光伏發(fā)電設(shè)計(jì)分解課件

1、 光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成甘肅匯能新能源技術(shù)發(fā)展有限責(zé)任公司2012年7月 4.光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成4.1光伏發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成和設(shè)備選型一、太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類(lèi)及構(gòu)成 按照應(yīng)用的基本形式： 獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)： 單一的沒(méi)有與電網(wǎng)相連接的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng) 微網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)： 獨(dú)立運(yùn)行并配有自己電網(wǎng)未與公共電網(wǎng)連接的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng) 4.光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成 并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)： 公共電網(wǎng)相連接并向電網(wǎng)輸送電能的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng) 按照系統(tǒng)功能 : 不可調(diào)度式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)和可調(diào)度式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng) 4.光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成 并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的組成 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由光伏方陣、并網(wǎng)逆變器、輸配電系統(tǒng)及遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)通信系統(tǒng)四大部分

2、構(gòu)成。 系統(tǒng)包括太陽(yáng)電池組件、直流電纜、匯流箱、直流配電柜、逆變升壓設(shè)備或逆變加升壓設(shè)備、交流電纜、10kV配電母線(xiàn)段、35kV升壓變等。4.光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成光伏發(fā)電分系統(tǒng)原理框圖 DC500kWp方陣DC直流配電柜直流配電柜匯流箱匯流箱1250kVA升壓變壓器500kW逆變器500kW逆變器500kWp方陣4.光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成二、光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)備選型 光伏電池組件選擇 光伏電池類(lèi)型選擇 目前工程選用中主要以晶硅類(lèi)光伏電池為主。晶硅類(lèi)電池又分為單晶硅電池組件和多晶硅電池組件。 光伏電池組件選擇 光伏電池組件是太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部件，其各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)的優(yōu)劣直接影響著整個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電性

3、能。 4.光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成光伏電池組件選型 4.光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成a光伏電池組件的串、并聯(lián)設(shè)計(jì) 光伏方陣由光伏電池組件經(jīng)串聯(lián)、并聯(lián)組成，一個(gè)光伏發(fā)電單元系統(tǒng)，包括1臺(tái)逆變器與對(duì)應(yīng)的n組太陽(yáng)電池組串、直流連接電纜等 光伏電池組件串聯(lián)的數(shù)量由并網(wǎng)逆變器的最高輸入電壓和最低工作電壓、以及光伏電池組件允許的最大系統(tǒng)電壓所確定，串聯(lián)后稱(chēng)為光伏電池組串。 4.光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成 光伏電池組串的并聯(lián)數(shù)量由逆變器的額定容量確定。 4.光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成光伏電池組件的串、并聯(lián)設(shè)計(jì)（1）計(jì)算串聯(lián)數(shù)量：計(jì)算公式：N Vdcmax /Voc96N Vdcmin/Vmp96式中：Vdcmax逆變器絕對(duì)最大輸入電壓；Vdcmi

4、n逆變器絕對(duì)最小輸入電壓；Voc電池組件開(kāi)路電壓；Vmp電池組件最佳工作電壓。 4.光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成（2）太陽(yáng)電池組串的并聯(lián)路數(shù)計(jì)算 最佳太陽(yáng)電池組件串聯(lián)數(shù)計(jì)算，每一路組件串聯(lián)的額定功率容量。對(duì)應(yīng)于國(guó)產(chǎn)500kW逆變器的額定功率計(jì)算，需要并聯(lián)的路數(shù)N：500/（3.855.225）（129.8795.69）路 4.光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成b在光伏發(fā)電單元系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)遵循以下原則： （a）光伏電池組件串聯(lián)形成的組串，其輸出端電壓的變化范圍必須與逆變器的輸入電壓范圍相符合。（b）并聯(lián)連接的全部光伏電池組串的總功率應(yīng)不大于逆變器的額定功率。（c）光伏電池組件串聯(lián)形成光伏組串后，光伏組串的最高輸出電壓不允許

