光伏電站發(fā)電系統(tǒng)介紹(2015.11.16)

1、光伏電站發(fā)電系統(tǒng)介紹光伏電站發(fā)電系統(tǒng)介紹一、光伏行業(yè)介紹一、光伏行業(yè)介紹1、可再生能源發(fā)展需求和太陽能利用、可再生能源發(fā)展需求和太陽能利用人類生存發(fā)展離不開對(duì)能源的需求。近二百多年的工業(yè)化進(jìn)程導(dǎo)致對(duì)化石能源的巨額消耗，時(shí)破壞了生態(tài)環(huán)境，成全球變暖?；茉吹挠邢扌院蛯?duì)環(huán)境的負(fù)面影響催生了對(duì)替代和可再生能源的需求。太陽能是各種可再生能源中最重要、最豐富的基本能源。目前，太陽能的利用主要通過光-熱、光-電、光-化學(xué)、光-生物質(zhì)等幾種轉(zhuǎn)換方式實(shí)現(xiàn)，開發(fā)利用過程基本無污染，是已知的最清潔、最安全的能源。2、技術(shù)發(fā)展催生光伏產(chǎn)業(yè)、技術(shù)發(fā)展催生光伏產(chǎn)業(yè)技術(shù)是影響產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要因素。光伏產(chǎn)業(yè)最基本、最重

2、要的技術(shù)就是提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率。1954年，美國貝爾實(shí)驗(yàn)室首次制成了光電轉(zhuǎn)換效率為4.5%的單晶硅太陽能電池，實(shí)用光伏發(fā)電技術(shù)誕生。此后光伏產(chǎn)業(yè)技術(shù)不斷進(jìn)步，光電轉(zhuǎn)換效率進(jìn)一步提高，成本持續(xù)降低，促使光伏產(chǎn)業(yè)得以快速發(fā)展。單晶硅實(shí)驗(yàn)室最高效率為24.7%。3、政策扶持促使光伏產(chǎn)業(yè)大發(fā)展、政策扶持促使光伏產(chǎn)業(yè)大發(fā)展我國承諾2030年單位GDP碳排放在2005年基礎(chǔ)上下降60%至65%，非化石能源比重達(dá)到20%.特點(diǎn)：屬于新能源，環(huán)境的選擇、政府支持，特點(diǎn)：屬于新能源，環(huán)境的選擇、政府支持，也也是大勢(shì)所趨！是大勢(shì)所趨！二、光伏運(yùn)維行業(yè)介紹二、光伏運(yùn)維行業(yè)介紹1、光伏運(yùn)維行業(yè)屬于一個(gè)新的行

3、業(yè)，目前該行業(yè)是處于一個(gè)起步階段，不管對(duì)于該行業(yè)還是對(duì)于個(gè)人來說都有很大的發(fā)展和提升的空間。2、尤其對(duì)于個(gè)人來說，新行業(yè)最重要的便是需要不斷的創(chuàng)新和提升，這對(duì)個(gè)人自由展示才能和才華來說，是一個(gè)很好的機(jī)會(huì)。3、該行業(yè)工作人員即需要具備光伏發(fā)電系統(tǒng)的專業(yè)知識(shí)，也需要具備高壓設(shè)備運(yùn)行專業(yè)知識(shí)，還需要相關(guān)設(shè)備的檢修工作能力，對(duì)該行業(yè)從業(yè)人員的能力要求較高。特點(diǎn)：是機(jī)遇同樣是挑戰(zhàn)，需要每個(gè)人自己去把握！特點(diǎn)：是機(jī)遇同樣是挑戰(zhàn)，需要每個(gè)人自己去把握！三、光伏電站的發(fā)電原理三、光伏電站的發(fā)電原理光伏發(fā)電是指利用太陽能電池這種半導(dǎo)體電子器件的P-N結(jié)光生伏打效應(yīng)原理有效地吸收太陽光輻射能，通過轉(zhuǎn)換裝置使之轉(zhuǎn)變

