并网光伏发电系统

并网光伏发电系统或并网光伏发电系统是连接到公用电网的发电太阳能PV电力系统。 并网光伏系统由太阳能电池板，一个或多个逆变器，电源调节单元和电网连接设备组成。 它们包括小型住宅和商业屋顶系统，以及大型公用事业规模的太阳能发电站。 与独立电源系统不同，并网系统很少包含集成电池解决方案，因为它们仍然非常昂贵。 当条件合适时，并网光伏系统将超出连接负载消耗的多余电力提供给公用电网。

太阳能系统的组成部分
太阳能发电系统由太阳能电池板，安装系统，电缆，逆变器和通过千瓦时电表连接到主电源组成。

太阳能板
并网太阳能发电系统中最明显的部分是太阳能电池板。 它们捕获光并将其转换为直流电。

部件
太阳能系统可以以不同方式安装。 在倾斜的屋顶，平屋顶，地面，屋顶或太阳跟踪系统（和所谓的跟踪器）。 你总是要看风雪负荷。 如果没有正确计算这些，太阳能系统可能会在强风或大雪中失效甚至坍塌。 大多数安装系统都是铝制的。

当安装在平屋顶上时，放置单独的支撑结构，面板安装在该支撑结构上，面向太阳。 荷兰和比利时最常用的安装形式是安装在倾斜的屋顶上。 太阳能装置直接安装在屋顶上或屋顶内。 通过所谓的“屋顶安装”，不再安装屋顶瓦片，但太阳能电池板本身也是屋顶的一部分。 这种结构具有更高的美学价值，但缺点是在现有屋顶上的安装更加劳动密集，在面板周围的冷却空气流动较少，因此效率降低，并且如果更新则更换有时是一个问题。物品有不同的尺寸..

太阳能电池板也可以直接安装在地面上的独立结构上。 由于不利的税收制度和相对较高的地价，这种形式在荷兰并不经常使用。

在太阳跟踪系统中，太阳能电池板遵循太阳的路径。 为此，太阳能电池板安装在一个装置上，使它们最佳地朝向太阳。 这种系统具有更高的产量，但购买起来更昂贵并且更容易出现故障。

逆变器
逆变器将来自太阳能电池板的DC电压转换成例如可以馈入电源的230或110伏的交流电。

操作
容量超过10千瓦的住宅，并网屋顶系统可以满足大多数消费者的负担。 他们可以将过剩的电力输送到其他用户消耗的电网。 反馈通过仪表完成，以监控传输的功率。 光伏瓦数可能低于平均消耗量，在这种情况下，消费者将继续购买电网能量，但数量比以前少。 如果光伏瓦数大大超过平均消耗量，则面板产生的能量将远远超过需求。 在这种情况下，多余的电力可以通过将其出售给电网来产生收益。 根据他们与当地电网能源公司的协议，消费者只需支付所消耗的电力成本，减去发电量。 如果产生的电量多于消耗的电量，则这将是负数。 此外，在某些情况下，现金奖励是从电网运营商向消费者支付的。

光伏发电系统的连接只能通过消费者和公用事业公司之间的互连协议来完成。 该协议详细说明了连接过程中应遵循的各种安全标准。

特征
由光伏太阳能电池板收集的用于输送到电网的太阳能必须通过并网逆变器进行调节或处理以供使用。从根本上说，逆变器将直流输入电压从PV改变为电网的交流电压。 该逆变器位于太阳能电池阵列和电网之间，从每个逆变器吸收能量，并且可以是大型独立单元，或者可以是小型逆变器的集合，每个小型逆变器物理地连接到各个太阳能电池板。 请参阅交流模块。 逆变器必须监控电网电压，波形和频率。 监测的一个原因是如果电网已经死亡或者偏离其标称规格太远，逆变器必须不能传递任何太阳能。 连接到故障电源线的逆变器将根据安全规则自动断开，例如UL1741，其根据管辖区域而变化。逆变器监测电网的另一个原因是，为了正常运行，逆变器必须与电网波形同步，并产生略高于电网本身的电压，以便能量从太阳能电池阵列平稳地向外流动。

连接选项
生产可以以不同的方式使用：

总自我消费
电气生产由运行中的设备（自我消耗）在现场消耗。 如果瞬时产量超过瞬时消耗量，则剩余量被注入网络而不计算在内;

