试论光伏并网发电系统对电网的影响
常州天合光伏发电系统有限公司潘波
摘要：光伏并网发电系统与独立光伏发电系统相比，可将所发电能直接馈入电网，以电网为储能装置，省掉蓄电池，从而大大降低投资成本，并且对公共电网能起到调峰作用，有利于改善电力系统的负荷平衡，从而促进了光伏发电的大规模发展，但同时对电网的安全稳定运行也带来了一定影响。本文结合实际，分析当前光伏并网发电系统的特点，总结光伏并网发电系统对电网的影响，并对光伏并网发电系统的未来发展趋势进行展望，为相关人员提供理论参考。
关键词：光伏并网发电系统；电网；影响
随着全球气候变暖及空气污染状况越来越受人们关注，传统的火力发电也面临着资源枯竭和环境污染，采用可再生清洁能源发电也成为当前国际社会的共识。近年来，随着光伏组件发电效率的不断提升，光伏发电的优势也逐渐凸显出来，光伏发电在全球诸多国家中均受到了重视。我国从20世纪70年代开始进行光伏发电，经过多年的发展，光伏发电已取得了一定的成就。光伏并网发电系统属于光伏发电系统中的一种，是指由光伏方阵、控制器、并网逆变器组成，将光伏组件发出的直流电经过并网逆变器转换成符合电网要求的交流电后，直接并入公共电网的一种发电系统。光伏并网发电系统可将所发电能直接馈入电网，但其发电过程稳定性较差，并对电网也会产生一定影响。以下对光伏并网发电系统对电网的影响进行具体阐述。
一、光伏并网发电系统的特点
光伏并网发电系统并网方式主要根据实际设计容量状况进行选择，包括380V、10kV、35kV及以上等。以我司实际建成的光伏发电站为例，山东临朐铝业15MW屋顶选择了380V电压并网，而在江苏常州普利斯通2MW光伏发电站则选择了10kV电压并网。笔者通过分析光伏并网发电系统的实际运行状况，总结出光伏并网发电系统主要具备以下特点：第一，光伏并网中逆变器主要采取电压源
电流控制方法，以控制输出电流来跟踪电压，第二，并网逆变器以最大功率跟踪点MPPT来提高太阳能利用率，但不具备调节能力。第三，光伏并网发电系统受天气影响较大，某系统检测结果显示，其发电功率最大变化率可达到14%P/s。第四，光伏并网发电系统在出现大容量并网时，常使用常规发电机组进行补偿，从而增加了发电成本。第五，逆变器输出轻载会增加谐波，影响电网。第六，逆变器具备抗孤岛保护能力，但其与负荷变化状况存在紧密关联，导致抗孤岛检测效果差，甚至会出现失败状况。
因此，当前光伏并网技术仍存在一定缺陷，且当前光伏发电正向大容量方向发展，当前逆变器的保护功能无法满足需求，难以保证电网的稳定、安全运行。
二、光伏并网发电对电网的影响
（一）光伏并网发电与负荷特性
光伏发电受环境影响较大，其发电功率会随着光照增强而增大，一般状况下，晴天光照时，其功率峰值一般处于日照最强点，约为10-14点[1]。而当光伏并网发电向大容量发展后，其负荷曲线也将发生变化。如在某光伏发电园区，其负荷峰值出现在9点左右，而在10-14点之间，等效负荷呈现为变小状况。
（二）光伏并网发电与电网规划
随着光伏并网发电的大容量发展，其负载及反送功率也会呈现出一定的变化，进而使得原有的电网难以满足需求，需根据实际状况重新规划，重现调度电网的运行方式，在一定程度上增加了相关人员的日常工作量，也增加了资金投入。
（三）光伏并网发电与调度
当前光伏发电还不成熟，自动化功能还不完善，进而使得其调度状况难以随着电网电压、频率等变化而变化。在原有的调度下，电网相关数据的变化，将直接导致电网可调度发电容量减少，进而导致电网控制及调度工作越来越难[2]。
（四）光伏并网发电与电压
光伏并网发电向大容量方向发展，光伏发电在电网的馈线末端及终端接入状况越来越多，而电网中存在反向潮流，进而使得光伏并网发电的电流在电网中将
受馈线影响，产生压降状况，使得变电站侧的电压降低，而负荷侧电压与变电站侧电压处于不等状态，进而使得负荷侧电压出现越限[3]。此外，根据电压与电流的关系，当光伏并网发电中电流出现变化时，电流势必会随之发生一定变化，而光伏并网发电的发电功率与光照状况存在紧密关联，进而会导致电压波动更大，可能会引起电网中相关无功调节装置出现频繁动作，影响相关调节装置使用寿命，影响电网运行安全。
（五）光伏并网发电与与电网保护
当前我国中低压电网主要分为两种：辐射型供电网络和不接地单侧电源[4]。当前变电站的保护原理主要包括三种：主馈线上的自动重合闸装置、支路中的熔断器及断路器上的三段式电流保护装置。而当前光伏并网发电向大容量发展，使得电网不再是单电源辐射状网络，而转变为双端甚至多端网络，进而引起故障电流相关方向、持续时间、电流大小等均发生变化，上述变化可能会导致断路器出现拒动、误动状况，从而导致熔断器失去原有选择性和保护性能，电网安全运行难以保障[5]。此外，光伏并网发电系统自身故障及其抗孤岛保护功能、自动重合闸也会出现相应变化。
（六）光伏并网发电与分布式发电单元
少量分布式发电单元对电网影响不大，而当分布式发电单元达到一定限度时，将会导致系统中电压闪变、谐波、网损、有功无功潮流、元件电负荷等相关特性均会出现变化，导致电网运行质量、稳定性、安全性均受到影响[6]。
三、光伏并网发电发展方向
光伏并网发电大容量是未来发电的发展趋势，而当前电力系统难以满足发展需求，还需不断提升电力技术，促进电网的安全稳定运行。在电力储能技术是当前电力系统发展中的必备技术，也是保证电力系统实现有功和频率调节的重要依靠，也是抑制电网中功率波动、抑制电网系统故障电流及平衡负荷、促进系统稳定性的重要保障[7]。
谐波是影响电网稳定安全运行的重要因素，因此加强对谐波抑制的研究存在
极大的实际意义。根据当前并网逆变器的相关性能，进行谐波抑制的主要方法包括两种：第一，采取群控技术，即将逆变器并联，促进逆变器高效工作，并促进逆变器之间协调运行，从而提高逆变器发电功率，减少谐波。第二，通过补偿，在逆变器中集成滤波器，从而抵消谐波[8]。此外，研制出新型的并网逆变器也是解决当前电网问题的重要方法。
结束语
光伏并网发电是当前发电的主要发展趋势，环保、资源可再生性等相关特点使得其具备良好的运用前景。但传统电网难以满足光伏并网发电的需求。因此，加大光伏并网发电对电网的影响研究，积极研究出符合并网发电的相关技术及处理方法，保证电网的安全稳定运行，最大限度发挥光伏发电的效果，具有重大研究价值。
