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1 引言

　　隨著人類對能源需求的日益增加，地球上化石能源的儲量正日趨枯竭。開發利用可再生能源和各種綠色能源以實現可持續發展，是人類必須采取的措施。太陽能是近年來我國新能源利用領域的發展方向，是符合可持續發展戰略的理想的綠色能源。太陽能光伏并網發電是太陽能最主要和最重要的應用，其主要組成部分光伏電站太陽電池陣列均位于戶外。因此，為了確保系統可靠和安全地工作，必須解決太陽能光伏并網發電系統的防雷避雷問題。

　　然而，目前人們尚不能對雷電加以有效利用，而只能對它采取相應的預防性措施，變被動引雷為主動引雷，以減少雷電帶來的各種災害。我國大部分的樓層建筑，防雷措施一般采用避雷帶、避雷針和安裝閥型避雷器等裝置。但是，將現行的防雷技術用于太陽能光伏并網發電系統，一方面，由于大面積的太陽電池板已占據了屋面，特別是與建筑材料一體化的光伏屋頂，它們的水、電循環系統都可以成為雷電的載體，所以，從安全角度考慮，要求有更高性能的避雷技術才不致于使太陽能光伏并網發電系統及人類受到侵害；另一方面，按傳統的避雷技術，要使整個太陽能光伏并網發電系統都不受雷電侵襲，必須嚴格按照技術標準安裝避雷帶、避雷針群等裝置，且對間距和高度都有很高的要求。否則，難以保證安全。如何讓太陽能光伏并網發電技術和新型避雷技術有機地結合在一起，組成實用、美觀、安全可靠的一體化避雷系統，是目前亟需研究并解決的重要課題。對光伏并網電站的太陽電池陣列、控制器和逆變器進行多級、綜合雷電防護，是本文研究的重點。

2 系統組成及工作原理

　　太陽能光伏并網發電系統的運行方式主要可分為離網運行（即獨立太陽能光伏發電系統）、聯網運行（聯網太陽能光伏發電系統）和混合系統三大類。無論是離網運行，還是聯網運行，目前對它遭受雷擊狀況的檢測與控制的雷電監控系統的研究尚在發展中。太陽能光伏并網發電系統主要由太陽電池板（組件）、控制器和逆變器三大部分組成。其工作原理是：太陽電池組件產生的直流電經并網逆變器轉換成符合電網要求的交流電之后，直接進入公共電網，光伏電池方陣所產生的電力除了供給交流負載外，多余的電力反饋給電網。在陰雨天或夜晚，太陽電池組件沒有產生電能或者電能不能滿足負載需求時，就由電網供電。由于太陽能發電直接供入電網，免除配置蓄電池，省掉了蓄電池儲能和釋放的過程，減少了能量的損耗，并降低了系統的成本。但是，系統需要專用的并網逆變器，以保證輸出的電力滿足電網對電壓、頻率等指標的要求。因為逆變器效率的問題，會有部分能量損失。這種系統并行使用公用電網和太陽電池組件陣列作為本地交流負載的電源，減低了系統的負載缺電率，而且并網光伏系統可對公用電網起到調峰作用。但并網光伏供電系統作為一種分散式發電系統，會對電網產生一些影響，需予以考慮和重視。

　　在太陽能光伏并網發電系統中，避雷的原理在于變被動引雷為主動引雷。各種避雷針實際上都是“引雷針”，將高空的雷電流接引入地底下釋放電荷，這是被動引雷，被保護的太陽能光伏并網發電系統，仍然處于危險之中。如圖1所示為太陽能光伏并網發電系統雷電監測系統組成框圖。