可逆计数
电气生产由运行中的设备（自我消耗）在现场消耗。 如果瞬时产量超过瞬时消耗量，则剩余量被注入网络并导致电表转回（倒置，用于机电仪表）。 不再使用此解决方案，因为它与新的电子仪表不兼容;

注入剩余
运行中的设备（自我消耗）在现场消耗的电力生产不计入生产计量器，但减少了消耗计数。 只销售与瞬时消费相比的剩余产品;

注入总体
所有生产都注入网络并出售。 然后由网络管理员创建特定于生产的分支点。 所有消耗量也由现有消耗量表计算，与连接到网络的所有建筑物一样。

行政程序
它们是强制性的，必须正式建立与光伏生产设施网络的连接。 这些方法的沉重和不断变化是某些国家（意大利，法国）国家市场发展的主要障碍。

防孤岛
孤岛是分布式发电机继续为位置供电的条件，即使来自电力公用电网的电力不再存在。 即使没有来自电网的电力，孤岛也可能对公用事业工作人员造成危险，他们可能没有意识到电路仍然通电。 因此，分布式发电机必须检测孤岛并立即停止发电; 这被称为反孤岛。

在并网光伏系统中的公用事业停电的情况下，只要太阳照射，太阳能电池板将继续提供电力。 在这种情况下，供应线变成“岛”，其功率被无动力线的“海”包围。 出于这个原因，设计用于向电网供电的太阳能逆变器通常需要在其中具有自动防孤岛电路。 在故意孤岛运行中，发电机与电网断开，并迫使分布式发电机为本地电路供电。 这通常用作通常将电力出售给电网的建筑物的电力备用系统。

有两种类型的反孤岛控制技术：

被动：测量电网故障期间的电压和/或频率变化，并采用正反馈回路将电压和/或频率进一步推离其标称值。 如果负载与逆变器输出非常匹配，或者负载具有非常高的品质因数（对实际功率比有反应），则频率或电压可能不会改变。 因此存在一些非检测区域（NDZ）。

有效：此方法采用频率或电压注入一些误差。 当电网失效时，误差累积并将电压和/或频率推到可接受的范围之外。

技术方面
该系统的所有者，首先是电力生产的受益人
电总是优先借用最小电阻的路径。 系统的所有者，无论是在家中运行的电器，还是他最近的邻居，都会先获得所产生能量的重要（但不是唯一）份额，而不会对电表的存在与否产生重大影响。办法。 只有计数器的（适度）电阻介入。 另一方面，网络上注入选项的选择不会干预。

安装和连接标准其他
根据国家存在或多或少的严格标准。 由于德国连接光伏的发展，欧洲销售的大多数逆变器都符合德国标准和连接要求。 这些标准和要求经常被其他欧洲国家的网络运营商采用。 对于并网光伏系统，逆变器必须符合DIN VDE 0126 1.1（德国，法国……）或经认可的实验室（英国，G77）认证。 至于光伏组件，法国要遵守的标准如下：IEC 61215（结晶型）和IEC 61646（薄膜型）。 对于元件的尺寸，有必要区分连续部分CC（逆变器的上游）和AC替代（逆变器的下游）。 现行文本是部分CC的UTE C15-712-1和CA 2部分的法国标准NF C 15-100的指南。

维护连接到网络的系统
并网光伏系统是最易于操作的可再生能源系统，因为不需要预防性维护。 网络上产生的电力注入以及现场消耗的供应是自动完成的。 除了烟雾缭绕或多尘的工业场地外，传感器的清洁工作自然是在风雨中完成的。 简单监控可以检测可能的系统故障。 但是，有必要更换平均具有8至12年使用寿命的逆变器。

优点
一些系统运营商提供的诸如净计量和上网电价等系统可以抵消客户的用电成本。 但在某些地方，电网技术无法应对向电网供电的分布式发电，因此无法输出剩余电力，而且剩余电量是接地的。

并网光伏系统相对容易安装，因为它们不需要电池系统。

光伏（PV）发电系统的电网互连具有有效利用所产生的电力的优点，因为不涉及存储损失。

光伏发电系统在其使用寿命期间是碳负的，因为除了构建面板之外产生的任何能量最初都抵消了燃烧化石燃料的需要。 即使太阳并不总是闪耀，任何装置都可以合理预测碳消耗的平均减少量。