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毕 业 论 文 题目太阳能光伏发电系统 学院 __________江西太阳能科技职业学院___ 专业 _________光伏发电技术及应用___ __
摘要 本系统采用C8051F020为控制核心，实现了模拟太阳能光伏发电系统的功能。该系统主要通过太阳能储蓄电能，通过正弦波脉宽调制技术（SPWM）控制全桥逆变将直流电变为交流电，再经过变压器将电压变为所需的电压。该系统具有最大功率追踪（MPPT），输出电压与给定参考电压频率、相位同步，欠压、过流保护，欠压保护的自动恢复等功能，且具有LCD屏幕显示功能。 关键词：C8051F020 SPWM MPPT 欠压过流保护 Abstract This system uses C8051F020 simulation of solar photovoltaic power generation system to control the core functions. The system is mainly electricity through the solar savings by sinusoidal pulse width modulation (SPWM) control full-bridge inverter direct current into alternating current, and then through the transformer voltage into the required voltage. The system has the maximum power point tracking (MPPT), output voltage with a given reference voltage frequency and phase synchronization, undervoltage, overcurrent protection, undervoltage protection, automatic recovery, and the LCD screen display Keywords：C8051F020 SPWM MPPT Under-voltage over-current protection
太阳能光伏发电系统课程设计家庭并网光伏发电系统的优 化设计 《太阳能光伏发电系统》 课程设计 课题名称: 家庭并网光伏发电系统的优化设计专业班级: 学生姓名: 学生学号: 指导教师: 设计时间: 沈阳工程学院 报告正文 目录 第1章绪 论 ..................................................................... . (3) 1.1 设计背 景 ..................................................................... .. (3) 1.2 设计意 义 ..................................................................... ......................................... 3 第2章朝阳市气象资料及地理情况...................................................................... ............... 4 第3章家用并网型...................................................................... .. (6)
太阳能光伏发电系统的优化设 计 ..................................................................... .. (6) 3.1 设计方 案 ..................................................................... .. (6) 3.2负载的计算...................................................................... . (8) 3.3 太阳能电池板容量及串并联的设计及选 型 (9) 3.4 太阳能电池板的方位角与倾斜角的设 计 (10) 3.5 蓄电池容量及串并联的设计及选型..................................................................... 11 3.6 控制器、逆变器的选 型 ..................................................................... (12) 3.7 电气配置及其设 计 ..................................................................... (13) 3.8 系统配置清 单 .....................................................................
风电并网对电网的影响及其策略-机电论文 风电并网对电网的影响及其策略 李梦云 （武汉理工大学自动化学院，湖北武汉430070） 【摘要】目前，中国风电已超核电成为第三大主力电源。但风力电场等分布式电源对电力网络的日益渗透的同时，给现代电力系统带来了很多方面的影响，比如改变了电力网络中能量传递的单向性，对现有配电网的稳定性产生较大的影响（尤其是对电网电压稳定性的影响）。因此，对风电并入配电网后产生的影响及其应对策略进行相关的研究是非常具有现实意义的。介绍了风力发电目前的发展状况和风电接入电网后对电力系统带来的影响，尤其是针对风电场并网后对电网的稳态电压的稳定性，以风速和风电机组的功率因数作为影响因素，从原理上，分别分析其对含风电场的电网的稳态电压的影响。最后在此基础上，提出初步的应对策略。 关键词风力发电；电网；稳态电压；影响；策略 0 前言 随着日益增长的电力负荷、能源的短缺、环境恶化的愈发严重，以及用户要求电能质量的提高，大家越来越关注DG（分布式发电）。研究表明，分布式发电的发展可以反映能源的综合运用、电力行业的服务程度和环境保护的提升。尤其是其中的风力资源，因为其是可再生能源、开发潜力大、环境和经济效益好，因此得到了广泛的应用，使风力发电成为分布式发电中重要的发展方向，同时也使其成为一种当今新型能源中发展迅速的发电方式。 1 风电并网对电力系统的影响
