什么是并网型光伏发电系统

光伏电站中，防雷与接地影响整个系统运行及人身生命安全，因为光伏电站全年都处在不同的户外环境中，难免会遇到雷雨天气。高处或没有遮挡的金属物体被雷击的概率非常高，严重的可能会引起火灾，造成人身或财产损失。

在电站建设过程中，经常遇到施工或相关专业人员对防雷接地重视不够，认为其技术性不强，工艺较简单，往往在施工中出现不规范作业或纰漏，所以造成光伏系统雷击事故。因此，防雷与接地工程在监理及验收工作中至关重要，其质量直接影响整个系统的使用功能、安全及寿命。

图1

根据光伏电站工程的特殊性，所有屋顶电站都可以依附在所属建筑的主体结构的防雷系统上，不用独立去设计独立的防雷系统，这样不仅可以节约工期、资金，更可充分利用现有资源。对于混凝土结构，大部分建筑在建时期都做了专业的防雷系统，混凝土结构在做防雷系统时候一般会做避雷带或者是避雷网。

钢结构厂房光伏电站防雷思路与混凝土大体想差不多，接闪器、引下线、接地体的选择，材料的连接都与混凝土屋面相似。

工商业光伏发电系统防雷接地材料选用

1、接闪器

一般选用直径 12-16mm的圆钢，如果采用避雷带，则使用直径不低于8mm的圆钢或厚度不小于4mm的扁钢。

图2

2、引下线

引下线宜采用热镀锌圆钢或扁钢，宜优先采用圆钢，直径不小于 8mm；如用扁钢，厚度应不小于 4mm。要求较高的要使用截面积为 35mm 2 的双层绝缘多股铜线。

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3、接地体

宜采用热镀锌钢材，其规格一般为：直径 50mm 的钢管，壁厚不小于 3.5mm；50mm*50mm*5mm 角钢，长度不低于2.5米；或者 40mm*4mm 的扁钢，长度一般为 2.5-4m。扁钢接地体的水平埋设深度不小于 0.5m，角钢垂直埋深不低于2.5m，连接焊接过的部位要重新做防腐防锈处理。

图4

4、组件与支架等电位连接

组件铝边框与镀锌支架或铝合金支架都做了镀层处理，仅仅通过压块的压接满足不了接地要求，只有组件的接地孔连接到支架上才算组件有效接地。因此在这些位置必须建立外部防雷系统和金属光伏组件之间的直接等电位连接，一般可以采用4mm2的黄绿双色线。

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5、支架阵列间等电位连接

支架间的连接应是持久的电气贯通，一般采用使用直径不低于8mm的圆钢或厚度不小于4mm的扁钢。可采用铜锌合金焊、熔焊、卷边压接、

对比远离城区的光伏电站、城市地区的光伏电站及光伏建筑一体化在施工期、运行期及服务期满后的评价因子,提出国内光伏发电环境影响评价的主要评价因子为生态、固废、噪声、电磁辐射等,为我国光伏电站设计、建设、运行管理及环境保护提供依据,完善国内光伏发电站环境影响评价。

建设工程施工对象及内容：

工程名称：20MWp并网光伏发电项目高压电气、低压电气及全厂接地安装

分包范围：高压侧电气安装：35KV开关柜至送出线路的光伏发电系统、站用电系统、光缆敷设、直流及UPS、测控、保护、监控及通讯系统、电缆及辅助设施的安装。低压侧电气安装 设施、全厂接地系统的安装。

分包内容包括但不限于：

1、低压侧组件汇线开始至阵列升压变之间所有安装工作：光伏发电系统：组件汇线，汇线缆敷设。电缆辅助设施：电缆防火、电缆保护管敷设。

2、接地工程安装工作：光伏区接地母线：热镀锌扁钢-50*5，水平接地网的敷设与焊接，水平接地母线与垂直接地极焊接、接地母线敷设、焊接防腐、接地标示制作、油漆涂刷、 接地母线头预留；引上线的敷设，与接地网的连接、焊接防腐、接头刷漆等。光伏区垂直接地极：热镀锌角钢L50 L=2500：接地极的制作安装、焊接防腐等。构件防腐。接地沟挖填，土方开挖、土方回填(含运输)、 余土运输、支护坡道开挖、堆卸土方、平整场地。

