太阳能发电关键技术问题全剖析（二）

3 选定蓄电池容量和蓄电池组安装

　　3.1选定蓄电池容量

　　设计人员要评估系统负载对蓄电池容量的需求。确定蓄电池容量时，首先要测定接人系统的负载每天需要多少电量;其次根据气候条件确定蓄电池需要存储多少天的电量。测量时注意蓄电池容量会受到诸多囚素影响，如：放电率、放电深度、温度、蓄电池老化和控制器效能等。当然，所需要的蓄电池容量也受负载规模的影响，减少负载就会减少需要的蓄电池容量。同时在确定蓄电池容量时，并不是容量愈大愈好，过大的蓄电池容量规模也会产生问题。因此，恰当合理地确定光伏系统蓄电池容量是一项重要而细致的工作，必须认真对待。

　　3.2 安装蓄电池的洼意事项

　　（l）加完电解液的蓄电池应该将加液孔的盖子拧紧，以防止杂质掉进蓄电池内部。胶塞上的通气孔必须保持畅通。

　　（2）各接线夹头和蓄电池极柱必须保持紧密接触。连接导线接好后，需在各连接点上抹上一层薄的凡士林油膜，以防连接点锈蚀。

　　（3）蓄电池应放在室内通风良好、不受阳光直射的地方。距离热源不应少于2米，室内温度应保持在10～25C之间。

　　（4）蓄电池与地面之间应采取绝缘措施，例如，可以垫置木板或者其他绝缘物体，以免因为蓄电池与地面短路而放电。

　　（5）放置蓄电池的位置应该选择在离太阳能电池方阵较近的地方。连接导线应该尽量缩短，选择的导线直径不可太细，以尽量减少不必要的线路损耗。

　　（6）不能将酸性蓄电池和碱性蓄电池同时安置在同一房间内。

　　（7）对安置蓄电池较多的蓄电池室，冬天不允许采用明火取暖，而宜采用火墙、太阳能房等方式提高室内温度，并保持良好的通风条件。

　　4 充电控制器性能和防止遭受雷击的措施

　　4.1 充电控制器性能的好坏对系统有着很大影响

　　对光伏充电控制器性能的评价主要可以从可靠性、易维护性和充电效能三方面考虑。一个质量优良、安全可靠、不易出故障的光伏充电控制器显然是对光伏系统整体性能的有效保证，尤其是蓄电池充放电电压控制‘点等关键设定的稳定性直接关系着蓄电池的使用安全和寿命。一个构造清晰，出故障后容易修理的易维护的光伏充电控制器也可以从另一个方面提高光伏系统的性能。而光伏充电控制器的自身能耗和充电控制策略的优良，则直接影响到光伏系统本身可提供的电能的多少，低功耗高效率的光伏充电控制器可以提高光伏组件的利用率，进而提高光伏系统的整体性能。

　　4.2 防止充电控制器遭受雷击的措施

　　要防止雷击首先要了解雷电人侵电力系统的途经，雷电人侵一般有直击雷、感应雷和雷电波侵人三种方式。

　　直击雷是指直接落到太阳能电池方阵、低压配电线路、电气设各及其配线等处，以及在其近旁的雷击。直击雷的电流峰值在15～20kA以下的大约占5O%，也可观测到200～30OkA范围的雷击。由于这样雷击的能量非常大，作为防直击雷的措施有安装避雷针等。

　　感应雷分为由静电感应形成的雷和由电磁感应形成的雷。由静电感应形成的雷是因雷云形成，例如电缆感应产生的正电荷和雷击产生的地表的电荷中和后剩下来形成雷电浪涌。由电磁感应形成的雷，是由于落到电缆附近的雷击产生的雷电电流使电缆感应形成雷电浪涌。

　　光伏充电控制器一端连接蓄电池，一端连接太阳能电池方阵。蓄电池由于安装在建筑物室内，只要建筑物按建筑规范设置了建筑物防雷措施，蓄电池基本没有遭受雷击的可能，所以充电控制器连接蓄电池的一侧不用特别的防雷措施。

　　而太阳能电池方阵安装在室外露天，光伏组件边框一般为铝制，光伏安装支架一般为钢结构构件，这就大大增加了遭受雷击的可能性。为防止直击雷击中太阳能电池方阵，光伏安装场地应该设置避雷针，避雷针应该可靠接地，使雷电电流可以安全快速地入地;为了保证电气设各的安全，避雷针的接地应该和电气设各的保护地分开，并保持足够的安全距离。为防止感应雷造成的危害，光伏电缆应该设置金属桥架，并可靠接地;光伏场地控制器应该具有封闭的金属外壳，并可靠接地，同时保证接地点等电位连接。为防止雷电波侵人造成的危害，光伏控制器在光伏进线的人口处应该安装防雷器件，如压敏电阻或防雷模块，并可靠接地。

　　5 逆变器叠加使用和控制逆变-体机的优缺点

　　5.1 逆变器叠加使用

　　在光伏电站中使用的逆变器也可以称为独立式逆变器，这种逆变器在输出电能的同时自己建立一个220V/50Hz的电网。

　　一般情况下，这种逆变器不能直接将多台逆变器的交流输出并联叠加使用。因为每台逆变器都有自己独立的电压、频率和相位特性，即便是同时开机投入工作，也无法保证各台逆变器输出的电压、频率和相位完全相同，导致电网波形失真，电压电流漂移，会造成电网无法工作，严重的会导致逆变器输出电流反向而形起逆变器损毁。

