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摘要随着社会生产的日益发展，对能源的需求量在不断增长，全球范围内的能源危机也日益突出。
地球中的化石能源是有限的，总有一天会被消耗尽。
随着化石能源的减少，其价格也会提高，这将会严重制约生产的发展和人民生活水平的提高。
可再生能源是满足世界能源需求的一种重要资源，特别是对于我们这个人口大国来讲更加重要。
其中太阳能资源在我国非常丰富，其应用具有很好的前景。
光伏并网发电系统是通过太阳能电池板将太阳能转化为电能，并通过并网逆变器将直流电变为与市电同频同相的交流电，并回馈电网。
光伏并网发电系统的核心技术是并网逆变器，在本文中对于单相并网逆变器硬件进行了建摸及设计。
给出了硬件主回路并对各部分的功能进行了分析，同时选用TI公司的DSP芯片TMS320F2812作为控制CPU，阐述了芯片特点及选择的原因。
并对并网逆变器的控制及软件实现进行了研究。
文中对于光伏电池的最大功率跟踪(MPPT)技术作了阐述并提出了针对本设计的实现方法。
最后对安全并网的相关问题进行了分析探讨。
文章的主要内容如下:1.目前国内外光伏发电的现状和发展前景，并对光伏并网发电系统的功能、分类和特点作了简单介绍，对光伏并网发电系统建立了一个总体认识。
2.研究了光伏电池的基本发电原理和输出特性。
重点研究了光伏电池的输出特性和其影响因素，并得出相应的结论。
3.并网逆变器主要包括DC/DC及DC/AC两部分，文中分析了各部分设计重点，明确了选用TI公司的DSP芯片TMS320F2812作为控制CPU的原因及优点，同时给出了控制及软件实现方法。
4.光伏电池发电输出是非线性的，存在输出最大功率(CMPPT)跟踪问题。
本文阐述了常用的最大功率点跟踪方法，并结合本设计提出了改进方法。
使光伏电池工作于最大输出功率点上，获得高效功率输出。
5.在实际太阳能并网发电系统中，太阳能电池的输出及电网的电压是不断波动的，如何实现安全并网以及在运行中对各种故障的检测及报警进行了探讨，重点对“孤岛效应”进行了分析。
光伏电站并网逆变器系统介绍一、光伏电站介绍光伏电站是一种能够利用太阳能转化为电能的设备，通过将太阳能转化为直流电能，再通过逆变器将直流电能转换为交流电能，以供电网使用。
光伏电站通常由太阳能光伏电池板、电池板支架、并网逆变器、组电池、接线柜等组成。
光伏电站具有环保、可再生、无噪音等特点，被广泛应用于企事业单位、工业用电和家庭光伏发电等领域。
1.并网逆变器系统功能并网逆变器是光伏电站的关键设备之一，主要功能是将光伏电池板的直流电能转换为电网的交流电能，实现电能的输出和供应。
并网逆变器系统能够满足光伏电站的发电需求，同时还能够实现电网的自动监测和电能负荷平衡，保证电网的安全和稳定运行。
2.并网逆变器系统组成并网逆变器系统一般由逆变器、电网接口、控制系统和数据采集系统等组成。
(1)逆变器：逆变器是并网逆变器系统的核心设备，主要功能是将光伏电池板的直流电能转化为交流电能，并实现电能的输出和供应。
逆变器具有高效率、高可靠性、低功耗等特点，能够满足光伏电站的发电需求。
(2)电网接口：电网接口是将逆变器和电网连接的设备，主要功能是将逆变器输出的交流电能接入电网，并实现电能的供应和分配。
电网接口需要满足电网的要求，确保逆变器系统与电网的匹配和互动。
(3)控制系统：控制系统是并网逆变器系统的重要组成部分，主要功能是对逆变器系统进行控制和监测，确保逆变器的正常运行和电能输出。
控制系统具有远程监测、故障诊断、设备调节等功能，能够及时发现和处理设备故障，保证逆变器系统的稳定运行。
(4)数据采集系统：数据采集系统是对光伏电站进行监测和数据采集的设备，主要功能是实时监测光伏电池板的工作状态和发电功率，以及逆变器系统的运行情况。
数据采集系统能够提供光伏电站的性能评估和运行分析，为电站的运维和管理提供参考依据。
3.并网逆变器系统工作原理并网逆变器系统的工作原理是将光伏电池板的直流电能转化为交流电能，再通过电网接口将交流电能接入电网。
光伏户用储能系统四种运行方式光伏户用储能系统主要有四种运行方式：一是白天光伏发电时先储存起来，到晚上用户需要时再放出来；二是可以电价谷段充电，峰段放电，利用峰谷差价实现最大收入；三是如果不能上网卖电，可以安装防逆流系统，当光伏功率大于负载功率时，可以把多余的电能储能起来，避免浪费；四是当电网停电时，光伏还可以继续发电，逆变器切换为离网工作模式，系统作为备用电源继续工作，光伏和蓄电池可以通过逆变器给负载供电。
