太陽能光伏發(fā)電站設計課件

目錄地面光伏電站光伏電站設計依據(jù)光伏電站設計流程光伏發(fā)電的主要設備關鍵設備選型原則光伏電站發(fā)電單元布置系統(tǒng)方案設計電氣系統(tǒng)設計土建結構設計其他光伏電站設計1精選完整ppt課件一、地面光伏電站地面光伏電站主要由光伏方陣、防雷匯流箱、直流配電柜、并網逆變器、交流配電柜、SVG無功補償系統(tǒng)、升壓系統(tǒng)、高壓保護系統(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、氣象站、支撐系統(tǒng)、防雷保護系統(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)等構成；另設計單元逆變房、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）。地面光伏電站占地范圍大，涉及面較多，一般需進行總圖設計。

2精選完整ppt課件地面光伏電站3精選完整ppt課件招標要求、業(yè)主技術要求（設計范圍）可行性研究報告地質勘查報告電氣一次、二次接入系統(tǒng)報告及批復項目租地、征地紅線圖場地地形地貌圖《光伏發(fā)電站設計規(guī)范》GB50797-2012《光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)技術規(guī)定》GB/Z19964-2005踏勘或盡調報告項目會議紀要與項目情況相關的法規(guī)和標準關鍵性設計依據(jù)二、光伏電站設計依據(jù)4精選完整ppt課件《光伏（PV）系統(tǒng)電網接口特性》GB/T20046-2006《光伏系統(tǒng)并網技術要求》GB/T19939-2005《光伏（PV）發(fā)電系統(tǒng)過電壓保護－導則》SJ/T11127-1997《光伏電站接入電網技術規(guī)定》Q/GDW617-2011《光伏電站接入電網測試規(guī)程》Q/GDW618-2011《電能質量電壓波動和閃變》GB12326-2008電能質量電力系統(tǒng)供電電壓允許偏差》GB12325-2008》電能質量公用電網諧波》GB／T14549-1993》電能質量三相電壓允許不平衡度》GB/T15543-2008》其他法規(guī)和國家標準、行業(yè)標準相關設計依據(jù)光伏電站設計依據(jù)5精選完整ppt課件三、光伏電站設計流程地形地貌勘探水源、電力接入及運輸能力考查項目概況及說明、項目分析系統(tǒng)接入報告及評審意見、可研報告及一次、二次批復文件用地紅線圖/坐標、地形地貌圖、地勘報告系統(tǒng)接入報告及評審意見、可研報告及評審意見、地勘報告確定光伏陣列排列形式、傾角、間距、管理區(qū)布置用地預審、水保、環(huán)評、安評、礦壓、文保等確定系統(tǒng)方案及關鍵設備選型總的部分、發(fā)電單元系統(tǒng)、高壓配電裝置、站用電系統(tǒng)、照明、防雷接地、電纜敷設及封堵等設計過程中存疑時開展二次保護系統(tǒng)（訂貨后開展）視頻監(jiān)控、火災報警系統(tǒng)總圖、房建、設備安裝基礎、光伏支架、設備安裝支架、預埋管等綜合樓、高壓配電室、SVG室、逆變器室、門衛(wèi)室、設備基礎等綜合樓、配電室、SVG室、逆變室、門衛(wèi)室、設備基礎、光伏支架給排水、采暖通風地面光伏電站項目設計流程盡調報告電氣專業(yè)設計熟悉項目立項資（業(yè)主提供）項目資料深刻解讀項目資料電氣總平面布置電氣主接線土建提資電氣一次設計設計現(xiàn)場踏勘電氣二次設計確定設計階段，制定卷冊目錄及出圖計劃土建專業(yè)設計設備招標技術規(guī)范書總圖建施圖結施圖水暖圖外線送出工程（外協(xié)）6精選完整ppt課件電氣一次、二次接入系統(tǒng)報告及批復（可先行開展一次系統(tǒng)部分設計）項目租地、征地紅線圖，場地地形地貌圖（可先行開展發(fā)電單設計）地質勘查報告（判定地質和土層情況，影響坡面安裝光伏的不確定性，開展結構設計的先決條件）開展設計的關鍵要素光伏電站設計流程7精選完整ppt課件太陽電池組件是將太陽光的輻射能直接轉換為電能的重要器件，是利用光生伏打效應，將太陽輻射直接轉化為直流電能成熟進行輸出也是光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部件。