1、光伏发电系统知识培训,主要内容 全球能源现状与光伏发电对环境的贡献 光伏发电系统原理 光伏发电系统的分类及应用 光伏发电系统的实际案例 光伏发电系统的运行与维护,全球能源现状,世界各国的工业化程度及人口增加推动全球对能源需求呈几何倍数增长 全球的能源模式：80%依靠石油、天然气、煤等矿物化石燃料。 根据经济学家和科学家的普遍估计，到2050年左右，石油资源将会开采殆尽，能源危机将席卷全球 能源危机及自然环境的恶化使人们越来越清醒地意识到要改变能源模式许多国家正在制定目标，提高对清洁能源即可再生能源的利用比例。德国率先提出了到2050年，可再生能源的利用目标为35%,21世纪全球能源消费结构预测
2、,日益严峻的环境问题,目前大气污染日趋严重，问题包括温室效应、臭氧层破坏、酸雨和PM2.5等问题，主要的污染气体有二氧化碳、甲烷、一氧化二氮、粉尘等 但随着现代服务业的快速发展和人民生活质量的提高，必将带动能源消费的持续增长，城市资源、环境的矛盾日益突出。因此，只有坚持节约发展、清洁发展和安全发展，才能实现经济又好又快发展,来源：北京工业大学，2012年10月,发展绿色电力，是建设低碳城市的重要保证,携手光伏 生产绿色电力、减少“碳排放”,企业可通过利用原有屋顶，安装分布式发电系统，参与生产绿色电力,每1万平方米的可利用厂房屋顶，可协助安装1兆瓦光伏系统 每1兆瓦光伏系统，每年可提供给企业12
3、0万140万度的清洁电力，共25年,光伏的“环保公式”：,美国亚特兰大康健中心 光伏的全球“碳减排”效应：,共采用了3010块光伏组件,减排二氧化碳每年780吨 减排二氧化硫每年约7吨 减排氮化物每年约3吨 减排粉尘每年约5吨,国内光伏发电投资及环保回报,如果做个形象的比喻，一棵大树，一生当中可以吸收1吨二氧化碳，1兆瓦组件20年里所减少的二氧化碳排放在1万吨左右，相当于我们在*植树造林1万棵,光伏发电系统原理,太阳能电池发电原理是光生伏特效应。,光伏发电系统原理,当光线照射到太阳能电池表面时，一部分光子被硅材料吸收，使电子发生了跃迁，成为自由电子，该自由电子在PN结两侧聚集形成电位差，当外部
4、接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的功率输出。该过程的实质是光子能量转换成电能的过程。,光伏发电系统是利用太阳能组件和配套电气设备将太阳能转换成所需要电能的发电系统。,硅料,硅锭,硅棒,硅片（单晶硅）,硅片（多晶硅）,电池片（单晶硅）,电池片（多晶硅）,光伏组件（单晶硅）,光伏组件（多晶硅）,并网光伏发电系统分类,分布式光伏发电系统（小容量，一般6MW） 大型光伏发电系统（大容量，一般20MW）,光伏发电系统分类,并网光伏发电系统 独立系统,商业分布式并网光伏系统原理图,分布式光伏发电系统原理,户用分布式光伏发电系统原理图,分布式光伏发电系统原理,利用清洁干净、可再生
5、的自然能源太阳能发电，污染小、环保效益突出。不耗用不可再生的、资源有限的含碳化石能源，使用中无温室气体和污染物排放，生态环境和谐，符合经济社会可持续发展战略。,分布式安装，就近就地分散发供电，进入和退出电网灵活。有利于改善电力系统的负荷平衡，并可降低线路损耗。,可起调峰作用，缓解局地的用电紧张状况。分布式光伏发电在白天出力最高，正好在这个时段人们对电力的需求最大，能够在一定程度上缓解局部地区的用电紧张状况。,分布式发电的作用,正能量,大型光伏电站发电系统原理图,大型光伏电站发电系统原理,利用清洁干净、可再生的自然能源太阳能发电，污染小、环保效益突出。不耗用不可再生的、资源有限的含碳化石能源，使
6、用中无温室气体和污染物排放，生态环境和谐，符合经济社会可持续发展战略。,有效利用荒山、工业闲置屋顶、光伏农业结合，提高土地的利用率。可将荒山荒地、工厂厂房屋顶充分利用起来，也可实行光伏农业相结合的方式，提高土地的立体利用率。,可起调峰作用，缓解局地电网的用电紧张状况。大型光伏发电在白天出力最高，这个时段人们对电力的需求最大，能够在很大的程度上缓解局部地区的用电紧张状况。,大型光伏发电系统的做用,独立系统,将入射的太阳辐射能转换为电能，且不与公共电网连接的发电系统。 独立光伏系统的规模和应用形式各异，系统规模跨度很大，小到0.32W 的太阳能庭院灯，大到kW级的太阳能光伏电站。其应用形式也多种多