户用储能系统，包括太阳能组件、控制器、逆变器、蓄电池、负载等设备，技术路线很多，按照能量汇集的方式，目前主要有直流耦合“DC Coupling”和交流耦合“AC Coupling”两种拓扑结构。
直流耦合：光伏组件发出来的直流电，通过控制器，存储到蓄电池组中，电网也可以通过双向DC-AC变流器向蓄电池充电。
能量的汇集点是在直流蓄电池端。
交流耦合：光伏组件发出来的直流电，通过逆变器变为交流电，直接给负载或者送入电网上，电网也可以通过双向DC-AC双向变流器向蓄电池充电。
能量的汇集点是在交流端。
直流耦合和交流耦合都是目前成熟的方案，各有其优缺点，根据不同的应用场合，选择最合适的方案。
从成本上看，直流耦合方案比交流耦合方案的成本要低一点。
如在一个已经安装好的光伏系统中，需要加装储能系统，用交流耦合就比较好，只要加装蓄电池和双向变流器就可以了，不影响原来的光伏系统，而且储能系统的设计原则上和光伏系统没有直接关系，可以根据需求来定。
如果是一个新装的并离网系统，光伏、蓄电池、逆变器都要根据用户的负载功率和用电量来设计，用直流耦合系统就比较适合。
从光伏的利用效率上看，两种方案各有特点，如果用户白天负载比较多，晚上比较少，用交流耦合就比较好，光伏组件通过并网逆变器直接给负载供电，效率可以达到96%以上。
如果用户白天负载比较少，晚上比较多，白天光伏发电需要储存起来晚上再用，用直流耦合就比较好，光伏组件通过控制器把电储存到蓄电池，效率可以达到95%以上。
光伏并网发电系统的分类及其结构一．可调度式与不可调度式目前常见的光伏并网发电系统，根据其系统功能可以分为两类：一种为不含蓄电池的“不可调度式光伏并网发电系统”；另一种为系统包括蓄电池组作为储能环节的“可调度式光伏并网发电系统”。
两者的系统配置示意图如图1和图2所示。
可调度式并网光伏系统设置有储能装置，兼有不间断电源和有源滤波的功能，而且有益于电网调峰。
但是，其储能环节通常存在寿命短、造价高、体积笨重以及集成度低的缺点，因此，目前这种形式的应用较少。
可调度式光伏并网发电系统与不可调度式相比，最大的不同是系统中配有储能环节，通常采用铅酸蓄电池组，其容量可根据实际需要进行配置。
在功能上，可调度式系统有一定扩展和提高，主要包括：（1）系统控制器中除了并网逆变器部分外，还包括蓄电池充放电控制器，根据系统功能要求进行蓄电池组能量管理。
（2）在交流电网断电时，可调度式系统可以实现不间断电源（Uninterruptible Power Supply，UPS）的功能，为本地重要交流负载供电。
（3）较大容量的可调度式光伏并网发电系统还可以根据运行需要控制并网输出功率，实现一定的电网调峰功能。
图.1 不可调度式光伏并网发电系统配置示意图图.2调度式光伏并网发电系统配置示意图虽然在功能上优于不可调度式光伏并网系统，但由于增加了储能环节，可调度式光伏并网系统存在着明显的缺点。
这些缺点是目前限制可调度式光伏并网系统广泛应用的主要原因，包括：（1）增加蓄电池组导致系统成本增加。
（2）蓄电池的寿命较短，远低于系统其他部件寿命：目前免维护铅酸蓄电池在合理使用下寿命通常为 3 到 5 年，而光伏阵列一般可以稳定工作 20 年以上。
（3）废弃的铅酸蓄电池必须进行回收处理，否则将造成严重的环境污染。
二．集中式发电与分布式发电根据光伏并网发电系统的规模和集中程度，可以将其分为集中式发电系统和分布式发电系统。
集中式发电系统可以看作一个太阳能发电站，其峰值功率可以达到上兆瓦，输出电压等级也较高，可以直接连入中压或高压输电网。
CPIA批准发布10项户用光伏并网发电系统系列标准
昨日，中国光伏行业协会（CPIA）批准发布了10项户用光伏并网发电系统系列标准，将于2019年3月15日起实施，其标准名称和标准号如下：
《户用光伏并网发电系统第1部分：现场勘察与安装场地评估》T／CPIA 0011．1－2019
《户用光伏并网发电系统第2－1部分：设计规范一般要求》T／CPIA 0011．201－2019
《户用光伏并网发电系统第2－2部分：设计规范方阵设计》T／CPIA 0011．202－2019
《户用光伏并网发电系统第2－3部分：设计规范结构设计》T／CPIA 0011．203－2019
《户用光伏并网发电系统第2－4部分：设计规范电气安全设计》T／CPIA 0011．204－2019
