華北電力大學(xué)光伏電站設(shè)計(jì)、運(yùn)行望必華北電力大學(xué)可再生能源學(xué)院能源工程及自動(dòng)化教研室華北電力大學(xué)太陽能中心1華北電力大學(xué)實(shí)例說明光伏電站的設(shè)計(jì)大型光伏電站的系統(tǒng)組成大型光伏電站的施工光伏并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)的影響華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室2華北電力大學(xué)光伏電站的設(shè)計(jì)華北史力大學(xué)光伏電站與投資一.總體技術(shù)方案●在電氣線路上，分為8個(gè)獨(dú)立的1MWp分系統(tǒng)，分別發(fā)電上網(wǎng)；●1MWp分系統(tǒng)包括5個(gè)200kWp的發(fā)電單元、一臺(tái)1000kVA變壓器；●每個(gè)發(fā)電單元由200kWp組件、200kVA并網(wǎng)逆變器組成，輸出0.4kV三相交流電.●8個(gè)獨(dú)立的1MWp并網(wǎng)光伏分系統(tǒng)之間沒有任何電氣聯(lián)系.●可靈活地以各種“交鑰匙工程”方式進(jìn)行項(xiàng)目建設(shè)：●便于進(jìn)行各種不同元器件設(shè)備、不同技術(shù)設(shè)計(jì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能評(píng)估.華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室4圖1.單個(gè)發(fā)電單元原理框圖200kWp方陣接線箱一輸出接線箱接線箱接線箱接線箱接線箱壓合閘及防雷低壓配電柜高華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室5華北史力大學(xué)光伏電站與投資圖38MWp并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)原理總框圖00200kWp方陣200kWp方陣接線箱接線箱接線箱接線箱接線箱000接線箱接線箱接線箱接線箱接線箱逆變器逆變器逆變器逆變器逆變器0逆變器逆變器逆變器逆變器逆變器低低壓配電柜高壓高壓合閘及防雷高壓合閘及防置輸出√1000kVA變壓器輸出華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室6華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室7華北史力大學(xué)光伏電站與投資二.系統(tǒng)構(gòu)成包括太陽電池組件、支承結(jié)構(gòu)(支架及基礎(chǔ)等)、接線箱、電纜電線等；●直流-交流逆變?cè)O(shè)備：包括直流屏、配電柜、并網(wǎng)逆變器等；包括升壓變壓器、戶外真空斷路器、高壓避雷器等；包括系統(tǒng)控制裝置、數(shù)據(jù)檢測(cè)及處理與顯示系統(tǒng)、遠(yuǎn)程信息交換設(shè)備等；防雷及接地裝置、清潔設(shè)備、廠房及辦公室、圍欄、通道及道路等.華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室8華北史力大學(xué)光伏電站與投資三.主要設(shè)備及其主要技術(shù)要求■太陽電池組件：◆總?cè)萘?MWp.優(yōu)選晶體硅組件.適量試用其他組件.■并網(wǎng)逆變器：◆有最大功率跟蹤(MPPT)功能；效率>93%.■升壓變壓器：◆采集并記錄運(yùn)行數(shù)據(jù)，如氣象資料、電性能參數(shù)、設(shè)備工作狀態(tài)等；◆遙控、遙測(cè)等遠(yuǎn)程信息交換功能.◆有足夠的防雷保護(hù)范圍，并且不得遮擋光電場(chǎng)的太陽輻射距光伏方陣有一定的距離以免遮擋光電場(chǎng)的太陽輻射.華北史力大學(xué)光伏電站與投資1.氣象資料表2.敦煌地區(qū)太陽輻射數(shù)據(jù)表月份123月份123456789合計(jì)華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室月輻射總量87日平均輻射量5白天最高溫7夜間最低18.849華北史力大學(xué)光伏電站與投資2.傾斜面光伏陣列表面的太陽輻射量：從氣象站得到的資料，一般為水平面上的太陽輻射量，須換算成光伏陣列傾斜面的輻射量，才能進(jìn)行光伏系統(tǒng)發(fā)電量的計(jì)算.計(jì)算日輻射量的公式：R—傾斜方陣面上的太陽總輻射量S—水平面上的太陽直接輻射量β—方陣傾角α—中午時(shí)分的太陽高度角.對(duì)于北半球地理緯度=Φ的地區(qū)，α與太陽赤緯角δ的關(guān)系如下：其中，δ=23.45*sin[360*(284+N)/365](度),N為一年中某日的日期序號(hào)，如1月1日的N=1,2月1日的N=32,12月31日的N=365等。華北史力大學(xué)表3.敦煌地區(qū)不同角度傾斜面的太陽輻射量表(kWh/m2)(緯度=40.6°)傾角β6月10月11月12月++傾角在36~42°之間(即β=0.9~1.05Φ)時(shí)，全年太陽輻射量差別不大.+++即使傾角在30°~50°之間改變，對(duì)傾斜面太陽輻射量的影響也不超過1.5%.華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室11華北電力大學(xué)表4.