（广东电网有限责任公司茂名供电局广东茂名525000）
摘要：随着社会的发展，人们越来越重视环境的保护和可持续发展资源的利用。从能源提供的多方面因素着眼，太阳能毫无疑义的成为理想的绿色新能源。作为一家有责任的能源企业，在传统能源逐渐枯竭的现状，积极推动新能源的开发和应用，是企业节能环保示范的亮点，具有很好的推广应用价值。本项目以光伏系统为核心，提出了光伏发电、太阳能蓄电、电能变换系统等设计，来实现智能型的太阳能光伏发电/电动汽车充电一体化停车棚系统。本作品主要讨论了各环节应用原理、硬件和软件部分的设计思想及实现方案，有很强的实用性。
关键词：太阳能光伏组件及阵列、新能源电动车充电、逆变器、蓄电池、充电桩。
一、引言
全球煤炭、石油、天然气等能源的消耗不断增加，矿物能源被大量使用，全球日均产生近1×109TCO2，造成大气二氧化碳的含量上升，大气已经被严重的污染。
面对以上情况，太阳能毫无疑义的成为理想的绿色新能源。通过和常规发电技术比较，太阳能发电具有①可无限使用；②不会造成危害、稳定性好，没有噪声，没有向环境排放污染，无公害；③可以安装在各个角落，而且可以安装在不影响人类生活的地方优势；④不用使用燃料以及谱架线路便可以立刻发电供电；⑤能源质量高；⑥消费者从情感上易采纳；⑦很短的建设时间，能源利用获取时间短等优势。所以，利用光伏发电是兼开发利用可再生新能源、生态环境不断改善、人民生活条件不断提高综合性的面向新世纪人类进步的重要课题。
作为一家有责任的能源企业，在传统能源逐渐枯竭的现状，积极推动新能源的开发和应用，是企业节能环保示范的亮点，具有很好的推广应用价值。
二、太阳能光伏发电及充电系统设计
2.1太阳能光伏发电及充电系统设计
本项目系统主要由太阳能光伏供电系统、光电变换系统及储能控制系统三部分构成。太阳能光伏供电系统核心部件是太阳能极板，设计了太阳能发电系统最大功率点跟踪控制电路。对太阳能发电系统中，太阳能电池在工作时，随着日照强度、环境温度的不同，输出功率不同的问题，为了提高发电系统效率，单片机通过采样电压和电流，通过对功率的计算，实现对太阳能电池的最大功率点的跟踪，确保充分的利用太阳能；光电变换系统核心部件是并网逆变器；储能控制系统核心部件是蓄电池，充电功能核心部件是充电桩。
2.2光伏发电系统的基本工作原理
太阳能光伏发电系统是利用以光生伏打效应原理制成的太阳能电池将太阳辐射能直接转换成电能的发电系统。白天，光伏电池组件接收太阳光后，其半导体内产生电极性相反的电子-空穴对（即光生载流子），这些载流子被半导体P-N结所产生的静电场分离，并分别被光伏电池的正、负极所收集，同时在外电路中产生电流，从而获得电能。这些电能一部分供给直流或交流负载工作，另一部分多余的电量可通过防反充二极管给蓄电池组充电。在夜晚或阴雨天，光伏电池组件无法工作时，蓄电池组供给直流或交流负载工作。
2.3太阳能光伏发电系统的组成
一般的独立光伏发电系统组成包括：太阳能电池阵列（光伏电池方阵）、蓄电池组、控制器组成，如果输出要求是交流，还要包括逆变器。它们的功能分别如下：
太阳能电池阵列：直接实现光能转换成电能，然后释放能量提供电能。通常将多个太阳电池组件以串并联的方式连接在一起，再以适当的支架固定并以接线盒形式引出。
控制器：其作用多少和复杂程度存在很大差别，需按照结构的需要和重要程度来决定。控制器是由继电器、开关、电子元器件、仪表等构成的。在简易的发电、充电系统中，它的功能是用来保护蓄电池，防止过充，过放的。若还要实现并网供电，其还要具有自动监测、控制、调节、转换等多种控制要求。
逆变器：在大多数系统，负载是需要交流220V或是交流110V电源供电的。但是阵列的输出电压一般都是直流12V、24V、48V。为可以提供交流220V的电能，就必须发出的直流电想办法转变为交流电，所以就要采用DC-AC逆变器。
三、光伏发电特色
项目光伏发电系统及应用是采用光—电直接转换方式，该方式是利用光伏效应，将太阳辐射能直接转换成电能，再将电能应用到新能源电动汽车充电。
光—电转换的基本装置就是太阳能电池，太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件，是一个半导体光电二极管，当太阳光照到光电二极管上时，光电二极管就会把太阳的光能变成电能，产生电流。当许多个电池串联或并联起来就可以成为有比较大的输出功率的太阳能电池方阵了。太阳能电池是一种大有前途的新型电源，具有永久性、清洁性和灵活性三大优点.太阳能电池寿命长，只要太阳存在，太阳能电池就可以一次投资而长期使用；与火力发电、核能发电相比，太阳能电池不会引起环境污染。
四、系统主要设备的选择
4.1光伏组件及太阳能光伏电池组件性能参数
本设计方案的组件采用英利或其他一线大厂品牌260Wp多晶硅组件，该项目组件排布效果图。
光伏组件满足国际标准光伏组件标准IEC61215。
光伏组件必须获得经过ISO25导则认可的专业产品检验实验室依据IEC61215（GB/T9535）标准进行的检验认证。
设计组件可选厂家：英利等一线大厂产多晶硅255W组件设计：
图1光伏组件设计标准及结构参数
