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1、中璟工程GCL Engineering中璟（中阈）工程有限公司GCL Engineering LimitedBringing Green Power to Life? 首先探讨光伏电池原理，重点掌握光伏电池伏安特性。? 在此基础上，学习光伏并网逆变器原理，重点把握波形控制、 MPPT 原理和反孤岛控制。? 在掌握光电池原理基础上，讨论跟踪器工作原理，重点把握各类跟踪器提高光伏发电量的作用。目录一、太阳能光伏发电原理二、光伏并网逆变器三、太阳能跟中璟工程GCL Engineering、太阳能光伏发电原理1. 典型并网光伏发电系统原理2. 光伏电池原理3. 光伏电池电气特性中璟工程GCL Engi
2、neering与建筑结合的并网光伏发电系统阳 能 光特点： 伏1 、并网点在配电侧；3 、分 “上网电价 ”并网方式（双价制）和“净原太阳电池开关可逆流 ”并网 方式（电流是双向的，可以从电网取电，也可/ 保护” 方式（平价1 、光伏电池 2 、跟踪器3 、汇流箱 4、直流屏 5、逆变器 6、升压站7 、其它设备中璟工程GCL Engineering工作过程:太阳电池（solarcell） 是以半导体制成的，将太阳光照射在其（正 ），同时分离电子与空穴而形成电压降，再经由导线传输至负载p 型半导体及n 型半导体使其产生电子（负 ）及1. 光能到电能转换只有在P-N 结界面活性层发生。并且一个光
3、子只能激发出一个电子-空穴对。2. 具有足够能量的光子进入P-N 结区附近才能激发电子-空穴对。（硅电池，光波长小于 1.1um 可见光）3. 温度升高，P-N 结界面活性层变薄，造成电池电压降低、光能到电能转换能力降低中璟工程GCL Engineering2.光 伏 电 池 原 理 （电 池 组 件 阵 列 ）中璟工程GCL Engineering3.光 伏 电 池 组 件 电 气 特 性 预 备 知 识直流电是指方向不随时间发生改变的电流，但电流大小可能不固定，而产生波形。3.光 伏 电 池 组 件 电 气 特 性STC(AM=1.5,P0=1000W/m2,T=25 C)转换效率k=Pm
4、/Pa=(Im*Um)/(P0*Aa),填充因子FF=Pm/Pc=(lm*Um)/(lsc*Voc),Q中璟工程GCL Engineering3.光 伏 电 池 组 件 电 气 特 性中璟工程GCL Engineering二、光伏并网逆变器1 .从名字”谈起2 .逆变器重要么？3 .相关交流电知识4 .并网逆变器系统5 .逆变原理（波形控制）6 . MP P T原理7 .反孤岛效应8,逆变器技术指标.从“名 字 ”谈 起子设备。出电流波形符合电网要求光伏电池最大功率点（）中璟工程GCL Engineering.逆 变 器 重 要 么 ？中璟工程GCL Engineering.逆 变 器 重 要
5、 么 ？.逆 变 器 重 要 么 ？结论：具有逆变、并网、光伏MPPT、监测控制、网络通信等功能,工作特性决定电站性能，非常重要，是光伏并网发电心部件,具有很高经济价值。交流电也称“交变电流 ”，简称 “交流 ”。一般指大小和方向随时间作周期性变化的电压或电流正弦波 (sine wave)方形波 (square wave)光伏并网逆变u(t) 2Usin(2ft )(tU2Isin(2 ft )Imsin(2f 50Hzft ) IU RIXL L 2 fL11XCC 2 fCUjX CI90o XcI 90o U 0oU U R U L U C RIjX LIjXCIRIj(XL)IZIXC
6、XL XC arctanR2将电压三角形的各个边乘以电流P URI Scos( W)Q QLQC= SsinS UI Q2( VAcosvar )PI ，就可得到功率三角形。R、 L、 C 串联或其中两种元件串联的重要依据。PScos今 GCL SalrPV Grid( w-GCLIOO光伏并网逆变器光伏并网逆变器图逆变器简化原理图L光伏并网逆变器图逆变器等效电路E + jsLI心图等效电路图矢量分析E中璟工程GCL Engineering光伏并网逆变b)OPWM 波代替正 弦半波用一系列等幅不等宽的脉冲来代替u 正弦半波N 等分，可看成N 个彼此相连的脉冲序列，宽度相等，但幅值O不等 u用矩
7、形脉冲代替，等幅，不等宽， 中点重合，面积（冲量）相等 宽度按正弦规律变化? SPWM 波形 脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波 效的 PWM 波形? 要改变等效输出正弦波幅值，按同一比例改变各脉冲宽控制电压的分布： 电路中，T1 、PWM 调制方式（单极性）ug1=1T1 通ur0 ug2=0T2 断 ur ug2 0当=1T2 通T2 为频控臂：ug1=0T1 断ug1 和 ug2 互为反相，并受u r极性控制。其频率为调制信号的频率5.逆 变 原 理 （ 输 出 电 流 波 形 控 制 ）PWM 调节开关桥路输出交流电压v,控制电抗Li ， 即逆变器输出电流，使得逆变器向电网注入正弦波电e
