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    摘要：本文對 4Kw 小型光伏并網發電系統進行了分析，對發電形式、陣列設計等內容進行了設計，同時選擇了系統中所需要用到的如逆變器以及光伏電池等設備。
    關鍵詞:太陽能;光伏;發電;系統;設計
1前言
　　　最近幾年，光伏發電這一技術已經實現，并且開始在全世界的范圍內廣泛發展。因為光伏發電具有很多優點，如：安全可靠、無污染、無燃料消耗、無噪聲、建設過程所需時間短，所以受到了全球大部分國家的關注，光伏發電已經被看作是二十一世紀最重要并且最有發展潛力的新型能源。
　　　對太陽能的利用主要有三種方式：即光熱轉換、光化學轉換以及光電轉換。其中對太陽利用最基本的方式就是光熱轉換。目前最主要的利用就是太陽能熱水系統。除此之外，太陽能產生的熱能還可以應用在工農業、采暖、化學等各個領域。光化學轉換現在還沒有完成開發，仍然處于試驗階段。
2設計原則
　　　第一，現在，太陽能光伏系統用于住宅上的設置已經在不斷完善，通常利用并網式的太陽能光伏系統，能夠實現從電力公司買電，也可以向其賣電。
　　　第二，由于陰雨天會影響光伏陣列的輸出性能，所以給光伏系統添加蓄電池，這樣就能夠把產生的電能存儲起來。
　　　第三，進行設計之前應該掌握使用光伏系統的地區的經緯度以及相關氣息資料。
　　　第四，在對光伏系統進行硬件設計的時候，應該主要考慮組件的選型、逆變器的選型、配電系統的設計、防雷裝置的設計等幾個方面。
3光伏發電系統選擇
3.1系統基本組成
　　　本文所設計的是4KW的光伏系統，通�？梢园惭b在小區內，不僅節能環保而且管理非常容易。但是因為光電板面積大小有限，所以發電功率也相對有限，無法將剩余電能輸送給上級城市電網[1]。
　　　通過對現場實際情況的調研以及對設計需要的深入分析，本文設計的4KW的光伏系統主要由以下幾個部分組成：太陽能電池方陣、光伏并網逆變器、數據的實時采集裝置、控制裝置以及終端的負載等，如圖1所示。

圖1 光伏發電系統結構框圖
3.2 系統工作原理
　　　光伏電池方陣通過一系列的串并聯組合與地面形成一定的傾角，并固定在地面上。系統進行工作時，光伏電池方陣生成的直流電通過逆變器之后可以轉換成為與用戶小區的電網電壓、頻率等相適應的交流電，可以完成與小區電網的并聯過程。光伏數據采集裝置主要是對發電功率、發電量和運行時間等信息進行采集。
4光伏方陣的設計
　　　現在光伏電池有很多種類，使用最多的主要是硅類、非硅類以及薄膜類等。評價太陽電池性能優劣的一個非常重要的指標就是其轉換效率。在科學技術飛速發展的今天，無錫尚德已經利用 Pluto 技術實現了單晶硅電池高達18.8%的轉換效率以及多晶硅電池高達18.6%的轉換效率。所以，本文選擇的光伏電池為單晶硅電池。光伏陣列選擇的是皇明公司的產品，其主要性能如下：
　　　峰值功率Pm(W)：100
　　　峰值電壓Vm(V)：38
　　　工作電流Im(A)：5.93
　　　開路電壓Voc(V)：42
　　　短路電流Isc(A)：6.89

5 并網逆變器的選擇及功耗分析
5.1并網逆變器的選擇
　　　光伏系統的一個非常重要的單元就是并網逆變器，其主要功能就是把光伏方陣產生的直流電轉變為適應當地電網的交流電，最終供應給負載。
本文所設計系統中使用的是合肥陽光光源股份有限公司制造的SG 5KTL并網逆變裝置，該裝置具有良好的保護功能，比如過壓保護、過流保護、過熱保護等。
5.2并網逆變器的功耗分析
　　　本設計中光伏并網發電站選擇的額定輸出功率為 68W的PVL68太陽能光伏組件。日照強度很大程度上制約著光伏并網發電電量，因為日照強度是不停變化的，所以不同時間段光伏并網發電站的輸出功率也是不一樣的。除了受日照強度的影響之外，光伏并網發電站的輸出功率還會受到各個組件的傳輸效率的影響[2]。
　　�。�1）光伏電池的標稱功率指的當輻射強度為1000W /㎡、光伏電池結溫為25℃的時候的輸出功率。不過在具體的測試過程中，因為輻射強度以及光伏電池結溫這兩個指標很難達到標準條件，所以光伏電池的標稱功率也很難達到標準。因此，具體數值一定存在誤差，通常允許誤差為-5%~+5%。因此，對系統性能進行評估的時候，應該乘以0.95。
　　�。�2）該系統的輸出功率在受到光伏組件問題的影響的情況下，會呈現出逐步下降的趨勢。當溫度變高，p-n 結周圍的活性層的厚度就會變小，降低了電池的轉換效率。所以，對該系統的發電性能進行評估的時候，輸出系數要乘以 0.89。
　　�。�3）太陽能電池板與控制柜之間會存在大于等于3%的線路損失，這部分損失會對系統輸出產生影響，因此計算時一般乘 0.97。
　　　綜上所述，當光照條件為標準情況時，標稱功率是 68W 的光伏組件的實際輸出為49.27W。
6供電系統的基礎建設
　　　在本設計中，光伏組件被固定在地面上，所以必須考慮到防震的問題，根據國標 GBJ11-89對接地裝置的設計和避雷裝置的設計主要包括下面幾個方面：
　　�。�1）防雷接地：主要包括避雷針和低壓避雷器等裝置；
　　�。�2）保護接地：主要包括光伏組件和蓄電池支架、控制裝置等裝置；
　　�。�3）工作接地：主要包括逆變器以及蓄電池等部分；
　　�。�4）屏蔽接地：主要是電子設備的金屬屏蔽裝置。
7結論
　　本文對 4Kw 小型光伏并網發電系統進行了分析，對發電形式、陣列設計等內容進行了設計，同時選擇了系統中所需要用到的如逆變器以及光伏電池等設備。另外，通過對年發電量的估算，證明該設計可以滿足普通住宅的用電需求。
參考文獻：
　　[1] 梁有偉，胡志堅，陳允平. 分布式發電及其在電力系統中的應用研究綜述[J].電網技術.2003，27（12）：71-75.
　　[2]白連平;白實;;光伏發電最大功率跟蹤控制器的設計[J];電氣技術;2009年08期