分布式光伏工程实训系统的简单介绍

什么是分布式光伏发电系统?

光伏分布式发电是一种新型的、具有广阔发展前景的发电和能源综合利用方式，它倡导就近发电，就近并网，就近转换，就近使用的原则，不仅能够有效提高同等规模光伏电站的发电量，同时还有效解决了电力在升压及长途运输中的损耗问题。然而分布式发电对如何最大化太阳能发电量、如何保证电网安全也提出了严格要求，这一过程光伏逆变器的功能性和稳定性也显得异常关键。

分布式发电系统中光伏发电的关键技术

对于以上各种光伏发电结构，不论是需要与主干电网并联运行的荒漠电站和光伏一体建筑，还是与储能设备和其他能源联合发电的独立光伏电网，都具有分布式发电的特点。

在分布式发电系统中，光伏发电相关的关键技术和研究热点有：

1． 适应光伏发电的电力电子变换器

目前常用的并网光伏逆变器大多采用DC-DC-AC的双级结构。这是因为光伏阵列提供的直流电压普遍低于要求的交流输出电压，而DC-AC变换电路中，应用最广泛的全桥逆变器和半桥逆变器均属于Buck型，瞬时输出电压总低于输入电压，只能实现降压变换。为此，一般在桥式逆变电路前增加一级可升压变换的DC-DC变换器，将输入直流电压升高。并且，由于光伏阵列的直流电压典型值比交流电压峰值低很多，DC-DC变换器应当具有高的电压增益。可以用有高频隔离的间接DC-DC变换器达到上述要求，这也同时可以满足电气隔离要求。当然，可以在桥式逆变电路后增加工频升压变压器，在提供电气隔离的同时提高电压等级。双级结构的光伏并网逆变器虽然能够灵活适应各种输入输出电压指标，还具有更高的自由度等级(即更多的可控变量)，可同时实现多种功能(例如，电气隔离，MPPT，无功补偿，有源滤波，等)，但功率级的数量增多，将降低整体的效率，可靠性和简洁程度，增加系统开销。为此，目前逆变器研究的一大发展趋势，就是直接将多功率级的系统架构整合为单级系统，即所谓单级逆变器。

储能元件是光伏系统重要的组成部分。针对各种储能元件的特点，找到合适的电力电子变换器结构，也是光伏发电中重要的研究热点。

研究适应光伏发电的电力电子变换器的重点是使光伏系统在整个工作范围内均能实现高效率、高功率密度和高可靠性的运行。

2． 网络拓扑结构及其优化配置

包括太阳能在内的可再生能源的能量密度低，随机性强，由其构成的分布式发电系统的网络拓扑结构与传统的集中式发电系统的网络结构有显著的区别。在此方面，应根据对当地可再生能源的分布预测、随机性与可用性评估、负荷水平评估，提出基于可再生能源的分布式发电系统的网络拓扑；研究分布式发电系统中母线电压的形式(交流或直流)、大小、频率(对于交流形式)等物理量的选择方法；提出该分布式发电系统中对太阳能光伏发电单元、风力发电单元、多元复合储能单元(含飞轮、超级电容和蓄电池)的容量配置方法，以降低系统成本；研究分布式发电系统中各种电力电子变换器的配置及其输入输出电压、功率等级的选择。

3． 分布式发电系统并网控制

由于分布式发电系统具有多能量来源、多变流器(主要是逆变器)并网的特点，因此必须对其并网控制进行研究。在此方面，包括：针对具有多能源多并网逆变器的分布式发电系统，研究其并网运行时相互耦合影响的机理和并网协调控制问题；研究独立运行时多个逆变器的电压和频率的协调控制，以实现动态和稳态负荷的合理分配；针对具有多能源多并网逆变器的分布式发电系统，研究合适的并网、独立控制模式和协调一致的切换控制策略；研究柔性并网、暂态过程以及分布式发电系统对电网或本地负荷的冲击影响等问题；针对具有多能源多并网逆变器的分布式发电系统的特点，开展适合并网逆变器的无盲区孤岛检测方法和防伪孤岛技术研究。