《户用光伏并网发电系统第2－5部分：设计规范系统接入设计》T／CPIA 0011．205－2019
《户用光伏并网发电系统第3部分：安装与调试规范》T／CPIA 0011．3－2019
《户用光伏并网发电系统第4部分：验收规范》T／CPIA 0011．4－2019
《户用光伏并网发电系统第5部分：运行和维护规范》T／CPIA 0011．5－2019
《户用光伏并网发电系统第6部分：发电性能评估方法》T／CPIA 0011．6－2019。
分布式光伏发电不同并网方案解析国家电网对于分布式光伏发电应用采取鼓励和合作的态度，允许光伏电站业主采用自发自用模式、自发自用余电上网或完全上网等三种结算模式。
各地方电力公司在实际操作过程中，会遇到一些阻碍，这些问题主要是由于光伏电站业主对于变电、配电系统的认识不足造成的。
本文将针对以上三种并网形式在操作过程中遇到的一些实际问题，就具体并网方案做一些阐述。
完全自发自用模式这种模式一般应用于用户侧用电负荷较大、且用电负荷持续、一年中很少有停产或半停产发生的情况下，或者是，就算放假期间，用户的用电维持负荷大小也足以消纳光伏电站发出的绝大部分电力。
此系统应用如下图所示：这类系统，由于低压侧并网，如果用户用电无法消纳，会通过变压器反送到上一级电网，而配电变压器设计是不允许用于反送电能的（可以短时倒送电，比如调试时，而长期不允许），其最初潮流方向设计是固定的。
所以需要安装防逆流装置来避免电力的反送。
针对一些用户无法确保自身用电能够持续消耗光伏电力，或者生产无法保证持续性的项目，建议不要采用此种并网方式。
单体500kW以下，并且用户侧有配电变压器的光伏电站，建议采用这种模式，因为其升压所需增加的投资占投资比例较大。
自发自用余电上网模式对于大多数看好分布式发电的用户来说，选择自发自用余电上网是最理想的模式，这样即可以拿到自发自用较高电价，又可以在用不掉的情况下卖电给电网。
但是实际操作过程中阻力颇多，原因是光伏从业者和地方电网公司人员信息的不对称，互相缺乏对于对方专业知识的了解，这也是为什么该模式成为光伏电价政策和国网新政中最让人难以理解的部分。
光伏发电在自发自用余电上网模式时，用户（或者称之为“投资商”）希望所发电量尽可能在企业内部消耗掉，实在用不掉的情况下，可以送入电网，以不浪费掉这部分光伏电量。
但电力公司最希望的是用户简单选择，要么自发自用，要么升压上网。
因为，自发自用余电上网对于地方电力公司来说，要增加一些工作量：区域配网容量计算（允许反向送电负荷）、增加管理的电源点（纯自发自用可以降低标准来管理）、正反转电表改造后的用户用电计量繁琐（需要通过电表1和电表2的数值换算得出用户实际用电负荷曲线和用电量）、增加抄表工作量等。
百度文库 - 让每个人平等地提升自我 0 光伏户用并网控制系统
一、光伏产业概述 ........................................................................................................................... 1 光伏产业背景 ........................................................................................................................... 1 光伏市场格局与需求 ............................................................................................................... 3 光伏产业链结构 ....................................................................................................................... 5 光伏产业链各环节价格传递 ................................................................................................... 