广东全球通大厦光伏发电系统的应用

摘　要：文章介绍了全球通大厦内光伏发电系统的并网应用，并简述了其中太阳能电池方阵的设置依据，以及防逆变保护的设置。

关键词：光伏发电系统 ； 防逆流保护 
1.引言
　　随着现代工业的发展，全球能源危机和大气污染问题日益突出，传统的燃料能源正在一天天减少，对环境造成的危害日益突出。为解决目前的危机，全世界都把目光投向了可再生能源。太阳能是一种清洁的能源。在中国，太阳能资源非常丰富，理论储量达每年17000亿吨标准煤，太阳能资源开发利用的潜力非常广阔。中国地处北半球，南北距离和东西距离都在5000公里以上。在中国广阔的土地上，有着丰富的太阳能资源。大多数地区年平均日辐射量在每平方米4千瓦时以上，年日照时数大于2000小时，因而有巨大的开发潜能。
2.工程概况
　　全球通大厦是一座综合性办公大楼，位于中国南方地区，大楼内设有数据机房，年耗电量很大，设置太阳能光伏发电系统，有利于减少其对电网系统电能的消耗。大楼内设置一套光伏供电系统，与大楼内市电的低压配电系统一起并网供电。光伏发电系统主要由太阳能电池方阵，蓄电池组，充放电控制器，防逆流设备，交流配电柜组成，其中的核心元件是太阳能电池方阵和控制器。利用太阳能电池直接将太阳能转换成电能的发电系统。其特点是可靠性高、使用寿命长、不污染环境、能独立发电又能并网运行，具有广阔发展前景。
3.系统选择
　　根据光伏发电系统与电网的连接方式，可分为独立光伏系统和并网光伏系统两大类。
　　独立光伏系统是由太阳能电池方阵、控制器、蓄电池、逆变器、交流负载组成独立的供电系统。独立光伏系统仅能向既定的设备光电，在前期施工安装阶段就必须明确供电设备。投入使用后，如要更改供电设备，需重新敷设线路。当用电设备停止运行后，独立光伏系统所发的电能无法使用，造成浪费。
　　并网光伏系统是由太阳能电池方阵，蓄电池组，充放电控制器，防逆流设备，交流配电柜，太阳跟踪控制系统等设备组成的发电系统。对比独立光伏系统，并网光伏系统能将电能直接输入公共电网。即使某一设备停止运行，光伏系统所发的电能仍能通过电网分配至其他工作设备使用。
　　全球通大厦作为一座综合性办公大楼，不存在需长期不间断工作的用电设备，选用并网光伏系统能更有效的利用光伏系统所产生的电能。
4.太阳能电池方阵的设置
　　太阳能电池方阵是光伏发电系统的发电设备，在有光照情况下，电池吸收光能，电池两端出现异号电荷的积累，即产生光生电压。在光生伏特效应的作用下，太阳能电池的两端产生电动势，将光能转换成电能。太阳能电池方阵面向阳光的时间越长，接收阳光照射的强度越强，其产生的电能就越多。因此，安装太阳能电池的地点选择是整个光伏系统的关键。
　　安装地点一般会受到阴影的影响比较大，诸如建筑物本身的天线、冷却塔、栏杆等是否会对光伏阵列造成阴影；周边的高大树木、建筑物等是否会对太阳能电池方阵造成影响，周边的建筑规划是否有更高大的建筑物会对方阵造成影响，等等这些问题都会对光伏设施造成或多或少的影响。并且我国处于赤道以北，太阳能电池方阵需面向正南偏西才可达到最佳的采光角度。
　　全球通大厦设有东、南、西、北四个裙楼，西裙楼中部设有高度超过100米的塔楼，各裙楼高度差不大。根据最佳采光角度要求，西、北裙楼屋面由于西南方有塔楼遮挡，可接收的太阳光强度与时间均不理想，不适宜设置太阳能电池。东、南裙楼与塔楼屋面虽然可达到最佳采光角度，但由于南裙楼与塔楼屋面面积太小，太阳能电池无法大面积设置，其发电量相应受到限制。经综合考虑，将太阳能电池设置在东裙楼屋面，既可满足最佳采光角度要求，同时设置太阳能电池的数量也得到保证，使光伏发电系统可产生的电能最大化。
5.防逆流保护
　　在整个配电系统中，公众电网的配电变压器和光伏供电系统同时向负荷端供电，光伏供电系统提供1个并网点。为保证整个配电系统的安全，不允许光伏电源通过配电变压器向电力系统倒送电，在并网点处需设置放逆变装置。防逆流检测装置对三相交流电网进行实时监测, 根据供电回路的功率流向，对光伏并网系统进行必要的控制。

　　防逆流检测装置检测交流电网供电回路的三相电压、测量点的电流，判断供电回路的功率流向和功率大小。如果电网供电回路出现逆功率现象，防逆流装置立即控制光伏系统供电回路的接触器断开，将光伏并网系统从并网点断开。当防逆流装置检测到逆功率，切断光伏供电回路后，若测量点逆功率消失，并且检测到负荷功率（测量点的正向功率）大于预设的阀值时，防逆流装置立即控制光伏系统供电回路的接触器闭合，将光伏并网系统重新接入并网点，向负荷供电。
6.结语
　　在光伏发电系统设计的前期阶段，应对整个建筑的布局进行分析，从而确定太阳能电池的设置场所，使太阳能电池发电效率最大化。在系统设计时，应考虑并网后对市政电网的影响，不能影响市政电网的安全运行。