敦煌地區(qū)各月最佳傾角的角度及對(duì)應(yīng)太陽輻射量表(kWh/m2)3月4月5月7月8月9月10月11月12月傾角β每月改變一次角度，使斜面處于最佳傾角位置，全年所接收到的太陽能比固定傾角為38°安裝的傾斜面所接收到的太陽能大約高3%.華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室12華北史力大學(xué)光伏電站與投資3.并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的效率分析1).光伏陣列效率η1:組件匹配損失：對(duì)于精心設(shè)計(jì)、精心施工的系統(tǒng)，約有4%的損失；■太陽輻射損失：包括組件表面塵埃遮擋及不可利用的低、弱太陽輻射損失，取值5%;■偏離最大功率點(diǎn)損失：如溫度的影響、最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)精度等.取值4%;得：η1=96%×95%×96%×97%=85%2).逆變器的轉(zhuǎn)換效率η2:◆逆變器輸出的交流電功率與直流輸入功率之比.3).交流并網(wǎng)效率η3:●系統(tǒng)的總效率等于上述各部分效率的乘積：華北史力大學(xué)系統(tǒng)效率77%●光伏陣列傾角等于40°,固定式安裝：年發(fā)電量約1,392萬千瓦小時(shí)；(按25年輸出衰減15%計(jì)算).◆單軸跟蹤陣列比固定傾角安裝的年發(fā)電量增加約20%,雙軸跟蹤比固定傾角安裝年發(fā)電量增加30%以上.華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室14華北史力大學(xué)華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室15表5-1.敦煌8MWp并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量測(cè)算表(單位：萬kWh)固定傾角40°每月調(diào)節(jié)傾角123456789全年比(%)說明：1.此表根據(jù)敦煌地區(qū)的氣象資料，按系統(tǒng)效率77%計(jì)2.根據(jù)有關(guān)資料，單軸跟蹤比固定傾角增加約20%,華北史力大學(xué)光伏電站與投資表5-2.敦煌太陽輻射及8MWp并網(wǎng)光伏系統(tǒng)發(fā)電量測(cè)算表(單位：萬kWh)(萬千瓦時(shí))太陽輻射量預(yù)測(cè)發(fā)電量(萬.千瓦時(shí))01月2月3月4月5月6月水平面太陽輻射40°傾斜面太陽輻射發(fā)電量(40°傾角)0華北史力大學(xué)光伏電站與投資設(shè)計(jì)、輸變電設(shè)計(jì)、防雷接地設(shè)計(jì)、土建設(shè)計(jì)(機(jī)房、變電站面積和布局、場(chǎng)內(nèi)1.主要設(shè)備選項(xiàng)1).太陽電池組件：國(guó)產(chǎn)160Wp多晶硅太陽電池組件.2).并網(wǎng)逆變器：性能可靠、效率高、可進(jìn)行多機(jī)并聯(lián)的進(jìn)口產(chǎn)品，額定容量為200kW.3).交流升壓變壓器：4).避雷裝置：裝設(shè)避雷設(shè)施防直接雷擊，并需有良好的接地.光伏電站與投資華北史力大學(xué)光伏電站與投資峰值功率(Wp)短路電流(Isc)開路電壓(Voc)峰值電壓(Vm)峰值電流(Im)額定工作溫度(℃)抗風(fēng)力或表面壓力絕緣強(qiáng)度DC3500V,1min,漏電電流≤50μA沖擊強(qiáng)度227g鋼球1m自由落體，表面無損傷外形尺寸(mm)重量(kg)額定容量：最大輸入功率最大輸入電壓MPPT輸入電壓范圍最大輸入電流輸出交流電壓3相415V±10%輸出頻率及范圍波形失真率(THD)功率因數(shù)10%阻性負(fù)載25%阻性負(fù)載50%阻性負(fù)載75%阻性負(fù)載100%阻性負(fù)載外形尺寸(mm)重量華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室18華北電力大學(xué)光伏電站與投資2.太陽能電池方陣設(shè)計(jì)1).200kWp發(fā)電單元的光伏方陣設(shè)計(jì)：●18塊組件串聯(lián)得到逆變器所要求的電壓驗(yàn)算：▲最高輸出電壓=792V;▲最大功率點(diǎn)電壓=640.8V;▲組件結(jié)溫比標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)升高70℃時(shí)，最大功率點(diǎn)電壓=461V.2)40個(gè)發(fā)電單元組成8MWp并網(wǎng)系統(tǒng)▲系統(tǒng)總?cè)萘浚篜=40×201.6=8,064kWp▲需用160Wp太陽能電池組件總數(shù)量：M=40×70×18=50,400(塊)華北電力大學(xué)光伏電站與投資★安裝方式設(shè)計(jì)：固定式.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安全可靠，安裝調(diào)試及管理維護(hù)都很方便.★方陣支架方位角的設(shè)計(jì)：一般情況下，太陽能電池方陣應(yīng)面向正南安裝.★太陽能電池陣列間距的設(shè)計(jì)計(jì)算：光伏方陣陣列間距應(yīng)不小于D.計(jì)算得：D=6087mm.取間距為6.5米。