5、超過(guò)光伏電池組件自身要求的最高允許系統(tǒng)電壓。 4.光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成 逆變器的選擇 逆變器也稱(chēng)逆變電源，是將直流電能轉(zhuǎn)換成交流電能的變流裝置。 按輸入直流電源性質(zhì)分類(lèi): 電壓源型逆變器和電流源型逆變器 4.光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成 逆變器的選型考慮的指標(biāo) (1)可靠性和可恢復(fù)性 逆變器應(yīng)具有一定的抗干擾能力、環(huán)境適應(yīng)能力、瞬時(shí)過(guò)載能力及各種保護(hù)功能。 (2) 逆變器輸出效率 大功率逆變器在滿(mǎn)載時(shí)，效率必須在90或95以上。 4.光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成(3) 逆變器輸出波形 輸出電流波形良好，波形畸變以及頻率波動(dòng)低于門(mén)檻值(4) 逆變器輸入直流電壓的范圍 要求直流輸入電壓有較寬的適應(yīng)范圍，由于太陽(yáng)能光伏電池的端

6、電壓隨負(fù)載和日照強(qiáng)度的變化范圍比較大。就要求逆變器在較大的直流輸入電壓范圍內(nèi)正常工作，并保證交流輸出電壓穩(wěn)定。 4.光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成 逆變器主要技術(shù)指標(biāo)還有： 額定容量；輸出功率因數(shù)；額定輸入電壓、電流；電壓調(diào)整率；負(fù)載調(diào)整率；諧波因數(shù)；總諧波畸變率；畸變因數(shù)；峰值子數(shù)等。 4.光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成250kW、500kW逆變器及1000kW逆變器做技術(shù)參數(shù)比較 4.光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成500kW國(guó)產(chǎn)并網(wǎng)逆變器主電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)： 4.光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成4.2光伏電站電池陣列設(shè)計(jì) 根據(jù)目前國(guó)內(nèi)成熟并網(wǎng)逆變器的容量，確定每個(gè)1MWp光伏發(fā)電分系統(tǒng)由2個(gè)500kWp光伏發(fā)電單元系統(tǒng)組成；每個(gè)光伏發(fā)電單元系統(tǒng)主要

7、由1個(gè)500kWp光伏電池方陣和1臺(tái)500kW逆變器組成；那裝機(jī)9MWp并網(wǎng)光伏電站就應(yīng)該有18個(gè)500kWp光伏發(fā)電單元系統(tǒng)。 4.光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成（一）光伏電池陣列的安裝設(shè)計(jì)選型原則性能可靠，抗風(fēng)荷載結(jié)構(gòu)好，容易維護(hù)，性?xún)r(jià)比好。（二）光伏電池陣列安裝形式選擇光伏電池陣列的安裝形式 光伏組件的安置方式有固定安裝式和自動(dòng)跟蹤式兩種形式。自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)包括單軸跟蹤系統(tǒng)和雙軸跟蹤系統(tǒng)。 4.光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成光伏電池組件安裝方式的比較 固定式安裝方式通常有一定的傾角，安裝傾角的最佳選擇取決于諸多因素，如地理位置、全年太陽(yáng)輻射分布、直接輻射與散射輻射比例和特定的場(chǎng)地條件等。最佳安裝傾角可采用專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

8、軟件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)來(lái)確定，它應(yīng)是系統(tǒng)全年發(fā)電量最大時(shí)的傾角。 4.光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成水平單軸跟蹤安裝，通過(guò)其在東西方向上的旋轉(zhuǎn)，以保證每一時(shí)刻太陽(yáng)光與光伏電池板面的法線(xiàn)夾角為最小值，以此來(lái)獲得較大的發(fā)電量。傾斜單軸跟蹤安裝，是在固定太陽(yáng)電池面板傾角的基礎(chǔ)，圍繞該傾斜的軸旋轉(zhuǎn)追蹤太陽(yáng)方位角，以獲取更大的發(fā)電量。 4.光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成 雙軸跟蹤安裝，通過(guò)其對(duì)太陽(yáng)光線(xiàn)的實(shí)時(shí)跟蹤，以保證每一時(shí)刻太陽(yáng)光線(xiàn)都與太陽(yáng)電池板面垂直，以此來(lái)獲得最大的發(fā)電量。 4.光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成（三）光伏電池陣列安裝方式選擇 16塊組件串接方式有多種，但是為了接線(xiàn)簡(jiǎn)單，降低施工復(fù)雜程度，確定串接方式為如下四種： 4.光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)

