晶 硅太阳能电池的原材料本约RMB3.5-4（效率高于6%）且晶体硅太阳电池的基本 厚度为240-270um，相差200多倍，大规模生产需极大量的半导体级，仅硅片的 成本就占整个太阳电池成本的65-70%，在中国1瓦晶体硅太阳电池的硅材料成本 已上升到RMB22以上。从原材料供应角度分析，人类大规模使用阳光发电，最 终的选择只能是非晶硅太阳电池及其它薄膜太阳电池，别无它法。 能量返回周期短：转换效率为6%的非晶硅太阳电池，其生产用电约1.9度电/ 瓦，由它发电后返回的时间约为1.5-2年，这是晶硅太阳电池无法比拟的。 大面积自动化生产： 目前， 世界上最大的非晶硅太阳电池是Switzland Unaxis 的KAI-1200 PECVD 设备生产的1100mm*1250mm单结晶非晶硅太阳电池，起初 是效率高于 9% 。其稳定输出功率接近 80W/ 片。商品晶体硅太阳电池还是以 156mm*156mm和125mm*125mm为主。 短波响应优于晶体硅太阳电池： 上海尤力卡公司曾在中国甘肃省酒泉市安装
一套6500瓦非晶硅太阳能电站，其每千瓦发电量为 1300KWh，而晶体硅太阳电 池每千瓦的年发电量约为1100-1200KWh。非晶硅太阳电池显示出其极大的使用 优势。 非晶硅太阳能电池存在的问题： 效率较低：单晶硅太阳能电池，单体效率为14%-17%(AMO)，而柔性基体非 晶硅太阳电池组件（约 1000平方厘米）的效率为10-12%，还存在一定差距。相 同的输出电量所需太阳能电池面积增加， 对于对太阳能电池占地面积要求不高的 场合尤其适用，如农村和西部地区。我国目前尚有约28000个村庄、700万户、大 约3000万农村人口还没有用上电， 60%的有电县严重缺电；光致衰减效应也可 在电量输出中加以考虑， 我们认为以上缺点已不成为其发展的障碍，非晶硅太阳 能电池已迎来新的发展机遇。 稳定性问题：非晶硅太阳能电池的光致衰减，所谓的W-S效应，是影响其大 规模生产的重要因素。目前，柔性基体非晶硅太阳能电池稳定效率已超过10%， 已具备作为空间能源的基本条件。 成本问题：非晶硅太阳能电池投资额是晶体硅太阳能电池的5倍左右，因此 项目投资有一定的资金壁垒。且，成本回收周期较长，昂贵的设备折旧率是大额 回报率的一大瓶颈。 3.4 非晶硅太阳能电池的发展现状 3.4.1 大规模的成本发电站 1996年美国APS公司在美国加州建了一个400千瓦的非晶硅电站,引起光伏产 业振动。 Mass公司 ( 欧洲第三大太阳能系统公司 )去年从中国进口约 5MWp 的非晶硅 太阳能电池。 日本CANECA公司年产25MWp的非晶硅太阳能电池大部分输往欧洲建大型 发电站(约每座500KWp-1000KWp)。 德国RWESCHOOTT公司也具有30MWp年产量,全部用于建大规模太阳能电 站。 3.4.2 与建筑相配合，建造太阳能房 非晶硅太阳能电池可以制成半透明的，如作为建筑的一部分，白天既能发电 又能使部分光线透过玻璃进入室内，为室内提供十分柔和的照明(紫外线被滤掉)
能挡风雨， 又能发电;美国， 欧洲和日本的太阳能电池厂家已生产这种非晶硅瓦。 如下图所示为光伏建筑一体化。
3.4.3 国内外非晶硅太阳能电池的生产现状及存在的问题 如下表所示为世界主要的非晶硅太阳能电池的生产厂家 MWp 日本 kaneka 德国 RWE Schottsolar 日本三菱 电机 日本富士 通 日本TDK 日本三洋 太阳能 美国ECD 15 研究单位 5 5 不锈钢为衬底,效率高于8% 聚酰亚胺为衬底,效率高于8.5% 10 聚合物为衬底柔性非晶太阳电池 10 玻璃衬底非晶太阳电池 30 最大组件100*605mm,玻璃衬底 25 生产品种 910*910mm电池组件 ,玻璃衬底
存在的问题：产量少；效率低；稳定性差；面积小；外观不均匀。 3.4.4 非晶矽薄膜太阳能电池的制造 如下图3-3所示为非晶矽薄膜太阳能电池的构造
4.1 光伏逆变器的分类及工作原理 1．分类 逆变器又称电源调整器， 根据逆变器在光伏发电系统中的用途可分为独立型 电源用和并网用二种。根据波形调制方式又可分为方波逆变器、阶梯波逆变器、 正弦波逆变器和组合式三相逆变器。对于用于并网系统的逆变器，根据有无变压 器又可分为变压器型逆变器和无变压器型逆变器。 2．工作原理 逆变器是一种由半导体器件组成的电力调整装置， 主要用于把直流电力转换 成交流电力。 一般由升压回路和逆变桥式回路构成。升压回路把太阳电池的直流 电压升压到逆变器输出控制所需的直流电压； 逆变桥式回路则把升压后的直流电 压等价地转换成常用频率的交流电压。逆变器主要由晶体管等开关元件构成，通 过有规则地让开关元件重复开-关 （ON-OFF） ， 使直流输入变成交流输出。 当然， 这样单纯地由开和关回路产生的逆变器输出波形并不实用。 一般需要采用高频脉 宽调制（SPWM），使靠近正弦波两端的电压宽度变狭，正弦波中央的电压宽度 变宽， 并在半周期内始终让开关元件按一定频率朝一方向动作，这样形成一个脉 冲波列（拟正弦波）。然后让脉冲波通过简单的滤波器形成正弦波。 4.2 光伏逆变器的功能 逆变器不仅具有直交流变换功能， 还具有最大限度地发挥太阳电池性能的功 能和系统故障保护功能。 