(緯度Φ=40.6°,傾角=40°)華北史力大學(xué)4).光電場(chǎng)太陽能電池陣列布置★組件排列：縱向兩排，2×18=36塊組件.平面尺寸14.5米×3.2米.N2*18=36塊組件9單支架方陣面組件排列圖總占地面積=(558米×552米)=308,016平方米華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室211個(gè)200kWp發(fā)電單元，共35個(gè)支架,70路串聯(lián)組件6M6200kWp發(fā)電單元的光伏陣列布置圖(左)1MWp分系統(tǒng)的光伏陣列排布圖(下)N5個(gè)200kWp發(fā)電單元，共1000kWp共35個(gè)支架光伏電站與投資華北史力大學(xué)光伏電站與投資華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室23 8MWp并網(wǎng)光伏系統(tǒng)光電場(chǎng)平面布置全圖1-南大門2-機(jī)房控制室及辦公室3-升壓變電站4-東大門華北史力大學(xué)3.避雷、防雷及接地保護(hù)的設(shè)計(jì)1).場(chǎng)地防雷◆目的：使光電場(chǎng)及附屬設(shè)施免遭直接雷擊.△單支避雷針保護(hù)半徑為=35米△兩支避雷針的保護(hù)間距=175(米)▲:顯然，光伏陣列的防雷不宜用避雷針方式.2).電網(wǎng)線路防雷3).系統(tǒng)接地保護(hù)設(shè)計(jì)：(一般不應(yīng)大于10Ω,在高土壤電阻率地區(qū)的接地電阻不應(yīng)大于30Ω).●線路接地系統(tǒng)應(yīng)符合DL/T621-1997《交流電氣裝置的接DL499-92《農(nóng)村低壓電力技術(shù)規(guī)程》的技術(shù)要求(一般不應(yīng)大于4Ω);●干旱戈壁灘的土層電阻率高，應(yīng)設(shè)置多個(gè)接地坑，放入長(zhǎng)效降阻劑，埋設(shè)水平接地網(wǎng)以華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室24華北史力大學(xué)光伏電站與投資圍欄：圍欄總長(zhǎng)度(光電場(chǎng)+變電站)=2,220米●房屋建筑總占地面積=3,000平方米.各部分的占地面積：●圍欄：總長(zhǎng)度2,220米，高度2.5米●方陣基礎(chǔ)設(shè)計(jì)：華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室25華北電力大學(xué)光伏電站與投資1).太陽電池組件：2).并網(wǎng)逆變器：3).交流升壓變壓器：4).光伏陣列：固定式面向正南安裝，傾角40°.總計(jì)40個(gè)200kWp的發(fā)電單元.5).組件支架：6).支架基礎(chǔ)：7).系統(tǒng)總占地面積：約30萬平方米.其中光伏陣列約占21萬平方米.8).系統(tǒng)年總發(fā)電量：約1,300萬kWh,平均每天發(fā)電3.6萬kWh華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室26光伏電站與投資華北史力大學(xué)光伏電站與投資華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室27●其中的設(shè)備成本及建設(shè)費(fèi)用約為30,012萬元(見表9).光伏陣列檢測(cè)控制項(xiàng)目前期費(fèi)用華北史力大學(xué)光伏電站與投資華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室28單價(jià)RMB(萬元)總價(jià)RMB(萬元)備注光伏陣列1光伏組件26.5元/Wp多晶硅2支架2元/Wp3單元接線箱24支架接線箱5基礎(chǔ)固定金具10元/套6支架固定金具8萬2元/套7組件固定金具40萬0.5元/套8電纜電線平均15元/米9其他逆變?cè)O(shè)施1并網(wǎng)逆變器3相200kVA2直流配電柜33匯流轉(zhuǎn)接柜84交流配電柜845接線電纜40元/米6其他升壓輸變電設(shè)備182高壓斷路器、避雷器863互感器834低壓輸電線路3,000米50元/米5高壓輸電線路6其他小計(jì)華北史力大學(xué)光伏電站與投資機(jī)房土建及配套設(shè)施1防雷與接地裝置2光伏陣列基礎(chǔ)250元/個(gè)3場(chǎng)地準(zhǔn)備3元/m24線纜地溝4,000米300元/米5變壓器基礎(chǔ)300元/m26房屋建設(shè)1,000元/m27道路及廣場(chǎng)100元/m28防護(hù)圍欄2,200米350元/米9清潔設(shè)施及辦公用品其他運(yùn)輸及工程建設(shè)1安裝調(diào)試勞務(wù)，64人-年18,000元/人-年2安裝調(diào)試設(shè)備使用費(fèi)3工程管理及文件資料4技術(shù)培訓(xùn)5運(yùn)輸費(fèi)用6工程監(jiān)理費(fèi)用8其他華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室29華北史力大學(xué)光伏電站與投資華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室30六.技術(shù)方案設(shè)計(jì)與選擇要點(diǎn)1.