光伏發(fā)電的介紹及直流計量表的應用

安科瑞虞佳豪

概述

光伏發(fā)電的原理是利用光伏效應將光能轉化為電能。光伏效應是指在半導體材料中，當光子被吸收后，會(huì )激發(fā)材料中的自由電子，從而形成電流。這個(gè)過(guò)程需要使用太陽(yáng)能板（也稱(chēng)為光伏板）來(lái)實(shí)現，太陽(yáng)能板由許多薄膜太陽(yáng)電池組成，當光照射到太陽(yáng)能板上時(shí)，太陽(yáng)電池會(huì )將光能轉化為電能。

為了實(shí)現光伏發(fā)電，需要一些基礎設施，包括太陽(yáng)能板、逆變器、電網(wǎng)連接器、電池等。太陽(yáng)能板是光伏發(fā)電的核心設備，它負責將光能轉化為電能。逆變器則是將直流電轉換成交流電的設備，這樣才能將電能輸送到電網(wǎng)中。電網(wǎng)連接器則用于將發(fā)電系統連接到電網(wǎng)上，使得發(fā)電的電能可以供應到周?chē)挠脩?hù)。電池則是用于儲存電能的設備，在晴天時(shí)發(fā)電，可以將電能儲存在電池中，以備在陰天或夜間使用。

光伏發(fā)電具有許多優(yōu)勢，首先是環(huán)保，光伏發(fā)電不會(huì )產(chǎn)生任何有害的廢氣、廢水、廢渣等，對環(huán)境的污染非常小，可以有效保護生態(tài)環(huán)境。其次是可再生能源，太陽(yáng)能是一種無(wú)限可再生的資源，不會(huì )像化石能源一樣有限，未來(lái)的發(fā)展前景非常廣闊。再次是分布式發(fā)電，光伏發(fā)電可以在任何地方實(shí)現發(fā)電，不需要依靠中央電網(wǎng)，這樣可以降低能源的傳輸損耗，提高能源的利用效率。

光伏發(fā)電在未來(lái)的發(fā)展前景非常廣闊。一方面，由于環(huán)保意識的不斷增強，人們越來(lái)越重視可持續發(fā)展和清潔能源，光伏發(fā)電作為清潔能源的一種，將受到更多人的關(guān)注和支持。另一方面，隨著(zhù)技術(shù)的不斷進(jìn)步，光伏發(fā)電的效率不斷提高，成本不斷降低，同時(shí)還可以實(shí)現光伏發(fā)電與其他能源的集成，例如風(fēng)能和水能等，從而進(jìn)一步提高能源的利用效率。

光伏發(fā)電是指利用太陽(yáng)電池的光生伏打效應，將太陽(yáng)輻射能直接轉換成電能，是太陽(yáng)能發(fā)電的主要應用形式之一。我國政府支持的并網(wǎng)光伏發(fā)電項目包括分布式光伏發(fā)電項目和光伏電站項目，能源主管部門(mén)出臺了《分布式光伏發(fā)電項目管理暫行辦法》和《光伏電站項目管理暫行辦法》。分布式光伏發(fā)電是指在用戶(hù)所在場(chǎng)地或附近建設運行，以用戶(hù)側自發(fā)自用為主、多余電量上網(wǎng)且在配電網(wǎng)系統平衡調節為特征的光伏發(fā)電設施。光伏電站項目系指作為公共電源建設及運行管理的光伏發(fā)電項目。同時(shí)，政府在“全面解決無(wú)電人口用電問(wèn)題三年行動(dòng)計劃（2013年-2015年）”中，光伏獨立供電工程是主要解決方案之一。

分布式光伏發(fā)電具有以下特點(diǎn)： 一是輸出功率相對較小。一般而言，一個(gè)分布式光伏發(fā)電項目的容量在數千千瓦以?xún)?。與集中式電站不同，光伏電站的大小對發(fā)電效率的影響很小，因此對其經(jīng)濟性的影響也很小，小型光伏系統的投資收益率并不會(huì )比大型的低。 二是污染小，環(huán)保效益突出。分布式光伏發(fā)電項目在發(fā)電過(guò)程中，沒(méi)有噪聲，也不會(huì )對空氣和水產(chǎn)生污染。 三是能夠在一定程度上緩解局地的用電緊張狀況。

光伏發(fā)電系統的工作原理均為光伏組件將光能轉換成直流電，直流電在逆變器的作用下轉變?yōu)榻涣麟?，?shí)現用電、上網(wǎng)功能。因此可以對光能轉換出的直流電進(jìn)行電壓電流的測量及電能計量。