4、成電能的直接發(fā)電方式，是當(dāng)今太陽光發(fā)電的主流，具有可再生、無污染等優(yōu)勢(shì)。三、光伏電站的發(fā)電原理三、光伏電站的發(fā)電原理太陽電池在陽光照射時(shí)產(chǎn)生光電壓現(xiàn)象稱為光伏效應(yīng)。太陽能光伏發(fā)電是利用太陽電池的光伏效應(yīng)（photovoltai effect）原理把太陽輻射能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿陌l(fā)電方式。四、光伏電站的分類四、光伏電站的分類 光伏發(fā)電技術(shù)根據(jù)是否并網(wǎng)分類1、離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)2、 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)四、光伏電站的分類四、光伏電站的分類光伏發(fā)電系統(tǒng)按安裝容量可分為下列三種系統(tǒng):小型光伏發(fā)電系統(tǒng)小型光伏發(fā)電系統(tǒng)安裝容量小于或等于lMWp中型光伏發(fā)電系統(tǒng)中型光伏發(fā)電系統(tǒng)安裝容量大于lMWp和小于或等于30MW

5、p大型光伏發(fā)電系統(tǒng)大型光伏發(fā)電系統(tǒng)安裝容量大于30MWp四、光伏電站的分類四、光伏電站的分類根據(jù)并網(wǎng)光伏電站的接入電壓等級(jí)，并網(wǎng)光伏電站可以分為：小型光伏電站小型光伏電站中型光伏電站中型光伏電站大型光伏電站大型光伏電站通過380V電壓及以下等級(jí)接入電網(wǎng)的電站；即發(fā)即用、多余的電能送入電網(wǎng)通過10kV35kV電壓等級(jí)接入電網(wǎng)的電站；通過升壓裝置將電能饋入電網(wǎng)通過66kV及以上電壓等級(jí)接入電網(wǎng)的電站。通過升壓裝置將電能饋入電網(wǎng)，遠(yuǎn)距離傳輸A AB BC C四、光伏電站的分類四、光伏電站的分類離網(wǎng)電站離網(wǎng)電站 獨(dú)立光伏系統(tǒng)的規(guī)模和應(yīng)用形式各異，系統(tǒng)規(guī)?？缍群艽?，小到0.32W 的太陽能庭院燈，大到M

6、W級(jí)的太陽能光伏電站。其應(yīng)用形式也多種多樣，在家用、交通、通信、空間應(yīng)用等諸多領(lǐng)域都能得到廣泛的應(yīng)用。盡管光伏系統(tǒng)規(guī)模大小不一，但其組成結(jié)構(gòu)和工作原理基本相同。太陽能電池板獨(dú)立光伏系統(tǒng)的構(gòu)成控制器蓄電池逆變器1243戶用領(lǐng)域交通領(lǐng)域通訊/通信領(lǐng)域小型電源:用于邊遠(yuǎn)無電地區(qū)如高原、海島、牧區(qū)、邊防哨所等軍民生活用電，負(fù)載如照明、電視、收錄機(jī)等；光伏水泵：解決無電地區(qū)的深水井飲用、灌溉。航標(biāo)燈、交通/鐵路信號(hào)燈、交通警示/標(biāo)志燈、路燈、高空障礙燈、公路/鐵路無線電話亭、無人值守道班供電等。太陽能無人值守微波中繼站、光纜維護(hù)站、廣播/通訊/尋呼電源系統(tǒng)；農(nóng)村載波電話光伏系統(tǒng)、小型通信機(jī)、士兵GPS供

7、電等。 四、光伏電站的分類四、光伏電站的分類離網(wǎng)電站離網(wǎng)電站四、光伏電站的分類四、光伏電站的分類離網(wǎng)電站離網(wǎng)電站太陽能照明同樣可以應(yīng)用于商業(yè)，如公交站臺(tái)、廣告燈箱等。四、光伏電站的分類四、光伏電站的分類離網(wǎng)電站離網(wǎng)電站 太陽能路燈系統(tǒng)主要由太陽能電池組件、燈桿、燈具、蓄電池、充放電控制器、（逆變器）等設(shè)備組成。四、光伏電站的分類四、光伏電站的分類離網(wǎng)電站離網(wǎng)電站 中、大型離網(wǎng)電站，解決偏遠(yuǎn)地區(qū)村落、開發(fā)區(qū)等大型用電負(fù)荷地區(qū)的離網(wǎng)光伏電站。四、光伏電站的分類四、光伏電站的分類并網(wǎng)電站并網(wǎng)電站集中式地面電站集中安裝在地面區(qū)域的光伏電站，一般采用高壓、特高壓并網(wǎng)分布式屋頂電站組件安裝在屋頂?shù)墓夥娬?/p>