指導(dǎo)思想：●實(shí)用性、示范性、實(shí)驗(yàn)性●開放式、積木式、多元化◆標(biāo)稱容量；8MWp,適當(dāng)增減；◆地點(diǎn)：首選敦煌，漸及沿絲綢之路之大漠其他地域；多樣化方式融資；◆多元化技術(shù)方案及設(shè)備.●獨(dú)立分系統(tǒng)：在電氣線路上分為若干個(gè)獨(dú)立的分系統(tǒng)，分別發(fā)電上網(wǎng).●低壓發(fā)電單元：每個(gè)分系統(tǒng)由若干發(fā)電單元組成，輸出0.4kV三相交流電.●太陽電池組件：以晶體硅組件為主，少量選用其他成熟組件.●安裝方式：以固定式安裝為主，少量采用跟蹤方式安裝.●并網(wǎng)逆變器：以進(jìn)口設(shè)備為主，適當(dāng)選用國(guó)產(chǎn)研制設(shè)備.●升壓輸變電設(shè)施：全部用國(guó)產(chǎn)設(shè)備.●檢測(cè)控制系統(tǒng)：性能可靠，自動(dòng)化程度高，采集的數(shù)據(jù)資料準(zhǔn)確齊全.●太陽電池組件標(biāo)稱總?cè)萘?MWp.●光伏陣列為固定式安裝，傾角36-42°.●系統(tǒng)總占地面積約30萬平方米.●系統(tǒng)年平均發(fā)電量1,280萬kWh,平均每天3.5萬kWh●按25年輸出衰減15%計(jì)算，8MWp系統(tǒng)25年的總發(fā)電量約為3.2億千瓦時(shí)華北電力大學(xué)實(shí)例說明光伏電站的設(shè)計(jì)大型光伏電站的系統(tǒng)組成大型光伏電站的施工光伏并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)的影響華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室31光伏電站與投資光伏電站與投資ACV交流防雷逆變器配電柜監(jiān)控系統(tǒng)中壓或高壓直流防雷配電柜光伏陣列變壓器大型并網(wǎng)光伏電站系統(tǒng)框圖大型并網(wǎng)光伏電站系統(tǒng)框圖光伏陣列將太陽能轉(zhuǎn)變成直流電能，經(jīng)逆變器的直流和交流逆變后，根據(jù)光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定光伏電站容量確定光伏電站接入電網(wǎng)的電壓等級(jí)，由變壓器升壓后，接入中壓或高壓電華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室32·光伏方陣(固定或壓、計(jì)量設(shè)備等)·監(jiān)控及通訊裝置華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室33發(fā)電側(cè)并網(wǎng)，可以接入公共電網(wǎng)和接入用戶側(cè)華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室34華北電力大學(xué)一、大型并網(wǎng)光伏電站組成1.光伏方陣光伏方陣分為兩類：固定式和跟蹤式華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室35華北史力大學(xué)一、大型并網(wǎng)光伏電站組成光伏組件常見分類多晶硅組件非晶硅組件單晶硅組件多晶硅組件非晶硅組件華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室36光伏電站與投資華北史力大學(xué)光伏電站與投資0000.0不同溫度下電流和功率與電壓的特性曲線不同溫度下電流和功率與電壓的特性曲線華北史力大學(xué)光伏電站與投資一、大型并網(wǎng)光伏電站組成一、大型并網(wǎng)光伏電站組成光伏方陣由光伏組件通過串聯(lián)和并聯(lián)形成。十十光伏組件串聯(lián)示意II光伏組件并聯(lián)示意一、大型并網(wǎng)光伏電站組成針對(duì)非晶硅光伏組件，由于電流小，一般在匯流箱的前級(jí)采用光伏連接器進(jìn)行匯流。華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室39華北史力大學(xué)華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室40一、大型并網(wǎng)光伏電站組成2、光伏陣列匯流箱八進(jìn)一出匯流箱光伏陣列電壓范圍(Vdc)最大光伏陣列并聯(lián)輸入路數(shù)每路光伏陣列最大電流(A)8輸出端子大小防護(hù)等級(jí)環(huán)境溫度(℃)環(huán)境濕度寬/高/深(mm)重量(kg)十六進(jìn)一出匯流箱直流總輸出空開是光伏專用防雷模塊是串列電流監(jiān)測(cè)是防雷器監(jiān)測(cè)是通訊接口是華北史力大學(xué)一、大型并網(wǎng)光伏電站組成0PEN六進(jìn)一出防雷匯流箱實(shí)物圖華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室41華北電力大學(xué)一、大型并網(wǎng)光伏電站組成3、直流防雷配電柜墨直流防雷配電柜原理接線圖126直流配電單元2—(同上)直流配電單元3(同上)直流配電單元1F逆要器2防雷器十華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室42華北電力大學(xué)光伏電站與投資一、大型并網(wǎng)光伏電站組成4、并網(wǎng)逆變器按是否帶變壓器可分為無變壓器型和有變壓器型。