8、 同频同相，达到并网发电目的。注：逆变12器输出电流实际上是含有谐波的交流电流，可以用电流I nsin(2n ft n)实际电流i(t)总谐波系数n 1,2,3,4I2THD 为零THDnI 1 n 2,3,4 注：总 THD 系数表征了实际波形同其基波分量差异的程度。输出为理想波形时，6.MPPT原 理 结论：为了从光伏电池中获取更多的电能，充分利用光伏电池组件能量，希望光伏组件尽可能地工作在最大功率点。使用MPPT技术可以达到这两点认识：1 ）在光伏组件、接收的太阳辐射量固定，在光伏组件不同工作点（电压与电流）输出功率不同，其中存在一个输出功率最大的工作点，即最大功率点MPP2）在光伏组件
9、或接收的太阳辐射量变化时，在光伏组件输出电气特性曲线变化，最大功率点移动。MPPT Maximum Power Point Tracking （最大功率PV 的电压（电压控制）或电流（电流控1PP型法光伏电池板特性电路实现复杂性1检测参数L扰动观察法否模拟、数字低电压、电流, 增量电导法否数字中电压、电流固定参数法是模拟、数字低电压（电流）模糊控制是数字m 问多种变量神经网络是数字同多种变量电容纹波法否模拟低电务:、电流电流扫描法是数字同一:Lft44力 一负载电流电压参数法否模拟低V翦基L微分反馈控制否数字中电压、电流MPPT 实时运行数据中璟工程GCL Engineering光伏并网逆变器
10、孤岛效应是指 分布式并网逆 变器构成的局 部电网从主电 网脱离出来， 并且在此局部 电网中分布式 并网逆变器持 续给负载供电 的一种电气现象。局部电网与主电网的连接 彳、中璟工程GCL Engineering1. 孤岛情况下电网无法控制电压和频率，可能造成电2. 孤岛效应对人身安全造成威胁，干扰电网的维护工3. 孤岛发生时，当电网恢复正常有可能造成非同相合4. 孤岛效应时，若负载容量与光伏并网器容量不匹配,会造成对逆变器的损坏。中璟工程GCL EngineeringPpv + jQpv光伏并网逆变器Inverter Ap i jAQ交 Utilitybreaker (reclosei)VP j
11、Qload图逆变器与电网反孤岛效应：通过 Gid M究孤岛现象发生 令过程中，电参数的,化，判断是否发4孤岛现象，并且 采取相应的处理措Ap+jAQ中璟工程GCL Engineering光伏Uz并网逆变jQ=器L条件 : 认为 K 切换前后瞬间光伏并网逆变器输出交流电无变化，即幅值、频率与相位无变化。K 闭合： UPPVU zI PVPL z*Uz/ZPL j Q+P PVK 断开：U zIPVZPL jQL=IPV *IPVZPPVPL jQLjQPVj Q=07.反 孤 岛 效 应光伏并网逆变7.反 孤 岛 效 应被动检测方法主动检测方法通过主动引入小幅度扰结论： 被动检测方法与主动检测方
12、光伏并网逆变8.逆 变 器 技 术 指 标厂家徒惘SMA加拿大Xantrex合肥阳光美国道森型号SC100GT 1 OOESG100K3PowrGate Plus宜流输入电压范围DC（V）450-900300-600480-82043a850额定交流功率（kW）100100100100额定交流电压AC （V）400400400400额定交流频率（Hz）50/605050/6050电流谐波THD （%）3%3% 0.99（在 20% 以 上额定功率）0 990.99最大效率（%）97.695.596.29697欧洲效率（）97V195.21防护等线IP54/IP44IP21IP20环境温度（七）
13、-20-50-10 +50-20十5520 +50重量（kg）925955800中璟工程GCL Engineering三、自动跟踪系统1 .太阳能跟踪系统原理与分类2 .单轴跟踪系统3 .双轴跟踪系统中璟工程GCL EngineeringGCL ng in=. e?in q光伏电池输出特性与接收太阳辐射度的关系接收太阳辐射度与入射角的关系光伏电池接收的太阳辐射度与太阳光入射角（太阳光与光伏电池平面的夹角）有关，入射角增加， 光伏电池接收辐射能 增加，进而光伏电池 最大输出功率增 力口。 在光伏发电系统中， 使用太阳能跟踪器， 使得太阳光入射角增 大，进而光伏电池最 大输出功率增大，提 高光伏发