8、，多數(shù)為380V電壓并網(wǎng)，自發(fā)自用光伏大棚光伏電站與農(nóng)業(yè)大棚相結(jié)合，一般采用高壓、特高壓并網(wǎng)四、光伏電站的分類四、光伏電站的分類并網(wǎng)電站并網(wǎng)電站四、光伏電站的分類四、光伏電站的分類并網(wǎng)電站并網(wǎng)電站大中型集中式地面光伏電站的基本特點(diǎn)是：光伏電站安裝整體容量大，占地面積廣闊；很多電站是建設(shè)在偏僻的人煙稀少的地方，光伏電站土建工程量較大；為了光伏電站正常運(yùn)行與維護(hù)，光伏電站需要專業(yè)人員駐守維護(hù)，相應(yīng)的附屬設(shè)施較多。四、光伏電站的分類四、光伏電站的分類并網(wǎng)電站并網(wǎng)電站分布式屋頂并網(wǎng)光伏電站基本組成通常包括如下幾個(gè)部分：與建筑屋面結(jié)合的基礎(chǔ)、光伏方陣光伏方陣支架安裝形式、光伏組件方陣布局、光伏直流/交流

9、電氣結(jié)構(gòu)、并網(wǎng)接入部分等。大部分分布式光伏電站與集中式光伏電站相比安裝容量偏小、接入電壓等級(jí)較低，接近負(fù)荷，對(duì)電網(wǎng)影響小等特點(diǎn)，可以應(yīng)用在大中型工業(yè)廠房、公共建筑以及居民屋頂?shù)冉ㄖ?。四、光伏電站的分類四、光伏電站的分類并網(wǎng)電站并網(wǎng)電站大中型集中式地面光伏電站通常由太陽能光伏組件方陣、光伏逆變/光伏電氣系統(tǒng)和光伏電站并網(wǎng)接入系統(tǒng)等三大部分組成。大中型集中式地面光伏電站的基本器件與設(shè)備包括：光伏方陣、光伏方陣地基/基礎(chǔ)/支架、直流匯流箱、直流配電柜、并網(wǎng)逆變器、交流配電柜、高壓柜（進(jìn)線柜、出線柜）、計(jì)量柜、電能監(jiān)測(cè)儀、升壓變壓器、消防配套設(shè)施等設(shè)備，另外還有電站監(jiān)控裝置和環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置等。四、光伏

10、電站的分類四、光伏電站的分類并網(wǎng)電站并網(wǎng)電站分布式發(fā)電（Distributed Generation，簡(jiǎn)稱DG），通常是指發(fā)電功率在幾千瓦至數(shù)百兆瓦（也有的建議限制在3050兆瓦以下）的小型模塊化、分散式、布置在用電用戶附近的高效、可靠的發(fā)電單元。BIPVBAPV四、光伏電站的分類四、光伏電站的分類并網(wǎng)電站并網(wǎng)電站光伏農(nóng)業(yè)科技大棚是一種與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合，棚頂太陽能發(fā)電、棚內(nèi)發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的新型光伏系統(tǒng)工程，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的一種新模式。它通過建設(shè)棚頂光伏電力工程實(shí)現(xiàn)清潔能源發(fā)電，最終并入國家電網(wǎng)，同時(shí)在棚下將光伏科技與現(xiàn)代物理農(nóng)業(yè)發(fā)展有機(jī)結(jié)合，發(fā)展現(xiàn)代物理高效農(nóng)業(yè)，探索農(nóng)作物生產(chǎn)安全高效新模式，有

11、效地利用有限的資源、空間，提高單位土地經(jīng)濟(jì)效益。五、光伏電站的組成五、光伏電站的組成電池組件匯流箱電網(wǎng)變壓器配電裝置逆變器二次設(shè)備六、光伏電站的主要設(shè)備及其功能六、光伏電站的主要設(shè)備及其功能1、電池組件 太陽能電池的基本單元是太陽能電池的基本單元是“電池片電池片”，一定數(shù)量的電池片通，一定數(shù)量的電池片通過封裝工藝串聯(lián)在一起形成電池組件。過封裝工藝串聯(lián)在一起形成電池組件。六、光伏電站的主要設(shè)備及其功能六、光伏電站的主要設(shè)備及其功能1、電池組件目前光伏電站常用的電池組件有以下三種：?jiǎn)尉Ч桦姵亟M件：光電轉(zhuǎn)換效率為18%左右，實(shí)驗(yàn)室最高可達(dá)到25，是目前所有種類的太陽能電池中光電轉(zhuǎn)換效率最高的，堅(jiān)固耐