7 国内光伏产业竞争力分析 ....................................................................................................... 9 光伏产业链末端—户用系统市场 ........................................................................................... 9 二、国内光伏户用系统市场 ........................................................................................................... 9 国内太阳能资源状况 ............................................................................................................... 9 国内太阳能发电市场 ............................................................................................................. 10 国内光伏户用系统市场 ......................................................................................................... 11 国内光伏发电重大项目 ......................................................................................................... 12 国内市场上太阳能系统应用公司 ......................................................................................... 13 三、光伏户用并网系统 ................................................................................................................. 14 光伏户用并网系统模型 ......................................................................................................... 14 太阳能电池板跟踪控制模块 ................................................................................................. 14 蓄电池充电控制模块 ............................................................................................................. 15 3.4 蓄电池放电控制模块 ................................................................................................ 15 逆变器控制模块 ..................................................................................................................... 16 百度文库 - 让每个人平等地提升自我
1 一、光伏产业概述 光伏产业背景 传统的化石能源资源日益枯竭，严重的环境污染制约了世界经济的可持续发展。能源的需求有增无减，能源资源已成为重要的战略物资，化石能源储量的有限性是发展可再生能源的主要因素之一。根据世界能源权威机构的分析，按照目前已经探明的化石能源储量以及开采速度来计算，全球石油剩余可采年限仅有41 年，其年占世界能源总消耗量的%，国内剩余可开采年限为15 年；天然气剩余可采年限 年，其年占世界能源总消耗量的%，国内剩余可开采年限30 年；煤炭剩余可采年限230 年，其年占世界能源总消耗量的%，国内剩余可开采年限81 年；铀剩余可采年限71 年，其年占世界能源总消耗量的%，国内剩余可开采年限为50 年。
