光伏組件基本結(jié)構(gòu)知識

1、光伏組件基本結(jié)構(gòu)知識一、光伏發(fā)電系統(tǒng)1二、光伏電站系統(tǒng)的主要組成部分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(diǎn)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)計原則19、光伏電站的運(yùn)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表面時，一部分光子被硅材料吸收，使電子發(fā)生了躍

2、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(shí)質(zhì)是光子能量轉(zhuǎn)換成電能的過程。SolarCellElcdrodeE-lectrlcCurrentSolarEnrg；”謝甌ElMlRjdB嚴(yán)屍副155-j'.原Reflact-PrctJFilm型半瘴蒂N-TypieSefnlcwOkclwP-TypeSemiconductar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(bǔ)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

3、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)控管理）。分布式光伏發(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)的主要組成部分集中式光伏發(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(diǎn)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)、電纜等部分組成。貞井熨亦胖吏祥BJTAH-也妝虹址牛黠稱韓1_1HI囂1H_也他貶

4、細(xì)即ctict_Bn«BIIHIHlr高出開關(guān)柜肌険祖升山金lh器W計敢J7TMtfftiTstffiV需制1巳進(jìn)機(jī)SOOKWJI-MISS-iraiff：Tififff出訛也fn；FBHfHH"竺i旳弓弭井網(wǎng)直世甘mranin眥可辿空訶！moH*耳耐連蛋囲1、光伏組件1.1 光伏組件的基本概念太陽電池組件實(shí)用型功率系統(tǒng)的基本單元，是光伏系統(tǒng)的主要組成部分。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

5、“組件”）。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。多個光伏陣列通過計劃的排列后便構(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、砷化鎵薄膜電池、硒銦銅薄膜電池，其中以多晶硅電池應(yīng)用較廣。241.2 光伏組件的安裝形式支架系統(tǒng)作為光伏陣列的支撐部分，連接基礎(chǔ)與光伏組件;將光伏組件按照設(shè)計的規(guī)定分為若干個方陣。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BIPV11.1Mlhjr3-gHvy_i_rr-

6、1*門:舟鏗§：7-«rw8匚”社嚴(yán)；聲JnX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(diǎn)，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，但成本高。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)光伏電站項目。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（6

7、0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）。72芯片的組件可節(jié)省支架成本，但安裝費(fèi)用、其他電器設(shè)備單位成本也偏高。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)投入成本高、維護(hù)成本高，穩(wěn)定性差，僅高緯度項目會考慮。（3）支架基礎(chǔ)支架基礎(chǔ)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)制基礎(chǔ)（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)

8、性能好，成本稍低。2、光伏逆變器2.1 基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?、?shí)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

9、方式，將每塊電池組件單獨(dú)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)。2.2逆變器原理圖謹(jǐn)蠻橋單稚變胚器逆變器簡單廝理圖常規(guī)所說的電平就是指電路中兩點(diǎn)或幾點(diǎn)在相同阻抗下電量的相對比值。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(diǎn)：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)成本和功率損耗。2.3 設(shè)備選型逆變器應(yīng)具有一定的抗干擾能力、環(huán)境適應(yīng)能力、順勢過載能力及各種保護(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

10、率。逆變器采用集成直流柜方案可降低成本。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(qiáng)度的變化范圍比較大。直流電壓高可已降到成本。大型電站1MW單元常用兩臺500kW的逆變器分裂運(yùn)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、直流防雷智能匯流箱3.1 基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)，提高可靠性和可維護(hù)性。在提供匯流防雷功能的同

11、時，還監(jiān)測各光伏組串運(yùn)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。3.2設(shè)備選型常用的直流防雷匯流箱有12匯1,6匯1分支15A輸出250A。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 基本概念箱式變電站（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)包括高低壓接線端子，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

12、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、過載能力要強(qiáng)（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）。4.2 設(shè)備選型主變一般都是采用美式箱變?nèi)萘堪窗l(fā)電單元規(guī)模配置1000kVA。在太陽資源較好的地方，可以考慮1100kVA。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、控制或保護(hù)等作用的電器產(chǎn)品。一般含高壓斷路器(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

13、護(hù)裝置、各類儀表等。光伏電站常用開關(guān)柜型號：KYN61-40.5。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基本概念靜止無功發(fā)生器(StaticVarGenerator)，簡稱為SVG。是指由自換相的電力半導(dǎo)體橋式變流器來進(jìn)行動態(tài)無功補(bǔ)償?shù)难b置。由三個基本功能模塊構(gòu)成：檢測模塊、控制運(yùn)算模塊及補(bǔ)償輸出模塊。相比傳統(tǒng)SVG運(yùn)行穩(wěn)定、響應(yīng)時間快、調(diào)節(jié)平滑、運(yùn)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

