光伏發(fā)電系統(tǒng)介紹

1、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江蘇金思源電力科技有限公司一、光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)示意圖一、光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)示意圖1 1、典型光伏發(fā)電系統(tǒng)示意圖、典型光伏發(fā)電系統(tǒng)示意圖2 2、光伏發(fā)電系統(tǒng)（帶儲(chǔ)能系統(tǒng)）示意圖、光伏發(fā)電系統(tǒng)（帶儲(chǔ)能系統(tǒng)）示意圖二、并網(wǎng)光伏電站基本構(gòu)架二、并網(wǎng)光伏電站基本構(gòu)架離網(wǎng)太陽能光伏電站離網(wǎng)太陽能光伏電站n 未與公電網(wǎng)相聯(lián)接獨(dú)立供電的太陽 能光伏電站。n 主要應(yīng)用于遠(yuǎn)離公共電網(wǎng)的地區(qū) 和一些特殊場所，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、概述概述太陽能光伏電站按照運(yùn)行方式可分為太陽能光伏

2、電站按照運(yùn)行方式可分為:并網(wǎng)太陽能光伏電站并網(wǎng)太陽能光伏電站n 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。n 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 。 2 2、光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的組成部分、光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的組成部分n 太陽能電池組件n 匯流箱n 并網(wǎng)逆變器n 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）n 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）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 1、光伏電池板組件參數(shù)、光伏電

3、池板組件參數(shù)1）太陽能電池分類）太陽能電池分類（目前國內(nèi)常用商業(yè)類）目前國內(nèi)常用商業(yè)類） n 單晶硅電池單晶硅電池n 多晶硅電池多晶硅電池n 非晶體硅薄膜電池非晶體硅薄膜電池2 2）各種光伏組件基本參數(shù)表對照表）各種光伏組件基本參數(shù)表對照表項(xiàng)目項(xiàng)目單晶硅電池組件單晶硅電池組件（245W)245W)多晶硅電池多晶硅電池組件組件非晶硅薄膜非晶硅薄膜半透明組件半透明組件(48W)(48W)最大功率最大功率PmPm(W)(W)24524524240 048W48W最大功率下工作電壓最大功率下工作電壓(V)(V)29.9229.9229.7229.726464最大功率下工作電流最大功率下工作電流(I)(

4、I)8.8.1919 8.488.480.760.76開路電壓開路電壓(V)(V)37.637.68 837.5137.518484短短路電流路電流(A)(A)8.8.56568.088.080.960.96最大系統(tǒng)電壓最大系統(tǒng)電壓(V)(V)DC1000VDC1000VDC1000VDC1000VDC1000VDC1000V電池片尺寸電池片尺寸156156156156156156156156電池片數(shù)量電池片數(shù)量60606060電池組件尺寸電池組件尺寸(cm)(cm)1650 1650 990 990 40401650 1650 990 990 40401245 1245 635 635 7.

5、57.5電池組件重量電池組件重量(kg)(kg)19.519.514.414.43 3）各種電池的性能比較）各種電池的性能比較名稱名稱轉(zhuǎn)換效率轉(zhuǎn)換效率安裝方式安裝方式性能比較性能比較 單晶硅電池單晶硅電池20.4%20.4%（2cm2cm2cm2cm）鋁合金邊框。鋁合金邊框。適合屋頂、地面大適合屋頂、地面大型光伏電站型光伏電站（1 1）晶體硅太陽能電池組件技術(shù)成熟，）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。且產(chǎn)品性能穩(wěn)定，使用壽命長。（2 2）商業(yè)化使用的太陽能電池組件中，）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，多晶硅其次單晶硅組件轉(zhuǎn)換效率最高，多晶硅其次，但

6、兩者相差不大。，但兩者相差不大。（3 3）晶體硅電池組件、剛性非晶硅組件）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)最為簡單。故障率極低，運(yùn)行維護(hù)最為簡單。（4 4）晶體硅光伏組件、剛性非晶硅組件）晶體硅光伏組件、剛性非晶硅組件安裝簡單方便。安裝簡單方便。（5 5）非晶硅薄膜電池在價(jià)格、弱光響應(yīng)）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，同，高溫性能等方面具有一定的優(yōu)勢，同時(shí)容易配合建筑物的整體效果進(jìn)行造型時(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，在安裝場地面積，但是組件效率較低，在安裝場地面積有限情況下，會(huì)影響到安裝總?cè)萘?。有限情況下，會(huì)影響到安裝總?cè)?/p>