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用較廣。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成了光伏陣列。多個光伏陣列通過計劃的排列后便構成了光伏方陣。太陽電池組件四、光伏電站的主要設備8精選完整ppt課件太陽電池組件光伏電站的主要設備晶體硅電池組件構成單晶、多晶電池組件雙玻夾膠電池組件非晶薄膜電池組件9精選完整ppt課件太陽電池組件的安裝形式光伏電站的主要設備建筑一體化BIPV屋面安裝BAPV單軸跟蹤式地面固定安裝建筑一體化BIPV雙軸跟蹤式10精選完整ppt課件光伏并網逆變器光伏電站的主要設備并網逆變器是負責將光伏直流電能轉變?yōu)榻涣麟娔堋崿F(xiàn)和公用電網的連接重要設備，具備電網信號檢測、防孤島保護、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并網系統(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方式，將每塊電池組件單獨進行電力變換輸出，系統(tǒng)結構簡單，一般用于小型家用分布式并網發(fā)電系統(tǒng)。11精選完整ppt課件光伏并網逆變器原理圖光伏電站的主要設備常規(guī)所說的“電平”就是指電路中兩點或幾點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：1）開關損耗小，效率高；2）開關動作時dv/dt小，引起的電磁干擾（EMI）??；3）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。12精選完整ppt課件光伏發(fā)電的主要設備匯流箱主要作用就是對光伏電池陣列的輸入進行一級匯流，用于減少光電池陣列接入到逆變器的連線，優(yōu)化系統(tǒng)結構，提高可靠性和可維護性。在提供匯流防雷功能的同時，還監(jiān)測各光伏組串運行狀態(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，裝置標配有RS485接口。直流防雷智能匯流箱13精選完整ppt課件光伏發(fā)電的主要設備箱式變電站（簡稱箱變）是一種把高壓開關設備、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構箱體內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，操作間隔內包括高低壓接線端子，負荷開關操作柄，無載調壓分節(jié)開關，插入式熔斷器，油位計等；后部為注油箱及散熱片，變壓器繞組、鐵芯、高壓負荷開關和熔斷器放入變壓器油箱中。變壓器取消油枕。就近升壓箱室變電站美式箱變比歐式箱變結構更合理，體積小、過載能力要強(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)。14精選完整ppt課件光伏發(fā)電的主要設備就近升壓箱室變電站原理圖15精選完整ppt課件光伏發(fā)電的主要設備高壓開關柜是用于電力系統(tǒng)發(fā)電、輸電、配電、電能轉換和消耗中起通斷、控制或保護等作用的電器產品。

