光伏組件基本結(jié)構(gòu)知識

1、光伏組件根本結(jié)構(gòu)知識一、和發(fā)電系統(tǒng)1二、光伏電站系統(tǒng)的主要組成局部21、光伏組件32、光伏逆變器73、直流防雷智能匯流箱104、就近升壓箱室變電站115、高壓開關(guān)柜126、SVG及連接變137、主變148、高壓配電設(shè)備159、中性點接地保護(hù)裝置1610、自動化系統(tǒng)17三、光伏系統(tǒng)的設(shè)計171、設(shè)計依據(jù)172、設(shè)計流程183、設(shè)計階段184、設(shè)計原那么19四、光伏電站的運營與維護(hù)201、維護(hù)要求202、日常維護(hù)20五、光伏組件施工知識23一. 光伏發(fā)電系統(tǒng)光伏發(fā)電系統(tǒng)是利用太陽能組件和配套電氣設(shè)備將太陽能轉(zhuǎn)換 成所需要電能的發(fā)電系統(tǒng).當(dāng)光線照射到太陽能電池外表時,一局部光子被硅材料吸收,使 電子

2、發(fā)生了躍遷,成為自由電子,該自由電子在PN結(jié)兩側(cè)聚集形成 電位差,當(dāng)外部接通電路時,在該電壓的作用下,將會有電流流過外 部電路產(chǎn)生一定的功率輸出.該過程的實質(zhì)是光子能量轉(zhuǎn)換成電能的 過程.電流Electric Current光伏電站主要由光伏方陣、防雷匯流箱、直流配電柜、并網(wǎng)逆變 器、交流配電柜、SVG無功補償系統(tǒng)、升壓系統(tǒng)、高壓保護(hù)系統(tǒng)、 直流系統(tǒng)、計量接入系統(tǒng)、監(jiān)控通訊系統(tǒng)、交直流電纜、氣象站、支 撐系統(tǒng)、防雷保護(hù)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、暖通系統(tǒng)、給排水系 統(tǒng)、安保系統(tǒng)等構(gòu)成；另設(shè)計單元逆變房、低壓配電室、高壓配電室、 消防通訊室、綜合樓用于站區(qū)生活辦公、監(jiān)控治理.父電IUII系址分布式

3、光伏發(fā)電系統(tǒng)主要分為并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)和離網(wǎng)光伏發(fā) 電系統(tǒng).并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)又分為集中式光伏發(fā)電系統(tǒng)和分布式光伏發(fā)電 系統(tǒng).二. 光伏電站系統(tǒng)的主要組成局部集中式光伏發(fā)電系統(tǒng)規(guī)模較大,安裝集中,整體升壓輸送到電網(wǎng). 建設(shè)地點主要是荒山荒坡、灘涂、戈壁、魚塘等地.集中式光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由光伏組件、直流匯流箱、并網(wǎng)逆變器、 交流配電柜、光伏支架、監(jiān)控系統(tǒng)、電纜等局部組成.空空粗500MI井"分賢升什喪號b品小"關(guān)業(yè)"纓蘭電柜500KW井網(wǎng)匣受劉k 細(xì) LI:W竺蘭疊SOOK并網(wǎng)逆變郢戲繞組升山劊1屈島叢關(guān)粗MWl1、光伏組件1.1光伏組件的根本概念太陽電池組件一實用型功率系

4、統(tǒng)的根本單元,是光伏系統(tǒng)的主要 組成局部.是將太陽光的輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能的重要器件,是利用 光生伏打效應(yīng),將太陽輻射直接轉(zhuǎn)化為直流電能成熟進(jìn)行輸出也是光 伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部件.為使太陽電池在工程中應(yīng)用,對硅電池片進(jìn)行電氣連接及結(jié)構(gòu)集 成和封裝成太陽電池組件簡稱組件o將多個電氣性能相 同的太陽電池組件按一定數(shù)量串聯(lián)后,就構(gòu)成了光伏組串.一個或多 個光伏組串通過支架固定安裝后便構(gòu)成了光伏陣列.多個光伏陣列通 過方案的排列后便構(gòu)成了光伏方陣.市面較的太陽電池組件主流種類有單晶硅、多晶硅、非晶硅薄膜 電池、碑化稼薄膜電池、硒錮銅薄膜電池,其中以多晶硅電池應(yīng)用較 廣.EVA TPI1.2光伏組件的安裝