對(duì)于無變壓器型逆變器，最大效率98.5%和歐洲效率98.3%;對(duì)于有變壓器型逆變器，最大效率97.1%和歐洲效率96.0%。按組件接入情況劃分單組串式、多組串式、集中式；光體率光體率進(jìn)變器交流陽族組串式并網(wǎng)逆變器二二二二二二二多組串式并網(wǎng)逆變器施集中式并網(wǎng)逆變器華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室44華北史力大學(xué)華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室45一、大型并網(wǎng)光伏電站組成最大直流電壓最大直流電壓880Vdc最大功率電壓跟蹤范圍450~820Vdc最大直流功率275KWp最大輸入路數(shù)最大輸入路數(shù)8輸出功率250kW功率因素≥0.9相對(duì)濕度0~95%,無冷凝SG250K3的外觀重量華北史力大學(xué)華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研至46一、大型并網(wǎng)光伏電站組成交流直燕IM—L1直流斷路器三相全橋(IGBT)LCL濾波器文燕EM濾波器斷路器1■高轉(zhuǎn)換效率■MPPT效率>99%■寬電壓輸入范圍■無變壓器設(shè)計(jì)■多種通訊接口■適應(yīng)惡劣的電網(wǎng)環(huán)境華北史力大學(xué)華北電刀大學(xué)能源工程及目動(dòng)化教研室47一、大型并網(wǎng)光伏電站組成最大直流電壓最大功率電壓跟蹤范圍最大直流功率最大輸入電流最大輸入路數(shù)■交流輸出輸出功率額定電網(wǎng)電壓額定電網(wǎng)頻率總電流波形畸變率<3%(額定功率)功率因素≥0.99(額定功率)■系統(tǒng)最大效率歐洲效率防護(hù)等級(jí)IP20(室內(nèi))夜間自耗電工作溫度冷卻方式強(qiáng)制風(fēng)冷相對(duì)濕度0~95%,無冷凝顯示觸摸屏通訊接口可選以太網(wǎng)/GPRS緊急停機(jī)開關(guān)門鎖SG500KTL的外觀 寬|高I深280012180850(mm)5、交流配電柜交流防雷配電柜交流配電單元交流配電單元三相電度表A交流配電單元2變流配電單元3交流電網(wǎng)斷路器防雷器華北史力大學(xué)華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室49一、大型并網(wǎng)光伏電站組成電網(wǎng)接入系統(tǒng)——即發(fā)即用、多余的電能送入電網(wǎng)——通過升壓裝置將電能饋入電網(wǎng)——通過升壓裝置將電能饋入電網(wǎng)，遠(yuǎn)距離傳輸華北史力大學(xué)華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室50一、大型并網(wǎng)光伏電站組成電網(wǎng)接入主要設(shè)備低壓配電柜低壓開關(guān)柜：提供并網(wǎng)接口，具有分?jǐn)喙δ茈p繞組升壓變壓器：0.4/10KV雙分裂升壓變壓器：0.27/0.27/10KV(TL逆變器)高壓開關(guān)柜：計(jì)量、開關(guān)、保護(hù)及監(jiān)控低壓開關(guān)柜：提供并網(wǎng)接口，具有分?jǐn)喙δ茈p繞組升壓變壓器：0.4/10KV,10/35KV(二次升壓)0.4KV/35KV(一次升壓)雙分裂升壓變壓器：0.27/0.27/10KV,10KV/35KV(TL逆變器)高壓開關(guān)柜：計(jì)量、開關(guān)、保護(hù)及監(jiān)控華北史力大學(xué)華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室51一、大型并網(wǎng)光伏電站組成7、交/直流電纜直流電纜(1)直流電纜包括(2)直流電纜選擇·低煙無鹵(對(duì)于建筑光伏發(fā)電系統(tǒng))·橋架(對(duì)于建筑光伏發(fā)電系統(tǒng));直埋/電纜溝(對(duì)于大型光伏電站)光伏電站與投資華北史力大學(xué)光伏電站與投資華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室52一、大型并網(wǎng)光伏電站組成交流電纜(1)交流電纜包括(2)交流電纜選擇·電纜的線徑，一般要求損耗小于2%·根據(jù)電壓等級(jí)選擇相對(duì)應(yīng)的耐壓等級(jí)·橋架(對(duì)于建筑光伏發(fā)電系統(tǒng));直埋/電纜溝(對(duì)于大型光伏電站)光伏電站與投資華北電力大學(xué)光伏電站與投資一、大型并網(wǎng)光伏電站組成8、監(jiān)控及通訊裝置實(shí)現(xiàn)發(fā)電設(shè)備運(yùn)行控制、電站故障保護(hù)和數(shù)據(jù)采集維護(hù)等功能，并與電網(wǎng)調(diào)度協(xié)調(diào)配合，提高電站自動(dòng)化水平和安全可靠性，有利于減小光伏對(duì)電網(wǎng)影響。在監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)方面，采用與常規(guī)廠站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)相同架構(gòu)，即分層分布式結(jié)構(gòu)。