7、量。多晶硅電池多晶硅電池14.5%14.5%（2cm2cm2cm2cm）鋁合金邊框。鋁合金邊框。適合屋頂、地面大適合屋頂、地面大型光伏電站型光伏電站非晶硅薄膜電池非晶硅薄膜電池8.6%8.6%（10cm10cm10cm10cm）無邊框，適合與建無邊框，適合與建筑一體化安裝筑一體化安裝2 2、匯流箱的選型、匯流箱的選型n 匯流箱的作用：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。3 3、光伏逆變器基本功能及技術(shù)

8、特性、光伏逆變器基本功能及技術(shù)特性 1 1）基本功能）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。逆變器電氣回路圖逆變器電氣回路圖n 完成DC/AC 轉(zhuǎn)換的電流連接到電網(wǎng)n 找出最佳的操作點(diǎn)以優(yōu)化太陽能光伏系統(tǒng)的效率2 2）光伏逆變器技術(shù)特性）光伏逆變器技術(shù)特性光伏并網(wǎng)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)直流側(cè)最大直流功率最大直流功率10-500kWp10-500kWp 根據(jù)光伏電站的光伏組件安裝情況，合根據(jù)光伏電站的光伏組件安裝情況，合理配置逆變器容量理配置逆變器容量MPPTM

9、PPT范圍范圍230230-820V -820V 根據(jù)光伏組件的工作電壓及組串的數(shù)量根據(jù)光伏組件的工作電壓及組串的數(shù)量確定逆變器的確定逆變器的MPPTMPPT電壓范圍電壓范圍最大直流電壓最大直流電壓880V 880V 目前光伏組件最大系統(tǒng)電壓為目前光伏組件最大系統(tǒng)電壓為DC1000VDC1000V最大直流輸入電流最大直流輸入電流75750 0A A 輸入最大功率、輸入最大功率、MPPTMPPT為為880V880V最大輸入路數(shù)最大輸入路數(shù)4 4 交流側(cè)交流側(cè)額定輸出功率額定輸出功率 10-500kW10-500kW 額定電網(wǎng)電壓額定電網(wǎng)電壓 三相三相380Vac 380Vac 允許電網(wǎng)電壓允許電

10、網(wǎng)電壓 310-450Vac 310-450Vac 額定電網(wǎng)頻率額定電網(wǎng)頻率 50Hz 50Hz 允許電網(wǎng)頻率允許電網(wǎng)頻率 47-51.5Hz 47-51.5Hz 功率因素功率因素 0.990.99（額定功率）（額定功率）總電流波形失真率總電流波形失真率 3%3%（額定功率額定功率）夜間損耗夜間損耗 30W 30W 最大效率最大效率 96.5%96.5%（含變壓器）（含變壓器） 3 3）保護(hù)功能）保護(hù)功能逆變器保護(hù)功能逆變器保護(hù)功能孤島保護(hù)孤島保護(hù) 同時(shí)同時(shí)采用主動(dòng)式和被動(dòng)式保護(hù)，動(dòng)作時(shí)間小于采用主動(dòng)式和被動(dòng)式保護(hù)，動(dòng)作時(shí)間小于2s 2s 短路保護(hù)短路保護(hù) 短路故障，動(dòng)作時(shí)間小于短路故障，動(dòng)作

11、時(shí)間小于20ms20ms電網(wǎng)恢復(fù)自啟動(dòng)電網(wǎng)恢復(fù)自啟動(dòng) 2min 2min 內(nèi)啟動(dòng)內(nèi)啟動(dòng)過流保護(hù)過流保護(hù) 當(dāng)輸出電流超過額定電流的當(dāng)輸出電流超過額定電流的150%150%時(shí)，逆變器時(shí)，逆變器0.1s0.1s內(nèi)自動(dòng)保護(hù)內(nèi)自動(dòng)保護(hù) 欠壓保護(hù)欠壓保護(hù) 具有電網(wǎng)欠壓保護(hù)具有電網(wǎng)欠壓保護(hù) , ,保護(hù)值可設(shè)定保護(hù)值可設(shè)定直流過壓保護(hù)直流過壓保護(hù) 工作狀態(tài)下直流電壓過壓保護(hù)工作狀態(tài)下直流電壓過壓保護(hù) ，保護(hù)值可設(shè)定，保護(hù)值可設(shè)定輸入極性反接保護(hù)輸入極性反接保護(hù) 當(dāng)輸入端正、負(fù)極接反時(shí)，當(dāng)輸入端正、負(fù)極接反時(shí)，逆變器自動(dòng)保護(hù)逆變器自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)接地保護(hù)系統(tǒng)接地保護(hù) 系統(tǒng)接地時(shí)自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)接地時(shí)自動(dòng)保護(hù)4 4、儲(chǔ)能