5、形式支架系統(tǒng)作為光伏陣列的支撐局部,連接根底與光伏組件;將光 伏組件根據(jù)設(shè)計的規(guī)定分為假設(shè)干個方陣.太陽電池組件的安裝形式主 要有以下5種 建筑一體化BIPV、建筑一體化BIPV、地面固定安裝、 單軸跟蹤式、雙軸跟蹤式.建筑一體化BIPV屋面安裝BAPV地面固定安裝單軸跟蹤式雙軸跟蹤式1.3設(shè)備選型1 光伏組件光伏組件轉(zhuǎn)換效率需滿足國家要求.非晶硅薄膜太陽電池雖具有弱光性好,受溫度影響小等優(yōu)點,但 非晶硅太陽電池?fù)Q效率相對較低,且在長時間的光照下會出現(xiàn)衰減現(xiàn) 象.CIGS薄膜電池轉(zhuǎn)換效率高,但本錢高.單晶硅、多晶硅太陽能電池技術(shù)成熟、性能穩(wěn)定、光電轉(zhuǎn)化效率 相對較高,已被廣泛應(yīng)用于大型并網(wǎng)光伏

6、電站工程.單晶硅比多晶硅 組件的光電轉(zhuǎn)化效率略高,但單晶硅組件的價格比多晶硅組件的價格 略高近10%左右.多晶硅太陽能電池組件的功率規(guī)格較多,目前光伏 電站使用的有60芯片組件60塊165*165硅片串聯(lián),功率約 250-265Wp,峰值電壓約30V ,和72芯片組件72塊165*165硅 片串聯(lián),功率約300-315Wp ,峰值電壓約36V o 72芯片的組件可 節(jié)省支架本錢,但安裝費用、其他電器設(shè)備單位本錢也偏高.2 光伏支架光伏支架一般采用固定傾角式鋼制支架.單軸跟蹤系統(tǒng)約可增加 12%的發(fā)電量依不同緯度.雙軸系統(tǒng)約可增加20%的發(fā)電量依 不同緯度.跟蹤系統(tǒng)投入本錢高、維護(hù)本錢高,穩(wěn)定性

7、差,僅高緯 度工程會考慮.3支架根底支架根底一般有鋼制螺旋樁、混泥土灌注樁、混凝土預(yù)制樁、混 凝土預(yù)制根底配重式.螺旋樁適合土層較好、腐蝕性少的場地, 工期快.混凝土灌注樁現(xiàn)場調(diào)節(jié)性能好,本錢稍低.2. 光伏逆變器2.1根本概念光伏逆變器將直流電轉(zhuǎn)換成交流電,是光伏系統(tǒng)的最主要電氣設(shè) 備.主要分為并網(wǎng)逆變器、離網(wǎng)逆變器、組合型逆變器.并網(wǎng)逆變器 又包括:微型逆變器、組串型逆變器、集中型逆變器.并網(wǎng)逆變器是負(fù)責(zé)將光伏直流電能轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟娔?、實現(xiàn)和公用 電網(wǎng)的連接重要設(shè)備,具備電網(wǎng)信號檢測、防孤島保護(hù)、直流輸入檢 測和最大功率跟蹤、通訊等功能.主要分集中逆變器、組串逆變器和 組件逆變器.集中逆變器

8、一般用于大型地面電站,并具備低電壓穿越功能,同 時要求不自帶隔離變壓器.集中逆變器和組串逆變器均可用于中小型 用戶側(cè)并網(wǎng)系統(tǒng).組串逆變器一般采用非隔離方式,可戶外安裝.組件逆變器是采用交流母線的方式,將每塊電池組件單獨進(jìn)行電 力變換輸出,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,一般用于小型家用分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng).公4常規(guī)所說的電平就是指電路中兩點或幾點在相同阻抗下電量 的相比照值.相對于傳統(tǒng)的兩電平全橋逆變器,三電平NPC逆變器具有一系 列優(yōu)點：1 開關(guān)損耗小,效率高；2 開關(guān)動作時dv/dt小,引起的 電磁干擾EMI ?。? 輸出電壓波形為三電平,諧波含量少,所 需的濾波電感量小,有利于降低系統(tǒng)本錢和功率損耗.2.3

