光伏发电设计分解课件

1、 光伏发电系统构成甘肃汇能新能源技术发展有限责任公司2012年7月 4.光伏发电系统构成4.1光伏发电系统的构成和设备选型一、太阳能光伏发电系统的分类及构成 按照应用的基本形式： 独立发电系统： 单一的没有与电网相连接的太阳能光伏发电系统 微网发电系统： 独立运行并配有自己电网未与公共电网连接的太阳能光伏发电系统 4.光伏发电系统构成 并网发电系统： 公共电网相连接并向电网输送电能的太阳能光伏发电系统 按照系统功能 : 不可调度式并网光伏发电系统和可调度式并网光伏发电系统 4.光伏发电系统构成 并网发电系统的组成 并网光伏发电系统主要由光伏方阵、并网逆变器、输配电系统及远程监测通信系统四大部分

2、构成。 系统包括太阳电池组件、直流电缆、汇流箱、直流配电柜、逆变升压设备或逆变加升压设备、交流电缆、10kV配电母线段、35kV升压变等。4.光伏发电系统构成光伏发电分系统原理框图 DC500kWp方阵DC直流配电柜直流配电柜汇流箱汇流箱1250kVA升压变压器500kW逆变器500kW逆变器500kWp方阵4.光伏发电系统构成二、光伏发电系统的设备选型 光伏电池组件选择 光伏电池类型选择 目前工程选用中主要以晶硅类光伏电池为主。晶硅类电池又分为单晶硅电池组件和多晶硅电池组件。 光伏电池组件选择 光伏电池组件是太阳能光伏发电系统的核心部件，其各项参数指标的优劣直接影响着整个光伏发电系统的发电性

3、能。 4.光伏发电系统构成光伏电池组件选型 4.光伏发电系统构成a光伏电池组件的串、并联设计 光伏方阵由光伏电池组件经串联、并联组成，一个光伏发电单元系统，包括1台逆变器与对应的n组太阳电池组串、直流连接电缆等 光伏电池组件串联的数量由并网逆变器的最高输入电压和最低工作电压、以及光伏电池组件允许的最大系统电压所确定，串联后称为光伏电池组串。 4.光伏发电系统构成 光伏电池组串的并联数量由逆变器的额定容量确定。 4.光伏发电系统构成光伏电池组件的串、并联设计（1）计算串联数量：计算公式：N Vdcmax /Voc96N Vdcmin/Vmp96式中：Vdcmax逆变器绝对最大输入电压；Vdcmi

4、n逆变器绝对最小输入电压；Voc电池组件开路电压；Vmp电池组件最佳工作电压。 4.光伏发电系统构成（2）太阳电池组串的并联路数计算 最佳太阳电池组件串联数计算，每一路组件串联的额定功率容量。对应于国产500kW逆变器的额定功率计算，需要并联的路数N：500/（3.855.225）（129.8795.69）路 4.光伏发电系统构成b在光伏发电单元系统设计时，应遵循以下原则： （a）光伏电池组件串联形成的组串，其输出端电压的变化范围必须与逆变器的输入电压范围相符合。（b）并联连接的全部光伏电池组串的总功率应不大于逆变器的额定功率。（c）光伏电池组件串联形成光伏组串后，光伏组串的最高输出电压不允许

5、超过光伏电池组件自身要求的最高允许系统电压。 4.光伏发电系统构成 逆变器的选择 逆变器也称逆变电源，是将直流电能转换成交流电能的变流装置。 按输入直流电源性质分类: 电压源型逆变器和电流源型逆变器 4.光伏发电系统构成 逆变器的选型考虑的指标 (1)可靠性和可恢复性 逆变器应具有一定的抗干扰能力、环境适应能力、瞬时过载能力及各种保护功能。 (2) 逆变器输出效率 大功率逆变器在满载时，效率必须在90或95以上。 4.光伏发电系统构成(3) 逆变器输出波形 输出电流波形良好，波形畸变以及频率波动低于门槛值(4) 逆变器输入直流电压的范围 要求直流输入电压有较宽的适应范围，由于太阳能光伏电池的端