归纳起来有自动运行和停机功能、最大功率跟踪控制功 能、防单独运行功能（并网系统用）、自动电压调整功能（并网系统用）、直流 检测功能（并网系统用）、直流接地检测功能（并网系统用）。这里简单介绍自 动运行和停机功能及最大功率跟踪控制功能。 1．自动运行和停止功能 早晨日出后，太阳辐射强度逐渐增强，太阳电池的输出也随之增大，当达到 逆变器工作所需的输出功率后，逆变器即自动开始运行。进入运行后，逆变器便 时时刻刻监视太阳电池组件的输出， 只要太阳电池组件的输出功率大于逆变器工 作所需的输出功率，逆变器就持续运行，直到日落停机，即使阴雨天逆变器也能 运行。 当太阳电池组件输出变小， 逆变器输出接近0时， 逆变器便形成待机状态。 2．最大功率跟踪控制功能
太阳电池组件的输出是随太阳辐射强度和太阳电池组件自身温度 （芯片温度） 而变化的。 另外由于太阳电池组件具有电压随电流增大而下降的特性，因此存在 能获取最大功率的最佳工作点。 太阳辐射强度是变化着的，显然最佳工作点也是 在变化的。相对于这些变化，始终让太阳电池组件的工作点处于最大功率点，系 统始终从太阳电池组件获取最大功率输出，这种控制就是最大功率跟踪控制。太 阳能发电系统用的逆变器的最大特点就是包括了最大功率点跟踪（MPPT）这一 功能。 目前光伏逆变器行业领军者是德国公司艾斯玛（ SMA），技术处在行业的 顶点。 国内起步较晚， 比较有实力的并网逆变器企业有： 合肥阳光电源有限公司、 SIEMENS中国分公司、北京科诺伟业科技有限公司； 离网逆变器做的较好的企业：合肥阳光电源有限公司、北京科诺伟业技 术有限公司、南京冠亚电源设备有限公司、北京恒电电源设备有限公司等。 4.3 逆变器的选择 采用交流电力输出的光伏发电系统，由光伏阵列、充放电控制器、蓄电池和 逆变电源四部分组成（并网发电系统一般可省去蓄电池），而逆变电源是关键部 件。光伏发电系统对逆变电源要求较高： (1) 要求具有较高的效率。由于目前太阳电池的价格偏高，为了最大限度地 利用太阳电池，提高系统效率，必须设法提高逆变电源的效率。 (2) 要求具有较高的可靠性。目前光伏发电系统主要用于边远地区，许多电 站无人值守和维护， 这就要求逆变电源具有合理的电路结构， 严格的元器件筛选， 并要求逆变电源具备各种保护功能，如输入直流极性接反保护，交流输出短路保 护，过热，过载保护等。 (3) 要求直流输入电压有较宽的适应范围，由于太阳电池的端电压随负载和 日照强度而变化， 蓄电池虽然对太阳电池的电压具有钳位作用，但由于蓄电池的 电压随蓄电池剩余容量和内阻的变化而波动， 特别是当蓄电池老化时其端电压的 变化范围很大， 如12V蓄电池，其端电压可在10V-16V之间变化，这就要求逆变 电源必须在较大的直流输入电压范围内保证正常工作， 并保证交流输出电压的稳 定。 (4) 在中、大容量的光伏发电系统中，逆变电源的输出应为失真度较小的正 弦波。这是由于在中、大容量系统中，若采用方波供电，则输出将含有较多的谐 波分量， 高次谐波将产生附加损耗， 许多光伏发电系统的负载为通信或仪表设备， 这些设备对电网品质有较高的外，当中、大容量的光伏发电系统并网运行时，为 避免铎公共电网的电力污染，也要求逆变电源输出正弦波电流。
根据逆变器对离网型主要光伏发电系统运行特性的影响和光伏系统对逆变 器的性能要求，一般可从以下几个方面去考虑并评价逆变器： 额定输出量：表征逆变器向负载供电的能力。额定输出容量值高的逆变器 可带更多的用电负载。但当逆变器的负载不是纯阻性时，也就是输出功率小于1 时，逆变器的负载能力将小于所给出的额定输出容量值。 输出电压稳定度：表征逆变器输出电压的稳压能力。多数逆变器产品给出的 是输入直流电压在允许波动范围内该逆变器输出电压的偏差百分比， 通常称为电 压调整率。 高性能的逆变器应同时给出当负载由0%-100%变化时，该逆变器输出 电压的偏差百分比， 通常称为负载调整率。性能良好的逆变器的电压调整率应≤ ±3%，负载调整率应≤±6%。 整机效率：表征逆变器自身功率损耗的大小，通常以%表示。容量较大的逆 变器还应给出满负荷效率值和低负荷效率值。 kw 级以下逆变器的效率应为 80%-85%，10kw级逆变器的效率应为85%-90%。逆变器的效率的高地对光伏发 电系统提高有效发电量和降低发电成本有重要影响。 保护功能： 过电压、 过电流及短路保护是保证逆变器安全运行的最基本措施。 功能完美的正弦波逆变器还具有欠电压保护、缺相保护及温度越限报警等功能。 起动性能： 逆变器应保证在额定负载下可靠起动。高性能的逆变器可做到连 续多次满负荷起动而不损坏功率器件。小型逆变器为了自身安全，有时采用软起 动或限流起动。 对于大功率光伏发电系统和联网光伏发电系统逆变器的波形失真度和噪声 水平等技术性能也十分重要。 在在选用离网型光伏发电系统用的逆变器时，除依 据上述5项基本评价内容外，还应注意以下几点： 应具有足够的额定输出容量和负载能力。逆变器的选用，首先要考虑具有足 够的额定容量， 以满足最大负荷下设备对电功率的要求。对于以单一设备为负载 的逆变器， 其额定容量的选取较为简单，当用电设备为纯阻性负载或功率因数大 于0.9时，选取逆变器的额定容量为电设备容量的1.1-1.15倍即可。在逆变器以多 个设备为负载时， 逆变器容量的选取要考虑几个用电设备同时工作的可能性，即 “负载同时系数”。 应具有较高的电压稳定性能。 在离网型光伏发电系统中均以蓄电池为储能设 备。当标称电压为12V的蓄电池处于浮充电状态时，端电压可达1.5V，短时间过 充电状态可达15V。蓄电池带负荷放电终了时端电压可降至10.5V或更低。蓄电 池端电压的起伏可达标称电压的30%左右。 这就要求逆变器具有较好的调压性能 才能保证光伏发电系统以稳定的交流电压供电。 在各种负载下具有高效率或较高效率。 整机效率高是光伏发电用逆变器区别
