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(fā)利用可再生能源和各種綠色能源以實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)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(lǐng)域的發(fā)展方向，是符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的理想的綠色能源。太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電是太陽能最主要和最重要的應(yīng)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(tǒng)可靠和安全地工作，必須解決太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)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(yīng)的預(yù)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(zāi)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(xiàn)行的防雷技術(shù)用于太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，一方面，由于大面積的太陽電池板已占據(jù)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(huán)系統(tǒng)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(shù)才不致于使太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)及人類受到侵害；另一方面，按傳統(tǒng)的避雷技術(shù)，要使整個太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)都不受雷電侵襲，必須嚴格按照技術(shù)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(wǎng)發(fā)電技術(shù)和新型避雷技術(shù)有機地結(jié)合在一起，組成實用、美觀、安全可靠的一體化避雷系統(tǒng)，是目前亟需研究并解決的重要課題。對光伏并網(wǎng)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(tǒng)組成及工作原理

　　太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的運行方式主要可分為離網(wǎng)運行（即獨立太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)）、聯(lián)網(wǎng)運行（聯(lián)網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)）和混合系統(tǒng)三大類。無論是離網(wǎng)運行，還是聯(lián)網(wǎng)運行，目前對它遭受雷擊狀況的檢測與控制的雷電監(jiān)控系統(tǒng)的研究尚在發(fā)展中。太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)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(chǎn)生的直流電經(jīng)并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)換成符合電網(wǎng)要求的交流電之后，直接進入公共電網(wǎng)，光伏電池方陣所產(chǎn)生的電力除了供給交流負載外，多余的電力反饋給電網(wǎng)。在陰雨天或夜晚，太陽電池組件沒有產(chǎn)生電能或者電能不能滿足負載需求時，就由電網(wǎng)供電。由于太陽能發(fā)電直接供入電網(wǎng)，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(tǒng)的成本。但是，系統(tǒng)需要專用的并網(wǎng)逆變器，以保證輸出的電力滿足電網(wǎng)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(tǒng)并行使用公用電網(wǎng)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(tǒng)的負載缺電率，而且并網(wǎng)光伏系統(tǒng)可對公用電網(wǎng)起到調(diào)峰作用。但并網(wǎng)光伏供電系統(tǒng)作為一種分散式發(fā)電系統(tǒng)，會對電網(wǎng)產(chǎn)生一些影響，需予以考慮和重視。

　　在太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)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(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，仍然處于危險之中。如圖1所示為太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)雷電監(jiān)測系統(tǒng)組成框圖。