光伏發(fā)電系統(tǒng)介紹

光伏發(fā)電系統(tǒng)基本介紹及設(shè)計(jì)方案江蘇金思源電力科技有限公司現(xiàn)在是1頁\一共有27頁\編輯于星期二一、光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)示意圖1、典型光伏發(fā)電系統(tǒng)示意圖現(xiàn)在是2頁\一共有27頁\編輯于星期二2、光伏發(fā)電系統(tǒng)（帶儲(chǔ)能系統(tǒng)）示意圖現(xiàn)在是3頁\一共有27頁\編輯于星期二二、并網(wǎng)光伏電站基本構(gòu)架離網(wǎng)太陽能光伏電站未與公電網(wǎng)相聯(lián)接獨(dú)立供電的太陽能光伏電站。主要應(yīng)用于遠(yuǎn)離公共電網(wǎng)的地區(qū)和一些特殊場(chǎng)所，如為邊遠(yuǎn)偏僻農(nóng)村、海島、農(nóng)牧漁民提供照明等基本的生活用電，為通信中繼站、邊防哨所等特殊處所提供電源。1、概述太陽能光伏電站按照運(yùn)行方式可分為:并網(wǎng)太陽能光伏電站與公共電網(wǎng)相聯(lián)接且共同承擔(dān)供電任務(wù)的太陽能光伏電站。它是太陽能光伏發(fā)電進(jìn)入大規(guī)模商業(yè)化發(fā)電階段、成為電力工業(yè)組成部分的重要發(fā)展方向，是當(dāng)今世界太陽能光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)展的主流趨勢(shì)。

現(xiàn)在是4頁\一共有27頁\編輯于星期二2、光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的組成部分太陽能電池組件

匯流箱

并網(wǎng)逆變器

并網(wǎng)接入系統(tǒng)（含升壓變壓器、高低壓、開關(guān)柜，計(jì)量柜等）

控制系統(tǒng)（含自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，調(diào)度系統(tǒng)、站用直流系統(tǒng)、站用

交流系統(tǒng)等）現(xiàn)在是5頁\一共有27頁\編輯于星期二三、并網(wǎng)光伏發(fā)電站主要設(shè)備參數(shù)及設(shè)計(jì)方案1、光伏電池板組件參數(shù)1）太陽能電池分類（目前國(guó)內(nèi)常用商業(yè)類）單晶硅電池

多晶硅電池

非晶體硅薄膜電池現(xiàn)在是6頁\一共有27頁\編輯于星期二2）各種光伏組件基本參數(shù)表對(duì)照表項(xiàng)目單晶硅電池組件（245W)多晶硅電池組件非晶硅薄膜半透明組件(48W)最大功率Pm(W)24524048W最大功率下工作電壓(V)29.9229.7264最大功率下工作電流(I)8.198.480.76開路電壓(V)37.6837.5184短路電流(A)8.568.080.96最大系統(tǒng)電壓(V)DC1000VDC1000VDC1000V電池片尺寸156×156156×156電池片數(shù)量6060電池組件尺寸(cm)1650×990×401650×990×401245×635×7.5電池組件重量(kg)19.514.4現(xiàn)在是7頁\一共有27頁\編輯于星期二3）各種電池的性能比較名稱轉(zhuǎn)換效率安裝方式性能比較單晶硅電池20.4%（2cm×2cm）鋁合金邊框。適合屋頂、地面大型光伏電站（1）晶體硅太陽能電池組件技術(shù)成熟，且產(chǎn)品性能穩(wěn)定，使用壽命長(zhǎng)。（2）商業(yè)化使用的太陽能電池組件中，單晶硅組件轉(zhuǎn)換效率最高，多晶硅其次，但兩者相差不大。（3）晶體硅電池組件、剛性非晶硅組件故障率極低，運(yùn)行維護(hù)最為簡(jiǎn)單。（4）晶體硅光伏組件、剛性非晶硅組件安裝簡(jiǎn)單方便。（5）非晶硅薄膜電池在價(jià)格、弱光響應(yīng)，高溫性能等方面具有一定的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)容易配合建筑物的整體效果進(jìn)行造型，但是組件效率較低，在安裝場(chǎng)地面積有限情況下，會(huì)影響到安裝總?cè)萘?。多晶硅電?4.5%（2cm×2cm）鋁合金邊框。適合屋頂、地面大型光伏電站非晶硅薄膜電池8.6%（10cm×10cm）無邊框，適合與建筑一體化安裝現(xiàn)在是8頁\一共有27頁\編輯于星期二2、匯流箱的選型匯流箱的作用：