于 通 用 型 逆 变 器 的 一 个 显 著 特 点 。 10kw 级 的 通 用 型 逆 变 器 实 际 效 率 只 有 70%-80%，将其用于光伏发电系统时将带来总发电量20%-30%的电能损耗。因此 光伏发电系统专用逆变器在设计中应特别注意减少自身功率损耗， 提高整机效率。 因此这是提高光伏发电系统技术经济指标的一项重要措施。 在整机效率方面对光 伏发电专用逆变器的要求是：kw级以下逆变器额定负荷效率≥80%-85%，低负 荷效率≥ 65%-75% ； 10kw 级逆变器额定负荷效率≥ 85%-90% ，低负荷效率≥ 70%-80%。 应具有良好的过电流保护与短路保护功能。光伏发电系统正常运行过程中， 因负载故障、 人员误操作及外界干扰等原因而引起的供电系统过电流或短路，是 完全可能的。 逆变器对外电路的过电电流及短路现象最为敏感，是光伏发电系统 中的薄弱环节。因此，在选用逆变器时，必须要求具备有良好的对过电流及短路 的自我保护功能。 维护方便。高质量的逆变器在运行若干年后，因元器件失效而出现故障，应 属于正常现象。 除生产厂家需有良好的售后服务系统外，还要求生产厂家在逆变 器生产工艺、结构及元器件选型方面具有良好的可维护性。例如，损坏元器件有 充足的备件或容易买到，元器件的互换性好；在工艺结构上，元器件容易拆装， 更换方便。这样，即使逆变器出现故障，也可迅速恢复正常。
5.1 蓄电池的设计 蓄电池的设计思想是保证在太阳光照连续低于平均值的情况下负载仍可以 正常工作。我们可以设想蓄电池是充满电的，在光照度低于平均值的情况下，太 阳电池组件产生的电能不能完全填满由于负载从蓄电池中消耗能量而产生的空 缺，这样在第一天结束的时候，蓄电池就会处于未充满状态。如果第二天光照度 仍然低于平均值， 蓄电池就仍然要放电以供给负载的需要，蓄电池的荷电状态继 续下降。 也许接下来的第三天第四天会有同样的情况发生。但是为了避免蓄电池 的损坏， 这样的放电过程只能够允许持续一定的时间，直到蓄电池的荷电状态到 达指定的危险值。 为了量化评估这种太阳光照连续低于平均值的情况，在进行蓄 电池设计时，我们需要引入一个不可缺少的参数：自给天数，即系统在没有任何 外来能源的情况下负载仍能正常工作的天数。 这个参数让系统设计者能够选择所 需使用的蓄电池容量大小。 一般来讲，自给天数的确定与两个因素有关：负载对电源的要求程度；光伏 系统安装地点的气象条件即最大连续阴雨天数。 通常可以将光伏系统安装地点的 最大连续阴雨天数作为系统设计中使用的自给天数， 但还要综合考虑负载对电源 的要求。 对于负载对电源要求不是很严格的光伏应用，我们在设计中通常取自给 天数为3～5天。 对于负载要求很严格的光伏应用系统，我们在设计中通常取自给 天数为7～14天。所谓负载要求不严格的系统通常是指用户可以稍微调节一下负 载需求从而适应恶劣天气带来的不便，而严格系统指的是用电负载比较重要，例 如常用于通信，导航或者重要的健康设施如医院、诊所等。此外还要考虑光伏系 统的安装地点，如果在很偏远的地区，必须设计较大的蓄电池容量，因为维护人 员要到达现场需要花费很长时间。 光伏系统中使用的蓄电池有镍氢、镍镉电池和铅酸蓄电池，但是在较大的系 统中考虑到技术成熟性和成本等因素，通常使用铅酸蓄电池。在下面内容中涉及 到的蓄电池没有特别说明指的都是铅酸蓄电池。 蓄电池的设计包括蓄电池容量的设计计算和蓄电池组的串并联设计。首先， 给出计算蓄电池容量的基本方法。 基本公式： 第一步， 将每天负载需要的用电量乘以根据实际情况确定的自给天数就可以 得到初步的蓄电池容量。 第二步， 将第一步得到的蓄电池容量除以蓄电池的允许最大放电深度。因为
不能让蓄电池在自给天数中完全放电，所以需要除以最大放电深度，得到所需要 的蓄电池容量。 最大放电深度的选择需要参考光伏系统中选择使用的蓄电池的性 能参数， 可以从蓄电池供应商得到详细的有关该蓄电池最大放电深度的资料。通 常情况下，如果使用的是深循环型蓄电池，推荐使用80%放电深度（DOD）；如 果使用的是浅循环蓄电池， 推荐选用使用50%DOD。设计蓄电池容量的基本公式 见下： 蓄电池容量