站級(jí)控制層打印能量管理系統(tǒng)打印監(jiān)控系統(tǒng)(主)監(jiān)控系統(tǒng)(從)監(jiān)控系統(tǒng)(主)間隔層過程層介底層設(shè)備層各電源控制各電源控制華北史力大學(xué)一、大型并網(wǎng)光伏電站組成[[發(fā)電情況合計(jì)1當(dāng)天總發(fā)電量60.64kWh光伏并網(wǎng)發(fā)電節(jié)能減排值姜并網(wǎng)逆變器的運(yùn)行界面m3049華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室54華北史力大學(xué)一、大型并網(wǎng)光伏電站組成9、防雷接地裝置相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：目前沒有頒布明確的相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)參考標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-1994(2000)發(fā)電系統(tǒng)過電壓保護(hù)-導(dǎo)則華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室55華北史力大學(xué)華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室56一、大型并網(wǎng)光伏電站組成光伏并網(wǎng)逆變器光伏并網(wǎng)逆變器直流匯流箱直流防雷模塊直流匯流箱直流防雷模塊交流配電柜交流防雷模塊匯流盒匯流盒直流防雷模塊高壓并網(wǎng)光伏陣列高壓并網(wǎng)光伏陣列升壓變通訊設(shè)備通訊設(shè)備器華北電力大學(xué)實(shí)例說明光伏電站的設(shè)計(jì)大型光伏電站的系統(tǒng)組成大型光伏電站的施工光伏并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)的影響華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室57華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室58二、大型并網(wǎng)光伏電站施工[1]必須按施工圖設(shè)計(jì)要求的位置設(shè)置光伏陣列的基礎(chǔ)。[2]光伏陣列安裝前，鋼筋混凝土基礎(chǔ)頂面的預(yù)埋件，應(yīng)按設(shè)計(jì)的防腐級(jí)別涂防腐涂料，并妥善保護(hù)，與支架槽鋼可靠連接。[3]支架基礎(chǔ)強(qiáng)度滿足抗惡劣環(huán)境要求；基礎(chǔ)不會(huì)發(fā)生沉降和變形；基礎(chǔ)的水平和垂直度滿足設(shè)計(jì)要求。華北史力大學(xué)二、大型并網(wǎng)光伏電站施工2、設(shè)備安裝[1]光伏組件支架及其材料應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，能滿足抗惡劣環(huán)境要求，即抗風(fēng)、防銹、耐腐蝕等。[2]光伏組件支架應(yīng)按設(shè)計(jì)要求安裝在基礎(chǔ)上，位置準(zhǔn)確，安裝公差滿足設(shè)計(jì)要求，與基礎(chǔ)固定牢靠。[3]支架應(yīng)與接地系統(tǒng)可靠連接。[4]支架按設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行安裝，要求組件安裝表面的平整度，安裝孔位、孔徑應(yīng)與組件要求一致。華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室光伏電站與投資華型肆棄網(wǎng)光伏電站施工光伏電站與投資[1]在現(xiàn)場(chǎng)安裝使用前，確認(rèn)光伏組件外形完好無損，若發(fā)現(xiàn)有明顯變[2]在組件安裝或接線時(shí)，推薦用不透明材料將組件覆蓋；組件安裝前，請(qǐng)不要拆卸組件接線盒；當(dāng)組件置于光線照射下，不要觸摸接線端子，當(dāng)組件電壓大于DC30V時(shí)，請(qǐng)注意適當(dāng)防護(hù)，使用絕緣工具。[3]光伏組件的排列連接按技術(shù)圖紙要求，應(yīng)固定可靠，外觀應(yīng)整齊，光伏組件之間的連接件，便于拆卸和更換。[4]光伏組件之間的連接方式，符合設(shè)計(jì)規(guī)定。華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室華北史力大學(xué)二、大型并網(wǎng)光伏電站施工2.3逆變器安裝[1]基本安裝要求：根據(jù)逆變器室內(nèi)/室外的安裝形式，應(yīng)安裝在清潔的環(huán)境中，并且應(yīng)通風(fēng)良好，并保證環(huán)境溫度、濕度和海拔高度滿足產(chǎn)品規(guī)格要求。如有必要，應(yīng)安裝室內(nèi)排氣扇，以避免室溫增高。在塵埃較多的環(huán)境中，應(yīng)加裝空氣過濾[2]安裝與維護(hù)前必須保證交直流側(cè)均不帶電。為了不導(dǎo)致逆變器損壞，任何直流輸入電壓不超[3]按照設(shè)計(jì)圖紙和逆變器電氣連接的要求，進(jìn)行電氣連接，并標(biāo)明對(duì)應(yīng)的編號(hào)。在電氣連接前，用萬用表確認(rèn)光伏陣列的正負(fù)極。