在太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，為減少光伏電池組件與逆變器之間的連線，同時(shí)減少直流電纜的線損，需要在光伏組件安裝側(cè)將一定數(shù)量的光伏組件進(jìn)行串、并聯(lián)，再送入逆變器直流側(cè)。同時(shí)在匯流箱內(nèi)安裝直流防雷模塊，起到光伏電站的防雷作用?，F(xiàn)在是9頁\一共有27頁\編輯于星期二3、光伏逆變器基本功能及技術(shù)特性1）基本功能太陽能逆變器是一種功率電子電路，能把太陽能電池板的直流電壓轉(zhuǎn)換

為交流電壓并入公用電網(wǎng)或來驅(qū)動(dòng)當(dāng)?shù)氐慕涣髫?fù)載，是整個(gè)太陽能發(fā)電

系統(tǒng)的關(guān)鍵組件。逆變器電氣回路圖完成DC/AC轉(zhuǎn)換的電流連接到電網(wǎng)找出最佳的操作點(diǎn)以優(yōu)化太陽能光伏系統(tǒng)的效率現(xiàn)在是10頁\一共有27頁\編輯于星期二2）光伏逆變器技術(shù)特性光伏并網(wǎng)逆變器技術(shù)特性直流側(cè)最大直流功率10--500kWp根據(jù)光伏電站的光伏組件安裝情況，合理配置逆變器容量MPPT范圍230-820V根據(jù)光伏組件的工作電壓及組串的數(shù)量確定逆變器的MPPT電壓范圍最大直流電壓880V目前光伏組件最大系統(tǒng)電壓為DC1000V最大直流輸入電流750A輸入最大功率、MPPT為880V最大輸入路數(shù)4交流側(cè)額定輸出功率10--500kW額定電網(wǎng)電壓三相380Vac允許電網(wǎng)電壓310-450Vac額定電網(wǎng)頻率50Hz允許電網(wǎng)頻率47-51.5Hz功率因素≥0.99（額定功率）總電流波形失真率<3%（額定功率）夜間損耗<30W最大效率96.5%（含變壓器）現(xiàn)在是11頁\一共有27頁\編輯于星期二3）保護(hù)功能逆變器保護(hù)功能孤島保護(hù)同時(shí)采用主動(dòng)式和被動(dòng)式保護(hù)，動(dòng)作時(shí)間小于2s短路保護(hù)短路故障，動(dòng)作時(shí)間小于20ms電網(wǎng)恢復(fù)自啟動(dòng)2min內(nèi)啟動(dòng)過流保護(hù)當(dāng)輸出電流超過額定電流的150%時(shí)，逆變器0.1s內(nèi)自動(dòng)保護(hù)欠壓保護(hù)具有電網(wǎng)欠壓保護(hù),保護(hù)值可設(shè)定直流過壓保護(hù)工作狀態(tài)下直流電壓過壓保護(hù)，保護(hù)值可設(shè)定輸入極性反接保護(hù)當(dāng)輸入端正、負(fù)極接反時(shí)，逆變器自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)接地保護(hù)系統(tǒng)接地時(shí)自動(dòng)保護(hù)現(xiàn)在是12頁\一共有27頁\編輯于星期二4、儲(chǔ)能變流器（PCS）基本功能及技術(shù)特性1）概述儲(chǔ)能變流器(簡(jiǎn)稱PCS)雙向充放電的并網(wǎng)變流裝置

，它肩負(fù)著充電和電能回饋?zhàn)饔?，是?chǔ)能系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備之一。當(dāng)PCS從電網(wǎng)吸收能量時(shí)，運(yùn)行在可控整流狀態(tài)對(duì)蓄電池充電，反之，若變流器向電網(wǎng)饋送能量時(shí)，PCS工作于有源逆變狀態(tài)將蓄電池電能向電網(wǎng)輸送。PCS可將夜間的“谷電”或平日富余的電能存儲(chǔ)起來以平衡電網(wǎng)峰谷，它不僅可應(yīng)對(duì)電網(wǎng)中斷和大面積停電等突發(fā)事件，同時(shí)，可用于太陽能及風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，使其并網(wǎng)發(fā)電更穩(wěn)定。PCS能夠適應(yīng)儲(chǔ)能系統(tǒng)不同的充放電控制模式