7、样，在家用、交通、通信、空间应用等诸多领域都能得到广泛的应用。尽管光伏系统规模大小不一，但其组成结构和工作原理基本相同。,户用领域,交通领域,通讯/通信领域,小型电源:用于边远无电地区如高原、海岛、牧区、边防哨所等军民生活用电，负载如照明、电视、收录机等； 光伏水泵：解决无电地区的深水井饮用、灌溉。,航标灯、交通/铁路信号灯、交通警示/标志灯、路灯、高空障碍灯、公路/铁路无线电话亭、无人值守道班供电等,太阳能无人值守微波中继站、光缆维护站、广播/通讯/寻呼电源系统；农村载波电话光伏系统、小型通信机、士兵GPS供电等。,独立光伏系统具体用途介绍1：,石油、海洋、气象领域,家庭灯具电源,光伏电站,
8、小区,石油管道和水库闸门阴极保护电源系统、石油钻井平台生活及应急电源、海洋检测设备、气象/水文观测设备等,庭院灯、路灯、手提灯、野营灯、登山灯、垂钓灯、黑光灯、割胶灯、节能灯等,10KW-5MW独立光伏电站、风光（柴）互补电站、各种大型停车厂充电站等,小区照明、泛光灯、楼道灯、庭院灯,太阳能建筑,将光伏发电与建筑材料相结合使建筑实现电力自给，是一大发展方向,独立光伏系统具体用途介绍2：,独立系统构成,发电单元: 组件：用玻璃及特殊材料封装好一组太阳电池；光伏方阵：光伏组件串并联形成；,储能装置：存储电能的装置；控制器：对蓄电池进行充放电控制逆变器：将直流电转变为交流电的设备；负载：以直流或交流
9、电为动力的设备；,储能装置,控制器,充放电控制器：直接为直流负载供电，并能自动防止蓄电池组过充电和过放电，一般还具有简单的测量功能。 由于蓄电池组被过充电或过放电后将严重影响其性能和寿命，充放电控制器一般是不可缺少的。,逆变器,独立运行的光伏系统中需要逆变: 太阳电池产生直流电，且只能白天发电，须用蓄电池储能。 绝大多数用电器都是交流电工作。 直流系统升降电压的技术复杂。,（15kW） （2kW） 逆变器,将直流电变换成交流电的电力电子设备称作逆变器. 有自动稳压功能，可改善系统的供电质量。,负 载,分类：阻性负载、容性负载和感性负载。 生产和生活中常用的多为阻型负载和感性负载。,1、电阻性负
10、载电阻性负载是指负载的耗能部件是电阻性的，如白炽灯、电熨斗、电炉、电热水器等，都是典型的组性负载。电阻性负载的特点是，但电流流经阻性负载时，电流与电压的幅值和相位不会产生突变。流经负载的电流值与外加电压的大小成正比，即符合电工学中的“欧姆定律”。,2、电感性负载电感性负载是指负载的耗能部件是由带铁心或不带铁心的线圈构成，它具有电学上定义的“感抗”特性，也成为“感性负载”，典型的感性负载有水泵、电冰箱、洗衣机、空调、电焊机、电动工具等。感性负载的特点是，设备启动时的“浪涌电流”远远大于该设备的额定电流；当设备停止运转需要切断电源时，感性负载还产生高于外加电压的“感应过电压”。,光伏发电系统的实际
11、案例,保定史庄街22KW户用分布式项目,1：项目名称:22kW户用分布式项目 2：项目地点：保定市史庄街社区 3：安装容量：22KW 4：项目类型：BAPV 5：接入类型：并网 6：意义：保定市第一个并网的户用分布式系统项目。,1：项目名称:保定高开区小学 2：项目地点：保定 3：安装容量：54.92kw 4：项目类型：屋面电站 5：接入类型：并网,保定高开区小学并网项目,公司车棚50KW分布式项目,1：项目名称:公司车棚50kW分布式项目 2：项目地点：英利集团公司内部停车场 3：安装容量：50KW 4：项目类型：BAPV、BIPV 5：接入类型：并网,300kW电谷锦江国际酒店,1：项目名
12、称:300kW电谷锦江国际酒店 2：项目地点：电谷锦江国际酒店 3：安装容量：300KW 4：项目类型：BIPV 5：接入类型：并网,1：项目名称：徐水长城30MW并网项目 2：项目地点：保定徐水大王店产业园 3：安装容量：30MW 4：项目类型：屋顶电站 5：接入类型：并网,徐水长城30MW并网项目,1：项目名称：定州国香养殖场10MW并网项目 2：项目地点：定州国香养殖场 3：安装容量：10MW 4：项目类型：屋顶、地面电站 5：接入类型：并网,定州国香养殖场10MW并网项目,1：项目名称:英利产业园10MW金太阳并网工程 2：项目地点：英利三期、四期厂房屋顶、车棚顶 3：安装容量：10M