12、用，使用壽實(shí)驗(yàn)室命最高可達(dá)25年，但制作成本高。多晶硅電池組件：制作工藝與單晶硅電池相近，光電轉(zhuǎn)換效率約14左右 ，實(shí)驗(yàn)室可達(dá)到20.4%，制作成本比單晶硅電池低，制作成本比單晶硅電池低，但壽命比單晶硅電池短。非晶硅電池組件：是新型薄膜式電池組件，制作工藝與單晶硅和多晶硅電池的完全不同，制作成本低。弱光性能優(yōu)于晶硅電池。但光電轉(zhuǎn)換效率偏低，且衰減較快。六、光伏電站的主要設(shè)備及其功能六、光伏電站的主要設(shè)備及其功能光伏防雷匯流箱安裝于太陽能電池方陣陣列內(nèi)，它的主要作用是將太陽能電池組件串的直流電纜，接入后進(jìn)行匯流，再與并網(wǎng)逆變器或直流防雷配電柜連接，以方便維修和操作。2、光伏防雷匯流箱-電池串列1

13、(-)電池串列2(-)-電池串列4(-)電池串列3(-)-電池串列5(-)電池串列6(-)-電池串列6(+)電池串列5(+)電池串列3(+)電池串列4(+)電池串列2(+)斷路器-+高壓熔絲光伏陣列防雷匯流箱電池串列1(+)接地直流輸出(+)直流輸出(-)防雷器匯流箱的電氣原理框圖如下圖所示匯流箱的電氣原理框圖如下圖所示上圖所示之光伏陣列防雷匯流箱為6路輸入，針對(duì)具體設(shè)計(jì)情況需求，輸入電池串列可相應(yīng)增加或減少。六、光伏電站的主要設(shè)備及其功能六、光伏電站的主要設(shè)備及其功能3、并網(wǎng)逆變器光伏并網(wǎng)逆變器（下稱逆變器）是光伏發(fā)電系統(tǒng)中的核心設(shè)備。逆變器將光伏方陣產(chǎn)生的直流電（DC）逆變?yōu)槿嗾医涣麟?/p>

14、（AC），輸出符合電網(wǎng)要求的電能。逆變器是進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵設(shè)備，其效率指標(biāo)、電氣性能參數(shù)等，將直接影響電站系統(tǒng)發(fā)電量。六、光伏電站的主要設(shè)備及其功能六、光伏電站的主要設(shè)備及其功能逆變器滿足以下要求：a)并網(wǎng)逆變器的功率因數(shù)和電能質(zhì)量應(yīng)滿足電網(wǎng)要求。b)逆變器額定功率應(yīng)滿足用于海拔高度的要求，其內(nèi)絕緣等電氣性能滿足要求。 c)逆變器使用太陽電池組件最大功率跟蹤技術(shù)(MPPT)。 d)逆變器具有極性反接保護(hù)、短路保護(hù)、孤島效應(yīng)保護(hù)、過溫保護(hù)、交流過流及直流過流保護(hù)、直流母線過電壓保護(hù)、電網(wǎng)斷電、電網(wǎng)過欠壓、電網(wǎng)過欠頻、光伏陣列及逆變器本身的接地檢測(cè)及保護(hù)功能等。六、光伏電站的主要設(shè)備及其功能六、

15、光伏電站的主要設(shè)備及其功能4.1 就地升壓變（油式/干式）將逆變完之后的交流電壓進(jìn)行就地升壓，多臺(tái)就地升壓變升高電壓后T接送至高壓配電室。4、就地升壓變?cè)O(shè)備房4.2 低壓（萬能式）智能式斷路器分配逆變器交流測(cè)負(fù)荷，為就地升壓變低壓測(cè)開關(guān)設(shè)備。4.3 高壓負(fù)荷開關(guān)為就地升壓變高壓測(cè)開關(guān)。六、光伏電站的主要設(shè)備及其功能六、光伏電站的主要設(shè)備及其功能5、高低壓配電裝置高、低壓配電裝置主要用于控制站內(nèi)電能的通、斷，分配及交換，一般有380V、10KV、35KV等電壓等級(jí)。低壓柜指站用電及其相關(guān)設(shè)備。六、光伏電站的主要設(shè)備及其功能六、光伏電站的主要設(shè)備及其功能6、變壓器變壓器是一種靜止的電器，它利用電磁