风电场并入配电网，使输电网对部分地区的电力输送压力得到缓解和电力系统的网损得到改善的同时，也对电力系统产生了许多不好的影响如电压波动、闪变等。 同时由于风具有随机性，其输入电网的有功和无功有很大的波动性。风速的不可预测这一特性，使我们不能对风电进行准确而又可靠地出力预测，我们需要更加注重负荷跟踪、备用容量等，提高了风电场的运行成本。 风电并网增加电力系统调峰调频的难度，不仅需要风电场容量，而且需要风电场快速响应负荷变化；风电机组并网时，会不可避免的对电网有冲击电流。风电场与电网的联络线的潮流的双向性，使并网后的电网的继电保护的保护配置提高了要求。 2 风电并网对电网电压的影响 配电网的电压分布情况由电力系统的潮流所决定，当电力网络中电源功率和负荷发生变化时，将会引发电力网络各个母线的节点产生变化。对风电并网的配电网来说，风电场的功率的波动会影响电网电压出现偏移。由于风电场接入配电网后，风电场的接入点的变化、有功功率和无功功率的不平衡等，会导致无功功率从无功源流向负荷。风电场的电压偏移会影响风电场的接入容量和风电并网后电力系统的安全运行。 2.1 风速变化对配电网电压的影响 将接入风电场的配电网系统的供电线路作等值电路，则风电场并网点至无限大系统两端的电压降落为： U1-U2=I(R1+R2+jX1+ jX2) （1） 上式中，U1为风电场的输出电压，U2为电网电压，R1、X1表示风电场的电
目录摘要1 ABSTRACT 2 1 绪论3 2 太阳能光伏电源系统的原理及组成4 2.1 太阳能电池方阵4 2.1.1 太阳能电池的工作原理5 2.1.2 太阳能电池的种类及区别5 2.1.3 太阳能电池组件5 2.2 充放电控制器6 2.2.1 充放电控制器的功能7 2.2.2 充放电控制器的分类7 2.2.3 充放电控制器的工作原理8 2.3 蓄电池组9 2.3.1 太阳能光伏电源系统对蓄电池组的要求9 2.3.2 铅酸蓄电池组的结构10 2.3.3 铅酸蓄电池组的工作原理10 2.4 直流-交流逆变器11 2.4.1 逆变器的分类11 2.4.2 太阳能光伏电源系统对逆变器的要求12 2.4.3 逆变器的主要性能指标12 2.4.4 逆变器的功率转换电路的比较14 3 太阳能光伏电源系统的设计原理及其影响因素16 3.1 太阳能光伏电源系统的设计原理17 3.1.1 太阳能光伏电源系统的软件设计17 3.1.2 太阳能光伏电源系统的硬件设计19 3.2 太阳能光伏电源系统的影响因素20 4 总结21 致谢参考文献 摘要 光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上蓄电池组，充放电控制器，逆变器等部件就形成了光伏发电装置。本文首先介绍了太阳能光伏电源系统的原理及其组成，初步了解了光生伏打效应原理及其模块组成，然后进一步研究各功能模块的工作原理及其在系统中的作用，最后根据理论研究成果，利用硬件和软件相结合的方法设计出太阳能光伏电源系统，以及研究系统的影响因素。 关键词：光生伏特效应；太阳能电池组件；蓄电池组；充放电控制器；逆变器
光伏并网发电系统设计 摘要：最大功率点跟踪是光伏并网发电系统中经常遇见的问题。系统设计采用电流型控制芯片UC3845实现最大功率点跟踪（MPPT），由单片机STC12C5408AD产生SPWM信号，实现频率相位跟踪功能、输入欠压保护功能、输出过流保护功能。结果表明，该设计不但电路设计简单，软硬件结合，控制方法灵活，而且能够有效的完成最大功率跟踪的目的。 关键词：STC12C5408AD DC-AC转换电路 MPPT 太阳能作为绿色能源,具有无污染、无噪音、取之不尽、用之不竭等优点,越来越受到人们的关注。光伏电池的输出是一个随光照、温度等因素变化的复杂量，且输出电压和输出电流存在非线性关系。光伏系统的主要缺点是初期投资大、太阳能电池的光电转换效率低。为充分利用太阳能必须控制电池阵列始终工作在最大功率点上，最大功率点跟踪(MPPT, Maximum Power Point Tracker)是太阳能并网发电中的一项重要的关键技术。 1 设计任务 为研究方便设计一光伏并网发电模拟装置，其结构框图如图1所示。用直流稳压电源U S和电阻R S模拟光伏电池，U S=60V，R S=30Ω~36Ω；u REF为模拟电网电压的正弦参考信号，其峰峰值为2V，频率f REF为45Hz~55Hz；T为工频隔离变压器，变比为n2:n1=2:1、n3:n1=1:10，将u F作为输出电流的反馈信号；负载电阻R L=30Ω~36Ω。要求系统具有最大功率点跟踪（MPPT）功能，频率、相位跟踪功能，输入欠压保护和输出过流保护功能。另外要求系统效率高、失真度低。 U R L
图1 并网发电模拟装置框图 2 系统总体方案 光伏并网系统主要由前级的DC-DC变换器和后级的DC-AC逆变器组成。在系统中,DC-DC 变换器采用BOOST结构,主要完成系统的MPPT控制;DC-AC部分采用全桥逆变器,维持中间电压稳定并且将电能转换成110 V/50 Hz交流电。设计采用单片机SPWM调制，驱动功率场效应管，经滤波产生正弦波，驱动隔离变压器，向负载输出功率。系统设计保证并网逆变器输出的正弦电流与电网电压同频同相。系统总体硬件框图如图2所示： 图2 系统总体硬件框图 3 MPPT原理及电路设计 MPPT原理 由于光伏阵列的最大功率点是一个时变量，可以采用搜索算法进行最大功率点跟踪。其搜索算法可分为自寻优和非自寻优两种类别。所谓自寻优算法即不直接检测外界环境因素的变化,而是通过直接测量得到的电信号,判断最大功率点的位置。典型的追踪方法有扰动观测法和增量导纳法等。增量导纳法算法的精确度最高,但是,由于增量导纳法算法复杂,对实现该算法的硬件质量要求较高、运算时间变长，会增加不必要的功率损耗,所以实际工程应用中,通常采用扰动观测法算法]1[。 扰动观测法原理:每隔一定的时间增加或者减少电压,并通过观测其后功率变化的方向,