14、电系统发电 量。太阳电池方阵可以固定向南安 装，也可以安装成不同的向日跟踪系统。自动跟踪系统分为地平坐标系和 赤道坐标系。1 、地平坐标跟踪系统以地平面为参照系，跟踪的是2 个参数：太阳高度角（太阳射线与地平面的夹角）和太阳方位角（太阳射线在地面上的投影与正南方向的夹角）。地平坐标跟踪分为：方位角跟踪（单轴跟踪）和 全跟踪（双轴跟踪）。赤道坐标跟踪系统以赤道平面为参照系，跟踪的是 2 个 参数：太阳赤纬角（太阳射线与赤道平面的夹角）和太阳时 角（地球自转的角度，正午为零，上午为正，下午为负）。极轴跟踪（太阳时角）、全跟踪和水平轴跟踪（太阳。极轴坐标跟踪系统原理图全跟踪 极轴跟踪极轴跟踪的最大跟
15、踪误差为：23.5 度；COS23.5=0.917, 仅有 8.3% ，全年平均误差：4%。极轴跟踪系统（前视图）仅适合于低纬度地区（30 度以内）。地平坐标跟踪系统不同跟踪方式全年太阳能收益对比纬度： 33.43oN，经度：112.02oE，海拔：339米。)/2m/hWk(0.410064200000水平面固定倾纬度角单轴水平跟踪双轴全跟踪2345679 10 11 12固定纬度角：比水平面提高14%；单轴水平跟踪：提高40%；单轴跟踪倾纬度角：提高51%；双轴高精度跟踪：提高56%。2、单轴跟踪系统水平轴跟踪只需要调整太阳电池方阵主轴旋转角，从而准确跟踪太阳的时角，并不跟踪太阳赤纬角，跟
16、踪有固定的赤纬误差（纬度差） 。2kW 电机可以带动300kW太阳电池方阵。单轴跟踪系统的成本与固定支架基本一致。3、双轴跟踪系统作为地平坐标跟踪系统，双轴跟踪需要 调整太阳电池方阵的倾角和方位角，从 而准确跟踪太阳的高度角和方位角。双轴跟踪系统的机电结构光伏组件(PV module )电动推杆(Screwjack )回转驱动装置(Slewingdrive)Slewing drive跟踪系统常用的传动机构Screwjack )SOLARTRACKERAPOLO 112CHARACTERISTICSTrackin axisNaximumaurfaceareaof anel2axes:horizo
17、ntalandvertical 80m2 10,000mmx8000mmVarticalandhorizonQlan IeDIrotation Vebicalaxis:25East-WestactuationNoAh-Southactuation meansofscrewj?ck|Trackin Dchnolo IPowerofmooreAstral roramminofPLC0.6kWHorizontalaxis:70meansofslewindriveTrackin veloci verticalaxia 0.016rTrackin veIocit? horizonKIaxis2,3mm/
18、sStmctureGalvanizedsteel.Designedinaccordance withthenormMV103andCTE,wind106km/hwithinclinationof70 DElectricallyprotectedcabinetPlastics,ainightandwatertightwithlocksandtotallywired, includingelectrical rotection.Totalweightandweightwithout2,200 kgwithout modules and 3,300 hg modulesIwith_modules H
19、cigh?oftrackerde&nce position l4inHaight oftmcker with maximum inclinationFoundationsDimensions ofbase 3,500 x3,500x1000mm; anchoring bolts 2x$?0yg years(structure), 2years(driving1 、如果太阳能跟踪系统的结构设计合理，其成本与固定支架基本20%-40% ，是一条降低光伏发2、通过试验样机的运行，采用计算机程序跟踪（盲跟）的设计误差在 1 度以内（单轴为时角误差，双轴为入射角误差），实际误差应当在2 度以内。单轴和双轴系统的自耗电均为每日0.8kWh 。3、相比之下，单轴跟踪系统具有更低的能耗，且占地面积小，支架成本低，如果适当增加倾角，则发电增益比双轴跟踪并不会减少太多。因此，单轴跟踪系统用于平板太阳电池和线聚焦聚光太阳电池具有更大的优势。1）既要能跟踪太阳又要有可靠的抗风能力；2）必须考虑机械结构的防沙问题；3）程序控制跟踪要注意消除计算误差；4）整个控制传动部分要尽可能减少功耗；5）停电/断电时的自动跟踪系统的保护和来电后的准确迅速定位；6）机械传动既要可靠、准确，又要尽可能降低成本Thanks foryourattention!谢谢 ！中璟工程GCL Engineering