充放電模式可以通過遠(yuǎn)方或就地進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，實(shí)現(xiàn)恒流和恒功率充放電。PCS的額定功率能滿足電池組的額定長(zhǎng)時(shí)間工作，最大功率能滿足電池組的迅速放電能力?，F(xiàn)在是13頁\一共有27頁\編輯于星期二2）儲(chǔ)能變流PCS在儲(chǔ)能系統(tǒng)中的典型應(yīng)用現(xiàn)在是14頁\一共有27頁\編輯于星期二如圖所示，當(dāng)斷開外部電網(wǎng)時(shí)，根據(jù)調(diào)度指令PCS和光伏逆變器可組成獨(dú)立微網(wǎng)的供電系統(tǒng)，該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)對(duì)本地負(fù)載的供電。同時(shí)，當(dāng)光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出的電能大于本地負(fù)載消耗的電能時(shí)，可通過PCS將多出的電能向電池組充電，如果電池組SOC達(dá)到100%，則光伏逆變器調(diào)節(jié)輸出功率以穩(wěn)定三相交流母線的電壓；當(dāng)光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出的電能不能滿足本地負(fù)載消耗，則PCS轉(zhuǎn)入放電狀態(tài)向三相母線供應(yīng)電能以穩(wěn)定交流母線電壓。PCS和光伏逆變器的獨(dú)立微網(wǎng)運(yùn)行示意圖5、PCS和光伏逆變器的獨(dú)立微網(wǎng)運(yùn)行現(xiàn)在是15頁\一共有27頁\編輯于星期二6、PCS并網(wǎng)電流和蓄電池電流控制

并網(wǎng)逆變器是整個(gè)PCS的核心部件，并網(wǎng)逆變器的性能決定著整個(gè)系統(tǒng)的性能。PCS的并網(wǎng)逆變器采用三相全橋逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，經(jīng)并網(wǎng)電抗器與電網(wǎng)相連。PCS實(shí)時(shí)對(duì)蓄電池電流控制，將蓄電池實(shí)際電流與設(shè)定電流進(jìn)行比較，通過PI調(diào)節(jié)給出并網(wǎng)電流參考值。并網(wǎng)電流波形控制要求快速，需要在1個(gè)開關(guān)周期（80微秒）內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)電流的跟蹤。系統(tǒng)控制如圖5所示?，F(xiàn)在是16頁\一共有27頁\編輯于星期二低電壓穿越能力曲線7、低電壓穿越智能樓宇光伏發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)并網(wǎng)發(fā)電，必須考慮電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)其運(yùn)行狀態(tài)對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響，低電壓穿越能力是一個(gè)重要的衡量指標(biāo)。

低電壓穿越是指在光伏發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌落時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)的并網(wǎng)設(shè)備能夠保持有條件的并網(wǎng)，必要時(shí)甚至可向電網(wǎng)提供一定的無功功率支持電網(wǎng)恢復(fù)。PCS低電壓穿越能力曲線如圖4所示，在并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌至20%額定電壓時(shí)能夠保證不脫網(wǎng)連續(xù)運(yùn)行625ms的能力，并網(wǎng)點(diǎn)電壓在發(fā)生跌落后2s內(nèi)能夠恢復(fù)到額定電壓的90%時(shí)，PCS能夠保證不脫網(wǎng)連續(xù)運(yùn)行?，F(xiàn)在是17頁\一共有27頁\編輯于星期二名稱指標(biāo)備注實(shí)測(cè)值交流側(cè)參數(shù)交流接線方式三相四線三相四線額定輸出功率15kVA15kVA輸出過載能力22.5kVA23kVA并網(wǎng)充放電模式額定電網(wǎng)電壓400V有效值392V允許電網(wǎng)電壓310～450V可設(shè)定可設(shè)定額定電網(wǎng)頻率50Hz50.1Hz總電流波形畸變率(THD)<4％額定功率時(shí)3.5%功率因數(shù)>0.99額定功率時(shí)0.992獨(dú)立逆變模式輸出電壓失真度<5％線性負(fù)載2%額定輸出頻率50±1％Hz50.1Hz額定直流功率15kW