下面我们介绍确定蓄电池串并联的方法。每个蓄电池都有它的标称电压。为 了达到负载工作的标称电压， 我们将蓄电池串联起来给负载供电，需要串联的蓄 电池的个数等于负载的标称电压除以蓄电池的标称电压。 串联蓄电池数 设计修正： 以上给出的只是蓄电池容量的基本估算方法， 在实际情况中还有很多性能参 数会对蓄电池容量和使用寿命产生很大的影响。 为了得到正确的蓄电池容量设计， 上面的基本方程必须加以修正。 对于蓄电池， 蓄电池的容量不是一成不变的，蓄电池的容量与两个重要因素 相关：蓄电池的放电率和环境温度。 首先， 我们考虑放电率对蓄电池容量的影响。蓄电池的容量随着放电率的改 变而改变，随着放电率的降低，蓄电池的容量会相应增加。这样就会对我们的容 量设计产生影响。 进行光伏系统设计时就要为所设计的系统选择在恰当的放电率 下的蓄电池容量。 通常， 生产厂家提供的是蓄电池额定容量是10小时放电率下的 蓄电池容量。 但是在光伏系统中，因为蓄电池中存储的能量主要是为了自给天数 中的负载需要， 蓄电池放电率通常较慢，光伏供电系统中蓄电池典型的放电率为 100～200小时。在设计时我们要用到在蓄电池技术中常用的平均放电率的概念。 光伏系统的平均放电率公式如下： 平均放电率（小时）=
上式中的负载工作时间可以用下述方法估计： 对于只有单个负载的光伏系统， 负载的工作时间就是实际负载平均每天工作的小时数； 对于有多个不同负载的光 伏系统， 负载的工作时间可以使用加权平均负载工作时间，加权平均负载工作时 间的计算方法如下： 加权平均负载工作时间 =
根据上面两式就可以计算出光伏系统的实际平均放电率， 根据蓄电池生产商 提供的该型号电池在不同放电速率下的蓄电池容量， 就可以对蓄电池的容量进行 修正。 下面考虑温度对蓄电池容量的影响。 蓄电池的容量会随着蓄电池温度的变化 而变化，当蓄电池温度下降时，蓄电池的容量会下降。通常，铅酸蓄电池的容量 是在25℃时标定的。 随着温度的降低， 0℃时的容量大约下降到额定容量的90％， 而在-20℃的时候大约下降到额定容量的80％，所以必须考虑蓄电池的环境温度 对其容量的影响。 如果光伏系统安装地点的气温很低， 这就意味着按照额定容量设计的蓄电池 容量在该地区的实际使用容量会降低，也就是无法满足系统负载的用电需求。在 实际工作的情况下就会导致蓄电池的过放电，减少蓄电池的使用寿命，增加维护 成本。这样，设计时需要的蓄电池容量就要比根据标准情况（25℃）下蓄电池参 数计算出来的容量要大， 只有选择安装相对于25℃时计算容量多的容量，才能够 保证蓄电池在温度低于25℃的情况下，还能完全提供所需的能量。
蓄电池生产商一般会提供相关的蓄电池温度-容量修正曲线。在该曲线上可 以查到对应温度的蓄电池容量修正系数， 除以蓄电池容量修正系数就能对上述的 蓄电池容量初步计算结果加以修正。 上面是一个典型的温度－放电率－容量变化 曲线。 因为低温的影响， 在蓄电池容量设计上还必须要考虑的一个因素就是修正蓄 电池的最大放电深度以防止蓄电池在低温下凝固失效，造成蓄电池的永久损坏。 铅酸蓄电池中的电解液在低温下可能会凝固，随着蓄电池的放电，蓄电池中不断 生成的水稀释电解液，导致蓄电池电解液的凝结点不断上升，直到纯水的0℃。 在寒冷的气候条件下，如果蓄电池放电过多，随着电解液凝结点的上升，电解液 就可能凝结，从而损坏蓄电池。即使系统中使用的是深循环工业用蓄电池，其最
大的放电深度也不要超过80％。 下图给出了一般铅酸蓄电池的最大放电深度和蓄 电池温度的关系，系统设计时可以参考该图得到所需的调整因子。
在设计时要使用光伏系统所在地区的最低平均温度， 然后从上图或者是由蓄 电池生产商提供的最大放电深度－蓄电池温度关系图上找到该地区使用蓄电池 的最大允许放电深度。通常，只是在温度低于零下8度时才考虑进行校正。 完整的蓄电池容量设计计算 考虑到以上所有的计算修正因子， 我们可以得到如下蓄电池容量的最终计算 公式。 电池容量(@指定放电率)＝ 参数的总结分析 ● 最大允许放电深度： 一般而言， 浅循环蓄电池的最大允许放电深度为50％， 而深循环蓄电池的最大允许放电深度为80％。如果在严寒地区，就要考虑到低温 防冻问题对此进行必要的修正。 设计时可以适当地减小这个值扩大蓄电池的容量， 以延长蓄电池的使用寿命。例如，如果使用深循环蓄电池，进行设计时，将使用 的蓄电池容量最大可用百分比定为60％而不是80％， 这样既可以提高蓄电池的使 用寿命， 减少蓄电池系统的维护费用， 同时又对系统初始成本不会有太大的冲击。 根据实际情况可对此进行灵活地处理。 ● 温度修正系数：当温度降低的时候，蓄电池的容量将会减少。温度修正 系数的作用就是保证安装的蓄电池容量要大于按照25℃标准情况算出来的容量 值，从而使得设计的蓄电池容量能够满足实际负载的用电需求。 ● 指定放电率：指定放电率是考虑到慢的放电率将会从蓄电池得到更多的 容量。 使用供应商提供的数据， 可以选择适于设计系统的在指定放电率下的合适 蓄电池容量。 如果在没有详细的有关容量－放电速率的资料的情况下，可以粗略