风力发电对电力系统 的影响
风力发电对电力系统的影响 摘要 风力发电总是依赖于气象条件，并逐渐以大规模风电场的形式并入电网，给电网带来各种影响。因此，电网并未专门设计用来接入风电，如果要保持现有的电力供应标准，不可避免地需要进行一些相应的调整。本论文依据正常条例讨论了风电设计和设备网络的开发所遇到的一些问题和解决风电场并网时遇到的各种问题。由于风力发电具有大容量、动态和随机性的特性，它给电力系统的有功/无功潮流、电压、系统稳定性、电能质量、短路容量、频率和保护等方面带来影响，针对这些问题提出了相应的对策，以期待更好地利用风力发电。 关键词：风力发电；电力系统；影响；风电场 1. 引言 人们普遍接受，可再生能源发电是未来电力的供应。由于电力需求快速增长，对以化石燃料为基础的发电是不可持续的。相反的，风电作为一种有发展前景的可再生能源备受人们关注。当由于工业发展和世界大部分地区经济的增长而引起电力的需求稳步增长时，它有抑制排放和降低不可替代燃料储备消耗的潜力。 当大型风电场（几百兆瓦）成为一个主流时，风力发电越来越受欢迎。2006年间，包括世界上超过70个国家在内的风能发展，装机容量从2005年的59091兆瓦达到74223兆瓦。2006年的巨大增长表明，决策者们开始重视风能
发展能够带来的好处。由于到2020年12%的供电来于1250Gw的安装风电装机，将积累节约10771百万吨的二氧化碳，这个报道是人类减少温室气体排放的一个重要手段。 大型风电场的电力系统具有很高的容量、动态随机性能，这将会挑战系统的安全性和可靠性。而提供电力系统清洁能源的同时，风电场也会带来一些对电力系统不利的因素。随着风力发电的膨胀和风电在电力系统中比重的增加，影响将很可能成为风力集成的技术性壁垒。因此，应该探讨其影响并提出解决这些问题的对策。 风能已经从25年前的原型中走了很长的路，而且在未来的二十年里它也会继续前进。有一系列的问题与风电系统的运作和发展。虽然风力发电的渗透可能会取代传统的植物产生大量的能量，关注的重点是风力发电和电网之间的相互作用。本文提供了一个概述风力发电对电力系统的影响，并建议相应的对策来处理这些问题，以适应电力系统中的风力发电。 根据上述问题，本文从总体上讨论了风力发电项目开发过程中遇到的问题，以及在处理项目时，将风电场与电力系统相结合的问题。由于风力发电具有容量大、动态、随机性等特点，其影响主要包括有功、无功功率流、电压、系统稳定性、电能质量、短路容量、系统备用、频率和保护。针对这些问题，提出相应的对策建议，以适应电力系统的风力发电。 本文的组织如下。第2节给出了风力发电的发展情况。在第3节介绍了风力发电的特点。在4节中，详细讨论了风力发电对电力系统的影响。在第5节中，提出了减少风力发电的影响的对策。最后，第6节总结本文。
】 南昌航空大学 自学考试毕业论文 【 题目太阳能并网光伏发电系统 专业光伏材料及应用 学生姓名 准考证号 指导教师 . 2012 年 04 月
光伏发电并网控制技术设计 摘要 随着全球经济社会的不断发展，能源消费也相应的持续增长。能源问题已经成为关系到人类生存和发展的首要问题。所以，迫切需要对新的能源进行开发和研究。而太阳能的利用近年来已经逐渐成为新能源领域中开发利用水平高，应用较广泛的能源，尤其在远离电网的偏远地区应用更为广泛。 本文主要对光伏并网发电系统作了分析和研究。论文首先介绍了太阳能发电的意义以及光伏并网发电在国内外的应用现状。其次，对太阳能发电系统的特性和基本原理分别做了具体分析，并对系统各组成部分的功能进行了详细的介绍。接着，对光伏并网中最重要部分——逆变器进行研究。再次，提出光伏并网发电系统的设计方案。最后，对光伏并网发电系统的硬件进行设计。并网光伏发电充分发挥了新能源的优势，可以缓解能源紧张问题，是太阳能规模化发展的必然方向。我国政府高度重视光伏并网发电，并逐步推广＂屋顶计划＂。太阳能并网发电正在由补充能源向替代能源方向迈进。 关键词：能源；太阳能；光伏并网；逆变器
目录 第一章太阳能光伏产业绪论 (1) 光伏发电的意义 (1) 光伏并网发电 (1) 第二章太阳能光伏发电系统 (5) 太阳能光伏发电简介 (5) 太阳能光伏发电系统的类别 (5) 太阳能光伏发电系统的发电方式 (6) 影响太阳能光伏发电的主要因素 (7) 第三章并网太阳能光伏发电系统组成 (10) 并网光伏系统的组成和原理 (10) 光伏电池的分类及主要参数 (12) 光伏控制器性能及技术参数 (14) 光伏逆变器性能及技术参数 (15) 第四章发展与展望 (18) 发展与展望 (18) 全文总结 (19) 参考文献 (20) 致谢 (21)
中国科技信息2014年第23期·CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Dec.2014 资源环境技术推广 -47- 太阳能对人类来说几乎是无限的，随着传统能源的日渐减少和环境污染的日趋严重，光伏发电作为新型清洁可再生能源，近年来得到了人们的广泛关注，并迅猛发展起来。虽然光伏发电的实际应用技术还没有完全成熟，存在着包括太阳效能利用率低，蓄电池造价高等问题。在世界范围内大力发展“低碳经济”呼声越来越高，光伏发电作为其中的生力军和重要组成部分，投入大量的资金和研究力量，随着科技发展，问题会得到相应解决，将来光伏发电在各类电源中所占比例会逐步增高。但是，光伏并网发电超过一定比例对电网形成的影响是否就像人们想的那样乐观？ 光伏发电的基本原理 太阳能光伏发电系统的组成 太阳能光伏发电系统主要部件：太阳能光伏电池组、蓄电池、控制器和交直流逆变器。 太阳能光伏电池板 目前，世界上太阳电池的实验室效率最高水平为：单晶硅电池24%（4cm 2），多晶硅电池18.6%（4cm 2）， InGaP ／GaAs 双结电池30.28%（AM1），非晶硅电池14.5%（初始）、12.8%（稳定），碲化镉电池15.8%， 硅带电池14.6%，二氧化钛有机纳米电池10.96%。 太阳能光伏发电系统的分类 目前太阳能光伏发电系统大致可分为三类，独立光伏 发电系统（离网光伏蓄电系统），光伏并网发电系统（集中电站）、分布式光伏发电系统。 