華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室華北電力大學(xué)二、大型并網(wǎng)光伏電站施工2.4匯流箱安裝[1]基本安裝要求：戶外安裝，防水等級(jí)為IP65,但盡量不要放置在潮濕的地方；輸入路數(shù)不超過匯流箱允許的輸入路數(shù)；環(huán)境溫度應(yīng)滿足產(chǎn)[2]在電氣連接前，用萬用表確認(rèn)光伏陣列的正負(fù)極。光伏陣列的正極連到匯流箱直流輸入的“DC+”,光伏陣列的負(fù)極連到匯流箱直流輸入[3]光伏組件至匯流箱的配線性能及保護(hù)方法，必須滿足電氣設(shè)備技術(shù)華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室華北電力大學(xué)二、大型并網(wǎng)光伏電站施工[1]基本安裝要求：室內(nèi)安裝，應(yīng)安裝在清潔的環(huán)境中，并且應(yīng)通風(fēng)良好，并保證環(huán)境溫度、濕度和海拔高度滿足產(chǎn)品規(guī)格要求。[2]按直流/交流配電柜系統(tǒng)圖設(shè)計(jì)要求敷設(shè)電纜。引入配電柜內(nèi)的電纜應(yīng)排列整齊，編號(hào)清晰。[3]直流/交流配電柜內(nèi)防雷接地與PE線連接，PE線與配電室內(nèi)的接地裝置連接。華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室華北電力大學(xué)光伏電站與投資二、大型并網(wǎng)光伏電站施工范》(GB50168)的規(guī)定，電纜符合國(guó)家相[3]對(duì)穿越樓板、屋面和墻面的電纜，其防水套管與建筑物主體間的縫隙，必須做好防水密封，并做好建筑物表面光潔處理，同時(shí)滿足阻燃性和阻熱性。逆變器在同一配電室內(nèi)，兩者距離要求較近。交流配電柜、逆變器在同一配電室內(nèi)，兩者距離要求較近。安裝電纜剖頭處必須用膠帶和護(hù)套封華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室華北史力大學(xué)二、大型并網(wǎng)光伏電站施工[5]光伏組件的連接電纜應(yīng)有足夠的耐候性以保證線纜的使用壽命；連接要保證機(jī)械和電性能的完好；組件串聯(lián)必須是同種型號(hào)組件，不同型號(hào)組件串聯(lián)電壓相同可以并聯(lián)。布線完成后，電壓與極性的確認(rèn)、短路電流的測(cè)量、非接地的檢查。應(yīng)按照產(chǎn)品說明書，用萬用表測(cè)量是否有電壓輸出，用直流電壓測(cè)試正極、負(fù)極的極性是否接錯(cuò)；可用直流電流表測(cè)量短路電流。相鄰組件接頭正極(+)相鄰組件接頭負(fù)極(-)太陽能組件串聯(lián)時(shí)相鄰組件之間插接前接頭圖相鄰組件接頭負(fù)極(-)華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室華北史力大學(xué)二、大型并網(wǎng)光伏電站施工4防雷和接地施工[1]電氣系統(tǒng)的接地符合《電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗(yàn)收規(guī)[2]光伏發(fā)電系統(tǒng)的升壓系統(tǒng)，滿足《交流電氣裝置的接地》[3]光伏發(fā)電系統(tǒng)和并網(wǎng)接口設(shè)備的防雷和接地，符合《光伏(PV)[4]對(duì)需要接地的光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備，應(yīng)保持接地的連續(xù)性和可靠性。接地裝置的接地電阻值必須符合設(shè)計(jì)要求。當(dāng)以防雷為目的的進(jìn)行接地時(shí)，其接地電阻應(yīng)小于10Ω。光伏發(fā)電系統(tǒng)保護(hù)接地、工作接地、過壓保護(hù)接地使用一個(gè)接地裝置，其接地電阻不大于4Ω。華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室華北電力大學(xué)二、大型并網(wǎng)光伏電站施工[5]電站防雷設(shè)計(jì)可以參與《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-[6]避雷帶(網(wǎng))及其支持件安裝位置正確。焊接固定的焊縫應(yīng)飽滿無遺漏，防腐良好；采用螺栓固定的應(yīng)采取雙螺帽等防松措施；避雷帶(網(wǎng))應(yīng)平整順直，固定點(diǎn)支持件間距均勻，固定可靠。華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室華北史力大學(xué)二、大型并網(wǎng)光伏電站施工◆光伏發(fā)電系統(tǒng)的調(diào)試步驟應(yīng)為：先調(diào)試光伏組件串，調(diào)試合格后再依次調(diào)試光伏方陣、光伏發(fā)電系統(tǒng)直流側(cè)和整個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)，直至合格?！暨M(jìn)行光伏發(fā)電系統(tǒng)電能質(zhì)量測(cè)試：工作電壓和頻率、電壓波動(dòng)和閃變、諧波和波形畸變、功率因數(shù)、三相輸出電壓不平衡度、輸出直流分量等應(yīng)符合《電能質(zhì)量供電電壓允許偏差》(GB/T12325)、《電能質(zhì)量電壓波動(dòng)《電能質(zhì)量三相電壓允許不平衡度》(GB/T15543)的規(guī)定，以及用戶與本市電網(wǎng)經(jīng)營(yíng)企業(yè)簽訂合同的要求?！