3_光伏电站设计、运行.ppt

华北电力大学可再生能源学院能源工程与自动化系，华北电力大学太阳能中心，朱。电子邮件： Hong Luzhu NCEPU。EDU，中国，光伏电站的设计和运行，实例表明，光伏电站的设计，大型光伏电站的系统，大型光伏电站的建设，光伏并网对电网的影响，敦煌光伏电站的设计，以及“集中安装和建设，多支路网络连接”的总体技术方案在电路上分为8个独立的1mP的子系统，分别用于发电和联网。1 MWP子系统包括5个200千瓦的发电机组和一个1000千伏安的变压器。每台发电机组由200千瓦组件和200千伏安并网逆变器组成，输出0.4千伏三相交流电。功能：每台200千瓦的发电机组是一个低压并网光伏发电系统，直接接入电网向用户供电。*经变压器升压后，并入高压电网8个独立的1mP光伏并网子系统之间没有电连接。*可分别实施工程建设、运行和维护管理。*本地故障排除不会影响整个系统的运行。项目建设可以灵活地在各种“交钥匙工程”中进行，包括总承包、子系统承包、单个发电机组的分包等。便于对各种部件和设备以及不同的技术设计进行技术经济性能评价。*国产设备和进口设备。*晶体硅、非晶硅和其他成分；*不同的安装模式(固定、单轴跟踪、全跟踪等)。)，图1。单个发电机组原理框图，图21MWp光伏并网发电子系统原理框图，图38MWp光伏并网发电系统原理总框图，第二。系统组成光伏阵列：包括太阳能电池组件、支撑结构(支撑和基础等)。)、接线盒、电缆和电线等。 DC交流变频设备：包括DC面板、配电柜、并网逆变器等。升压电网连接设施：包括升压变压器、户外真空断路器、高压避雷器等。控制和检测系统：包括系统控制装置、数据检测和处理及显示系统、远程信息交换设备等。辅助设施：防雷和接地装置、清洁设备、厂房和办公室、围栏、通道和道路等。三。主要设备及其主要技术要求608防腐。并网逆变器：具有最大功率跟踪(MPPT)功能；效率 93%。升压变压器：；控制探测和远程信息交换：；收集并记录运行数据，如气象数据、电气性能参数、设备工作状态等。执行相关的控制操作，如逆变器的输出和太阳能电池阵列的输出，以及自动跟踪时太阳能电池阵列的跟踪控制。系统故障自动保护功能，记录和保存故障信息，发送报警信号；遥控、遥测等远程信息交换功能。房间和办公室： 直流侧和交流侧都需要接地保护；有足够的防雷范围，不允许遮挡光电场的太阳辐射。工地道路： 防护栏：足够的高度和强度满足防护要求；与光伏阵列保持一定距离，避免阻挡光伏场的太阳辐射。4.发电预测1。气象数据表2。敦煌地区太阳辐射数据表。倾斜表面光伏阵列表面上的太阳辐射：从气象站获得的数据通常是水平面上的太阳辐射，必须将其转换成光伏阵列倾斜表面上的辐射，以计算光伏系统的发电量。日辐射计算公式： r=S辛(-)/辛D；r倾斜正方形平面上的总太阳辐射表3。敦煌地区不同角度斜面的太阳辐射计(千瓦时/平方米)(纬度=40.6)。从表中可以看出，当倾角：等于38时，全年接收的太阳辐射能量最大，比水平面的数值高约18.7%。当倾角在36 42之间(即=0.91.05)时，全年太阳辐射量差异不大。即使倾角在30和50之间变化，对斜面上太阳辐射量的影响也不超过1.5%。表4。敦煌地区的最佳倾斜角度和相应的太阳辐射计(千瓦时/平方米)每月改变一次，使倾斜面处于最佳倾斜位置。全年接收的太阳能约为3%。高于固定倾斜角为38的斜面所接收的值。3.并网光伏系统的效率分析1)。光伏阵列效率1:太阳辐射强度为1000瓦/时，实际DC输出功率与光伏阵列标称功率之比。光伏阵列在能量转换和传输过程中的损耗包括： 元件匹配损耗：对于设计良好和构造良好的系统，大约有4%的损失；太阳辐射损失：包括模块表面的灰尘屏蔽和不可用的低弱太阳辐射损失，值为5%；来自最大功率点：的损耗，如温度效应、最大功率点跟踪(MPPT)精度等。