光伏发电的局限性 气象、气候条件局限 光伏电池光电转换效率与光照强度（单位面积上接受可见光能量）有关，即天气变化对光伏发电实时出力影响很大。如果光伏电站并网发电达到电网电源的一定比例，当日照情况发生突变时（例如阴雨天、空气污染造成的雾霾等），将造成上网电量大幅波动，而这时电网用电负荷并没有变化，以此导致电网电源出力不足（部分用户停电）。同一个地区一年四季春夏秋冬每个季节太阳光照情况皆不相同，在一天当中白昼到黑夜每个时段太阳光照角度都不一样，光伏发电量的变化也是巨大的。 地理条件局限 由于技术限制，光伏电池光电转换效率现阶段还比较低，在标准条件下地面上接收到的太阳辐射强度为1000W/m 2，相对于火电、核电等传统电厂，占地面积将更大。由于太阳能电池板下面不适合植被生长，为了不破坏生态环境只能将光伏电站建在建筑物屋顶和和荒漠。 建筑物屋顶远远不能满足大装机容量电站用地要求，而荒漠是远离城市等用电负荷中心，需要建设长距离输电线路，成本大大提高。 容量传输局限 DOI：10.3969/j.issn.1001-8972.2014.23.011 光伏并网发电对电网系统负面影响 徐?桢 山东省烟台市供电公司 徐?桢 本文简述光伏发电基本原理，指出光伏并网发电的局限性，以德国2014年6月9日光伏出力超过系统负荷的50%为例分析讨论光伏并网发电形成规模后对大电网影响，提出光伏并网发电形成规模以后对电力系统的负面影响。 1 2
100kW光伏并网发电系统典型案例解 100kW光伏并网发电系统典型案例解析 1、项目地点分析 本项目采用光伏并网发电系统设计方案，应用类别为村级光伏电站项目。项目安装地为江西，江西位于位于中国的东南部,长江中下游南岸。地处北纬24°29′-30°04′，东经113°34′-118°28′之间。项目所在地坐标为北纬25°8′，东经114°9′。根据查询到的经纬度在NASA上查询当地的峰值日照时间如下： (以下数据来源于美国太空总署
根据项目所在地理位置坐标，项目所在地坐标为项目所在地坐标为北纬25°8′，东经114°9′，光伏组件安装最佳倾角为20°如下图所示： 2.3组件阵列间距及项目安装面积 采用260Wp的组件，组件尺寸为1650*990*35mm，共用400块太阳能电池板， 总功率104kWp。根据下表公式可以计算出组件的前后排阵列间距为2.4m，单 块组件及其间距所占用面积为2.39㎡。
104kWp光伏组件组成的光伏并网发电系统占地面积为2.39*400=956㎡,考虑到安装间隙、周围围墙等可能的占地面积，大约需要1000㎡。 3、光伏支架 本项目为水平地面安装，采用自重式支架安装方式。自重式解决方案适用于平屋顶及地面系统。利用水泥块压住支架底部的铝制托盘，起到固定系统的作用。
太阳能发电技术论文 摘要：太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源，具有充分的清洁性、绝对的安全性、相对的广泛性、确实的长寿命和免维护性、资源的充足性及潜在的经济性等优点，在长期的能源战略中具有重要地位。我们对太阳能的利用大致可以分为光热转换和光电转换两种方式，其中，光电利用（光伏发电）是近些年来发展最快，也是最具经济潜力的能源开发领域。 关键词：太阳能能源光伏发电技术 正文： 很荣幸能在这学期选修《太阳能发电技术》这门课程，这门课，我以前从没接触过，甚至根本不知道这是一门什么样的课，只是日常生活中对太阳能发电技术有些许的了解。带着对太阳能发电技术的好奇，在这学期的公共选修课里，我选择了这门课程。虽然只有短短的四周的学习时间，但感觉非常充实，对太阳能发电技术有了比较系统的了解，同时贾老师深入浅出的讲解以及对太阳能发电技术独到的见解和大量的视频教学也给我留下了深刻的印象。 能源是现代社会存在和发展的基石。随着全球经济社会的不断发展，能源消费也相应的持续增长。随着时间的推移，化石能源的稀缺性越来越突显，且这种稀缺性也逐渐在能源商品的价格上反应出来。在化石能源供应日趋紧张的背景下，大规模的开发和利用可再生能源已成为未来各国能源战略中的重要组成部分。 太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源，具有充分的清洁性、绝对的安全性、相对的广泛性、确实的长寿命和维护性、资源的充足性及潜在的经济性等优点，在长期的能源战略中具有重要地位并且得到广泛的应用。 我国的太阳能资源非常丰富，开发利用的潜力非常大。我国太阳能发电产业的应用空间也非常广阔，可以应用于并网发电、与建材结合、解决边远地区用电困难问题等。我国政府对太阳能发电产业也给予了充分的扶持，先后出台了一系列法律、政策，有力的支持了产业的发展。 就目前来说，人类直接利用太阳能还处于初级阶段，主要有太阳能集热、太阳能热水系统、太阳能暖房、太阳能发电等方式。 太阳能发电光伏技术即直接将太阳能转变成电能，并将电能存储在电容器中，以备需要时使用。 太阳能光伏发电系统原理：
光伏并网发电系统设 计
光伏并网发电系统设计 摘要：最大功率点跟踪是光伏并网发电系统中经常遇见的问题。系统设计采用电流型控制芯片UC3845实现最大功率点跟踪（MPPT），由单片机STC12C5408AD产生SPWM信号，实现频率相位跟踪功能、输入欠压保护功能、输出过流保护功能。结果表明，该设计不但电路设计简单，软硬件结合，控制方法灵活，而且能够有效的完成最大功率跟踪的目的。 关键词：STC12C5408AD DC-AC转换电路 MPPT 太阳能作为绿色能源,具有无污染、无噪音、取之不尽、用之不竭等优点,越来越受到人们的关注。光伏电池的输出是一个随光照、温度等因素变化的复杂量，且输出电压和输出电流存在非线性关系。光伏系统的主要缺点是初期投资大、太阳能电池的光电转换效率低。为充分利用太阳能必须控制电池阵列始终工作在最大功率点上，最大功率点跟踪(MPPT, Maximum Power Point Tracker)是太阳能并网发电中的一项重要的关键技术。 1 设计任务 为研究方便设计一光伏并网发电模拟装置，其结构框图如图1所示。用直流稳压电源U S和电阻R S模拟光伏电池，U S=60V，R S=30Ω~36Ω；u REF为模拟电网电压的正弦参考信号，其峰峰值为2V，频率f REF为45Hz~55Hz；T为工频隔离变压器，变比为n2:n1=2:1、n3:n1=1:10，将u F作为输出电流的反馈信号；负载电阻R L=30Ω~36Ω。要求系统具有最大功率点跟踪（MPPT）功能，频率、相位跟踪功能，输入欠压保护和输出过流保护功能。另外要求系统效率高、失真度低。
