新能源發(fā)電知識介紹

南京國電南自自動化有限公司

2015-07,技術(shù)支持部

目錄ONTENTSC12光伏發(fā)電3風(fēng)力發(fā)電February6,2023,Slide24風(fēng)電、光伏、光熱的優(yōu)缺點(diǎn)5繼電保護(hù)配置光熱發(fā)電一、風(fēng)力發(fā)電——介紹風(fēng)力發(fā)電就是把風(fēng)的動能轉(zhuǎn)變成機(jī)械動能，再把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電力動能。一、風(fēng)力發(fā)電——原理風(fēng)力發(fā)電的原理，是利用風(fēng)力帶動風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)，再透過增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來促使發(fā)電機(jī)發(fā)電。依據(jù)目前的風(fēng)車技術(shù)，大約是每秒三公尺的微風(fēng)速度（微風(fēng)的程度），便可以開始發(fā)電。一、風(fēng)力發(fā)電——風(fēng)電利用方式1：獨(dú)立運(yùn)行系統(tǒng)通常是一臺小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)向一戶或幾戶提供電力，它用蓄電池蓄能，以保證無風(fēng)時(shí)的用電；2：風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)運(yùn)行向大電網(wǎng)提供電力，常常是一處風(fēng)電場安裝幾十臺甚至幾百臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)，這是風(fēng)力發(fā)電的主要發(fā)展方向。一、風(fēng)力發(fā)電——風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的構(gòu)成風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主要組成部分

-葉輪：將風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。

-傳動系統(tǒng)：將葉輪的轉(zhuǎn)速提升到發(fā)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速

-發(fā)電機(jī)：將葉輪獲得的機(jī)械能再轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?/p>

-偏航系統(tǒng)：使葉輪可靠地迎風(fēng)轉(zhuǎn)動并解纜。

-其它部件：如塔架、機(jī)艙等

一、風(fēng)力發(fā)電——控制系統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制單元（WPCU）是每臺風(fēng)機(jī)的控制核心，分散布置在機(jī)組的塔筒和機(jī)艙內(nèi)。由于風(fēng)電機(jī)組現(xiàn)場運(yùn)行環(huán)境惡劣，對控制系統(tǒng)的可靠性要求非常高，而風(fēng)電控制系統(tǒng)是專門針對大型風(fēng)電場的運(yùn)行需求而設(shè)計(jì)，應(yīng)具有極高的環(huán)境適應(yīng)性和抗電磁干擾等能力，

一、風(fēng)力發(fā)電——風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的范圍風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的合理范圍小風(fēng)機(jī)啟動在2-3m/s，切入風(fēng)速在3-4m/s，額定風(fēng)速在8-13m/s，總體來說，是越低越好，而且額定風(fēng)速低要遠(yuǎn)遠(yuǎn)比啟動風(fēng)速低重要。

而且風(fēng)機(jī)也有最大風(fēng)速的，一般工作風(fēng)速最大25m/s，極限風(fēng)速30-50m/s。

一、風(fēng)力發(fā)電——磁極與轉(zhuǎn)速的關(guān)系

當(dāng)轉(zhuǎn)速較低時(shí)，可以增加磁極數(shù)來保證頻率的穩(wěn)定輸出

n=60f/pn：電機(jī)轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)/分鐘

f：電源頻率，在我國為50Hz

p：電機(jī)磁極對數(shù)，兩極為一對、四極為兩對如此類推

二、光伏發(fā)電——介紹

光伏發(fā)電技術(shù)是太陽能發(fā)電技術(shù)的一種，是利用半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)而將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)。這種技術(shù)的關(guān)鍵元件是太陽能電池，太陽能電池經(jīng)過串聯(lián)后進(jìn)行封裝保護(hù)可形成大面積的太陽電池組件，再配合上控制器等部件就形成了光伏發(fā)電裝置。二、光伏發(fā)電——原理介紹光伏發(fā)電系統(tǒng)由太陽電池板(組件)、控制器和逆變器三大部分組成。太陽電池(solarcell)是以半導(dǎo)體制成的，將太陽光照射在其上，太陽電池吸收太陽光后，能透過p型半導(dǎo)體及n型半導(dǎo)體使其產(chǎn)生電子(負(fù)極)及電洞(正極)，同時(shí)分離電子與電洞而形成電壓降，再經(jīng)由導(dǎo)線傳輸至負(fù)荷；由于太陽電池產(chǎn)生的是直流電，需加裝直/交流轉(zhuǎn)換器，即逆變器，將直流電轉(zhuǎn)換成交流電，提供電力給家電用品或各式電器。二、光伏發(fā)電——發(fā)電分類1：獨(dú)立系統(tǒng)帶有蓄電池系統(tǒng)相對復(fù)雜2：并網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)電直接上網(wǎng)系統(tǒng)相對簡單二、光伏發(fā)電——并網(wǎng)光伏發(fā)電

