学文网摘 要：太阳能发电技术以无污染、使用安全可靠等优点，受到了世界各国人们的青睐。本文对太阳能并网发电系统进行了研究，并设计出5kw小型并网发电系统，设计内容主要包括：发电形式、电池组件、逆变器等。该系统具有供电稳定、转换效率高、无噪声等特点。
关键词：光伏并网、光伏阵列、发电系统、逆变器
引言：
太阳能作为一种新型的可再生能源，具有分布广泛、储量大、无污染等特点，因此成为一种最有利用前途的能源。光伏并网发电技术是太阳能光电利用中一项重要的技术，它不但具有安全可靠、无噪声、无污染等优点，而且有助于节能减排，节约宝贵的土地资源，减少环境污染，改善生态环境，缓解当前的用电压力。因此，太阳能并网发电技术已在诸多国家得到大规模的应用。
1、光伏并网发电系统简述
1.1光伏并网发电系统的工作原理及运行方式
太阳能光伏并网发电系统是利用光电效应，利用光电转换的基本装置（太阳能电池）将太阳能转化为直流电能，直流电经过逆变器的作用，装换成和当地电网相匹配的交流电，供交流负载使用，多余的电力则反馈给电网。
光伏发电系统的运行方式有并网运行和离网运行。离网运行系统主要用于没有电的偏远地区，大多采用的都是是中小型系统。并网发电系统和离网系统相比，有它自己的优点：不需要经过蓄电池，多余的电能直接储存在电网中，从而大大降低了发电成本，避免了使用蓄电池产生的二次污染；光伏组件可以作为建筑和装饰材料使用，实现与建筑的完美结合，从而降低了建筑成本，具有良好的经济效益；发电过程中不产生温室气体和污染物，保护了生态环境，具有良好的生态效应。
1.2光伏并网发电系统的组成
光伏并网发电系统主要有两大部分构成：太阳能电池组件、并网逆变器。
光伏电池是系统的基本单元。单个电池的电压很低，不足以满足实际的需要，因此需要将若干电池采用串并联的方式连接在一起工作，就构成了光伏组件。目前光伏电池的种类繁多，按照材料分可以分为硅类、非硅类和薄膜类等。太阳电池的转换效率是评价太阳电池性能的一个重要指标。单晶硅电池转换效率达到188%，多晶硅电池的转换效率达到186%，薄膜晶体硅目前还处于研发阶段，尚未进入工业化阶段；
并网逆变器是光伏系统的核心单元之一，其作用是将光伏方阵提供的低压直流电逆变成与电网频率、相位一致的交流电，供交流负载和用户使用。逆变器需要具有稳定的输出电压、足够的输出容量、高的你变效率、噪声小、有过电压和过电流保护能力。为了充分利用太阳能，逆变器还需要有防止孤岛效应、最大功率点跟踪以及自动调节电压的功能。如何降低逆变器在使用过程中能量的损耗，如何提高逆变器的容量，降低光伏发电的成本成为光伏行业内研究的热点。
2、5kw光伏并网发电系统设计
2.1设计原则
（1）由于并网系统与离网系统相比，具有使用安全可靠，对电网有调峰的作用，因此设计时采用并网式太阳能光伏系统。（2）采用低压并网系统，此系统不使用蓄电池，结构简单，电力损耗小，很适合一般的住宅小区和办公大楼使用，节约了输电线的使用量，方便维修。（3）在进行光伏系统的设计前需考虑光伏系统所在地区的纬度、气象资料等。（4）逆变器的输出方式采用三相四线制，符合安全的要求。
2.2光伏方阵的设计
太阳电池转换效率的高低，直接影响太阳电池的性能。在此选用转换效率较高的单晶硅电池进行实验。采用型号为SOlarstar星粤，主要参数是：输出功率100w，工作电压为335v，短路电流299A，外形尺寸125080835mm。
根据现场调查和查阅一定的资料，光伏方阵的摆放的最佳倾角最佳倾角为33°，光伏组件的安装朝向正南方向。据不完全统计，城市一般家庭平均每月耗电量为120kW.h，实验场所的一年平均日辐射量为357kw.h/m2则依存率为1，设计余量系数取11，综合设计系数选取047，将上述数据代入公式3-1，
PASELDR（HA'Gs）K
（3-1）
式中：PAS――标准状态时太阳电池阵列的容量；
HA――一定时间内阵列表面的日辐射量（KW/m2）；
Gs――标准状态下的日照强度（KW/m2）；
EL――一年内内负载需要量（KW.h/年）；
D――负载对光伏系统的依存率；
R――设计余量系数；
K――综合设计系数；
则满足一年耗电量所需要的太阳电池的容量为：
PAS=1440/365×10×11（357/10）×047259（kw）
需要的太阳电池的数量为=259kW/100W=259（块），因此确定的太阳能电池的数量为26块。
由于功率调节器的输入电压为220v，单块电池的输出电压为335v，因此串联的电池数量=220v/335v=657（块）。因此选择7块电池串联构成一组，总功率为100W×7=700W，电压为335v×7=2345。
2.3并网逆变器的选择
并网逆变器是太阳能并网发电系统的重要单元，其作用是将光伏阵列输出的直流电逆变为与当地电网相匹配的交流电，直接上国家电网，供交流负载和当地用户使用。它需要具有完善的防孤岛、过热和过载保护的功能。
本系统中采用佛山南海区雷斯诺电器有限公司生产的逆变器，型号为FI，输入电压范围：165V～265V（V），输出电压：110V～220V（V），输出功率：300～100KW（W）。
3、结论：
光伏产业作为一种新型的产业，有着广阔的发展前景。它作为对常规电的一种补充和替代，这种绿色的新型能源一定会得到越来越广泛的应用。但是，要让普通的居民都能用得起太阳能光伏并网发电系统，还需要做大量的努力：降低电池的制造成本，延长产品的使用寿命，降低系统的总体投入，努力达到好的经济效益和社会效益。（作者单位：河南机电职业学院）
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