R L U 图1 并网发电模拟装置框图 2 系统总体方案 光伏并网系统主要由前级的DC-DC 变换器和后级的DC-AC 逆变器组成。在系统中,DC-DC 变换器采用BOOST 结构,主要完成系统的MPPT 控制;DC-AC 部分采用全桥逆变器,维持中间电压稳定并且将电能转换成110 V/50 Hz 交流电。设计采用单片机SPWM 调制，驱动功率场效应管，经滤波产生正弦波，驱动隔离变压器，向负载输出功率。系统设计保证并网逆变器输出的正弦电流与电网电压同频同相。系统总体硬件框图如图2所示： 图2 系统总体硬件框图 3 MPPT 原理及电路设计 3.1 MPPT 原理
光伏发电并网对电网运行的影响及解决措施 发表时间：2018-06-22T14:29:11.050Z 来源：《电力设备》2018年第4期作者：任于展 [导读] 摘要：太阳能是一种可再生能源,具有安全、清洁、分布广泛等特点,光伏发电能够有效利用太阳能实现电力能源的生产,符合现代化的节能环保理念。 （东北电力大学吉林省吉林市 132012） 摘要：太阳能是一种可再生能源,具有安全、清洁、分布广泛等特点,光伏发电能够有效利用太阳能实现电力能源的生产,符合现代化的节能环保理念。但是,光伏发电并网的电源容量的增加也会对配电网的运行控制产生不利影响,降低供电质量。文章分析了光伏发电并网对电网运行的影响，并提出几点提高光伏并网电网稳定性措施。 关键词：光伏发电；并网；电网运行；影响 随着光伏电站并网数量的增加，这种依靠太阳能等自然资源的发电方式对配电网的影响也逐渐显现出来。光伏发电容易受到自然因素的影响，具有一定的随机性和波动性，同时，光伏电站并网后，配电网由原来的单电源系统转变为多电源系统，导致配电网中谐波和直流分量增加，影响配电网的安全运行和电力设备的正常工作。新能源企业要抓住机遇，迎接挑战，认真分析和总结光伏发电并网存在的问题，并制定有效方案予以解决。 1.光伏发电并网简介 光伏发电是指通过半导体界面的“光生伏特效应”将光能转换为电能的一种发电技术。光伏发电系统的实现需要太阳能电池、控制器和逆变器的配合使用，将多个太阳能电池板 （组件）按照不同的排列形式（进行串联、并联）组成太阳能电池方阵，在接收太阳能之后电压逐渐升高，达到系统输入的标准之后就会经过光伏组件将其转化成为直流电，经过直流配电箱汇流到逆变器，将直流电转换为交流电之后再经过交流配电箱提供给电网或者相关负载。 光伏发电系统并网方式主要有分布式和集中式。分布式是相对于集中式来说的，其容量相对较小，分布比较广泛，自身带有负载，例如居民太阳能发电；集中式就是指集中建立起 容量较大的电站，可以直接向电网进行供电，自身并不具有负载。依据《分布式电源接入配电网设计规范》，对于单个并网点接入的电压等级应按照安全性、灵活性、经济性的原则，经过综合比选后确定，具体可参考表 1。 表 1 分布式电源接入电压等级推荐表 注：最终并网电压等级应根据电网条件，通过技术经济比例论证确定。若高低两级电压均具备接入条件，优先采用低电压等级接入。 2.光伏发电对电网安全稳定的影响 2.1对电网运行特性的影响 光伏发电并网的电量储集输送与太阳光照相关，具有昼发夜停的特征，所以通常会有较大的幅度波动。光伏电站利用取之不竭的太阳能发电，并且能够就近发电，具有不需要长距离输送燃料、运行成本比较低、维护简单、无污染、无噪音等特点。总体而言，光伏电站与传统的火电站、水电站、风电站、生物质发电站都有较大的区别，在接入电网时通常会在一定程度上影响电网安全稳定运行，具有一定的特殊性，影响电网运行的特性。 2.2孤岛效应的影响 孤岛效应是指电路的某个区域有电流通路而实际没有电流流过的现象。由于孤岛效应的潜在危险性与对设备的损害性，社会公共工程与发电设备行业长期以来都十分注重光伏并网逆变器的反孤岛效应控制。孤岛效应的产生可能会对配电系统造成以下不良影响：（1）危害电力维修人员的生命安全；（2）影响配电系统的保护开关动作程序；（3）供电电压与频率不稳定并造成设备破坏；（4）供电恢复时产生浪涌电流，造成再次跳闸，并破坏光伏系统、负载与供电系统；（5）单相供电造成系统三相负载的欠相供电问题。孤岛效应大多产生在配电侧，在周围负载形成电网难以控制的孤岛，导致用户负荷出现不稳定现象，出现电能闪电，供电恢复后又产生并网冲击。 2.3对电能质量的影响 光伏发电接入电网系统中，通常具有大量的整流与逆变装置，在这些大功率电子器件的作用下，能够产生直流逆变后的交流电大量高次谐波，对电网带来危害巨大的谐波污染，影响电网运行的安全、稳定，对用户用电带来巨大的困扰。而这种谐波的产生也相对较难滤除，会激发功率谐振，对电网系统的电能质量造成严重的影响。电流谐波危害对电网系统与用户的影响范围非常大，比如改变电压平均值、产生电压闪变、导致旋转电机与发电机的发热、变压器的发热以及磁通饱和，此外，还会对通信系统造成干扰，对变压器、断路器、电流型电压器以及计量仪表等造成严重的影响。 2.4对继电保护可靠性的影响 光伏发电中的分布式发电系统通常会接入配电系统的末端，而配电系统的电压等级较低，除了一些小电源之外，大多都是负荷为主，潮流方向比较单一，所以在配网中的继电保护装置大多为过流保护形式，并不具备特定的方向性。光伏发电系统的光伏电源接入会改变配网的潮流，可能出现双向流动，这就使得传统的保护形式已经无法适应这种双向流动的保护，有可能出现误动、分支失电现象。所以光伏发电并网时，必须考虑到继电保护方面，必要时加设方向保护。 3.提高光伏并网电网稳定性的措施 3.1合理布点 光伏发电在接入电网系统时，接入末端与联络断面情况下的影响是不同的，对电网系统安全稳定的影响具有差异性，并网过程中会导
5kWp光伏太阳能并网发电系统 设 计 方 案 设计人：申小波（Mellon） 单位：个人 电话： 日期： 2013年10月27日