图1 世界常规能源储备状况 (资料来源：中国光伏产业发展研究 ) 太阳能利用和光伏发电是最有发展前景的可再生能源，因此，世界各国都把太阳能光伏发电的商业化开发和利用作为重要的发展方向，制定了相应的导向政策。在光伏发电的历史上，最早规模化推广的是日本，而后是德国，再发展到现在大力推广的包括美国、西班牙、意大利、挪威、澳大利亚、韩国、印度等超过百度文库 - 让每个人平等地提升自我 2 40个国家与地区，如日本“新阳光计划”、欧盟“可再生能源白皮书”，以及美国国家光伏发展计划、百万太阳能屋顶计划、光伏先锋计划等的相继推出，成为近年来推动太阳能光伏发电产业的主要动力。根据欧盟的预测：到2030年太阳能发电将占总能耗10%以上，到2050年太阳能发电将占总能耗20%。 表1 近期内国外主要政策法规以及调整状况
(资料来源：PV 新闻) 对于国内来说，主要的政策法规为2006 年1月1日起开始实施的《中国可再生能源法》。在国家“十一五”规划中，制定了一些产业支持政策与市场推进计划，主要包括： 1、城市屋顶计划：在长三角以及珠三角经济发达地区以及阳光充足地区开始启动，如上海、江苏、云南、北京、浙江等。 2、大规模的沙漠发电计划。规划期间将建设3-5个5-10MWp沙漠光伏上网发电电站，为大规模推广在技术上做一定储备。 3、送电到乡工程。预计总安装量为100MWp，并不排除地方政府发展光伏积极性的增加，从而导致实际安装量可能超过中央政府规划的情况出现。 4、在科研上加大投入。 我国目前已有的光伏市场基本以西部地区为主，重点在于解决边远地区居民用电问题，主要是通过国际援助以及政府拨款补贴的方式来开展。随着城市阳光屋顶的规划以及各示范工作的开展实施，整个市场分布状况以及重心会产生一定的变化，示范工程、绿色场馆建设、城市太阳能屋顶计划将成为主要的发展方向。 百度文库 - 让每个人平等地提升自我 3 相关的投资分析认为：光伏产业势如旭日东升。按照现有的产能以及扩产计划，原材料的供应至2008年仍将维持供不应求的局面，至2010年基本上达到供需平衡。整个产业具有较好成长性以及发展前景。
光伏市场格局与需求 预计2010年太阳能产量将达到6千MW，是目前产量的5倍。按照西方发达国家规划，2030年全球光伏发电装机容量将达到300GW(百万千瓦)，至2040年光伏发电将达到全球发电总量的15-20%。未来数十年，全球光伏产业的复合增长率将会高达30%。 表2 最新全球产量以及收入预计
(资料来源：Photon International ) 目前光伏发电系统主要安装应用在发达国家与地区，光伏发电市场主要在欧盟、日本以及美国, 其中日本光伏发电系统总保有量居世界首位。2005年世界光伏市场安装总量为1460 MW，德国年度总安装量首次超过日本，为837MW，较2004年增长53%，占有57%市场份额；日本较2004年增长14%，年度安装总量为292MW。 百度文库 - 让每个人平等地提升自我
4 图3 2005年光伏发电系统按地区分布状况(资料来源：Solarbuzz LLC) 图5 2004-2010年世界太阳能电池增长状况与趋势(资料来源：EPIA) 市场多元化需求局面已经出现，单一德国市场风险已经被分散。欧洲市场中，除德国继续维持高速的增长势态外，西班牙、意大利、葡萄牙、挪威的市场已经兴起；在亚洲，除日本外，韩国的安装量今年也将达到两位数以上；在北美地区，美国加利福尼亚洲8月21日已近通过“百万太阳能屋顶计划”立法，该计划总耗资亿美元，历时11年，将完成3000MWp的太阳能系统建设，前三季度美国市场已经安装，预计全年安装容量超过120-130MWp，增长幅度为20-30%。按照美国政府的计划，至2015年将完成5-10GWp光伏建设，满足200万家庭用户用电。 国内市场潜力巨大。截止2003年，我国边远地区、山区大概有万个无电村庄，接近710万无电用户，按照每户200Wp安装量来计算，近期市场潜力高达1420MWp，综合考虑到以后用电水平的提高，最终市场容量将超过3000MWp，是短期内市场需求的主要来源之一。各类大型绿色照明示范工程、2008北京奥林匹克运动会场馆建设、2010上海世界博览会场馆建设也是近期国内需求的主