暨M(jìn)行電網(wǎng)保護(hù)功能檢測(cè)：過/欠電壓保護(hù)、過/欠頻率保護(hù)、防孤島效應(yīng)、電網(wǎng)恢復(fù)、短路保護(hù)、逆流保護(hù)，其應(yīng)符合《光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)技術(shù)要求》華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室華北電力大學(xué)實(shí)例說明光伏電站的設(shè)計(jì)大型光伏電站的系統(tǒng)組成大型光伏電站的施工光伏并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)的影響華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室光伏電站與投資華北史力大學(xué)光伏電站與投資華元電大字能源工程及自功T教研至華元電大字能源工程及自功T教研至70●我國(guó)的太陽能光伏發(fā)電呈現(xiàn)出“大規(guī)模集中開發(fā)、中高壓接入”與“分散開發(fā)、低電壓就地接入”并舉的發(fā)展趨勢(shì)O大型電站形式-分布式電源形式·光照資源的隨機(jī)性、間歇性、周期性是光伏電站對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生影響的最主要因素·與常規(guī)電源相比光伏發(fā)電的自身特點(diǎn)通過電力電子器件并網(wǎng)沒有旋轉(zhuǎn)部件：沒有慣性、沒有阻尼華北史力大學(xué)電能質(zhì)量問題電能質(zhì)量問題■光伏發(fā)電通過電力電子逆變器并網(wǎng)，易產(chǎn)生諧波、三相電流不平衡；輸出功率隨機(jī)性易造成電網(wǎng)電壓波動(dòng)、閃變■建筑光伏直接在用戶側(cè)接入電網(wǎng)，電能質(zhì)量問題直接影響在10kV接入、400V接入、220V接入系統(tǒng)中，都檢測(cè)到諧波電流總畸變率偏高的問題。隨著容量的增大，諧波電流對(duì)電網(wǎng)的影響將進(jìn)一步加大。U1:i共起nena:5055-04-1508:00概止時(shí)間：200-04-1517:59?發(fā)地量coz城放地助間光照量正向有功電量區(qū)脫向有功電量F正向無功電量問脫向無動(dòng)起量出選時(shí)網(wǎng)出族時(shí)網(wǎng)四中速97.15△自功功率華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室華北史力大學(xué)■太陽能資源具有間歇性、周期性、波動(dòng)性、周期性等特點(diǎn)。當(dāng)光伏發(fā)電在電源中的比例不斷增大的時(shí)候，對(duì)電網(wǎng)調(diào)峰的影響將愈加顯著?！龉夥娫粗辉诎滋彀l(fā)電，具有一定的正調(diào)峰特性◆解決光伏發(fā)電的短期功率波動(dòng)問題、◆如何利用光伏發(fā)電的正調(diào)峰特性進(jìn)行合理的經(jīng)濟(jì)調(diào)度◆解決輸電通道的利用率問題?；拭糠昼?0%;◆浙江示范工程(運(yùn)行3個(gè)月):為每分鐘20%為每分鐘25%華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室華北史力大學(xué)大電網(wǎng)穩(wěn)定控制問題大電網(wǎng)穩(wěn)定控制問題■采用“集中開發(fā)、高壓送出”模式開發(fā)的大規(guī)模光伏電站多集中在西北、華北等日照資源豐富的荒漠/半荒漠地區(qū)，而這些地區(qū)一般地域范圍廣而本地負(fù)荷小，光伏電站的電力需要進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸送。■隨著光伏電站數(shù)量和規(guī)模的不斷加大，光照短期波動(dòng)和周期性變化引起的線路電壓超限現(xiàn)象將逐步出現(xiàn)，長(zhǎng)距離輸電的電壓穩(wěn)定性問題將成為制約大規(guī)模光伏電站建設(shè)開發(fā)的主要因素之一?！龉夥l(fā)電的運(yùn)行控制特性完全由電力電子逆變器決定，沒有轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和阻尼特性，與常規(guī)發(fā)電機(jī)組有較大的區(qū)別。光伏發(fā)電的大規(guī)模接入對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定分析提出了新的挑戰(zhàn)。華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室華北史力大學(xué)根本原因：■我國(guó)的中、低壓配電網(wǎng)主要是中性點(diǎn)不接地(或經(jīng)消弧線圈接地)系統(tǒng)，采用單側(cè)電源輻射型供電網(wǎng)絡(luò)。■光伏電源接入配電網(wǎng)，使配電系統(tǒng)從放射狀結(jié)構(gòu)變?yōu)槎嚯娫唇Y(jié)構(gòu)，潮流和短路電流大小、流向以及分布特性均發(fā)生改變。華北電力大學(xué)能源工程及自動(dòng)化教研室