并网光伏发电系统

并网光伏发电系统可以将太阳能电池阵列输出的直流电转化为与电网电压同幅、同频、同相的交流电，并实现与电网连接并向电网输送电能。这种发电系统的灵活性在于，在日照较强时，光伏发电系统在给交流负载供电的同时将多余的电能送入电网；而当日照不足，即太阳能电池阵列不能为负载提供足够电能时，又可从电网索取电能为负载供电。

结构

与公共电网相连接的太阳能光伏发电系统称为并网光伏发电系统，其结构如下图1所示，该系统包括太阳能电池阵列、DC/DC变换器、DC/AC逆变器、交流负载、变压器等部件。并网光伏发电系统可以将太阳能电池阵列输出的直流电转化为与电网电压同幅、同频、同相的交流电，并实现与电网连接并向电网输送电能。这种发电系统的灵活性在于，在日照较强时，光伏发电系统在给交流负载供电的同时将多余的电能送入电网；而当日照不足，即太阳能电池阵列不能为负载提供足够电能时，又可从电网索取电能为负载供电。过去，由于太阳能电池的成本居高不下，光伏发电大多只是应用在一些专用的独立运行的系统中，如航天、边防海岛或是边远地区的示范工程等。随着新型光伏材料的出现，产品价格的不断下降，转换效率得到不断提高，先进的电力电子器件、微处理器的推出以及先进的控制策略的应用，都使得光伏并网技术的研究和大量推广日益成为可能，光伏利用也逐步向城市并网光伏电站、小区光伏建筑集成及小功率户用光伏并网系统的方向发展。

形式

光伏与建筑相结合的形式

光伏与建筑相结合的初始形式是在建筑物的屋顶或阳台上安装一般的太阳能电池阵列，并为其配备蓄电池进行独立供电，或通过逆变控制器和变压器输出端与公共电网并联，使电网和光伏方阵共同向建筑物供电。光伏与建筑相结合进一步的形式是使光伏组件与建筑材料融为一体，并采用特殊的材料和工艺手段，将光伏组件做成屋顶、外墙、窗户等部件。这样光伏组件既能直接作为建筑材料使用又能发电，进一步降低了发电成本。

光伏发电系统和建筑相结合应用时，通常采用并网发电的形式，这类系统与独立光伏发电系统相比，具有以下五大突出的优点：（1）在阴雨天或晚间，由电网给负载供电，这样，系统不必配备储能装置，既可以降低系统造价，又免除了维护和更换蓄电池的麻烦，还增加了供电的可靠性；（2）在有日照时所发出的电能，既可供给建筑物内负载使用，如果有多余还可反馈给电网；（3）在并网光伏发电系统中，不受蓄电池荷电状态的限制，可以随时向电网存取电能；（4）在设计太阳电池方阵倾角时，可以取全年能收到最大太阳辐射量对应的角度，最大限度地发挥太阳电池方阵的发电能力；（5）夏天的太阳辐射强度大，太阳电池阵列所发的电能相对较多，而夏季也是用电的高峰期，空调等制冷设备的利用率高，耗电量大，这正好能起到为电网调峰的作用。

保护

为了保证光伏发电系统可靠安全地运行，系统中需要接入保护装置。该装置要做到一旦检测到异常就迅速做出动作从而保护系统的安全。为此，该保护装置应具有如下功能：功率器件驱动欠压保护、功率器件过流保护及速断保护、功率器件过热保护、光伏电池阵列输出欠压保护、电网电压过压和欠压保护等。保护装置要保证光伏逆变系统发生异常时，不会对所并联的电网产生较大的不良影响，反过来也要保证并联电网发生故障时，电网同样不对光伏发电系统产生损坏。

孤岛问题

孤岛效应是指当光伏发电系统所并的电网因故障、事故或停电维修跳闸时，用户端的光伏并网发电系统未能及时检测出电网的停电状态，没有迅速将光伏发电系统切离所并联电网，从而形成了由光伏发电系统和周围的负载形成的自给供电孤岛。孤岛现象发生时电网的运行方式如下图2所示。

孤岛效应发生后，电压波动、频率波动、谐波可能会同时出现，或都不出现，这受负载、并网光伏发电系统的设置、结构、运行状态及其他一些情况的影响。所以定义任何一个能总是伴随孤岛效应出现的现象是不可能的，但是必须在尽可能短的时间内阻断孤岛的产生。这是因为孤岛效应会产生一系列问题：非三相运行、有较大的谐波含量以及频率不稳，都将使孤岛现象扩大；孤岛的电压相量会相对于主网趋向漂移，当电网快速恢复时，可能会干扰重合闸；对在孤岛电网中进行检修工作的人员形成安全危害；可能出现由单相并网系统给三相负载供电的情况，造成三相负载的缺相运行，形成危害。

采用必要的反孤岛保护可以很好地解决这个问题，在检测到电网失电后立即停止工作；当电网恢复供电时，联网逆变器不会立即投入运行，而是继续检测电网信号，直至在一定时间内完全正常才会重新投入运行。

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