14、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。7、主變主變是光伏電站依接入電壓等級（接入點(diǎn)）要求設(shè)置的主升壓變壓器，設(shè)置與否也和項目容量有關(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/yn0/d11連接組別。8、高壓配電設(shè)備8.1基本概念光伏電站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。一般分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。8.2 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

15、電裝置站地大、成本低。9、中性點(diǎn)接地保護(hù)裝置變壓器中性點(diǎn)接地保護(hù)裝置專用于電力變壓器中性點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)變壓器中性點(diǎn)接地運(yùn)行或不接地運(yùn)行兩種不同的運(yùn)行方式；從而避免由于系統(tǒng)故障，引發(fā)變壓器中性點(diǎn)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。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)、故障錄波及解列、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、無功功率控制系統(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

16、電柜、等設(shè)備進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控和控制，通過各種樣式的圖表及數(shù)據(jù)快速掌握電站的運(yùn)行情況，其友好的用戶界面、強(qiáng)大的分析功能、完善的故障報警確保了光伏電站的完全可靠和穩(wěn)定運(yùn)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）可行性研究報告（3）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）項目租地、征地紅線圖（6）場地地形地貌圖（7）光伏發(fā)電站設(shè)計規(guī)范GB50797-2012（8）光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定GB/Z19964-2005（9）踏勘或盡調(diào)報告（10）項目會議紀(jì)要（11）與項目情況相關(guān)的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)2、設(shè)計流程迪飛迪馥斟採盡調(diào)報告k戊誼、電力接入更運(yùn)育能力

17、琴査項目樁疋貢說陰項目井析地面光伏電站項目設(shè)計涼程*電氣專業(yè):殳計*設(shè)備招標(biāo)吏朮規(guī)范痔會曲、百墮/電宜、列G童，蘭變罷室，二王室“魚笛狂翩爭»土建專業(yè)該計茅合曉，吏電室.SVG宣、逆變室.二二室、設(shè)冬耳廷、査秋宜紮劈排亡、去咗違扎1外線諜出二稈氯悉項目立項資（業(yè)主劇）*確定設(shè)計階段，制定卷冊目錄及岀冒計劃p>至跤凄人報省且耶勺宅門.習(xí)斫報省£一就、ZctftS文件項目資斜fW膽遼妥國/生焉、圮簾把覩留.搓勒報告陽迪云串、水煤.瑋諄、強(qiáng)、文惺券瘵統(tǒng)法入扭呂涇評吉意二-可研揑討公評古言二，土動揑合礫捌.矮嘯序目責(zé)料設(shè)計現(xiàn)場臘勘k電氣總平面布置*電氣主接紜電氣一次設(shè)計電氣二

18、次詮計土建提資總圖建施圏結(jié)施圖f水嗟圖總鬥部分，嵐電二元妾議-當(dāng)丘里巨狂歪，業(yè)毛電系飯、慕BE,窈蠱裟圮，豈喪垂設(shè)忑封毘黑3、設(shè)計階段我國工程項目建設(shè)一般分為項目策劃與決策、項目準(zhǔn)備、項目實(shí)施、項目竣工與驗收等四個階段，光伏電站的設(shè)計也可以按這四個階段進(jìn)行劃分。(1) 項目策劃與決策階段：該階段的主要任務(wù)是對工程項目投資的必要性、可能性、可行性以及為什么要投資、和誰投資、如何實(shí)施等重大問題進(jìn)行科學(xué)論和多方案比較。(2) 項目準(zhǔn)備階段：項目備案后，就可以進(jìn)入項目準(zhǔn)備階段。在條件具備時，項目業(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)規(guī)范書。(3)

19、項目實(shí)施階段：項目實(shí)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)服務(wù)等。(4) 項目竣工階段：在項目竣工階段，設(shè)計方的主要任務(wù)是編制竣工圖。4、設(shè)計原則(1) 匹配性原則：保證系統(tǒng)是最優(yōu)化設(shè)計，各組成部分匹配良好，系統(tǒng)運(yùn)行在最佳狀態(tài)。(2) 先進(jìn)性原則：隨著太陽能技術(shù)的發(fā)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(shí)用性原則：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(shí)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)性原則：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)

20、的前提下，努力降低工程、設(shè)備成本，提高系統(tǒng)的性能價格比保證用戶的投資效益。、光伏電站的運(yùn)營與維護(hù)1、維護(hù)要求(1) 光伏電站的運(yùn)行與維護(hù)應(yīng)保證系統(tǒng)本身安全，以及系統(tǒng)不會對人員造成傷害，并使系統(tǒng)維持最大的發(fā)電能力。(2) 光伏電站的主要部件應(yīng)始終運(yùn)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(yùn)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(yùn)維人員應(yīng)具備自身職責(zé)相應(yīng)的專業(yè)技能，工作前按要求做好防護(hù)措施。(5) 運(yùn)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)光伏陣列光伏組件表面應(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200W/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，表面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