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)接獨立供電的太陽能光伏電站。主要應用于遠離公共電網(wǎng)的地區(qū)和一些特殊場所，如為邊遠偏僻農(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)接且共同承擔供電任務的太陽能光伏電站。它是太陽能光伏發(fā)電進入大規(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，是當今世界太陽能光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)展的主流趨勢。

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，計量柜等）

控制系統(tǒng)（含自動化監(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)計方案1、光伏電池板組件參數(shù)1）太陽能電池分類（目前國內(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)表對照表項目單晶硅電池組件（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。（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，運行維護最為簡單。（4）晶體硅光伏組件、剛性非晶硅組件安裝簡單方便。（5）非晶硅薄膜電池在價格、弱光響應，高溫性能等方面具有一定的優(yōu)勢，同時容易配合建筑物的整體效果進行造型，但是組件效率較低，在安裝場地面積有限情況下，會影響到安裝總?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)量的光伏組件進行串、并聯(lián)，再送入逆變器直流側(cè)。同時在匯流箱內(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)動當?shù)氐慕涣髫撦d，是整個太陽能發(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）保護功能逆變器保護功能孤島保護同時采用主動式和被動式保護，動作時間小于2s短路保護短路故障，動作時間小于20ms電網(wǎng)恢復自啟動2min內(nèi)啟動過流保護當輸出電流超過額定電流的150%時，逆變器0.1s內(nèi)自動保護欠壓保護具有電網(wǎng)欠壓保護,保護值可設(shè)定直流過壓保護工作狀態(tài)下直流電壓過壓保護，保護值可設(shè)定輸入極性反接保護當輸入端正、負極接反時，逆變器自動保護系統(tǒng)接地保護系統(tǒng)接地時自動保護現(xiàn)在是12頁\一共有27頁\編輯于星期二4、儲能變流器（PCS）基本功能及技術(shù)特性1）概述儲能變流器(簡稱PCS)雙向充放電的并網(wǎng)變流裝置

，它肩負著充電和電能回饋作用，是儲能系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備之一。當PCS從電網(wǎng)吸收能量時，運行在可控整流狀態(tài)對蓄電池充電，反之，若變流器向電網(wǎng)饋送能量時，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起來以平衡電網(wǎng)峰谷，它不僅可應對電網(wǎng)中斷和大面積停電等突發(fā)事件，同時，可用于太陽能及風力發(fā)電系統(tǒng)中，使其并網(wǎng)發(fā)電更穩(wěn)定。PCS能夠適應儲能系統(tǒng)不同的充放電控制模式

充放電模式可以通過遠方或就地進行參數(shù)設(shè)置，實現(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時間工作，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）儲能變流PCS在儲能系統(tǒng)中的典型應用現(xiàn)在是14頁\一共有27頁\編輯于星期二如圖所示，當斷開外部電網(wǎng)時，根據(jù)調(diào)度指令PCS和光伏逆變器可組成獨立微網(wǎng)的供電系統(tǒng)，該系統(tǒng)能實現(xiàn)對本地負載的供電。同時，當光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出的電能大于本地負載消耗的電能時，可通過PCS將多出的電能向電池組充電，如果電池組SOC達到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；當光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出的電能不能滿足本地負載消耗，則PCS轉(zhuǎn)入放電狀態(tài)向三相母線供應電能以穩(wěn)定交流母線電壓。PCS和光伏逆變器的獨立微網(wǎng)運行示意圖5、PCS和光伏逆變器的獨立微網(wǎng)運行現(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PCS的核心部件，并網(wǎng)逆變器的性能決定著整個系統(tǒng)的性能。PCS的并網(wǎng)逆變器采用三相全橋逆變器拓撲結(jié)構(gòu)，經(jīng)并網(wǎng)電抗器與電網(wǎng)相連。PCS實時對蓄電池電流控制，將蓄電池實際電流與設(shè)定電流進行比較，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個開關(guān)周期（80微秒）內(nèi)實現(xiàn)對目標電流的跟蹤。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)電儲能系統(tǒng)并網(wǎng)發(fā)電，必須考慮電網(wǎng)發(fā)生故障時其運行狀態(tài)對電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響，低電壓穿越能力是一個重要的衡量指標。

低電壓穿越是指在光伏發(fā)電儲能系統(tǒng)并網(wǎng)點電壓跌落時，系統(tǒng)內(nèi)的并網(wǎng)設(shè)備能夠保持有條件的并網(wǎng)，必要時甚至可向電網(wǎng)提供一定的無功功率支持電網(wǎng)恢復。PCS低電壓穿越能力曲線如圖4所示，在并網(wǎng)點電壓跌至20%額定電壓時能夠保證不脫網(wǎng)連續(xù)運行625ms的能力，并網(wǎng)點電壓在發(fā)生跌落后2s內(nèi)能夠恢復到額定電壓的90%時，PCS能夠保證不脫網(wǎng)連續(xù)運行。現(xiàn)在是17頁\一共有27頁\編輯于星期二名稱指標備注實測值交流側(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3.5%功率因數(shù)>0.99額定功率時0.992獨立逆變模式輸出電壓失真度<5％線性負載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)容范圍實際值獨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%緊急停機有(通過緊急停機按鈕)有顯示和通信顯示觸摸屏有標準通信方式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)實現(xiàn)對光伏發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)所有設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測和實時控制，并將實時數(shù)據(jù)遠傳至電力調(diào)度。六、計算機監(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會話功能異常狀態(tài)報警和提示功能、事件順序記錄（SOE）功能及事故追憶功能自動電壓無功控制功能數(shù)據(jù)通信及數(shù)據(jù)庫管理功能與智能設(shè)備接口功能系統(tǒng)自檢和恢復功能運行管理及其它應用功能系統(tǒng)安全與維護功能2、SCADA功能描述SCADA功能主要由主機兼操作員站和數(shù)據(jù)服務器完成。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：主機兼操作員站發(fā)出的控制指令，經(jīng)安全校核正確后自動完成相關(guān)運行方式變化要求的設(shè)備控制；具備自動生成不同運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)集成儲能PCS和電池本體監(jiān)控軟件，可以對電池本體的監(jiān)測和對PCS的監(jiān)控功能監(jiān)控整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)，根據(jù)要求手動或自動向系統(tǒng)發(fā)出指令，控制整個系統(tǒng)充放電狀態(tài)，設(shè)定電能曲線通過對三相電壓、電流、接觸器、斷路器等信號進行采樣，實時輸出波形控制，達到調(diào)頻、調(diào)相、控制功率的功能。通過軟件對一組儲能模塊提供軟件保護功能，主要包括過壓、欠壓、過流、過溫、通訊異常、頻率等保護功能實現(xiàn)對電池的管理，保障其安全穩(wěn)定運行，提高供電可靠性可以對BMS和PCS的控制系統(tǒng)下達指令，從而實現(xiàn)所有的本地操作和維護功能在智能監(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)測系統(tǒng)（風力、風向、太陽光輻射、溫度等）2）光伏監(jiān)控功能光伏陣列工作點跟蹤控制逆變器跟蹤負荷控制對于孤島效應的檢測及控制對各自動跟蹤系統(tǒng)、匯流箱和逆變器進行監(jiān)控和管理實時監(jiān)測電站的運行數(shù)據(jù)，包括太陽電池組件的電參數(shù)、累