　　如果确实有必要将多台逆变器并联使用，以扩大逆变器输出的容量，就必须选用可以并机工作的逆变器型号。在这种情况下，一台逆变器称为主机，其他逆变器称为从机，由主机建立电网确定电网的电压、频率和相位等基本参数。同时向从机发出同频同相指令，从机根据该指令向电网中输人完全相同的交流电能，如果从机和主机的频率相位产生偏差，从机就应该随时纠正该偏差，使其发出的电能参数保持与主机一致。主机在发出同频同相指令的同时，还会向从机发出功率调节指令，保证输出功率在各台逆变器之间的平衡，防止个别主机负载过大，而另外一些主机负载过小的现象。

　　5.2 控制逆变一体机的优缺点

　　控制逆变一体机的优点有：光伏充电和逆变器组合在一起，体积小，接线少，使用简单，维护方便、性价比高，整机效率高，特别适合户用系统。控制逆变一体机内部保护电路齐全，具有输入过压、输入欠压、输出过载、输出短路、输人直流接反、过热保护等保护措施，可以有效地保证使用过程中的使用安全。控制逆变一体机的缺点也同样明显，由于充电器容量和逆变器容量都固定，不能调整，所以不适合发电和用电负荷不匹配的系统。

　　6 离网光伏发电系统的寿命

　　离网光伏发电系统主要设各寿命如下：蓄电池的使用寿命通常为5年左右，逆变器寿命为10年左右，光伏组件的寿命为20～25年，一般情况下认为离网光伏发电系统寿命为20年，因此在寿命周期内需要进行蓄电池、控制器和逆变器的更换。

　　7 局部电网的设计

　　局部电网设计需要考虑电源点建设、电网架构的构成、负载的匹配和管理等内容。规划局部电网中的电源点应该首先考虑建设当地的自然资源情况，由于这类电网一般地处边远地区，电站类型的选择应以水电、光电、风电等可再生能源为主要考量。电站容量的选择应以当地的社会经济发展水平为依据，做出合理的负荷预测，以满足5～10年内用电需求为准。如有可能应该尽量规划多个不同种类电站联网运行的工作模式，达到充分利用各种自然资源，发挥资源互补的优势。

　　局部电网的架构建设一般以220v/380Ⅴ的低压配电系统为主，以便减少变电所带来的电能损耗，如果出现电源点距离负荷中心过远等必须进行输变电的情况，按照距离的远近选择合理的输变电电压等级。低压电网的配电形式一般以树状结构为主，便于电网的检修和故障的排除。如果有两个以上的电源点联络线可以环网或者双回等方式连接，以提高供电和输配电的可靠性。局部电网中应该分级设置继电保护装置，根据输配电线路的电缆型号和长度分级计算各保护点短路电流等参数，选用适合的继电保护产品设置合理的保护参数，保证电网的安全运行。

　　局部电网由于范围小、能量来源有限、网络脆弱，对于接人电网的负载必须严格管理，严禁私拉乱接等现象的发生，限制大功率负载（如电炉、电暖气、中央空调等）和大冲击负载（大容量电动机、电焊机等）的使用。对于电网负荷应按用户的不同分级管理，对于党政机关、军事单位、学校、银行等关键部门应列为随时保障供电的一级负载范围;对于居民、商店等列为非紧急情况下正常供电的二级负载;对于一般工厂、饭店、娱乐场所应列为不保障持续供电的二级负载，实现有限电力能源的合理有序分配。

　　8 光伏电站的跟踪监控和运行数据分析与评估

　　光伏发电系统还属于新生事物，还没有达到推广应用的规模化。目前存在距离遥远、当地技术水平低、独立电网容量有限等不利条件，增加了管理好光伏电站的难度。因此，实施对电站的运行监控，通过对系统运行的数据进行科学分析，找出内在规律，为系统优化设计提供可靠依据，为更大规模的推广独立光伏发电系统作出贡献。

　　8.1 电站监控内容

　　（1）当地的光照和风力资源：每天各时段阳光辐射强度和光照时间，每天各时段风速和风向。

　　（2）天气情况（温度、雷击、沙尘、冰雹、雨雪、云雾等）。

　　（3）系统各发电子系统在各时段的发电功率和发电量。

　　（4）充电控制器在各时段的工作状态。

　　（5）蓄电池组在各时段的工作状态。

　　（6）系统负载在各时段的工作状态。

　　（7）系统故障统计。

　　8.2 监控手段和方法

　　（1）对于没有安装自动数据采集装置的电站，采用人工读数的方法记录数据。为了保证数据的真实（可靠、准确，电站工作人员在参加培训时必须学会、浓懂如何正确读表、测量和填写工作日记的表格。业主公司的专业技术人员定期校对、核实各电站的工作日记。电站的工作日记必须存档备案，不得遗失和损坏。人工记录工作日记是自始至终每天必做的工作。

　　（2）对于安装了自动数据采集装置的电站，由专业技术人员定期读取记录，或由当她电站工作人员经专门培训定期更换数据记录磁盘，邮寄给专业数据收集人。

　　（3）在具各通信条件的电站，可以建立远程监控系统，由专业技术人员进行实时监控，远程自动采集数据。

　　8.3 电站运行数据分析与评价

　　在获取完整数据的基础上，应分析并完成下述评估内容。

　　（1）每月、每年光伏电站提供的电量。

　　（2）每月、每日全村的用电需求量和各负载的耗电量。

　　（3）每月24小时能量流图。

　　（4）系统各主要设各的工作性能和潜力。

　　（5）供电余量分析。

　　（6）负载发展预测。

　　（7）故障分析及预防措施建议。做好光伏电站的跟踪监控和评估工作，有助于改进管理制度，进一步完善光伏电站，充分发挥系统的潜能，使系统在最佳状态下运行，获得最好的经济效益和社会效益。