12、變流器（、儲(chǔ)能變流器（PCSPCS）基本功能及技術(shù)特性）基本功能及技術(shù)特性1 1）概述）概述n 儲(chǔ)能變流器(簡稱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。n 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

13、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(shí)間工作，最大功率能滿足電池組的迅速放電能力。2 2）儲(chǔ)能變流）儲(chǔ)能變流PCSPCS在儲(chǔ)能系統(tǒng)中的典型應(yīng)用在儲(chǔ)能系統(tǒng)中的典型應(yīng)用如圖所示，當(dāng)斷開外部電網(wǎng)時(shí)，根據(jù)如圖所示，當(dāng)斷開外部電網(wǎng)時(shí)，根據(jù)調(diào)度指令調(diào)度指令PCSPCS和光伏逆變器可組成獨(dú)立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)對本微網(wǎng)的供電系統(tǒng)，該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)對本地負(fù)載的供電。同時(shí)，當(dāng)光伏發(fā)電系地負(fù)載的供電。同時(shí)，當(dāng)光伏發(fā)電系統(tǒng)統(tǒng)發(fā)出的電能大于本地負(fù)載消耗的電發(fā)出的電能大于本地負(fù)載消耗的電能時(shí)，可通過能時(shí)，可通過PCSPCS將多出的電能向電池將多出的電能向電池組充電，如果電池組

14、組充電，如果電池組SOCSOC達(dá)到達(dá)到100%100%，則，則光伏逆變器調(diào)節(jié)輸出功率以穩(wěn)定三相光伏逆變器調(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)交流母線的電壓；當(dāng)光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)發(fā)出的電能不能滿足本地負(fù)載消耗，則出的電能不能滿足本地負(fù)載消耗，則PCSPCS轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)入放電狀態(tài)向三相母線供應(yīng)電能放電狀態(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)行示意圖和光伏逆變器的獨(dú)立微網(wǎng)運(yùn)行示意圖5 5、PCSPCS和光伏逆變器的獨(dú)立微網(wǎng)運(yùn)行和光伏逆變器的獨(dú)立微網(wǎng)運(yùn)行6 6、PCSPCS并網(wǎng)電流和蓄電池電流控制并網(wǎng)電流和蓄電池電流控制n 并網(wǎng)逆變器是整個(gè)并網(wǎng)逆

15、變器是整個(gè)PCSPCS的核心的核心部件部件，并網(wǎng)逆變器的性能決定著整個(gè)系統(tǒng)，并網(wǎng)逆變器的性能決定著整個(gè)系統(tǒng)的性能。的性能。PCSPCS的并網(wǎng)逆變器采用三相的并網(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。與電網(wǎng)相連。n PCS PCS實(shí)時(shí)實(shí)時(shí)對蓄電池電流控制，將蓄對蓄電池電流控制，將蓄電池實(shí)際電流與設(shè)定電流進(jìn)行比較電池實(shí)際電流與設(shè)定電流進(jìn)行比較，通過通過PIPI調(diào)節(jié)給出并網(wǎng)電流參考值。調(diào)節(jié)給出并網(wǎng)電流參考值。n 并網(wǎng)電流波形控制要求快速，需要并網(wǎng)電流波形控制要求快速，需要在在1 1個(gè)開關(guān)周期（個(gè)開關(guān)周期（8080微秒）內(nèi)實(shí)現(xiàn)對微秒）內(nèi)實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)電流

16、的跟蹤目標(biāo)電流的跟蹤。系統(tǒng)控制如圖。系統(tǒng)控制如圖5 5所所示示。低電壓穿越能力曲線低電壓穿越能力曲線7 7、低電壓穿越、低電壓穿越n 智能樓宇光伏發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)并網(wǎng)發(fā)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)行電，必須考慮電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)其運(yùn)行狀態(tài)對電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響，低電壓穿狀態(tài)對電網(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)。越能力是一個(gè)重要的衡量指標(biāo)。n 低電壓穿越是指在光伏發(fā)電儲(chǔ)能系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)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)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