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光伏系統結構

02

光伏系統直流計量方案

針對電表不同的安裝方式，有3款直流計量方案，分別是嵌入式安裝直流電表PZ72L-DE、壁掛式安裝直流電表DJSF1352、導軌式安裝直流電表DJSF1352-RN。該三款儀表均可測量光伏直流系統中的電壓、電流、功率、正向與反向電能。既可用于本地顯示，又能與工控設備、計算機連接，組成測控系統。
儀表具有RS-485通訊接口，采用Modbus-RTU協(xié)議；根據不同要求，通過(guò)面板按鍵，對變比、報警、通訊、開(kāi)關(guān)量輸出進(jìn)行設置與控制。

03

直流計量電表產(chǎn)品介紹

3.1 PZ72L-DE

功能參數

●測量功能：能測量直流電壓U、電流I、功率P。

●計量功能：能計量當前組合電能，正向電能，反向電能。

●分時(shí)功能：兩套時(shí)段表，一年可以分為4個(gè)時(shí)區，每套時(shí)段表可設12個(gè)日時(shí)段，4個(gè)費率(F1、F2、F3、F4即尖峰平谷)，時(shí)段間隔為15分鐘，時(shí)段可跨零點(diǎn)設置 。（僅LCD液晶表具有）

●歷史數據統計功能：能統計上12月的歷史電能（各費率電能）。(僅LCD液晶表具有）

●開(kāi)關(guān)量輸入輸出功能：PZ72有二路開(kāi)關(guān)量輸出，二路開(kāi)關(guān)量輸入，PZ96有二路開(kāi)關(guān)量輸出，四路開(kāi)關(guān)量輸入，開(kāi)關(guān)量輸出為繼電器輸出，可以實(shí)現“遙控”和報警輸出。開(kāi)關(guān)量輸入不僅能夠采集和顯示本地的開(kāi)關(guān)狀態(tài)信息，同時(shí)可以通過(guò)儀表的RS485實(shí)現遠程傳輸功能，即“遙信”功能。

●顯示：LCD（背光延時(shí)時(shí)間可調）或LED。

●通訊：RS485接口，半雙工、光電隔離，Modbus-RTU 或DL/T645-2007協(xié)議，波特率1200、2400、4800、9600、19200、38400可選，調制紅外固定為1200bps。

●開(kāi)關(guān)量：輸入（DI）干接點(diǎn)輸入，儀表內置電源，光電隔離。輸出（DO）2路繼電器輸出，常開(kāi)觸點(diǎn)，容量2A/30VDC或2A/250VAC。 

3.2 DJSF1352

主要功能

●具有正向，反向有功電能量計量功能，組合電能=正向+反向。

●電壓、電流、功率測量。

●上12個(gè)月結算功能。

●具有日歷、計時(shí)和閏年自動(dòng)轉換功能，具有校時(shí)功能。其中廣播下發(fā)的時(shí)鐘誤差不得大于5分鐘，在零點(diǎn)前后十分鐘內不準校時(shí)，每天只允許校時(shí)一次。

●具有兩套費率時(shí)段，可通過(guò)預先設置的時(shí)間實(shí)現兩套費率時(shí)段的自動(dòng)轉換，每套費率時(shí)段全年至少可設兩個(gè)時(shí)區，24小時(shí)內至少可以設8個(gè)時(shí)段，時(shí)段間隔為15分鐘，時(shí)段可跨零點(diǎn)設置。

●調制紅外通訊接口和RS-485通訊接口，采用DL/T645-2007通訊協(xié)議和Modbus-RTU協(xié)議，RS485的通訊速率可在1200bps、2400bps、4800bps、9600bps設置，調制紅外固定為1200bps。

規格參數

●準確度等級：1級。

●額定電壓(Ub)：100V、350V、500V、750V、1000V等。

●標定電流(In)：300A(可設置)，分流器支持輸出0-75mV，霍爾電流傳感器支持輸出0-20mA和0-5V。

●脈沖常數：以實(shí)際銘牌標注為準。

●輔助電源：供電電壓，DC20-60V或AC85V-265V可選。

3.3 DJSF1352-RN

功能參數

●測量：雙路直流輸入 。 

●顯示：8 位段碼式液晶屏（LCD）。 

●通訊接口 ：RS485，紅外RS485, infrared。

●通訊協(xié)議：Modbus-RTU，DL/T 645-2007。

●開(kāi)關(guān)量：開(kāi)關(guān)量輸出：2路繼電器輸出，2A/30VDC或2A/250VAC；開(kāi)關(guān)量輸入：2路干接點(diǎn)輸入。

●脈沖輸出：一路秒脈沖輸出，一路電能脈沖輸出。

04

現場(chǎng)照片

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典型案例

揚州晶澳光伏電站

山西國臣光伏電站

北京國臣光伏電站