4%；根据相关标准，直流线路损耗：应小于3%。结果是： 1=96%=85% 2)。逆变器转换效率 23360 逆变器输出的交流功率与DC输入功率之比。对于大型并网逆变器，1=95%。交流并网效率 : 逆变器到高压电网的传输效率。其中，最重要的是变压器的效率。可以认为3=5%。系统的总效率等于上述效率的乘积： = 1 2 3=85%=77%。4。敦煌8mP光伏并网发电系统发电量预计为： 根据： 敦煌地区太阳辐射量系统组件总功率系统效率77%光伏阵列倾角为40 ,固定装置年发电量：约1392万千瓦时。25年总发电量约为3.2亿千瓦时，年均发电量为1280万千瓦时(按25年输出衰减的15%计算)。在每月调整一次倾角的情况下，全年发电量增加3%。相关数据显示， 单轴跟踪阵列比安装固定倾角的年发电量增加约20%，双轴跟踪比安装固定倾角的年发电量增加30%以上。表5-1。敦煌8兆瓦并网光伏发电系统发电量计算表(单位：3.336亿千瓦时)，说明：1。该表基于敦煌地区的气象数据，以系统效率的77%计算。2.根据相关数据，单轴跟踪比固定倾角增加约20%，双轴跟踪比固定倾角增加30%以上。表5-2。敦煌太阳辐射和8mP并网光伏系统发电量计算表(单位：3.336亿千瓦时)，敦煌太阳辐射和8mP并网光伏系统发电量与月曲线。5.完整系统设计方案的技术设计实例应包括：系统配置图、太阳能电池阵列设计、逆变器设计、输变电设计、防雷接地设计、土建设计(机房、变电站区域及布局、现场道路、光伏组件基础、防雷接地基础、围栏、布线)等。本案仅作初步电气设计、系统规模及主要技术参数。1.主设备选项1)。太阳能电池组件：是一款国产160Wp多晶硅太阳能电池组件。2)。并网逆变器：是性能可靠、效率高的进口产品，可与多台机器并联。额定容量为200千瓦. 3)。交流升压变压器：是一种国产(0.4)千伏/(35-38.5)千伏功率变压器，容量为1000千伏安。防雷装置：配有防雷设施70个并联的200千瓦发电机组(单个发电机组的容量为7018160千瓦=201，600千瓦=201.6千瓦2) 40个发电机组组成一个8千瓦并网系统(系统总容量为：千瓦=40201.6千瓦=8，064千瓦)，所需的160千瓦太阳能电池模块总数为：米=407018=50个3)。太阳能电池方阵支撑结构设计安装方法设计：固定。结构简单，安全可靠，易于安装、调试和管理维护。根据年发电量的计算结果，固定支架的倾角设计：设置为40。方形支架方位角设计为：度。通常，太阳能电池方形应朝向正南安装。太阳能电池阵间距的设计计算：光伏方阵间距应不小于d，计算公式：D=6087mm计算。取6.5m的间距.(纬度=40.6，倾角=400)，支架间距计算图，4)。光伏场太阳能电池阵列排列模块被排列成：218=36个模块的两个纵向行。平面尺寸为14.5米3.2米。单支架方形阵列面模块布置图200千瓦发电机组：由70个串联模块并联组成。安装在35个支架上。1兆瓦子系统333，605台200千瓦发电机组，建筑面积=(72.5米320米)。8兆瓦并网系统：51兆瓦子阵列，子阵列之间有通道。总建筑面积=(558平方米552平方米)=308，016平方米。200千瓦发电机组光伏阵列布局(左)1兆瓦子系统光伏阵列布局(下)和8兆瓦并网光伏系统光伏场布局(全)，其中：光伏场总面积为：558552=308016 ,建筑总面积为：3。000。图中，1-南门2-机房控制室和办公室3-升压变电站4-东门3。防雷、防雷、接地保护设计1)。现场防雷目的：保护光电场地及附属设施不受直接雷击方法：避雷针避雷带避雷针：30米高。被保护物体的高度为5米： ，单根避雷针的保护半径为35米，两根避雷针之间的保护距离为175米，为了大面积保护，必须采用网状结构，并设置多个避雷塔，这将阻挡太阳辐射。