的估计认为，在慢放电率（C/100到C/300）的情况下，蓄电池的容量要比标准状 态多30％。 (5) 蓄电池组的并联设计 当计算出了所需的蓄电池的容量后， 下一步就是要决定选择多少个单体蓄电 池加以并联得到所需的蓄电池容量。这样可以有多种选择，例如，如果计算出来 的蓄电池容量为500Ah，那么我们可以选择一个500Ah的单体蓄电池，也可以选 择两个250Ah的蓄电池并联，还可以选择5个100Ah的蓄电池并联。从理论上讲， 这些选择都可以满足要求，但是在实际应用当中，要尽量减少并联数目。也就是 说最好是选择大容量的蓄电池以减少所需的并联数目。 这样做的目的就是为了尽 量减少蓄电池之间的不平衡所造成的影响， 因为一些并联的蓄电池在充放电的时 候可能会与之并联的蓄电池不平衡。并联的组数越多，发生蓄电池不平衡的可能 性就越大。一般来讲，建议并联的数目不要超过4组。 目前，很多光伏系统采用的是两组并联模式。这样，如果有一组蓄电池出现 故障，不能正常工作，就可以将该组蓄电池断开进行维修，而使用另外一组正常 的蓄电池，虽然电流有所下降，但系统还能保持在标称电压正常工作。总之，蓄 电池组的并联设计需要考虑不同的实际情况，根据不同的需要作出不同的选择。 5.2 光伏组件设计 (1) 基本公式 在前面的章节中， 我们讲述了光伏供电系统中蓄电池的设计方法。下面我们 将讲述如何设计太阳电池组件的大小。 太阳电池组件设计的基本思想就是满足年 平均日负载的用电需求。 计算太阳电池组件的基本方法是用负载平均每天所需要 的能量（安时数）除以一块太阳电池组件在一天中可以产生的能量（安时数）， 这样就可以算出系统需要并联的太阳电池组件数， 使用这些组件并联就可以产生 系统负载所需要的电流。 将系统的标称电压除以太阳电池组件的标称电压，就可 以得到太阳电池组件需要串联的太阳电池组件数， 使用这些太阳电池组件串联就 可以产生系统负载所需要的电压。基本计算公式如下： 并联的组件数量＝
(2) 光伏组件方阵设计的修正 太阳电池组件的输出， 会受到一些外在因素的影响而降低，根据上述基本公
式计算出的太阳电池组件， 在实际情况下通常不能满足光伏系统的用电需求，为 了得到更加正确的结果，有必要对上述基本公式进行修正。 将太阳电池组件输出降低10％ 在实际情况工作下， 太阳电池组件的输出会受到外在环境的影响而降低。泥 土， 灰尘的覆盖和组件性能的慢慢衰变都会降低太阳电池组件的输出。通常的做 法就是在计算的时候减少太阳电池组件的输出10％来解决上述的不可预知和不 可量化的因素。 我们可以将这看成是光伏系统设计时需要考虑的工程上的安全系 数。又因为光伏供电系统的运行还依赖于天气状况,所以有必要对这些因素进行 评估和技术估计， 因此设计上留有一定的余量将使得系统可以年复一年地长期正 常使用。 将负载增加10％以应付蓄电池的库仑效率 在蓄电池的充放电过程中，铅酸蓄电池会电解水，产生气体逸出，这也就是 说着太阳电池组件产生的电流中将有一部分不能转化储存起来而是耗散掉。 所以 可以认为必须有一小部分电流用来补偿损失， 我们用蓄电池的库仑效率来评估这 种电流损失。不同的蓄电池其库仑效率不同，通常可以认为有5～10％的损失， 所以保守设计中有必要将太阳电池组件的功率增加10％以抵消蓄电池的耗散损 失。 (3) 完整的太阳电池组件设计计算 考虑到上述因素，必须修正简单的太阳电池组件设计公式,将每天的负载除 以蓄电池的库仑效率， 这样就增加了每天的负载，实际上给出了太阳电池组件需 要负担的真正负载； 将衰减因子乘以太阳电池组件的日输出，这样就考虑了环境 因素和组件自身衰减造成的太阳电池组件日输出的减少， 给出了一个在实际情况 下太阳电池组件输出的保守估计值。综合考虑以上因素，可以得到下面的计算公 式。
日平均负载（AH） 『组件日输出（AH） 衰减因子』 并联的组件数量＝ 库仑效率 系统电压（V） 组件电压（V）
利用上述公式进行太阳电池组件的设计计算时，还要注意以下一些问题： 考虑季节变化对光伏系统输出的影响，逐月进行设计计算 对于全年负载不变的情况， 太阳电池组件的设计计算是基于辐照最低的月份。 如果负载的工作情况是变化的， 即每个月份的负载对电力的需求是不一样的，那 么在设计时采取的最好方法就是按照不同的季节或者每个月份分别来进行计算，
计算出的最大太阳电池组件数目就为所求。通常在夏季、春季和秋季，太阳电池 组件的电能输出相对较多， 而冬季相对较少，但是负载的需求也可能在夏季比较 的大， 所以在这种情况下只是用年平均或者某一个月份进行设计计算是不准确的， 因为为了满足每个月份负载需求而需要的太阳电池组件数是不同的， 那么就必须 按照每个月所需要的负载算出该月所必须的太阳电池组件。 其中的最大值就是一 年中所需要的太阳电池组件数目。例如，可能你计算出你在冬季需要的太阳电池 组件数是10块， 但是在夏季可能只需要5块， 但是为了保证系统全年的正常运行， 就不得不安装较大数量的太阳电池组件即10块组件来满足全年的负载的需要。 根据太阳电池组件电池片的串联数量选择合适的太阳电池组件 太阳电池组件的日输出与太阳电池组件中电池片的串联数量有关。 太阳电池 在光照下的电压会随着温度的升高而降低， 从而导致太阳电池组件的电压会随着 温度的升高而降低。 根据这一物理现象，太阳电池组件生产商根据太阳电池组件 工作的不同气候条件，设计了不用的组件：36片串联组件与33片串联组件。 36片太阳电池组件主要适用于高温环境应用， 36片太阳电池组件的串联设计 使得太阳电池组件即使在高温环境下也可以在Imp附近工作。