太阳能民用光伏并网系统设计

太阳能民用光伏并网系统设计

王封力

中国建筑西南设计研究院有限公司贵州分院贵州贵阳550000

摘要：太阳能是一种取之不尽、用之不竭的清洁、可再生能源，大力开发利用新能源是保护生态环境，解决能源利用问题的重要途径。据此，本文提出了一种分布式太阳能民用光伏并网系统设计方案，采用光伏组件直接将太阳能转换为电能，为人们提供高效、清洁、可持续的新型可再生能源。

关键词：太阳能；民用；分布式；光伏系统；并网设计

太阳能是一种新型、具有广阔应用前景的高效能源，将太阳能转换为电能需基于光伏并网系统就近发电、并网、转换与使用，有效提高了同等规模光伏电站发电量，解决了电力损耗问题。

1.分布式太阳能民用光伏并网系统结构

分布式太阳能民用光伏并网系统是充分利用光伏组件半导体材料的“光伏”效应，将太阳光辐射直接转换为电能的一种新型发电系统，其在发电时不会排放污染，安装方便，使用清洁无噪音，无需维护。本文研究设计的太阳能光伏发电并网系统主要由下图中的太阳能光伏组件、光伏汇流箱、直流配电柜、并网型逆变器、交流配电柜组成[1]：

网系统设计中要求所接逆变器与电池阵列功率容量相匹配，实现逆变器资源利用效率最大化。

4.3电池组电压与MPP电压匹配

按“电池组件电压×串联数＝电池阵列电压”这一关系与太阳能电池输出特性，电池阵列输出电压应处于逆变器MPP电压范围内。

4.4电池组电流与最大输入电流匹配

按“电池组件短路电流×并联数＝电池阵列最大输出电流”这一关系，为了减少直流损耗，防止电气损坏，电池组阵列最大输出电流应小于逆变器最大输入电流。

5.系统接入方案

5.1电气接线图

首先，将一台微型式断路器、具有双向计量功能的智能电能表安装于家庭户内配电箱内。通过空气开关对接入电网合理控制，增加开断点，实现自动断开、闭锁；双向计量智能电能表精度要≥2.0级。

其次，需安装一台精度≥2.0级的计量多功能表于并网交流配电箱内，对电能表进行校核。电气接线图如下：

图7主接线图

5.2电缆选型

（1）家用

家用电缆规格为1.5mm2或2.5mm2，选型时需考虑光伏系统装机容量和自家原有电缆规格的关系。

（2）光伏电缆

要考虑电缆绝缘性、耐热阻燃性、防潮，防光性、敷设方式、电缆芯类型、大小规格等。

1）组件与组件间的连接须耐热、防酸、防腐、防潮、防晒。

2）方阵内部和方阵间的连接要防潮、防曝晒。

3）方阵和逆变器间的接线须耐热、防酸、防潮。

（3）大小规格设计

1）电缆额定电流=计算所得电缆中最大连续电流的1.25倍。

2）考虑电缆性能影响。

3）电压降要≤2％。

4）基于电流强度与电路电压损失对电缆尺径合理选取

5.3防雷设计

为了防止本系统被雷击、浪涌等外在因素损坏，还要进行防雷接地设计：

（1）避免避雷针投影落到光伏组件上

（2）防止设备、机架、金属管道、电缆金属外皮产生雷电感应现象，每件金属物品都要单独接地。同时，要防止雷电波侵入。接地系统电气设备接地电阻R≤4欧姆。防雷接地应独立设置，接地电阻R≤30欧姆。

（3）人工垂直接地体或水平接地体宜分别采用角钢、钢管、圆钢或扁钢、圆钢。

5.4维护检修

光伏发电系统使用、维护直接关系其使用寿命、运行成本与发电效率。通常情况下需对暴露在外的接线接点定期检查，维护：

1)如遇大风、暴雨、大雪等天气，应对太阳能方阵加以保护。

2)要经常清洁太阳能方阵采光面。

3)避免太阳能电池组件方阵架在运输中变形。

4)逆变器等电气设备无需人工操作，但要经常检查其运行状态是否正常，如有无电压输出、保险盒是否熔断、面板状态指示灯指示是否正常。

5）每半年对逆变器等电气设备接地电阻进行一次测量。

结束语

综上所言，本系统为民用小型分布式太阳能光伏发电并网系统，故在设计时充分结合实际使用需求，本着“经济”、“可靠”、“牢固耐用”、“易维护”等原则，在充分考虑气候与地理环境因素基础上进行合理设计，大大提高了系统运行可靠性与安全性，降低了运行成本，提升了发电效益。

参考文献：

[1]鞠晓磊,仲继寿.民用建筑光伏系统设计解析--解读《民用建筑太阳能光伏系统应用技术规范》重点条文[J].建筑电气,2014,(11):9-11.

[2]张晓静.带计量功能的民用光伏发电并网系统设计[D].山东科技大学,2015.