9、成（四）太陽(yáng)能光伏陣列的間距設(shè)計(jì)太陽(yáng)高度角計(jì)算正午時(shí)分太陽(yáng)高度角的計(jì)算公式:為觀測(cè)所在地的緯度太陽(yáng)赤緯角(當(dāng)?shù)貫橄陌肽耆≌?冬半年取負(fù)值) 4.光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成 N1=92.795d（從春分到夏至）1為從春分開(kāi)始計(jì)算的天數(shù)；N2=93.629d（從春風(fēng)到夏至）2為從夏至開(kāi)始計(jì)算的天數(shù)；N3=89.865d（從春分到夏至）3為從秋分開(kāi)始計(jì)算的天數(shù)；N4=89.012d（從春分到夏至）4為從冬至開(kāi)始計(jì)算的天數(shù)； 4.光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成太陽(yáng)能方陣間距計(jì)算 太陽(yáng)能方陣必須考慮前、后排的陰影遮擋問(wèn)題，一般的確定原則是：冬至日當(dāng)天早晨9:00至下午3:00的時(shí)間段內(nèi)，太陽(yáng)能電池方陣不應(yīng)被遮擋。 陰影遮擋在

10、一年的冬至日最長(zhǎng)，因而在參考冬至日計(jì)算冬至日陰影長(zhǎng)度即可滿(mǎn)足要求。 4.光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成計(jì)算原理圖：為太陽(yáng)高度角；為太陽(yáng)的方位角。 4.光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成陣列遮擋模擬圖 4.光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成 d 光伏陣列間距 4.光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成 L為傾斜面長(zhǎng)度 為組件傾角 4.光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成綜和以上3式可得陣列間距公式 L 為傾斜面長(zhǎng)度；r 為陰影長(zhǎng)度； 為組件傾角； 為太陽(yáng)高度角； 為太陽(yáng)的方位角。 4.光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成（五）并網(wǎng)光伏系統(tǒng)效率計(jì)算 光伏陣列效率1 光伏陣列在1000W/m2太陽(yáng)輻射強(qiáng)度下,實(shí)際的直流輸出功率與標(biāo)稱(chēng)功率之比。 4.光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成光伏陣列在能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中的損失包括： (1)根

11、據(jù)電站場(chǎng)址地表情況，地表反射率取18%；(2) 組件的匹配損失折減(3) 塵土覆蓋折減(4) 工作溫度損耗折減(5) 其他因素折減 4.光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成逆變器轉(zhuǎn)換效率2： 逆變器輸出的交流電功率與直流輸入功率之比，取逆變器效率95%計(jì)算。交流并網(wǎng)效率3： 從逆變器輸出至高壓電網(wǎng)的傳輸效率，其中主要是升壓變壓器的效率，取變壓器效率95%計(jì)算。 4.光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成 系統(tǒng)總效率為： 總123 4.光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成（六）傾斜面光伏陣列表面的太陽(yáng)能輻射量計(jì)算 從氣象站得到的資料，均為水平面上的太陽(yáng)能輻射量，需要換算成光伏陣列傾斜面的輻射量才能進(jìn)行發(fā)電量的計(jì)算。 4.光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成對(duì)于某一傾角固定安裝