通常，使用的蓄电 池系统电压为12V， 36片串联就意味着在标准条件 （25℃） 下太阳电池组件的Vmp 为17V，大大高于充电所需的12V电压。当这些太阳电池组件在高温下工作时， 由于高温太阳电池组件的损失电压约为2V，这样Vmp为15V，即使在最热的气候 条件下也足够可以给各种类型的蓄电池充电。 采用36片串联的太阳电池组件最好 是应用在炎热地区， 也可以使用在安装了峰值功率跟踪设备的系统中，这样可以 最大限度的发挥太阳电池组件的潜力。 33片串联的太阳电池组件适宜于在温和气候环境下使用33片串联就意味着 在标准条件 （25℃） 下太阳电池组件的Vmp为16V， 稍高于充电所需的12V电压。 当这些太阳电池组件在40-45℃下工作时，由于高温导致太阳电池组件损失电压 约为1V，这样Vmp为15V，也足够可以给各种类型的蓄电池充电。但如果在非常 热的气候条件下工作，太阳电池组件电压就会降低更多。如果到50℃或者更高， 电压会降低到14V或者以下，就会发生电流输出降低。这样对太阳电池组件没有 害处， 但是产生的电流就不够理想，所以33片串联的太阳电池组件最好用在温和 气候条件下。 使用峰值小时数的方法估算太阳电池组件的输出 因为太阳电池组件的输出是在标准状态下标定的，但在实际使用中，日照条 件以及太阳电池组件的环境条件是不可能与标准状态完全相同， 因此有必要找出 一种可以利用太阳电池组件额定输出和气象数据来估算实际情况下太阳电池组 件输出的方法， 我们可以使用峰值小时数的方法估算太阳电池组件的日输出。该
方法是将实际的倾斜面上的太阳辐射转换成等同的利用标准太阳辐射 1000 W/ m2照射的小时数。将该小时数乘以太阳电池组件的峰值输出就可以估算出太阳 电池组件每天输出的安时数。 太阳电池组件的输出为峰值小时数×峰值功率。例 如： 如果一个月的平均辐射为5.0kWh/m2， 可以将其写成5.0 hours × 1000W/ m2， 而1000 W/ m2正好也就是用来标定太阳电池组件功率的标准辐射量， 那么平均辐 射为5.0kWh/ m2就基本等同于太阳电池组件在标准辐射下照射5.0小时。 这当然不 是实际情况，但是可以用来简化计算。因为1000W/ m2是生产商用来标定太阳电 池组件功率的辐射量， 所以在该辐射情况下的组件输出数值可以很容易从生产商 处得到。 为了计算太阳电池组件每天产生的安时数，可以使用峰值小时×太阳电 池组件的 Imp。例如，假设在某个地区倾角为30 度的斜面上按月平均每天的辐 射量为5.0kWh/ m2， 可以将其写成5.0 hours × 1000W/ m2。 对于一个典型的75W 太阳电池组件，Imp为4.4Amps，就可得出每天发电的安时数为5.0×4.4Amps = 22.0Ah/天。 使用峰值小时方法存在一些缺点，因为在峰值小时方法中做了一些简化，导 致估算结果和实际情况有一定的偏差。 首先， 太阳电池组件输出的温度效应在该方法中被忽略。在计算中对太阳电 池组件的Imp要进行补偿。因为在工作的时候，蓄电池两端的电压通常是稍微低 于Vmp，这样太阳电池组件输出电流就会稍微高于 Imp，使用Imp作为太阳电池 组件的输出就会比较保守。 这样，温度效应对于由较少的电池片串联的太阳电池 组件输出的影响就比对由较多的电池片串联的太阳电池组件的输出影响要大。 所 以峰值小时方法对于36片串联的太阳电池组件比较准确， 对于33片串联的太阳电 池组件则较差，特别是在高温环境下。对于所有的太阳电池组件，在寒冷气候的 预计会更加准确。 其次，在峰值小时方法中，利用了气象数据中测量的总的太阳辐射，将其转 换为峰值小时。实际上，在每天的清晨和黄昏，有一段时间因为辐射很低，太阳 电池组件产生的电压太小而无法供给负载使用或者给蓄电池充电， 这就将会导致 估算偏大。通常，这一点造成的误差不是很大，但对于由较少电池片串联的太阳 电池组件的影响比较大。 所以对36片串联的太阳电池组件每天输出的估算就比较 准确，而对于33片串联的太阳电池组件的估算则较差。 再次，在利用峰值小时方法进行太阳电池组件输出估算时默认了一个假设， 即假设太阳电池组件的输出和光照完全成线性关系， 并假设所有的太阳电池组件 都会同样地把太阳辐射转化为电能。但实际上不是这样的，这种使用峰值小时数 乘以电流峰值的方法有时候会过高地估算某些太阳电池组件的输出。 不过，总的来说，在已知本地倾斜斜面上太阳能辐射数据的情况下，峰值小
时估计方法是一种对太阳电池组件输出进行快速估算很有效的方法。 下面举例说明如何使用上述方法计算光伏供电系统需要的太阳电池组件数。 一个偏远地区建设的光伏供电系统，该系统使用直流负载，负载为 24V， 400Ah/天。该地区最低的光照辐射是一月份，如果采用30度的倾角，斜面上的平 均日太阳辐射为3.0 kWh/ m2，也就是相当于3个标准峰值小时。对于一个典型的 75W太阳电池组件，每天的输出为： 组件日输出=3.0峰值小时 ×4.4安培=13.2 Ah/天 假设蓄电池的库仑效率为90%，太阳电池组件的输出衰减为10％。根据上述 公式，
日平均负载（AH） 『组件日输出（AH） 衰减因子』 并联组件数量= 库仑效率