连接盒采用满足IEC标准的电气连接，采用工业防水耐温快速接插，防紫外线阻燃电缆。组件的封层中没有气泡或脱层在某一片电池与组件边缘形成一个通路，气泡或脱层的几何尺寸和个数符合相应的产品详细规范规定。
组件采用EVA、玻璃等层压封装，EVA的交联度大于65％，EVA与玻璃的剥离强度大于30N/cm2。EVA与组件背板剥离强度大于15N/cm2。光伏电池受光面有较好的自洁能力。表面抗腐蚀、抗磨损能力满足相应的国标要求。
4.2并网逆变器
1）系统选用的逆变器为高效组串式并网逆变器；
2）该型逆变器可安装在室内、室外，防护等级为IP54以上；
3）具有优良的冷却散热系统；
4）转换效率高
5）逆变器内置热敏过压保护器，可实现过压保护功能；
6）选用的逆变器适应该地区的使用环境；
逆变器主要设备、电子元器件全部用工业级或以上级别。
逆变器可选择厂家有：晶福源并网逆变器设计。
本项目的并网逆变器采用晶福源生产的一台150KW高效并网逆变器,最大效率为97.8%。
图6逆变器箱（柜）的相关技术参数
4.3配电系统
太阳能电池组件至逆变器和控制保护单元间的电缆采用双绝缘的阻燃铜芯电缆。交流输出供电电缆采用铜芯耐火、阻燃电缆。
为了使太阳能系统的配线走线不影响建筑美观，布线应尽量隐蔽，同时尽量利用建筑本身的线槽，桥架和竖井等。各太阳能方阵的线缆要便于连接，并有足够的强度，线缆连接附件应接触紧密，防水、抗老化，阻燃耐高温。
系统配线符合电力配线安装标准，所有的线缆连接都有方便的入口，方便日常维护。
配线槽采用pvc线槽，线槽壁厚不小于0.8mm。
4.4太阳能电池组件支架
光伏组件支撑系统包含光伏阵列钢结构支撑框架和组件安装构件，其安全可靠性取决于钢结构支撑框架、组件钢支架以及光伏组件自身的受力性能、抗震性能和耐久性。
4.5新能源电动汽车充电桩的选择
根据本系统的设计，安装一台7千瓦的交流充电桩，用以在蓄电池蓄能状态下提供电力电源给充电桩，满足新能源电动汽车的充电需求。
五、本系统操作及使用技术方案如下：
分布式光伏发电系统工作原理是先将直流电（太阳能电池组件产生的）变成生活中所需要的交流电，然后接入公共电网进行并网。该并网系统所需的最重要部件是并网逆变器（含控制输出电流、检测电网信号、最大功率点跟踪、抗孤岛），并网逆变器包含了检测控制并网和保护功能。
1）其技术关键点如下：
A.系统的设计，须研究如何将光伏系统与建筑有机结合，并网发电。
B.系统的组成，须选择合适的光伏发电系统所需相关组成设备，有机结合，高效发电。
C.系统的并网，根据设计的光伏发电系统与就近电网结合，并网发电。
2）创新点：
将光伏发电及所需建筑结合，将环保节能与经济效益结合，将新能源电动汽车充电应用需求与光伏系统管理结合。
3）光伏发电系统是由太阳能电池方阵，逆变器等设备组成。其作用是：
1、电池方阵：在有光照（无论是太阳光，还是其它发光体产生的光照）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”，这就是“光生伏特效应”。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，是能量转换的器件。
2、逆变器：是将直流电转换成交流电的设备。由于太阳能电池和蓄电池是直流电源，而负载是交流负载时，逆变器是必不可少的。逆变器按运行方式，可分为独立运行逆变器和并网逆变器。独立运行逆变器用于独立运行的太阳能电池发电系统，为独立负载供电。并网逆变器用于并网运行的太阳能电池发电系统。逆变器按输出波型可分为方波逆变器和正弦波逆变器。方波逆变器电路简单，造价低，但谐波分量大，一般用于几百瓦以下和对谐波要求不高的系统。正弦波逆变器成本高，但可以适用于各种负载。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
图1是本发明的系统组成和连接关系示意图
附图1中的附图标记表示如下：1-太阳能光伏板（组件），2-光伏电缆，3-光伏支架，4-光伏专用逆变器，5-电动车充电桩，6-充电枪，7-新能源电动汽车。
六、结语
随着社会的发展，人们越来越重视环境的保护和可持续发展资源的利用。从能源提供的多方面因素着眼，太阳能毫无疑义的成为理想的绿色新能源。作为一家有责任的能源企业，在传统能源逐渐枯竭的现状，积极推动新能源的开发和应用，是企业节能环保示范的亮点，具有很好的推广应用价值。
参考文献
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[2]董振利，基于DSP与dsPIC的数字式太阳能电池阵列模拟器研究[D]，合肥：合肥工业大学，2007
[3]刘志强，10kW光伏并网逆变器的研制[D]，北京：北方工业大学，2011
[4]赵玉文，太阳能光伏技术的发展概况.第五届全国光伏技术学术研讨会论文集，1998
[5]周德佳，太阳能光伏发电技术现状及其发展，电气应用，2007
作者简介：
池莲庆，出生1972年9月16日，性别男，籍贯广东茂名，学历本科，职称高级技师，研究方向：电力工程技术，从事的工作：变电运行。