6、电压随负载和日照强度的变化范围比较大。就要求逆变器在较大的直流输入电压范围内正常工作，并保证交流输出电压稳定。 4.光伏发电系统构成 逆变器主要技术指标还有： 额定容量；输出功率因数；额定输入电压、电流；电压调整率；负载调整率；谐波因数；总谐波畸变率；畸变因数；峰值子数等。 4.光伏发电系统构成250kW、500kW逆变器及1000kW逆变器做技术参数比较 4.光伏发电系统构成500kW国产并网逆变器主电路的拓扑结构： 4.光伏发电系统构成4.2光伏电站电池阵列设计 根据目前国内成熟并网逆变器的容量，确定每个1MWp光伏发电分系统由2个500kWp光伏发电单元系统组成；每个光伏发电单元系统主要

7、由1个500kWp光伏电池方阵和1台500kW逆变器组成；那装机9MWp并网光伏电站就应该有18个500kWp光伏发电单元系统。 4.光伏发电系统构成（一）光伏电池阵列的安装设计选型原则性能可靠，抗风荷载结构好，容易维护，性价比好。（二）光伏电池阵列安装形式选择光伏电池阵列的安装形式 光伏组件的安置方式有固定安装式和自动跟踪式两种形式。自动跟踪系统包括单轴跟踪系统和双轴跟踪系统。 4.光伏发电系统构成光伏电池组件安装方式的比较 固定式安装方式通常有一定的倾角，安装倾角的最佳选择取决于诸多因素，如地理位置、全年太阳辐射分布、直接辐射与散射辐射比例和特定的场地条件等。最佳安装倾角可采用专业系统设计

8、软件进行优化设计来确定，它应是系统全年发电量最大时的倾角。 4.光伏发电系统构成水平单轴跟踪安装，通过其在东西方向上的旋转，以保证每一时刻太阳光与光伏电池板面的法线夹角为最小值，以此来获得较大的发电量。倾斜单轴跟踪安装，是在固定太阳电池面板倾角的基础，围绕该倾斜的轴旋转追踪太阳方位角，以获取更大的发电量。 4.光伏发电系统构成 双轴跟踪安装，通过其对太阳光线的实时跟踪，以保证每一时刻太阳光线都与太阳电池板面垂直，以此来获得最大的发电量。 4.光伏发电系统构成（三）光伏电池阵列安装方式选择 16块组件串接方式有多种，但是为了接线简单，降低施工复杂程度，确定串接方式为如下四种： 4.光伏发电系统构

9、成（四）太阳能光伏阵列的间距设计太阳高度角计算正午时分太阳高度角的计算公式:为观测所在地的纬度太阳赤纬角(当地为夏半年取正值,冬半年取负值) 4.光伏发电系统构成 N1=92.795d（从春分到夏至）1为从春分开始计算的天数；N2=93.629d（从春风到夏至）2为从夏至开始计算的天数；N3=89.865d（从春分到夏至）3为从秋分开始计算的天数；N4=89.012d（从春分到夏至）4为从冬至开始计算的天数； 4.光伏发电系统构成太阳能方阵间距计算 太阳能方阵必须考虑前、后排的阴影遮挡问题，一般的确定原则是：冬至日当天早晨9:00至下午3:00的时间段内，太阳能电池方阵不应被遮挡。 阴影遮挡在

10、一年的冬至日最长，因而在参考冬至日计算冬至日阴影长度即可满足要求。 4.光伏发电系统构成计算原理图：为太阳高度角；为太阳的方位角。 4.光伏发电系统构成阵列遮挡模拟图 4.光伏发电系统构成 d 光伏阵列间距 4.光伏发电系统构成 L为倾斜面长度 为组件倾角 4.光伏发电系统构成综和以上3式可得阵列间距公式 L 为倾斜面长度；r 为阴影长度； 为组件倾角； 为太阳高度角； 为太阳的方位角。 4.光伏发电系统构成（五）并网光伏系统效率计算 光伏阵列效率1 光伏阵列在1000W/m2太阳辐射强度下,实际的直流输出功率与标称功率之比。 4.光伏发电系统构成光伏阵列在能量转换过程中的损失包括： (1)根