根据以上计算数据，可以选择并联组件数量为38，串联组件数量为2，所需 的太阳电池组件数为： 总的太阳电池组件数=2串×38并 = 76块
6.1 天和家/43kWp屋顶并网光伏发电系统设计 6.1.1 项目简介 1．天和家园住宅小区概况 浙江省慈溪市天和家园住宅小区占地面积64 788m2， 总建筑面积13． 4万m2。 小区住宅整体布置方式为南北朝向，南北均无高大建筑物，无遮阴情况，日照充 分。小区建筑住宅以多层为主，屋顶呈人字形，楼高 22.2-22.86m。计划在天和 家园20号楼屋顶装设太阳能电池板，建住宅小区太阳能光伏发电示范电站。 20 号楼目前处于在建状态，-屋顶可利用面积有：西侧平台，面积 87m ；斜屋面， W1-W7共7块，总面积(斜面)113.9m。；露台，L1-L5共5个，总面积233.44m 。 2．设计要求 a．该项目有一定的公众影响力。美观与否非常重要，要求光伏电池组件的 安装应保持屋顶的风格和美观，并与小区及周围环境相协调。 b．该光伏电站主要提供天和家园小区公用设施用电，包括：地下车库西区 照明灯35．2kW，地下车库东区照明．灯21．4kW，智能化设备2kW等。要求在 阴雨天气时，’应能使用城市电网为公用负荷供电。 c．光伏电站建设费用计入小区开发成本。建成后随小区移交物业管理，要 求节省投资。维护管理方便。 6.1.2 光伏发电系统运行方式的选择 太阳能光伏发电系统的运行方式可分为两类。即：独立运行和并网运行。独 立运行的光伏发电系统需要有蓄电池作为储能装置， 主要用于无电网的边远地区。 由于必须有蓄电池储能装置，所以整个系统的造价很高。在有公共电网的地区。 光伏发电系统一般与电网连接， 即采用并网运行方式。并网型光伏发电系统的优 点是可以省去蓄电池， 而将电网作为自己的储能单元。由于蓄电池在存储和释放 电能的过程中，伴随着能量的损失，且蓄电池的使用寿命通常仅为5～8年，报废 的蓄电池又将对环境造成污染， 所以，省去蓄电池后的光伏系统不仅可大幅度降 低造价，还具有更高的发电效率和更好的环保性能，且维护简单、方便。在建筑 密度很大的城市住宅小区中， 能够安装太阳能电池板的面积有限，住宅小区屋顶 光伏发电系统的容量通常远远小于其变压器的容量， 即光伏系统的发电功率始终
小于小区负载的功率，没有剩余电能送入上级城市电网。 综合考虑，该光伏发电系统拟采用并网运行方式．并在小区内局部并网，不 考虑将电能输入上级城市电网，系统原理图如图l所示。采取小区内局部并网运 行方式提高了上级城市电网的安全性。
6.1.3 系统设计 1．设计依据 该系统的设计依据有：《光伏系统并网技术要求》（GB/T19939-2005）；当 地气象资料；建设方提供的相关资料及要求。 2．光伏系统太阳能电池组件的配置方案 （1）最佳方阵倾角的确定 慈溪市介于北纬30002/-30024/和东经121002/ -121042/ 之间，处于北亚热带南 缘， 属季风型气候。 平均年日照时数2038小时， 太阳年辐射量4 000~4 800MJ/m2， 年日照百分率47％。查阅相关资料可知，太阳能电池组件方阵最佳倾角为300。 （2）太阳能电池组件的选择与布置 （a）太阳能电池组件的选择 目前，高效晶体硅太阳能电池的光电转换效率已达2l％以上，大批量生产的
单晶硅光伏电池组件的光电转换效率也已达到14％以上。 该系统选用了常州天合 光能有限公司生产的rlSM一175D型高效单晶硅电池组件．其外形如图2所示。
TSM一175D型电池组件技术参数如下，峰值功率：Pm=175WP；开路电压： =43.58V；最佳工作电压：UOC=36.2V；短路电流：ISC=4.97A；最佳工作电流：， m=4.85A；重量：G=16kg；尺寸：长×宽×厚=l 581 mm×809mm×40mm。 （b）太阳能电池组件的布置 将太阳能光伏发电应用于城市住宅小区时，与建在边远地区、荒漠地区的独 立光伏电站有很多不同点， 不能简单地将太阳能电池方阵按最佳倾角的要求布置， 必须要充分考虑与周围环境的协调和美观。 根据建设方提供的加号楼屋面图参见 图(3)以及现场考察情况，电池方阵布置方案如下： a． 西侧平台面积87m2。 采用锯齿型方阵。 共安装组件36块， 方阵倾角为30o。 功率为：175Wp×36=6300W 。 b．斜屋面W1~W7，共7块小屋面可安装太阳能组件，总面积(斜面)113.9m2， 与斜屋面平行安装组件87块， 方阵倾角为斜屋面坡度310。 功率为： 175W×87=15 225Wp。 c． 顶层露台上方装饰性花架有L1~L5共5个可安装太阳能组件。 面积233.44m。 ， 考虑露台的采光和建筑的整体布局和美观。 将露台上方装饰性花架前半部分空出 一定面积，保持装饰性花架的原貌，后部约有163 m2安装组件，共安装组件126 块， 为减少风压及屋顶的美观， 方阵倾角为70。 功率为： 175Wp×126=22050Wp。 该布置方案共安装了 TSM-175D 型高效单晶硅太阳能组件 249 块，总功率为 43 575WP。，设计按43kWp配置、计算。 （3）太阳能组件的分组串接 从系统效率考虑，直流电压越高效率就越高，住宅用电电压为 220~400V。 安装组件时，原则上要在同一日照条件使用串联的组件，否则，其他组件会受输 出量最低组件的影响导致整体输出严重下降。 该方案屋面布置的太阳能电池组件 在安装后的光照有两种情况： a． 平台、 露台上方装饰性花架安装的组件将不会受到建筑物等的挡光影响；