4． 分布式发电系统的能量管理

针对分布式源(DR)的随机性、分布式发电单元的投切、负荷变化、敏感负荷对供电可靠性和电能质量高要求、分布式发电系统附近配电线路拥塞、分布式发电系统与电网之间的供购电计划等问题，研究分布式发电系统各种运行方式下分布式发电单元、储能单元与负荷之间的能量优化，满足经济运行的要求；针对分布式发电系统并网和故障解列时的能量变化，研究分布式发电系统运行方式变化时的能量调度策略，满足分布式发电系统运行方式切换的要求。

5．光伏系统的安全性和可靠性问题

在分布式系统的相关并网规范中，对各发电单元的端口特性提出了具体的要求，为此，需要分析分布式发电系统的稳态及动态特性，包括不同分布式发电单元以及分布式发电系统并网端口特性。稳态情况下主要包括：有功、无功、电压、频率和谐波等特性，考虑到分布式发电高度随机性，还要研究这些特性随时间变化规律。具体到光伏系统，目前遇到的最大安全性和可靠性问题包含以下几个方面：并网逆变器的直流分量注入问题；光伏并网单元的对地漏电流问题；孤岛及其检测技术问题。

分布式光伏发电系统应用范围和安装方式是怎么样的

一、分布式光伏发电系统的适用场合可分为两大类：

1、可在全国各类建筑物和公共设施上推广，形成分布式建筑光伏发电系统，利用当地各类建筑物和公共设施建立分布式发电系统，满足电力用户的部分用电需求，为高耗能企业提供生产用电。

2、可在偏远地区、海岛等少电无电地区推广，形成离网发电系统或微电网，由于经济发展水平的差距原因，我国仍有部分偏远地区的人口没有解决基本用电问题，以往的农网工程大多依靠大电网的延申，小水电、小火电等供电，电网延伸困难极大，且供电半径过长，导致供电能质量较差，发展离网型分布式发电不仅可以解决处于无电少电地区居民基本用电问题，还可以清洁高效地利用当地的可在生能源，有效的解决了能源和环境之间的矛盾。2016年国家发布多项政策促进“光伏扶贫”项目发展，正是基于光伏发电的这一优势。

二、光伏阵列与建筑物相结合的方式可分为屋顶安装和侧立面安装两种方式，可以说这两种安装方式适合大多数建筑物。

分布式光伏发电系统的基本设备和各自的工作原理分别是?

分布式光伏发电系统的基本设备包括光伏电池组件、光伏方阵支架、汇流箱、直流配电柜、并网逆变器、交流配电柜等设备，另外还有供电系统监控装置和环境监测装置。

太阳能光伏组件：将光能转换成直流电能

常用的晶体硅光伏组件有多晶硅光伏组件和单晶硅光伏组件。光伏组件的使用寿命为25年，一般厂家的质保期是10年，即保证10年内光伏组件的功率衰减不超过10%。达到标准的光伏组件都可以在冰雪，暴雨和暴晒条件下不损坏。

逆变器：将直流电转换成交流电

并网光伏逆变器的工作原理是：利用单片机、DSP等高性能微处理器控制大功率电力电子开关器件工作，对光伏组件阵列输出的直流电进行转换，使设备输出满足电网电压、相位及频率要求的交流电并网光伏逆变器除了具有过欠电压、过欠频率、防孤岛效应、短路保护等功能外，同时应将其电压（或者电流）总谐波畸变率控制在较小的范围内，以尽可能减少对电网的干扰。太阳能并网光伏系统使用的并网光伏逆变器必须具有高品质的电能输出。目前，先进的光伏逆变器都配置有高性能滤波电路，使得逆变器交流输出的电能质量很高，能够满足各项国家标准对公共电网的电能质量的要求，不会对公共电网质量造成污染。更多信息可登录江苏能源云网了解。

配电柜：开关和电量计量

汇流箱：保证光伏组件有序连接和汇流功能

将一定数量、规格相同的光伏电池串联起来，组成一个个光伏串列，然后再将若干个光伏串列并联接入光伏汇流箱，在光伏汇流箱内汇流后，通过控制器，直流配电柜，光伏逆变器，交流配电柜，配套使用从而构成完整的光伏发电系统，实现与市电并网。汇流箱能够保障光伏系统在维护、检查时易于切断电路，当光伏系统发生故障时减小停电的范围。

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