并网逆变器是并网光伏发电系统中的核心部件，与离网型光伏逆变器相比，并网逆变器不仅要将太阳能光伏发电系统输出的直流电。转换为交流电，还要对交流电的电压，电流波形，频率，香味与同步等进行控制。还要解决对电网的电磁干扰，自我保护，单独运行和孤岛。效应以及最大功率跟踪等技术问题。

“熊猫”光伏发电是利用电势差的原理来把光能转发为电能。

世界上首座熊猫外形的光伏电站在山西大同郊外落成，近日已开始正式并网发电。电站由黑白两种颜色组成。如果从高处俯瞰，熊猫的黑色部分，比如爪子和耳朵，由单晶体硅太阳能电池组成白色部分由薄膜太阳能电池组成。

大同熊猫电站鸟瞰图（图片来自网络）

据悉，全部投入使用后，电站能在25年内提供32亿千瓦时的绿色电力，相当于节约煤炭105.6万吨，减少二氧化碳排放270万吨。

这只被网友们成为“世界上最可爱的发电站”是怎么工作的呢？这主要依靠的是太阳能光伏发电。

太阳能光伏发电原理

在国际市场硅原材料持续紧张的背景下，薄膜太阳电池已成为国际光伏市场发展的新趋势和新热点。

太阳光能照射在一些特殊材料上，会引起材料中电子的移动，形成电势差。太阳能光伏发电，就是依据这个原理，利用太阳能电池将太阳光能直接转化为电能。

“国宝”发电站（图片来自新华网）

利用光生伏打效应将太阳辐射能直接转换为电能，即当光线照射太阳电池表面时，一部分光子被太阳能材料吸收，光子激发电子跃迁至导带成为自由电子。于是不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生了电位差。有了电压，就像筑高了大坝，如果两者之间连通，就会形成电流。太阳光光伏发电过程其实就是由光子（光波）转化为电子、光能量转化为电能量的过程。

太阳能光伏发电示意图（图片来自网络）

光伏电池的基本结构

光线照射在光伏电池上产生出光生电流和电压，从而获得电功率。这一转变过程首先需要材料吸收光线，使电子获得更高的能量，接着具有更高能量的电子从电池移动到外电路中，释放出额外的这部分能量，再回到太阳能电池中。

太阳能电池工作的基本过程：产生光生载流子——收集光生载流子从而产生电流——产生较大的光生电压——将产生的功率分配给负载及寄生电阻。

太阳能电池工作的基本结构（图片来自网络）

光伏发电电池类型

光伏电池分为晶体硅电池和薄膜电池。晶体硅太阳能电池包括单晶硅太阳电池，多晶硅太阳电池和非晶硅太阳电池。

其中，单晶硅太阳电池是当前开发得最快的一种太阳电池，它的构和生产工艺已定型，产品已广泛用于空间和地面。高纯的单晶硅棒是单晶硅太阳电池的原料，硅纯度要求99.999％，为了降低生产成本，现在地面应用的太阳电池等采用太阳能级的单晶硅棒，材料性能指标有所放宽。有的也可使用半导体器件加工的头尾料和废次单晶硅材料，经过复拉制成太阳电池专用的单晶硅棒。

熊猫发电站的黑色部分由单晶硅太阳能电池组成（图片来自网络）

薄膜电池顾名思义就是将一层薄膜制备成太阳能电池，目前已经能进行产业化大规模生产的薄膜电池主要有三种：硅基薄膜太阳能电池、铜铟镓硒薄膜太阳能电池（CIGS）、碲化镉薄膜太阳能电池（CdTe）。

硅基薄膜太阳能电池（图片来自网络）

光伏发电的其他用途

除了光伏电站外，光伏发电还有很多应用实例，小到太阳能充电器、太阳能路灯、太阳能航标灯，大到太阳能汽车、人造卫星、月球车、太阳能飞行器、光伏建筑一体化等。

人造卫星的太阳能充电板（图片来自网络）

中国是目前世界上太阳光伏组件市场出口份额最大的国家之一，我国目前的太阳能发电产业正步入专业化、规模化和国际化的健康发展轨道。

图片来自网络