如上圖所示，將出口為36VDC的光伏發(fā)電板串聯(lián)起來后逆變成380V交流，再通過升壓變升壓并網(wǎng)。二、光伏發(fā)電——逆變器由于太陽能發(fā)電的直接輸出為36VDC，為能向220VAC的電器提供電能或并入交流電網(wǎng)，需要將太陽能發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)出的直流電能轉(zhuǎn)換成交流電能，因此需要使用逆變器。二、光伏發(fā)電——控制器太陽能控制器的作用是控制整個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并對蓄電池起到過充電保護(hù)、過發(fā)電保護(hù)的作用，在溫差較大的地方，還具備溫度補(bǔ)償?shù)墓δ?。光控開關(guān)、時(shí)控開關(guān)等功能是控制器的可選功能。二、光伏發(fā)電——太陽能跟蹤系統(tǒng)太陽能跟蹤系統(tǒng)作用：保持太陽能電池板隨時(shí)正對太陽，讓太陽光的光線隨時(shí)垂直照射太陽能電池板的動力裝置，采用太陽能跟蹤系統(tǒng)能顯著提高太陽能光伏組件的發(fā)電效率。目前太陽能跟蹤系統(tǒng)是根據(jù)安放點(diǎn)一年中的每一天的不同時(shí)刻太陽所在的角度，將一年中每個(gè)時(shí)刻的太陽位置存儲到PLC、單片機(jī)或電腦軟件中，計(jì)算該固定地點(diǎn)每一時(shí)刻的太陽位置以實(shí)現(xiàn)跟蹤。太陽能跟蹤系統(tǒng)采用的是電腦數(shù)據(jù)理論，需要地球經(jīng)緯度地區(qū)的的數(shù)據(jù)和設(shè)定，一旦安裝，就不便移動或裝拆，每次移動完就必須重新計(jì)算參數(shù)、設(shè)定數(shù)據(jù)和調(diào)整各個(gè)參數(shù)。