17、支甚至可向電網(wǎng)提供一定的無功功率支持電網(wǎng)恢復(fù)。持電網(wǎng)恢復(fù)。n PCS PCS低電壓穿越能力曲線如圖低電壓穿越能力曲線如圖4 4所示所示，在并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌至，在并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌至20%20%額定電壓時(shí)能額定電壓時(shí)能夠保證不脫網(wǎng)連續(xù)運(yùn)行夠保證不脫網(wǎng)連續(xù)運(yùn)行625ms625ms的能力，的能力，并網(wǎng)點(diǎn)電壓在發(fā)生跌落后并網(wǎng)點(diǎn)電壓在發(fā)生跌落后2s2s內(nèi)能夠恢內(nèi)能夠恢復(fù)到額定電壓的復(fù)到額定電壓的90%90%時(shí)，時(shí)，PCSPCS能夠保證能夠保證不脫網(wǎng)連續(xù)運(yùn)不脫網(wǎng)連續(xù)運(yùn)行行。名稱名稱指標(biāo)指標(biāo)備注備注實(shí)測值實(shí)測值交流側(cè)參數(shù)交流側(cè)參數(shù)交流接線方式交流接線方式 三相四線三相四線 三相四線三相四線額定輸出功率額定輸出功率 1

18、5kVA 15kVA 15kVA15kVA輸出過載能力輸出過載能力 22.5kVA 22.5kVA 2323kVAkVA并網(wǎng)充放電模式并網(wǎng)充放電模式額定電網(wǎng)電壓額定電網(wǎng)電壓 400V400V有效值有效值 392V392V允許電網(wǎng)電壓允許電網(wǎng)電壓 310310450V450V可設(shè)定可設(shè)定 可設(shè)定可設(shè)定額定電網(wǎng)頻率額定電網(wǎng)頻率 5050HzHz50.1 Hz50.1 Hz總電流波形畸變率總電流波形畸變率(THD) (THD) 4 0.99 0.99 額定功率時(shí)額定功率時(shí) 0.9920.992獨(dú)立逆變模式獨(dú)立逆變模式輸出電壓失真度輸出電壓失真度 55線性負(fù)載線性負(fù)載 2%2%額定輸出頻率額定輸出頻率

19、 50501 1 HzHz50.1 Hz50.1 Hz額定直流功率額定直流功率 1515k kW W 1515KWKW直流電壓范圍直流電壓范圍525-767V 525-767V Vdc Vdc 5 51515-767V-767V額定直流電壓額定直流電壓 672V672VVdcVdc （未完，接下表）（未完，接下表）8 8、PCSPCS技術(shù)指標(biāo)技術(shù)指標(biāo)名稱名稱內(nèi)容內(nèi)容范圍范圍實(shí)際值實(shí)際值獨(dú)立逆變模式獨(dú)立逆變模式最大輸入電流最大輸入電流 30A30AIdc Idc 31A31A額定功率下穩(wěn)流精度額定功率下穩(wěn)流精度 1 10.86%0.86%額定功率下直流電流紋波額定功率下直流電流紋波11 IPP

20、IPP 0.6%0.6%系統(tǒng)系統(tǒng)最大轉(zhuǎn)換效率最大轉(zhuǎn)換效率 9 94 4.0.0 含變壓器含變壓器 94.3%94.3%緊急停機(jī)緊急停機(jī) 有有( (通過緊通過緊急停機(jī)按鈕急停機(jī)按鈕) ) 有有顯示和通信顯示和通信 顯示顯示 觸摸屏觸摸屏 有有標(biāo)準(zhǔn)通信方式標(biāo)準(zhǔn)通信方式 RS485RS485、CAN CAN 有有（接上表）（接上表）四、監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖四、監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖五、光伏發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)監(jiān)控畫面五、光伏發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)監(jiān)控畫面監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)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(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)六、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)1、概述概述n 數(shù)據(jù)采集和處理及控制操作功能n 人機(jī)會(huì)話功能n 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n 自動(dòng)電壓無功控制功能n 數(shù)據(jù)通信及數(shù)據(jù)庫管理功能n 與智能設(shè)備接口功能n 系統(tǒng)自檢和恢復(fù)功能n 運(yùn)行管理及其它應(yīng)用功能n 系統(tǒng)安全與維護(hù)功能2、SCADASCADA功能描述功能描述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：n 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。1）儲(chǔ)能監(jiān)控功能3、各子系統(tǒng)監(jiān)控功能各子系統(tǒng)監(jiān)