9、設(shè)備選型9逆變器應(yīng)具有一定的抗干擾水平、環(huán)境適應(yīng)水平、順勢過載水平 及各種保護(hù)功能.在滿載時,效率必須在95 %以上,在10%額定功 率下,也要保證90%以上的轉(zhuǎn)換效率.逆變器采用集成直流柜方案 可降低本錢.逆變器的MPPT電壓范圍盡可能寬,最大直流電壓盡可能高.逆 變器輸入直流電壓有較寬的范圍.由于太陽能光伏電池的端電壓隨負(fù) 載和日照強度的變化范圍t匕較大.直流電壓高可已降到本錢.大型電站1MW單元常用兩臺500RW的逆變器分裂運行.100kW 和250kW大機(jī)在分布式電站應(yīng)用較多.針對山地光伏電站不同的傾角和朝向,宜采用組串式逆變器已提 高發(fā)電性能.需考慮海撥、污穢等級的降容因素.3. 直

10、流防雷智能匯流箱3.1根本概念匯流箱主要作用就是對光伏電池陣列的輸入進(jìn)行一級匯流,用于 減少光電池陣列接入到逆變器的連線,優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu),提升可靠性和 可維護(hù)性.在提供匯流防雷功能的同時,還監(jiān)測各光伏組串運行狀態(tài),輸出 電流、電壓、功率,和防雷器狀態(tài)、直流斷路器狀態(tài)采集,裝置標(biāo)配 有 RS485 接口.I=石云砂二« W W <«3 S M 3.2設(shè)備選型常用的直流防雷匯流箱有12匯1 ,16?匚1分支15A輸出250Ao 正負(fù)極熔斷器保護(hù).直流配電柜或逆變器未設(shè)置防反二極管,一般需 安裝55A/1600V低壓降防反二極管.4. 就近升壓箱室變電站4.1根本概念箱式變電

11、站簡稱箱變是一種把高壓開關(guān)設(shè)備、配電變壓器和 低壓配電裝置,按一定接線方案組合在一個或幾個鋼結(jié)構(gòu)箱體內(nèi)的緊 湊型成套配電裝置.美式箱變采用品字形排布,前面為高、低壓操作間隔,操作間隔 內(nèi)包括上下壓接線端子,負(fù)荷開關(guān)操作柄,無載調(diào)壓分節(jié)開關(guān),插入 式熔斷器,油位計等；后部為注油箱及散熱片,變壓器繞組、鐵芯、 高壓負(fù)荷開關(guān)和熔斷器放入變壓器油箱中.變壓器取消油枕.美式箱變比歐式箱變結(jié)構(gòu)更合理,體積小、過載水平要強甚至 允許過載2倍2個小時,過載1.6倍7個小時而不影響箱變壽命.I4.2設(shè)備選型主變一般都是采用美式箱變,容量按發(fā)電單元規(guī)模配置1000kVAo 在太陽資源較好的地方,可以考慮1100k

12、VAo必要時低壓側(cè)可以采 用抽出式斷路器方便檢修.還需考慮海撥、污穢等級修正絕緣水平.5、高壓開關(guān)柜高壓開關(guān)柜是用于電力系統(tǒng)發(fā)電、輸電、配電、電能轉(zhuǎn)換和消耗 中起通斷、限制或保護(hù)等作用的電器產(chǎn)品.I般含高壓斷路器(熔斷器)、彈簧操作機(jī)構(gòu)、接地開關(guān)、高壓 避雷器、電流互感器、微機(jī)保護(hù)裝置、各類儀表等.光伏電站常用開關(guān)柜型號：KYN61-40.5o含進(jìn)線柜、出線柜、PT柜、站用電柜、SVG柜、接地變柜.常 用真空斷路器,SVG柜一般采用SF6斷路器.特殊情況要求用充氣柜.6. SVG及連接變6.1根本概念靜止無功發(fā)生器(Static Var Generator),簡稱為SVGO是指由自 換相的電力

13、半導(dǎo)體橋式變流器來進(jìn)行動態(tài)無功補償?shù)难b置.由三個基 本功能模塊構(gòu)成：檢測模塊、限制運算模塊及補償輸出模塊.I相比傳統(tǒng)SVG運行穩(wěn)定、響應(yīng)時間快、調(diào)節(jié)平滑、運行范圍寬、 容量大.分直掛式和帶降壓變壓器,內(nèi)部連接方法也分星行和三角形.6.2設(shè)備選型SVG容量一般按系統(tǒng)接入批復(fù)配置.依電壓等級及接入要求選 擇是否配置連接變和內(nèi)部功率模塊的接法.相應(yīng)的開關(guān)柜宜選用SF6 斷路器.還需考慮海撥、污穢等級修正絕緣水平.主變是光伏電站依接入電壓等級接入點要求設(shè)置的主升壓變 壓器,設(shè)置與否也W工程容量有關(guān).采用有載調(diào)壓方式.設(shè)平衡繞組消除3次諧波,一般采用 YN/ynO/dll連接組別.8. 高壓配電設(shè)備8.