北京天諾基業(yè)科技有限公司已研發(fā)出了具有世界領(lǐng)先太陽空間定位跟蹤儀，可以根據(jù)GPS定位系統(tǒng)自動調(diào)整太陽能跟蹤系統(tǒng)參數(shù)。二、光伏發(fā)電——逆變器的保護(hù)（1）(1)輸入欠壓保護(hù)：當(dāng)輸入端電壓低于額定電壓的85％時(shí)，逆變器應(yīng)有保護(hù)和顯示。(2)輸入過壓保護(hù)：當(dāng)輸入端電壓高于額定電壓的130％時(shí)，逆變器應(yīng)有保護(hù)和顯示。(3)過電流保護(hù)：逆變器的過電流保護(hù)，應(yīng)能保證在負(fù)載發(fā)生短路或電流超過允許值時(shí)及時(shí)動作，使其免受浪涌電流的損傷。當(dāng)工作電流超過額定的150％時(shí)，逆變器應(yīng)能自動保護(hù)。(4)輸出短路保護(hù)逆變器短路保護(hù)動作時(shí)間應(yīng)不超過0．5s。二、光伏發(fā)電——逆變器的保護(hù)（2）(5)輸入反接保護(hù)：當(dāng)輸入端正、負(fù)極接反時(shí)，逆變器應(yīng)有防護(hù)功能和顯示。(6)防雷保護(hù)：逆變器應(yīng)有防雷保護(hù)。三、光熱發(fā)電——介紹太陽能光熱發(fā)電是指利用大規(guī)模陣列拋物或碟形鏡面收集太陽熱能，通過換熱裝置提供蒸汽，結(jié)合傳統(tǒng)汽輪發(fā)電機(jī)的工藝，從而達(dá)到發(fā)電的目的。采用太陽能光熱發(fā)電技術(shù)，避免了昂貴的硅晶光電轉(zhuǎn)換工藝，可以大大降低太陽能發(fā)電的成本，而且這種形式的太陽能利用具備其它太陽能轉(zhuǎn)換所無法比擬的優(yōu)勢，即太陽能所燒熱的水可以儲存在巨大的容器中，在太陽落山后幾個(gè)小時(shí)仍然能夠帶動汽輪發(fā)電。三、光熱發(fā)電——技術(shù)路線三、光熱發(fā)電——研發(fā)專題及單位序號研究專題研究單位1定日鏡技術(shù)中科院電工所施耐德電氣重慶大學(xué)上海旭孚太陽能2真空集熱管清華大學(xué)北京桑達(dá)太陽能（北太所）山東力諾光熱集團(tuán)南京工業(yè)大學(xué)3鍍膜、涂層材料武漢理工大學(xué)四川大學(xué)4儲熱、導(dǎo)熱材料中科院電工所南京工業(yè)大學(xué)陶氏化學(xué)5反射鏡中科院電工所東莞和信玻璃華博Flabeg公司三、光熱與光伏發(fā)電的區(qū)別與光伏發(fā)電相比，光熱發(fā)電沒有生產(chǎn)太陽能電池帶來的高能耗、高污染等問題，設(shè)備生產(chǎn)過程更清潔，發(fā)電的規(guī)模效益也更好。此外，由于光熱發(fā)電采用儲熱裝置，能夠提供穩(wěn)定的電力輸出，與光伏發(fā)電相比，更容易解決并網(wǎng)問題。現(xiàn)在技術(shù)較成熟的槽式光熱發(fā)電，需要消耗大量的水，因此在沙漠中的應(yīng)用是個(gè)問題，光伏發(fā)電則不涉及這一問題。光熱發(fā)電所需的建設(shè)面積較大，不如光伏發(fā)電靈活。在發(fā)電效率方面，光熱發(fā)電也需要繼續(xù)提升。對于兩類發(fā)電技術(shù)未來的走勢，業(yè)界普遍持較為開放的態(tài)度。光伏發(fā)電和光熱發(fā)電是共生共存的關(guān)系，二者各有各的特點(diǎn)。光伏發(fā)電靈活，可應(yīng)用于建筑、交通等多個(gè)領(lǐng)域，應(yīng)用范圍較廣；光熱發(fā)電則屬于基礎(chǔ)性能源，規(guī)模較大，容量也大，可以和傳統(tǒng)火力發(fā)電進(jìn)行有效的對接，不同的特點(diǎn)決定兩者間可以相互配合。四、風(fēng)電、光伏與光熱發(fā)電的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)風(fēng)力發(fā)電1、可再生，永不枯竭;2、清潔，環(huán)境效益好;3、基建周期短;4、裝機(jī)規(guī)模靈活。1、噪聲，視覺污染;2、占用大片土地;3、不穩(wěn)定，不可控;4、成本太高。光伏發(fā)電1、可再生，永不枯竭;2、安全，無噪聲，無污染3、不受資源分布地域的限制，4、能源質(zhì)量高；5、建設(shè)周期短，1、轉(zhuǎn)化率低2、占地面積大3、成本太高光熱發(fā)電1、可再生，永不枯竭;2、清潔，環(huán)境效益好;3、電能質(zhì)量優(yōu)良，可直接并網(wǎng)。4、可儲能，可調(diào)峰，實(shí)現(xiàn)連續(xù)發(fā)電。1、占用大片土地;

2、成本太高。

3、轉(zhuǎn)化率低4、受地理位置限制較大五、110kV部分繼電保護(hù)配置方案110kV線路配置：

保護(hù)部分：PSL621UD

測控部分：PSR662U110kV母線配置：

保護(hù)部分：SGB750

公用測控部分：PSR661U110kV母聯(lián)配置：

保護(hù)部分：PSL633U

操作箱：PCX-BSL

測控部分：PSR662U五、10kV繼電保護(hù)配置方案10kV線路配置：

保測一體部分：PSL646U10kV電容器配置：

保測一體部分：PSC641U10kV電抗器配置：

保測一體部分：PST648U10kV站用變配置：

保測一體部分：PST645U10kV公用測控：

測控裝置：PSR661U主變保護(hù)配置：

PST671U主變非電量配置：

PCX-BC電壓配置：

PCX-BQ主變測控配置：PSR661U五、變壓器繼電保護(hù)配置方案五、后臺及遠(yuǎn)動部分上級調(diào)度A網(wǎng)GPS遠(yuǎn)動網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)監(jiān)控主機(jī)1監(jiān)控主機(jī)2操作員工作站1工程師工作站后臺系統(tǒng)配置：

PS6000+系統(tǒng)規(guī)約轉(zhuǎn)