13、W 4：接入类型：并网,英利产业园10MW金太阳并网工程,1：项目名称：肇庆二塔水上加油船太阳能供电系统 2：项目地点：肇庆 3：安装容量：10.4KW 4：接入类型：独立,肇庆二塔水上加油船太阳能供电系统,1：项目名称:吉林森工防火监控太阳能独立电站 2：项目地点：吉林松江河 3：安装容量：3.84KW 4：接入类型：独立,吉林森工防火监控太阳能独立电站,1、定期对光伏系统进行检查，可在系统故障前及时消除隐患，防止事故的发生。,2、保持组件表面清洁，清洗、维护时应选在早晚或阴天时段进行，以免影响发电量。,3、定期检查光伏组件是否有损坏或异常。,光伏发电系统的运行与维护,4、定期检查光伏系统电
14、气设备是否有损坏或异常。,现象： 同一组件内温差较大诊断： 光伏阵列前后排之间遮挡，阵列安装太靠近女儿墙造成遮挡,阴影效应,系统运行中出现的问题与解决方案,现象： 光伏系统功率输出下降严重原因： 光伏组件受沙尘覆盖，遮挡严重，影响输出电流,遮挡效应,系统运行中出现的问题与解决方案,在西北地区，通过组件清洗，单块功率平均提升9.64%，一般地区亦可平均提升3%-5%,遮挡效应,系统运行中出现的问题与解决方案,现象： 某地面电站，夏季早上6点左右发生汇流箱火灾事故。分析： 可能是断路器或者浪涌保护器内部短路造成电流过大。 可能是由于进入汇流排的输入端子线头没使用压线鼻子，某股铜线与另一极短路所致。
15、 解决方案： 全部更换新器件。 采用可靠性高的器件，确保安全。,汇流箱燃烧,系统运行中出现的问题与解决方案,电气短路故障,现象： 1.并网逆变器停止工作； 2.交流配电柜中断路器跳闸 检测： 组串输出电压正常（356.8V）； 负极对地电压（180.2 V）和正极对地电压（142 V）异常。,组串输出电压正常,正负极对地电压异常,系统运行中出现的问题与解决方案,电气短路故障,分析： 1.电气短路故障； 2.组串某组件连接线与光伏组件连通，可能使电缆绝缘层损坏造成。,3.组串共9块组件，组件标称开路电压为40V； 4.第4块与第5块组件之间的连接线与支架短路。,系统运行中出现的问题与解决方案,浪
16、涌保护器的第二个模块被击穿,浪涌保护器短路造成保险丝熔断,接线错误故障-现象,系统运行中出现的问题与解决方案,烧坏保险丝。经检测，保险丝的电阻为无穷大。 防雷模块损坏。经检测，浪涌保护器已经被击穿，造成其中三相电中的其中一相线路与地线之间电阻为780欧姆。 分析结果：交流配电柜内接线错误。,接线错误故障-分析,系统运行中出现的问题与解决方案,交流配电柜进线端接线错误，把相线与零线对调了。,正确接线图,错误接线图,接线错误故障-原因,系统运行中出现的问题与解决方案,更换保险丝和浪涌保护器； 在连接线路时注意线头颜色区别； 在使用线缆时按标准方法连接； 请有电工基础的工人进行连接； 连接完成后，在
17、试运行前再次检查线路。,接线错误故障-解决方法,系统运行中出现的问题与解决方案,组件破裂。 光伏组件的输出电流减少，降低系统输出功率。 组串不能正常工作。,组件损坏-现象,系统运行中出现的问题与解决方案,用相同型号的组件替换原损坏的组件。 或者将损坏组件所在的组串断开。 在电站周围设置围栏，粘贴安全警示牌。,组件损坏-解决方法,系统运行中出现的问题与解决方案,光伏阵列输出电压过低，系统输出功率降低 长期运行会造成组件被击穿。,以上是各个组串的开路电压，共有9个汇流箱，每个汇流箱里有3个组串。,组件输出故障-现象,系统运行中出现的问题与解决方案,各个组串的开路电压有差异的原因如下： 测量时太阳辐
18、照度不同，开路电压有较小（一般不会超过5%）的差别； 组串中某块组件的旁路二极管损坏或者组件损坏。,组件输出故障-原因,系统运行中出现的问题与解决方案,检测组串中每个组件的开路电压，查出开路电压异常的组件，检测它的旁路二极管，如果二极管有问题就直接更换二极管。 如果二极管本身没问题，可能是组件本身的输出存在问题。,组件输出故障-解决方法,系统运行中出现的问题与解决方案,组件外观产生形变； 组件损坏，发电性能下降，甚至完全不发电。,组件出现形变-现象,系统运行中出现的问题与解决方案,支架结构有问题造成组件被风掀翻，具体原因分析如下：组件安装时由于处在一个倾斜的角度，组件边框受到存在应力和扭曲力作用。 并且由于螺丝所配的平垫片不够大，导致组件边框在风力的作用下从支架上脱出，导致组件损坏。 这是由于组件安装的时候，组件中间夹没有在放在组件厂家要求的位置，所以在下雪的时候， 组件无法承受雪压， 造成了组件被雪压坏。,组件出现形变-原因,系统运行中出现的问题与解决方案,中间夹正确的安装位置,组件出现形变-解决办法,系统运行中出现的问题与解决方案,有什么问题或建议,谢谢！,