15KW直流電壓范圍525-767VVdc515-767V額定直流電壓672VVdc（未完，接下表）8、PCS技術(shù)指標(biāo)現(xiàn)在是18頁\一共有27頁\編輯于星期二名稱內(nèi)容范圍實(shí)際值獨(dú)立逆變模式最大輸入電流30AIdc31A額定功率下穩(wěn)流精度±1％0.86%額定功率下直流電流紋波<1％IPP0.6%系統(tǒng)最大轉(zhuǎn)換效率94.0％含變壓器94.3%緊急停機(jī)有(通過緊急停機(jī)按鈕)有顯示和通信顯示觸摸屏有標(biāo)準(zhǔn)通信方式RS485、CAN

有（接上表）現(xiàn)在是19頁\一共有27頁\編輯于星期二四、監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖現(xiàn)在是20頁\一共有27頁\編輯于星期二五、光伏發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)監(jiān)控畫面現(xiàn)在是21頁\一共有27頁\編輯于星期二監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)所有設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)控制，并將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳至電力調(diào)度。六、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)1、概述數(shù)據(jù)采集和處理及控制操作功能人機(jī)會(huì)話功能異常狀態(tài)報(bào)警和提示功能、事件順序記錄（SOE）功能及事故追憶功能自動(dòng)電壓無功控制功能數(shù)據(jù)通信及數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能與智能設(shè)備接口功能系統(tǒng)自檢和恢復(fù)功能運(yùn)行管理及其它應(yīng)用功能系統(tǒng)安全與維護(hù)功能2、SCADA功能描述SCADA功能主要由主機(jī)兼操作員站和數(shù)據(jù)服務(wù)器完成。SCADA的基本功能如下：另外，作為智能控制調(diào)度系統(tǒng)的SCADA，還具備以下功能：

程序化操作：主機(jī)兼操作員站發(fā)出的控制指令，經(jīng)安全校核正確后自動(dòng)完成相關(guān)運(yùn)行方式變化要求的設(shè)備控制；具備自動(dòng)生成不同運(yùn)行方式下的典型操作流程的功能?，F(xiàn)在是22頁\一共有27頁\編輯于星期二1）儲(chǔ)能監(jiān)控功能3、各子系統(tǒng)監(jiān)控功能在智能監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)集成儲(chǔ)能PCS和電池本體監(jiān)控軟件，可以對(duì)電池本體的監(jiān)測(cè)和對(duì)PCS的監(jiān)控功能監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)要求手動(dòng)或自動(dòng)向系統(tǒng)發(fā)出指令，控制整個(gè)系統(tǒng)充放電狀態(tài)，設(shè)定電能曲線通過對(duì)三相電壓、電流、接觸器、斷路器等信號(hào)進(jìn)行采樣，實(shí)時(shí)輸出波形控制，達(dá)到調(diào)頻、調(diào)相、控制功率的功能。通過軟件對(duì)一組儲(chǔ)能模塊提供軟件保護(hù)功能，主要包括過壓、欠壓、過流、過溫、通訊異常、頻率等保護(hù)功能實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的管理，保障其安全穩(wěn)定運(yùn)行，提高供電可靠性可以對(duì)BMS和PCS的控制系統(tǒng)下達(dá)指令，從而實(shí)現(xiàn)所有的本地操作和維護(hù)功能在智能監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)集成光伏逆變器監(jiān)控軟件，完成對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的監(jiān)控。主要功能如下：3）環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（風(fēng)力、風(fēng)向、太陽光輻射、溫度等）2）光伏監(jiān)控功能光伏陣列工作點(diǎn)跟蹤控制逆變器跟蹤負(fù)荷控制對(duì)于孤島效應(yīng)的檢測(cè)及控制對(duì)各自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)、匯流箱和逆變器進(jìn)行監(jiān)控和管理實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電站的運(yùn)行數(shù)據(jù)，包括太陽電池組件的電參數(shù)、累