14、1根本概念光伏電站35kV并網(wǎng)接入時直接從開關(guān)柜出線.采用110kV或更高電壓等級并網(wǎng)接入時,需設(shè)置相應(yīng)高壓間隔 和配電裝置.般分GIS和室外敞開式配電裝置.主要含斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、PT、CT、母線等.18.2設(shè)備選型高壓配電裝置GIS占地小、價格高、穩(wěn)定性好,現(xiàn)場安裝快.敞 開式配電裝置站地大、本錢低.9、中性點接地保護(hù)裝置變壓器中性點接地保護(hù)裝置專用于電力變壓器中性點,以實現(xiàn)變 壓器中性點接地運行或不接地運行兩種不同的運行方式；從而預(yù)防由 于系統(tǒng)故障,引發(fā)變壓器中性點電壓升高造成對變壓器的損害.常用形式：小電阻接地、消弧線圈接地、間隙接地、接地變接地, 或組合使用.10、自動化系

15、統(tǒng)光伏發(fā)電自動化系統(tǒng)包括微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、五防系統(tǒng)、遠(yuǎn)動通信系 統(tǒng)、故障錄涉及解列、電能質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)、光功率預(yù)測系統(tǒng)(天 氣預(yù)報數(shù)據(jù)采集系統(tǒng))、有功、無功功率限制系統(tǒng)、母差保護(hù)、線路 保護(hù)、光差保護(hù)、主變測控及保護(hù)、直流電源系統(tǒng)、火災(zāi)報警系統(tǒng)、 視頻監(jiān)控系統(tǒng).監(jiān)控系統(tǒng)可對太陽能光伏電站里的電池陣列、匯流箱、逆變器、 交直流配電柜、等設(shè)備進(jìn)行實時監(jiān)控和限制,通過各種樣式的圖表及 數(shù)據(jù)快速掌握電站的運行ft況具友好的用戶界面、強大的分析功能、 完善的故障報警保證了光伏電站的完全可靠和穩(wěn)定運行.三. 光伏系統(tǒng)的設(shè)計1. 設(shè)計依據(jù)(1) 招標(biāo)要求、業(yè)主技術(shù)要求(設(shè)計范圍)(2) 可行性硏究報告(3)

16、地質(zhì)勘查報告(4 )電氣一次、二次接入系統(tǒng)報告及批復(fù)(5) 工程租地、征地紅線圖(6) 場地地形地貌圖(7 )?光伏發(fā)電站設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)?GB 50797-2021(8 )?光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定?GB億19964-2005 (9 )踏勘或盡調(diào)報告(10 )工程會議紀(jì)要(11 )與工程情況相關(guān)的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)2、設(shè)計流程確宗i殳計階段,制 定卷冊目錄及岀囹 方案地矽堆總在探水浜、電力接入及運轡水平考査工程槪識盤說陰琨目分析菱統(tǒng)蠶入報色及審車石貯報色及一衣.二衣矢復(fù)瑋 巨免紅線廚/坐掙、逐影熄叢區(qū).址建報爸耳更丟宰、水魂.買諄、妄諄、才晝、文移等面光伏電站工程設(shè)計塢程電氣專業(yè)設(shè)計土建專業(yè)設(shè)計設(shè)計現(xiàn)

17、場牆勘f電氣總平面布置電氣主接線電氣一次設(shè)計f電氣二次i殳計昜志光伏三列爭刊老弍、色咼.證、詩玉區(qū)定產(chǎn)謹(jǐn)定系統(tǒng)方眾熒關(guān)建設(shè)冬逵圭蘭的9C分、發(fā)豈至元系統(tǒng)、芝三芒老N冬.至巨電系統(tǒng)、更 礪、易壬妄送、皇線歎W決封逵等K：土建提資蘭函.今注、壬公妾坯基狂、主扶M荽、E冬克公文笑、衣痔金奴芝三MWZ 5VG乳垃交筠卑匚衛(wèi)卑纟笹荃靈爭綜合姿、疋豈室.SVG室、適妾室門三室、設(shè)冬基三、穽伏支簧系統(tǒng)參入報皆眾諄言言乂、可示報合：詩古老乂、免窮報色f I外線送出工程(外協(xié)I f I水暖囹|越排水、采垂遷凡3、設(shè)計階段我國工程工程建設(shè)一般分為工程籌劃與決策、工程準(zhǔn)備、工程實 施、工程竣工與驗收等四個階段,光伏