16、感應(yīng)原理把交流電壓轉(zhuǎn)換成相同頻率的另一種交流電壓。其結(jié)構(gòu)的主要部分是兩個(gè)（或兩個(gè)以上）互相絕緣的繞組，套在一個(gè)共同的鐵芯上，兩個(gè)繞組之間通過磁場(chǎng)而耦合，但在電的方面沒有直接聯(lián)系，能量的轉(zhuǎn)換以磁場(chǎng)為媒介。在兩個(gè)繞組中，把接到電源一側(cè)的繞組稱為一次繞組，簡(jiǎn)稱原邊，而把接到負(fù)載一側(cè)的繞組稱為二次繞組，簡(jiǎn)稱副邊。當(dāng)原邊接到交流電源時(shí)，在外施電壓作用下，一次繞組中通過交流電流，并在鐵芯中產(chǎn)生六、光伏電站的主要設(shè)備及其功能六、光伏電站的主要設(shè)備及其功能變壓器按相數(shù)區(qū)分可以分為三相變壓器和單相變壓器；按繞組數(shù)目來區(qū)分，可以分為兩繞組和三繞組變壓器；按冷卻介質(zhì)分，可以分為油浸式變壓器、干式變壓器（空氣冷卻式）

17、以及水冷式變壓器。交變磁通，其頻率和外施電壓的頻率一致，這個(gè)交變磁通同時(shí)交鏈著一次、二次繞組，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，交變磁通在原、副繞組中感應(yīng)出相同頻率的電勢(shì)，副邊有了電勢(shì)便向負(fù)載輸出電能，實(shí)現(xiàn)了能量的轉(zhuǎn)換。利用一次、二次繞組匝數(shù)的不同以及不同的繞組聯(lián)接法，可使原、副邊有不同的電壓、電流和相數(shù)。六、光伏電站的主要設(shè)備及其功能六、光伏電站的主要設(shè)備及其功能7、室外間隔式設(shè)備7.1、室外SF6斷路器（分合位置、氣體壓力、彈簧儲(chǔ)能）7.2、室外PT、CT （為保護(hù)、檢測(cè)裝置、儀表提供電壓和電流）7.4、室外避雷器設(shè)備 （ 母線過電壓進(jìn)行保護(hù)）7.3、室外隔離開關(guān) （ 配合斷路器使用，提供明顯的斷開電）六

18、、光伏電站的主要設(shè)備及其功能六、光伏電站的主要設(shè)備及其功能8、主控室設(shè)備（繼電保護(hù)、通訊）8.1 母線縱差保護(hù)。8.2 光纖差動(dòng)保護(hù)。8.3 失步解列。8.4 過流保護(hù)。8.5 通訊設(shè)備、調(diào)度通信、光功率預(yù)測(cè)、蓄電池、直流控制屏、UPS電源。六、光伏電站的主要設(shè)備及其功能六、光伏電站的主要設(shè)備及其功能9、監(jiān)控室設(shè)備9.1 監(jiān)控主機(jī)+操作后臺(tái)9.2 五防主機(jī)9.3 光功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)9.4 調(diào)度通訊系統(tǒng) 9.5 視頻監(jiān)控后臺(tái) （全站視頻監(jiān)控）9.6 調(diào)度管理系統(tǒng) （電站調(diào)度管理，與調(diào)度進(jìn)行工作對(duì)接用 ）六、光伏電站的主要設(shè)備及其功能六、光伏電站的主要設(shè)備及其功能10、氣象站采集風(fēng)速、風(fēng)向、輻照度、溫濕度等氣象數(shù)據(jù)，為光功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)提供有效氣象數(shù)據(jù)。七、影響光伏電站發(fā)電量的幾個(gè)因素七、影響光伏電站發(fā)電量的幾個(gè)因素1：太陽輻射量：太陽輻射量2：太陽電池組件的傾斜角度：太陽電池組件的傾斜角度3：太陽電池組件的效率：太陽電池組件的效率4：組合損失（串聯(lián)失配、并聯(lián)失配）：組合損失（串聯(lián)失配、并聯(lián)失配）5：溫度特性：溫度特性6：灰塵損失：灰塵損失7：最大輸出功率跟蹤：最大輸出功率跟蹤 （MPPT）8：線路損失（直流側(cè)、交流測(cè)）：線路損失（