12、的光伏陣列，所接受的太陽(yáng)輻射能與傾角有關(guān)，較簡(jiǎn)便的輻射量計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式為： RSsin(+)/sin+D 式中：R傾斜光伏陣列面上的太陽(yáng)能總輻射量 S 水平面上太陽(yáng)直接輻射量 D 散射輻射量，根據(jù)學(xué)術(shù)研究取總輻射量的25% 中午時(shí)分的太陽(yáng)高度角 光伏陣列傾角 4.光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成不同傾斜面各月的太陽(yáng)輻射量 4.光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成275WP多晶硅電池組件特性曲線(xiàn) 4.光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成4.3太陽(yáng)能光伏方陣直流防雷匯流箱及直流配電設(shè)計(jì) 在大型光伏發(fā)電系統(tǒng)中，直流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)非常重要，選擇合適的匯流箱、優(yōu)化直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)可提高系統(tǒng)效率，降低發(fā)電成本。 4.光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成一、直流匯流箱： 匯流箱可以直接對(duì)不同

13、輸入組串的電流進(jìn)行監(jiān)測(cè)和比較，這樣就可以利用光伏組串電流的監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)組件監(jiān)控，可靠地檢測(cè)出各路光伏組串可能發(fā)生的故障。 4.光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成SPVCB-6型光伏陣列防雷匯流箱的性能特點(diǎn)： （1）戶(hù)外壁掛式安裝，防水、防銹、防曬，滿(mǎn)足室外安裝使用要求； （2）可同時(shí)接入6路光伏陣列，每路光伏陣列的最大允許電流為14A； （3）每路輸入回路配有光伏專(zhuān)用高壓直流熔絲進(jìn)行保護(hù)，其耐壓值為DC1000V； 4.光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成（4）直流輸出母線(xiàn)的正極對(duì)地、負(fù)極對(duì)地、正負(fù)極之間配有光伏專(zhuān)用高壓防雷器，防雷器采用菲尼克斯品牌；（5）直流輸出母線(xiàn)端配有可分?jǐn)嗟闹绷鲾嗦菲?，斷路器采用ABB品牌。SPVCB-6型光

14、伏陣列防雷匯流箱的電氣原理框圖如下圖4.14所示： 4.光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成 SPVCB-6型光伏陣列防雷匯流箱的電氣原理框圖如下圖所示： 4.光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成二、直流防雷配電柜： 在直流防雷配電柜內(nèi)對(duì)每回進(jìn)線(xiàn)加設(shè)電流監(jiān)測(cè)元件，在有效控制成本的前提下，實(shí)現(xiàn)對(duì)單臺(tái)光伏陣列匯流箱的輸出電流進(jìn)行監(jiān)測(cè)。 直流防雷配電柜主要性能特點(diǎn)如下：（1）每臺(tái)直流防雷配電柜最大容量為500kW； 4.光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成 （2）每個(gè)直流防雷配電柜具有19路直流輸入接口，可接19臺(tái)匯流箱； （3）每路直流輸入側(cè)都配有可分?jǐn)嗟闹绷鲾嗦菲骱头婪炊O管，其中斷路器選用ABB品牌； （4）直流母線(xiàn)輸出側(cè)都配置菲尼克斯光伏專(zhuān)用防雷器；

15、 （5）直流母線(xiàn)輸出側(cè)配置1000V直流電壓顯示表； 4.光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成直流防雷配電柜電氣原理框圖： 4.光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成 直流防雷配電柜 4.光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成4.4太陽(yáng)能光伏方陣監(jiān)控系統(tǒng)一、監(jiān)控系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 大型光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控中心、光纖環(huán)網(wǎng)、監(jiān)控子網(wǎng)、通信單元、測(cè)控終端、安保技防單元等部分組成。 4.光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 4.光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成 監(jiān)控中心是整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的核心。監(jiān)控中心通過(guò)通信系統(tǒng)與各現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)進(jìn)行信息交互，完成運(yùn)行監(jiān)測(cè)、命令下達(dá)、數(shù)據(jù)分析、狀態(tài)顯示、統(tǒng)計(jì)分析等功能，并接受調(diào)度指令，進(jìn)行光伏電站的有功/無(wú)功功率控制。 4.光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成二、監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能 SCADA功能 高級(jí)應(yīng)用功能 環(huán)境監(jiān)測(cè)功能 安保技防功能 4.光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成三、監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵部件 測(cè)控終端