一般含高壓斷路器(熔斷器）、彈簧操作機構、接地開關、高壓避雷器、電流互感器、微機保護裝置、各類儀表等。

光伏電站常用開關柜型號：KYN61-40.5。

含進線柜、出線柜、PT柜、站用電柜、SVG柜、接地變柜高壓開關柜常用真空斷路器，SVG柜一般采用SF6斷路器。

特殊情況要求用充氣柜。16精選完整ppt課件光伏發(fā)電的主要設備靜止無功發(fā)生器(StaticVarGenerator)，簡稱為SVG。是指由自換相的電力半導體橋式變流器來進行動態(tài)無功補償?shù)难b置。由三個基本功能模塊構成：檢測模塊、控制運算模塊及補償輸出模塊。

相比傳統(tǒng)SVG運行穩(wěn)定、響應時間快、調節(jié)平滑、運行范圍寬、容量大。

分直掛式和帶降壓變壓器，內部連接方法也分星行和三角形。

SVG及連接變17精選完整ppt課件光伏發(fā)電的主要設備主變是光伏電站依接入電壓等級（接入點）要求設置的主升壓變壓器，設置與否也和項目容量有關。

采用有載調壓方式。

設平衡繞組消除3次諧波，一般采用YN/yn0/d11連接組別。主變光伏電站35kV并網接入時直接從開關柜出線。

采用110kV或更高電壓等級并網接入時，需設置相應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、接地開關、PT、CT、母線等。高壓配電裝置18精選完整ppt課件光伏發(fā)電的主要設備變壓器中性點接地保護裝置專用于電力變壓器中性點，以實現(xiàn)變壓器中性點接地運行或不接地運行兩種不同的運行方式；從而避免由于系統(tǒng)故障，引發(fā)變壓器中性點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。中性點接地保護裝置19精選完整ppt課件光伏發(fā)電的主要設備微機監(jiān)控系統(tǒng)五防系統(tǒng)

遠動通信系統(tǒng)

故障錄波及解列

電能質量在線監(jiān)測系統(tǒng)

光功率預測系統(tǒng)（天氣預報數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）

有功、無功功率控制系統(tǒng)

母差保護、線路保護、光差保護

主變測控及保護

直流電源系統(tǒng)

火災報警系統(tǒng)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)光伏電站自動化系統(tǒng)20精選完整ppt課件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，但非晶硅太陽電池換效率相對較低，且在長時間的光照下會出現(xiàn)衰減現(xiàn)象。CIGS薄膜電池轉換效率高，但成本高。單晶硅、多晶硅太陽能電池技術成熟、性能穩(wěn)定、光電轉化效率相對較高，已被廣泛應用于大型并網光伏電站項目。單晶硅比多晶硅組件的光電轉化效率略高，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（60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，但安裝費用、其他電器設備單位成本也偏高。轉換效率需滿足國家要求。電池組件五、關鍵設備選型21精選完整ppt課件常用的有12匯1，,16匯1，分支15A，輸出250A。正負極熔斷器保護。一般都選擇帶監(jiān)控通訊的，方便運維管理。直流配電柜或逆變器未設置防反二極管，一般需安裝55A/1600V低壓降防反二極管。偶用8匯1。72芯片的組件可節(jié)省支架成本，但安裝費用、其他電器設備單位成本也偏高。轉換效率需滿足國家要求。直流防雷匯流箱關鍵設備選型22精選完整ppt課件逆變器應具有一定的抗干擾能力、環(huán)境適應能力、順勢過載能力及各種保護功能。逆變器在滿載時，效率必須在95％以上，在10%額定功率下，也要保證90％以上的轉換效率。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載和日照強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的逆變器分裂運行。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。逆變器的MPPT電壓范圍盡可能寬，最大直流電壓盡可能高。逆變器采用集成直流柜方案可降低成本。100kW和250kW大機在分布式電站應用較多。需考慮海撥、污穢等級的降容因素。光伏并網逆變器關鍵設備選型23精選完整ppt課件一般都是采用美式箱變，容量按發(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。必要時低壓側可以采用抽出式斷路器方便檢修。需考慮海撥、污穢等級修正絕緣水平。箱變關鍵設備選型容量一般按系統(tǒng)接入批復配置。依電壓等級及接入要求選擇是否配置連接變和內部功率模塊的接法。相應的開關柜宜選用SF6斷路器。需考慮海撥、污穢等級修正絕緣水平。SVGGIS占地小、價格高、穩(wěn)定性好，現(xiàn)場安裝快。敞開式配電裝置站地大、成本低。高壓配電裝置24精選完整ppt課件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、維護成本高，穩(wěn)定性差，僅高緯度項目會考慮。支架方案的優(yōu)化。光伏支架關鍵設備選型一般有鋼制螺旋樁、混泥土灌注樁、混凝土預制樁、

混凝土預制基礎（配重式）。螺旋樁適合土層較好、腐蝕性少的場地，工期快?；炷凉嘧冬F(xiàn)場調節(jié)性能好，成本稍低。支架基礎25精選完整ppt課件光伏支架選取形式，支架傾角、前后防遮擋間距。場地地形地貌對遮擋及發(fā)電性能的影響。場平方案的取向。需考慮海撥、污穢等級修正絕緣水平。布置考慮因素六、光伏電站發(fā)電單元布置逆變器室宜位于發(fā)電單元中央，電纜成本低、發(fā)電量稍大。場內道路需滿足消防要求，需過逆變器室，采用4米碎石道路。各發(fā)電單元宜整齊美觀。注意匯流箱的布置和匯線方式，盡量減少前后排光伏陣列的組串匯流方式，