目录 一、光伏太阳能并网发电系统简介 (2) 二、项目地点及气候辐照状况 (2) 三、相关规范和标准 (5) 四、系统结构与组成 (5) 五、设计过程 (6) 1、方案简介 (6) 2、设计依据 (6) 3、组件设计选型 (7) 4、直流防雷汇流箱设计选型 (9) 5、交直流断路器 (11) 6、并网逆变器设计选型 (13) 7、电缆设计选型 (14) 8、方阵支架 (15) 9、配电室设计 (15) 10、接地及防雷 (15) 11、数据采集检测系统 (16) 六、仿真软件模拟设计 (17) 七、接入电网方案 (22)
八、设备配置清单及详细参数 (22) 九、系统建设及施工 (22) 十、系统安装及调试 (23) 十一、运行及维护注意事项 (26) 十二、设计图纸 (28) 十三、工程预算投资分析报告 (32)
5kWp光伏太阳能并网发电系统配置方案 一、光伏太阳能并网发电系统简介 并网系统（Utility Grid Connected）最大的特点：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。 二、项目地点及气候辐照状况 图片来自Google地球 1、项目地点为：江苏省泰州市XX区XX镇； 2、纬度：32°22’，经度：120°12’； 3、平均海拔高度：7m；
风力发电对电力系统的影响 摘要 风力发电总是依赖于气象条件，并逐渐以大规模风电场的形式并入电网，给电网带来各种影响。因此，电网并未专门设计用来接入风电，如果要保持现有的电力供应标准，不可避免地需要进行一些相应的调整。本论文依据正常条例讨论了风电设计和设备网络的开发所遇到的一些问题和解决风电场并网时遇到的各种问题。由于风力发电具有大容量、动态和随机性的特性，它给电力系统的有功/无功潮流、电压、系统稳定性、电能质量、短路容量、频率和保护等方面带来影响，针对这些问题提出了相应的对策，以期待更好地利用风力发电。 关键词：风力发电；电力系统；影响；风电场 1. 引言 人们普遍接受，可再生能源发电是未来电力的供应。由于电力需求快速增长，对以化石燃料为基础的发电是不可持续的。相反的，风电作为一种有发展前景的可再生能源备受人们关注。当由于工业发展和世界大部分地区经济的增长而引起电力的需求稳步增长时，它有抑制排放和降低不可替代燃料储备消耗的潜力。 当大型风电场（几百兆瓦）成为一个主流时，风力发电越来越受欢迎。2006年间，包括世界上超过70个国家在内的风能发展，装机容量从2005年的59091兆瓦达到74223兆瓦。2006年的巨大增长表明，决策者们开始重视风能发展能够带来的好处。由于到2020年12%的供电来于1250Gw的安装风电装机，将积累节约10771百万吨的二氧化碳，这个报道是人类减少温室气体排放的一个重要手段。 大型风电场的电力系统具有很高的容量、动态随机性能，这将会挑战系统的安全性和可靠性。而提供电力系统清洁能源的同时，风电场也会带来一些对电力系统不利的因素。随着风力发电的膨胀和风电在电力系统中比重的增加，影响将很可能成为风力集成的技术性壁垒。因此，应该探讨其影响并提出解决这些问题的对策。 风能已经从25年前的原型中走了很长的路，而且在未来的二十年里它也会继续前进。有一系列的问题与风电系统的运作和发展。虽然风力发电的渗透可能会取代传统的植物产生大量的能量，关注的重点是风力发电和电网之间的相互作用。本文提供了一个概述风力发电对电力系统的影响，并建议相应的对策来处理这些问题，以适应电力系统中的风力发电。 根据上述问题，本文从总体上讨论了风力发电项目开发过程中遇到的问题，以及在处理项目时，将风电场与电力系统相结合的问题。由于风力发电具有容量大、动态、随机性等特点，其影响主要包括有功、无功功率流、电压、系统稳定性、电能质量、短路容量、系统备用、频率和保护。针对这些问题，提出相应的对策建议，以适应电力系统的风力发电。 本文的组织如下。第2节给出了风力发电的发展情况。在第3节介绍了风力发电的特点。在4节中，详细讨论了风力发电对电力系统的影响。在第5节中，提出了减少风力发电的影响的对策。最后，第6节总结本文。
本科毕业设计论文 基于MPPT控制的独立光伏发电系统设计 摘要 随着时代的发展，人类对能源的需求越来越多，新能源开发是解决能源问题的根本途径，而太阳能光伏发电正是新能源和可再生能源的重要组成部分。 本文主要研究独立光伏发电系统，它有着相当广泛的应用。独立光伏系统主要包括了光伏电池、蓄电池组、充电器和逆变器四个组成部分，本文对独立光伏系统中的最大功率点跟踪进行深入研究。本文利用光伏电池的数学模型和等效电路，在MATLAB/Simulink中建立了光伏电池的仿真模型，得到了与实际光伏电池输出特性一致的仿真曲线，为进一步研究最大功率点跟踪打下了基础。最大功率点跟踪的方法有很多，但是应用最为广泛的是扰动观察法和电导增量法，本文对自适应占空比干扰法进行了详细的分析，给出了算法设计，并建立了光伏电池的仿真模型对算法进行了仿真，仿真结果验证了算法设计的正确。 关键词：独立光伏系统，光伏电池，最大功率点跟踪
The Design of Independent Photovoltaic Power Generation System Based on MPPT Control ABSTRACT With the development of economics and technology, more and more energy is required. Researching and developing new energy is the radical method to resolve the energy problem, and the solar energy is the important composing of the new energy and the renewable energy. Research on the stand-alone photovoltaic system is the main content of this thesis. There is very comprehensive application for the stand-alone photovoltaic system. The stand-alone photovoltaic system is composed