18、電站的設(shè)計也可以按這四個階 段進(jìn)行劃分.工程籌劃與決策階段：該階段的主要任務(wù)是對工程工程投資 的必要性、可能性、可行性以及為什么要投資、和誰投資、如何實施 等重大問題進(jìn)行科學(xué)論和多方案也交.(2) 工程準(zhǔn)備階段：工程備案后,就可以進(jìn)入工程準(zhǔn)備階段.在 條件具備時,工程業(yè)主應(yīng)在初步設(shè)計開展之前對光伏組件、逆變器等 主設(shè)備進(jìn)行招標(biāo).設(shè)計方一般應(yīng)提供相應(yīng)主設(shè)備的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)書.(3) 工程實施階段：工程實施階段設(shè)計方的主要任務(wù)是圍繞工程 建設(shè),提供產(chǎn)品或技術(shù)效勞等.(4) 工程竣工階段：在工程竣工階段,設(shè)計方的主要任務(wù)是編制 竣工圖.4. 設(shè)計原那么匹酉己性原那么：保證系統(tǒng)是最優(yōu)化設(shè)計,各組成局部匹配良

19、好, 系統(tǒng)運行在最正確狀態(tài).(2) 先進(jìn)性原那么：隨著太陽能技術(shù)的開展,太陽能系統(tǒng)設(shè)計必須 考慮先進(jìn)性,使系統(tǒng)在一定的時期內(nèi)保持技術(shù)領(lǐng)先性,以保證系統(tǒng)具 有較長的生命周期.(3) 實用性原那么：太陽能系統(tǒng)設(shè)計充分考慮我國太陽能電源設(shè)備 生產(chǎn)現(xiàn)狀,選用有大規(guī)模實際工程應(yīng)用經(jīng)驗的產(chǎn)品,采用先進(jìn)成熟的 技術(shù),保證產(chǎn)品的穩(wěn)定性、可靠性和可維性.(4) 經(jīng)濟(jì)性原那么：太陽能電源系統(tǒng)設(shè)計在保證系統(tǒng)各項技術(shù)指標(biāo) 的前提下,努力降低工程、設(shè)備本錢,提升系統(tǒng)的性能價格比保證用 戶的投資效益.!1!光伏電站的運營與維護(hù)1. 維護(hù)要求(1) 光伏電站的運行與維護(hù)應(yīng)保證系統(tǒng)本身平安,以及系統(tǒng)不會 對人員造成傷害,并使

20、系統(tǒng)維持最大的發(fā)電水平.(2) 光伏電站的主要部件應(yīng)始終運行在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍之內(nèi), 部件上的警示標(biāo)識應(yīng)保持完整,接線端牢固可靠,達(dá)不到要求的應(yīng)及 時更換.(3) 光伏電站的主要部件在運行時,溫度、聲音、氣味等不應(yīng)出 現(xiàn)異常情況,指示燈應(yīng)正常工作并保持清潔.(4) 光伏電站運維人員應(yīng)具備自身責(zé)任相應(yīng)的專業(yè)技能,工作前 按要求W?防護(hù)舉措.(5) 運維的全部過程需進(jìn)行詳細(xì)記錄并妥善保管,并對每次故障 記錄進(jìn)行分析.2、日常維護(hù)a)光伏陣列光伏組件外表應(yīng)保持清潔,定期清洗:(1) 柔軟潔凈布料擦拭,嚴(yán)禁用腐蝕性溶劑和硬物擦拭.(2) 輻照度低于200 W/m2情況下清洗,不宜使用與組件溫差較大的液體清洗組件.(3)嚴(yán)禁在風(fēng)力較大,大雨、大雪的氣象條件下清洗組件.定期檢查,發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)立即調(diào)整或更換組件:(1) 組件存在玻璃破碎、背板灼燒、明顯顏色變化等;(2) 電路連接間形成連通通道的氣泡；(3) 接線盒變形、扭曲開裂、燒毀等；(4) 金屬邊框組件與支架結(jié)合良好,并牢固接地:(5) 支架所有螺栓、焊接和連接牢固可靠,外表防腐層不存在開裂或脫落.d)直流匯流箱1 )不存在箱體變形、銹蝕、漏水等,外外表平安警示完好無損, 防水鎖啟閉靈活,防火