以及控制匯流箱電纜的長度和選型。場內道路宜按東西方向設置，并利用前后排光伏陣列的防遮擋間距。南北方向盡量少修縱向道路。如無必要盡量減少場地四周道路。布置原則26精選完整ppt課件發(fā)電單元電池組件功率和逆變器功率配置1.05:1，一般在光照條件較好的區(qū)域，且按批復容量數(shù)設置發(fā)電單元數(shù)，無形節(jié)省了0.05MW*單元數(shù)的路條成本；1.1:1，一般在光照條件稍不太好區(qū)域，且按項目總容量接近批復容量考慮，無形節(jié)省了部分電氣設備（逆變器、箱變）的成本投入，但存在限發(fā)電的可能。EPC項目建議按1.1:1方案。宜選用72芯片的電池組件，光伏支架和基礎成約低0.07元/Wp，

但電氣設備的利用率偏低，占地面積偏大，安裝成本稍高。發(fā)電單元設計七、系統(tǒng)方案設計箱變容量和逆變器功率宜按1:1配置。發(fā)電單元宜采用2臺500kW的逆變器，

箱變應采用三繞組雙分裂方式。宜采用逆變器集成直流柜方案節(jié)省成本。27精選完整ppt課件光伏方陣各排、列的布置間距應保證每天9:00~15:00（當?shù)卣嫣枙r）時段內前、后、左、右互不遮擋宜按年均發(fā)電量最大選擇最佳傾角，方向朝正南需要場地地形地貌，合理選擇（多種）防遮擋間距在項目面積和地形的限制下，可適量降低傾角、縮短防遮擋間距，并調整朝向，以滿足裝機容量和發(fā)電性能要求傾角及防遮擋間距系統(tǒng)方案設計合理選擇集中式逆變器還是組串式逆變器。逆變器器輸出電壓宜盡量高，節(jié)省至箱變的交流電流及箱變繞組成本。除低電壓穿越外，宜選擇具備零電壓穿越、高電壓穿越功能的逆變器。合理要求逆變器元器件配置品牌集中式逆變器宜選擇集成直流柜方案。逆變器的結構應方便施工接線也運維。應要求易損件的清單和專項工具逆變器28精選完整ppt課件系統(tǒng)方案設計GB50797-20112《光伏發(fā)電站設計規(guī)范》條文說明中7.2.2提供了一個固定式光伏方陣冬至日當天9:00~15:00不遮擋間距計算公式其中：D——兩排陣列的間距L——陣列傾斜面長度Φ——當?shù)鼐暥圈隆M件傾角如果豎直安裝兩排組件的話，那么陣列傾斜面長度L=1650+1650+20=3320Φ=37.5°；β=37°經過計算得出D=7865.3這只是沒有南北坡度的時候的計算結果29精選完整ppt課件系統(tǒng)方案設計組串串聯(lián)數(shù)盡量多，減少連接線纜和施工難度；組串電壓盡量高，可有效降低系統(tǒng)線纜損耗；組串在標準狀態(tài)下，最大功率點電壓應在逆變器MPPT范圍內；組串在標準狀態(tài)下，最大功率點電壓，盡量在逆變器最大轉換

效率輸入直流電壓附近；組串在高溫條件下，最大功率點電壓降低，但仍應在逆變器MPPT

范圍內；組串在低溫條件下，最大功率點電壓升高，但仍應在逆變器MPPT

范圍內；組串在低溫條件下，開路電壓升高，但不得超過逆變器最高電壓，

以保障逆變器運行安全。在考慮電池組電壓溫度特性、弱光伏特性，意見項目地氣候因素的情況下，組串輸出電壓應滿足逆變器的的直流輸入電壓要求。組串數(shù)量還應考慮實際情況需要。（如組串式逆變器21串，22串）光伏組串設計30精選完整ppt課件系統(tǒng)方案設計光伏組串設計Kv——光伏組件的開路電壓溫度系數(shù)Kv'——光伏組件的工作電壓溫度系數(shù)N——光伏組件的串聯(lián)數(shù)（N取整）t——光伏組件工作條件下的極限低溫（℃）t'——光伏組件工作條件下的極限高溫（℃）N≤Vdcmax/Voc×96％N＞Vdcmin/Vmp×96％式中：