of the solar cell, storage battery, charger and inverter. Several key techniques, for instance , the MPPT(Maximum Power Point Tracking) are deeply studied in this thesis. Base on the mathematical model and the equivalent circuit, the solar cell simulation model in MATLAB/Simulink is built in order to research the MPPT, and the curve which is in accordance with the actual solar cell is attained. This work built the base for the further research on MPPT. There are many methods for MPPT, but the P&O(Perturb and Observe) method and the C.I. (Conductance incremental) method are applied most extensively, and these two methods are analyzed in detail. The algorithmic designs of the P&O method and the C.I. method are given in this thesis, and the algorithmic designs are simulated with the model of the solar cell in MATLAB/Simulink, and the result of simulation validated the correctness of the design of the two algorithms. Besides, take the P&O for instance, the factors which can affect the quality of the MPPT are discussed. KEY WORDS:Stand-alone photovoltaic system,Solar cell,MPPT
未来太阳能光伏并网发电对电网的影响 尽管寻找新能源的工作已经有相当的历史了，但是世界性的环境污染和能源短缺已经迫使人们更加努力的寻找和开发新能源。在寻找和开发新能源的过程中，人们很自然的把目光投向了各种可再生的替代能源。光伏发电就是其中之一。虽然光伏发电的实际应用存在着种种的局限，但是随着光伏发电成本的降低和矿物发电成本的提高以及矿物能源的减少，总有一天光伏发电的成本将会与传统发电成本相当。到时侯，光伏发电将逐步进入商业化阶段。光伏并网发电形成规模后会对电网形成什么样的影响是本文想要探讨的问题。 一、光伏发电的基本原理 1 太阳能光伏发电系统的组成 太阳能光伏发电系统主要由太阳能光伏电池组，光伏系统电池控制器，蓄电池和交直流逆变器是其主要部件。其中的核心元件是光伏电池组和控制器。各部件在系统中的作用是： 光伏电池：光电转换。 控制器：作用于整个系统的过程控制。光伏发电系统中使用的控制器类型很多，如2点式控制器，多路顺序控制器、智能控制器、大功率跟踪充电控制器等，我国目前使用的大都是简单设计的控制器，智能型控制器仅用于通信系统和较大型的光伏电站。 蓄电池：蓄电池是光伏发电系统中的关键部件，用于存储从光伏电池转换来的电力。目前我国还没有用于光伏系统的专用蓄电池，而是使用常规的铅酸蓄电池。 交直流逆变器：由于它的功能是交直流转换，因此这个部件最重要的指标是可靠性和转换效率。并网逆变器采用最大功率跟踪技术，最大限度地把光伏电池转换的电能送入电网。 2 太阳能光伏电池板： 太阳能电池主要使用单晶硅为材料。用单晶硅做成类似二极管中的P-N结。工作原理和二极管类似。只不过在二极管中，推动P-N结空穴和电子运动的是外部电场，而在太阳能电池中推动和影响P-N结空穴和电子运动的是太阳光子和光辐射热（*）。也就是通常所说的光生伏特效应原理。目前光电转换的效率，大约是光伏电池效率大约是单晶硅13％－15％，多晶硅11％－13％。目前最新的技术还包括光伏薄膜电池。（参考资料12）1839年，法国物理学家A．E．Becquerel在实验室中发现液体的光生伏特效应（由光照射在液体蓄电池的金属电极板上使得蓄电池电路中的伏特表产生微弱变化）至今，在所有能找到的材料中，由单晶硅做成的P-N结光伏电池是光电转换效率最高的材料。 3 太阳能光伏发电系统的分类： 目前太阳能光伏发电系统大致可分为三类，离网光伏蓄电系统，光伏并网发电系统及前两者混合系统。 A）离网光伏蓄电系统。这是一种常见的太阳能应用方式。在国内外应用已有若干年。系统比较简单，而且适应性广。只因其一系列种类蓄电池的体积偏大和维护困难而限制了使用范围。 B）光伏并网发电系统，当用电负荷较大时，太阳能电力不足就向市电购电。而负荷较小时，或用不完电力时，就可将多余的电力卖给市电。在背靠电网的前提下，该系统省掉了蓄电池，从而扩张了使用的范围和灵活性，并降低了造价。 C）A, B两者混合系统，这是介于上述两个方之间的系统。该方案有较强的适应性，例如可以根据电网的峰谷电价来调整自身的发电策略。但是其造价和运行成本较上述两种方案高。 二、光伏发电的优点 进入70年代后，由于2次石油危机的影响，光伏发电在世界范围内受到高度重视，发展非常迅速。从远期看，光伏发电将以分散式电源进入电力市场，并部分取代常规能源。不论从近期和从近期看，光伏发电可以作为常规能源的补充，在解决特殊应用领域，如通信、信号电源，和边远无电地区民用生活用电需求方面，从环境保护及能源战略上都具有重大的意义。光伏发电的优点充分体现在以下几个方面： 1，充分的清洁性。（如果采用蓄电池方案，要考虑对废旧蓄电池的处理） 2，绝对的安全性。（并网电压一般在220V以下） 3，相对的广泛性。 4，确实的长寿命和免维护性。