:显然，光伏阵列的防雷不适合用避雷针。避雷带：沿被保护对象的顶部轮廓敷设金属导体，并保持适当的距离。消除闪电电荷，避免直接雷击。阵列支架本身是金属导体，只要支架接地良好，就能达到防雷效果。2)。电网线路防雷防雷系统安装在DC侧防雷：逆变器内。交流侧防雷：采用符合国家标准的避雷器。3)。系统接地保护设计：防雷系统的接地电阻应符合DL/T620-1997 交流电气装置的过电压保护和绝缘配合的要求；(一般不应大于10，土壤电阻率高的地区接地电阻不应大于30)。线路接地系统应符合DL/T621-1997 交流电气装置的接地和DL499-92 农村低压电力技术规程的技术要求(一般不应大于4)；干旱戈壁沙漠土层电阻率高。应设置多个接地坑，放入长效降阻剂，并埋设水平接地网以降低接地电阻。(4)土建设计光伏场规划设计土地面积：558552=308016平方米，其中光伏阵列面积213000平方米；围墙：围墙总长度(光电场变电站)=2220米光电场总平面图：建筑总建筑面积=3000平方米。 室和控制室：100m20m=2,000车间和仓库：30M20m=600m2办公室和会议室：20平方米=400平方米。升压变电站占地900m2。护栏总长2220米，高2.5米，高速公路采用透明铁丝护栏。离光伏阵列20-30米，以免阻挡太阳辐射。混凝土方型基础设计应现场浇筑。上端带螺纹的钢筋应在浇注过程中嵌入。每个方形矩阵支架的基本体积为0.12立方米。5.系统概况和主要参数1)。太阳能电池组件：是中国制造的160Wp多晶硅组件，总容量为8.064MWp，共有50400个组件。模块的总重量为756吨。2)。并网逆变器：是进口产品，额定容量为200千瓦。总容量为8。000千瓦。总重量约为56吨。交流升压变压器：为国产0.4千伏/35千伏电力变压器，额定容量为1000千伏安，8台并联，总容量为8000千伏安。光伏阵列：面向正南固定。倾斜角40度。总计40台200千瓦发电机组。5)。200千瓦发电机组部件安装在35个支架上。总共1，400个支架。支撑用钢的总重量约为840吨。6)。支撑基础：每个支撑使用12个混凝土基础，总共16800个基础。铸造基础需要大约5。000吨水泥沙砾。7)。系统总面积3.336亿平方米，其中光伏阵列面积21万平方米。8)。该系统的年总发电量为3.336亿千瓦时，平均每天36，000千瓦时。6.敦煌8MW并网光伏发电系统投资估算敦煌8MW并网光伏发电系统初始总投资约为32。247万元(见表8)。设备成本和建设成本约为3.0012亿元(见表9)。表8。敦煌8MW并网光伏发电系统投资预算一览表，表9。敦煌8MW并网光伏发电系统投资预算分类表。表10。敦煌5MW并网光伏发电系统投资预算分类表(续)。6。技术方案设计和选择要点1。指导思想：实用性、演示性、实验性开放性、模块化、多样化标称容量；8mP，适当增加或减少；:位置是敦煌第一，逐渐延伸到沙漠中丝绸之路沿线的其他地区。融资方式多样化；多样化的技术方案和设备。2.敦煌8mP系统技术方案：的设计原则是集中安装施工、多分支网络连接。独立子系统：在电路上分为几个独立的子系统，分别发电和接入网络。低压发电机组：每个子系统由几个发电机组组成，输出0.4千伏三相交流电。太阳能电池模块：主要由晶体硅组件组成。选择少量其他成熟组件。安装方法：主要是固定安装，少数是跟踪安装。并网逆变器：主要为进口设备，选用合适的国产研发设备。升压输变电设施：均为国产设备。:检测控制系统性能可靠，自动化程度高，采集数据准确完整。电厂自己的电源：配备了少量蓄电池。根据不间断电源的设计，容量约为200千瓦小时。3系统初始设置的总图太阳能电池组件的标称总容量为8兆瓦时。光伏阵列是固定安装，倾角为36-