Vdcmax——逆變器絕對最大輸入電壓；Vdcmin——逆變器絕對最小輸入電壓；Voc——電池組件開路電壓；Vmp——電池組件最佳工作電壓31精選完整ppt課件光伏系統(tǒng)裝機總容量：P系統(tǒng)發(fā)電效率：

η=η1*η2*η3=81%光伏陣列效率η1=88%，出力系統(tǒng)、溫度、灰塵、線損、MPPT精度等影響

逆變器效率η2=95%，

系統(tǒng)并網效率η3=97%

當?shù)厮矫婺昃逯等照招r數(shù)（太陽總輻射量、輻射功率）光伏斜面峰值日照小時數(shù)：H系統(tǒng)年有效發(fā)電天數(shù)：T（360天）系統(tǒng)發(fā)電衰減率：0.8%/年系統(tǒng)首年發(fā)電量：

Ep=P*η*H*T單位容量首年發(fā)電量：E=Ep/P等比數(shù)列（EXCEL表）求25年累計發(fā)電量和年均發(fā)電量系統(tǒng)發(fā)電量估算系統(tǒng)方案設計32精選完整ppt課件Ep=HA×PAZ×K

式中：HA——為水平面太陽能年總輻照量(kW·h/m2);Ep——為上網發(fā)電量(kW·h);PAZ——系統(tǒng)安裝容量(kW);K——為綜合效率系數(shù)（

η）Ep=HA×S×K1×K2

式中：HA——為傾斜面太陽能總輻照量(kW·h/m2);S——為組件面積總和(m2);K1——組件轉換效率;

K2——為系統(tǒng)綜合效率系統(tǒng)發(fā)電量其他公式系統(tǒng)方案設計33精選完整ppt課件發(fā)電單元采用2臺500kW的逆變器，

箱變應采用三繞組雙分裂油浸美式箱變。箱變組別宜采用Y,D11,D11，控制諧波。箱變檢修變容量宜合理箱變宜按使用要求確定高壓側接線端子的數(shù)量箱變宜設置電纜固定支架應要求易損件的清單和專項工具箱變系統(tǒng)方案設計34精選完整ppt課件八、電氣系統(tǒng)設計卷冊分類：電氣總的部分（含設計說明、主接線、電氣平面布置、總材料清單）設計光伏發(fā)電系統(tǒng)（含匯流箱、逆變器、箱變等電氣圖）35kV配電裝置（含電氣原理圖、設備布置圖）主變（含主變電氣原理圖、接地裝置圖）110配電裝置（含相應配電裝置電氣原圖、設備布置圖）站用電系統(tǒng)（含站區(qū)供電、配電設計和設備）防雷接地（含管理區(qū)和光伏場區(qū)）電纜敷設及防火封堵（含管理區(qū)和光伏場區(qū)）設備采購技術規(guī)范書電氣一次35精選完整ppt課件電氣系統(tǒng)設計注意事項：依接入批復設計電氣主接線系統(tǒng)短路電流計算方案及設備的優(yōu)化設計確定好關鍵設備選型（含高壓開關柜、SVG、主變、接地裝置等）站用電系統(tǒng)中，空調和采暖負荷不重復統(tǒng)計跨專業(yè)提資和會簽電氣一次36精選完整ppt課件電氣系統(tǒng)設計卷冊分類：總的、公用部分35kV部分電源部分視頻及火宅報警部分其它部分（發(fā)電部分）（主變部分）（110kV部分）（10kV部分）電氣二次37精選完整ppt課件電氣系統(tǒng)設計總的、公用部分公用測控屏各類告警信號各段母線電壓站用電電壓電流其它信號等后臺監(jiān)控系統(tǒng)遙控輸出計算