缺点
并网PV会导致电压调节问题。 传统网格在单向或径向流动的假设下运行。 但是注入电网的电流会增加电压，并且可以驱动超出±5％可接受带宽的电平。

并网光伏可能会影响电能质量。 PV的间歇性意味着电压的快速变化。 这不仅会因频繁调整而磨损电压调节器，还会导致电压闪烁。

连接到电网会带来许多与保护相关的挑战。 除了孤岛之外，如上所述，过高水平的并网PV会导致继电器脱敏，误跳闸，干扰自动重合闸和铁磁共振等问题。

经济方面

系统成本
光伏系统的总体价格取决于：

可能的初步研究（非典型法律集会，中型或大型系统）
设备类型和安装条件;
网络连接;
借用利息（如适用）。
设备的价格主要取决于系统的大小以及它如何集成到建筑物中。

材料价格和安装包括：

投资回收期
太阳能电池板的总成本包括购买，折旧，贷款利息，安置，维护，保险以及可能的许可和补贴。 投资回收期取决于太阳能电池板的位置，组装方法和电价的发展。 光伏太阳能电池板的投资回收期逐渐减少。 当直接安装在瓷砖屋顶的南面时，2015年将以相同的电价在7年左右。

许可证
有时需要申请安装太阳能电池板的许可证。 例如，这是受保护的村庄或城镇景观和/或纪念碑的情况。

能源价格
平均而言，晶体太阳能电池板的瓦特峰值（Wp）约为1欧元（不包括组装）。 100 Wp在荷兰每年产生约70至90 kWh的能量，具体取决于位置，屋顶角度，阴影量和太阳能电池板的类型。 该计算基于这样的事实：太阳能电池板提供他们不必从电力公司购买的能量。 电力公司的成本约为每千瓦时0.20至0.23欧元（2013年）。 如果总的来说，你产生的电量超过了你所需的电量，这可以卖给电力公司，因为每千瓦时约0.05到0.09欧元的上网费用，这是不太有利可图的。

税收优惠
许多欧洲政府选择鼓励太阳能用于税收目的。

太阳能电池板增值税
由于Fuchs的判断，自2013年6月20日起，有可能要求税务机关支付太阳能电池板的增值税。

能量平衡
太阳能电池板的生产也需要能源。 该度量以产生该能量的时间表示。 这称为能量平衡，在比利时和荷兰则为1至2年。

注入网络的电力生产报酬
根据不同国家的政治选择，存在不同类型的报酬。

配额
“绿色证书”和“原产地保证”。 产生的千瓦时是通过向需要它们的组织出售“绿色证书”或“原产地保证”来支付的。

购买价格
（英文Feed in Tariff，或FIT）千瓦时由购买关税支付，其水平由国家或买方根据国家或国家的立法确定。 在法国，2011年3月的法令规定对光伏能源的购买价格进行季度审查。 这些关税由能源监管委员会（CRE）公布，该委员会由政府负责审议决定上网电价的系数S和V. 自2011年3月起，购买价格可能会在每个季度发生变化，具体取决于连接到网络的请求数量。 由于这些费率高于市场价格，因此购买义务的运营商将通过对所有电费计算的附加费用来补偿额外费用：CSPE。

系统的盈利能力
如果只考虑财务成本，这些系统本身并不是整个社区的“盈利”，因为所产生的电力比其他发电系统（包括可再生能源：风能，太阳能热力学等），由于光伏组件价格仍然很高，投资成本高，但目前的支持政策允许降低成本，使这种清洁能源变得有利可图（不可避免的增加将促进化石燃料的成本）。

然而，在2010年，由于直接或间接补贴，设施可以为其所有者带来丰厚利润。 2008年和2009年在法国南部安装的设施产生的回报率超过12％; 例如，法国南部的一家工厂在1.4千瓦时产生的铺设成本为每瓦特7欧元，支付0.601欧元/千瓦时（2010年为0.58欧元/千瓦时），几乎是德国购买价格的两倍，没有风险（阳光变化很小，材料非常可靠，购买价格有保证）。

2011年，佩皮尼昂是世界上建筑物（光伏太阳能发电厂除外）中最大的光伏装置的城市; 圣查尔斯国际站点包括68,000平方米的屋顶上的97,000块光伏瓦片。 它每年产生超过9800兆瓦时的电力（足以为超过8000居民的电力供电）。