11、据电站场址地表情况，地表反射率取18%；(2) 组件的匹配损失折减(3) 尘土覆盖折减(4) 工作温度损耗折减(5) 其他因素折减 4.光伏发电系统构成逆变器转换效率2： 逆变器输出的交流电功率与直流输入功率之比，取逆变器效率95%计算。交流并网效率3： 从逆变器输出至高压电网的传输效率，其中主要是升压变压器的效率，取变压器效率95%计算。 4.光伏发电系统构成 系统总效率为： 总123 4.光伏发电系统构成（六）倾斜面光伏阵列表面的太阳能辐射量计算 从气象站得到的资料，均为水平面上的太阳能辐射量，需要换算成光伏阵列倾斜面的辐射量才能进行发电量的计算。 4.光伏发电系统构成对于某一倾角固定安装

12、的光伏阵列，所接受的太阳辐射能与倾角有关，较简便的辐射量计算经验公式为： RSsin(+)/sin+D 式中：R倾斜光伏阵列面上的太阳能总辐射量 S 水平面上太阳直接辐射量 D 散射辐射量，根据学术研究取总辐射量的25% 中午时分的太阳高度角 光伏阵列倾角 4.光伏发电系统构成不同倾斜面各月的太阳辐射量 4.光伏发电系统构成275WP多晶硅电池组件特性曲线 4.光伏发电系统构成4.3太阳能光伏方阵直流防雷汇流箱及直流配电设计 在大型光伏发电系统中，直流系统的设计非常重要，选择合适的汇流箱、优化直流系统设计可提高系统效率，降低发电成本。 4.光伏发电系统构成一、直流汇流箱： 汇流箱可以直接对不同

13、输入组串的电流进行监测和比较，这样就可以利用光伏组串电流的监测实现组件监控，可靠地检测出各路光伏组串可能发生的故障。 4.光伏发电系统构成SPVCB-6型光伏阵列防雷汇流箱的性能特点： （1）户外壁挂式安装，防水、防锈、防晒，满足室外安装使用要求； （2）可同时接入6路光伏阵列，每路光伏阵列的最大允许电流为14A； （3）每路输入回路配有光伏专用高压直流熔丝进行保护，其耐压值为DC1000V； 4.光伏发电系统构成（4）直流输出母线的正极对地、负极对地、正负极之间配有光伏专用高压防雷器，防雷器采用菲尼克斯品牌；（5）直流输出母线端配有可分断的直流断路器，断路器采用ABB品牌。SPVCB-6型光

14、伏阵列防雷汇流箱的电气原理框图如下图4.14所示： 4.光伏发电系统构成 SPVCB-6型光伏阵列防雷汇流箱的电气原理框图如下图所示： 4.光伏发电系统构成二、直流防雷配电柜： 在直流防雷配电柜内对每回进线加设电流监测元件，在有效控制成本的前提下，实现对单台光伏阵列汇流箱的输出电流进行监测。 直流防雷配电柜主要性能特点如下：（1）每台直流防雷配电柜最大容量为500kW； 4.光伏发电系统构成 （2）每个直流防雷配电柜具有19路直流输入接口，可接19台汇流箱； （3）每路直流输入侧都配有可分断的直流断路器和防反二极管，其中断路器选用ABB品牌； （4）直流母线输出侧都配置菲尼克斯光伏专用防雷器；

15、 （5）直流母线输出侧配置1000V直流电压显示表； 4.光伏发电系统构成直流防雷配电柜电气原理框图： 4.光伏发电系统构成 直流防雷配电柜 4.光伏发电系统构成4.4太阳能光伏方阵监控系统一、监控系统的基本结构 大型光伏电站监控系统由监控中心、光纤环网、监控子网、通信单元、测控终端、安保技防单元等部分组成。 4.光伏发电系统构成监控系统拓扑结构 4.光伏发电系统构成 监控中心是整个监控系统的核心。监控中心通过通信系统与各现场系统进行信息交互，完成运行监测、命令下达、数据分析、状态显示、统计分析等功能，并接受调度指令，进行光伏电站的有功/无功功率控制。 4.光伏发电系统构成二、监控系统的主要功能 SCADA功能 高级应用功能 环境监测功能 安保技防功能 4.光伏发电系统构成三、监控系统的关键部件 测控终端