b．斜屋面安装的组件在每天的不同时间段，其光照将会受到不同方向建筑 的一定影响。 为了将组件串接后的热斑效应损耗降到最低， 将受到不同方向建筑物影响的 组件进行分组。 将受到相同方向建筑物影响的组件归为一组。并且在系统中采用 多组串逆变器(在后面的逆变器中详述)。为了平衡逆变器的功率，每台多组串逆 变器都接入了多组的组件。 由多组串逆变器的每路MPPT(最大功率跟踪)电路对每 路组件进行最大功率点跟踪， 从而使因挡光引起的组件功率损失降低到最低限度。 电池组件分组数参见图3所示(电池组件被圈的为一组)。 3．并网逆变器选择和配置方案 （a）并网逆变器的选择 并网逆变器是并网光伏系统的重要电力电子设备． 其主要功能是把来自太阳 能电池方阵输出的直流电转换成与电网电力相同电压和频率的交流电， 并把电力 输送给与交流系统连接的负载， 同时还具有极大限度地发挥太阳能电池方阵性能 的功能和异常或故障时的保护功能，即：①尽可能有效地获取因天气变化而变动 的太阳能电池方阵输出所需的自动运行和停机功能， 以及最大功率跟踪控制功能； ②保护电网安全所需的防单独运行功能和自动电压调整功能 ③电网或并网逆变 器发生异常时， 安全脱网或停下逆变器的功能。 已进入实用阶段的并网逆变器的 回路方式有电网频率变压器绝缘方式、 高频变压器绝缘方式和无变压器方式3种。 其中无变压器回路方式因在成本、尺寸、质量和效率等方面具有优势而被广泛采 用。该系统的并网逆变器选用德国艾思玛公司 (SMA)生产的Sunny Mini Central 系 列 SMC6000TL 型 无 变 压 器 集 中 式 逆 变 器 和 Sunny Boy 系 列 SB50OOTL MultiString型无变压器多组串逆变器，具有过压保护、对地故障保护、孤岛效应 保护、过载保护、短路故障保护等完善的保护功能，并具有内置逆变采集器和 RS485、 RS232通信接口， 可方便地获取逆变器的运行参数(直流输入电压和电流、 交流输出电压和电流、功率、电网频率等)。其技术参数如表1所示。
多组串逆变器采用了每路独立的最大功率跟踪， 可以处理不同朝向和不同型 号的光电组件， 也可以弥补不同连接串中的光电组件数量和部分阴影的影响。因 而可以有效地避免屋面安装的组件因阴影引起的功率损失。 （b）逆变器与电池组件的分组匹配 逆变器与电池组件的分组串接如图4所示。在标准测试条件下逆变器所接入 的每路组件数量、输入电压、功率如表2所示。对照表1可知，该方案逆变器与电 池组件的配置是合理的，满足要求。 4．太阳能光伏发电系统负载的选择 从严格意义上说， 并网光伏发电系统是将整个城市的电网系统作为自己的储 能单元，因而，光伏系统所带负载时任意的，不存在选择问题。但由于我国《可 再生能源法》刚刚于2006年1月1日实施。《可再生能源法》的“上网电价法”和 “全网平摊” 法规尚未实施， 这就带来了住宅小区移交物业管理后电费管理上的 困难。因而，为了更好地保证上级城市电网的安全，方便管理，太阳能并网光伏 系统负载的选择原则应是使屋顶并网光伏系统的发电功率小于所带负载的用电 功率，并且尽可能使负载的用电时间与光伏系统的发电时间相匹配。 天和家园设置了高压环网站一座，在小区各负荷点设置了7个箱变，其中2# 箱变为800 kV·A，6#箱变l000kV．A．其它均为630 kV·A。与光伏系统公共接 入点相连的4#箱变变压器容量为630kV·A，主要供小区公用负荷用电。天和家 园公用负载主要有： 地下车库西区照明灯35． 2kW， 地下车库东区照明灯21． 4kW，
智能化设备2 kW，以及小区景观灯、围墙灯等。地下车库照明负荷曲线与太阳 光日照曲线接近， 因此， 选择地下车库照明和智能化设备用电为光伏系统的负荷。 总负荷功率为58．6kW，大于光伏系统的峰值功率43kW ，且所安装的光伏系统 峰值功率43kW。 不到所连4#箱变容量的10％， 保证了无电能输入上级城市电网， 符合设计要求。
6.1.4 防雷设计 1．防直击雷措施 直击雷是指直接落到太阳能电池阵列、低压配电线路、电气设备以及在其旁 的雷击。 防直击雷的基本措施是安装避雷针。由于该光伏系统中的外置设备在整 个环境中不是最高建筑物， 所以设计为：把所有屋顶电池组件的钢结构与屋顶建 筑的防雷网相连，以达防雷击的目的，并符合《光伏(PV)发电系统过电压保护导则》(SJ/T11127)中有关规定。 2．防感应雷措施 太阳能光伏发电系统的雷电浪涌入侵途径，除了太阳能电池阵列外。还有配 电线路、 接地线以及它们的组合。从接地线侵入是由于近旁的雷击使大地电位上 升，相对比电源高，从而产生从接地线向电源侧反向电流引起的。根据sJ/T11127 中有关规定。该系统主要采取以下措施： a．在每路直流输入主回路内装设浪涌保护装置，并分散安装在防雷接线箱 内。 屋顶光伏并网发电系统在组件与逆变器之间加入防雷接线。
