分布式光伏電站維護實驗培訓資料

PAGE24PAGE1分布式光伏電站維護實驗培訓資料目錄實驗1Pvsyst光伏發(fā)電系統(tǒng)仿真軟件學習…3實驗2基于Pvsyst光伏電站的仿真……………7實驗310kW集中式光伏電站設計………15實驗48MW分布式光伏電站設計…‥‥18實驗1Pvsyst光伏發(fā)電系統(tǒng)仿真軟件學習一、實驗目的熟悉Pvsyst光伏發(fā)電系統(tǒng)仿真軟件。二、預習內容閱讀教材中的光伏電站的構成和組態(tài)。三、實驗原理PVSYST的一款光伏系統(tǒng)設計輔助軟件，用于指導光伏系統(tǒng)設計及對光伏系統(tǒng)進行發(fā)電量進行模擬計算。主要功能如下：1.設定光伏系統(tǒng)種類：并網(wǎng)型、獨立型、光伏水泵等；2.設定光伏組件的排布參數(shù)：固定方式、光伏方陣傾斜角、行距、方位角等；3.架構建筑物對光伏系統(tǒng)遮陰影響評估、計算遮陰時間及遮陰比例；4.模擬不同類型光伏系統(tǒng)的發(fā)電量及系統(tǒng)發(fā)電效率；5.研究光伏系統(tǒng)的環(huán)境參數(shù)。四、實驗儀器與器件1臺PC機，Pvsyst軟件五、實驗內容與步驟（1）Pvsyst的界面介紹左側三個選項為：1、初步設計2、工程設計3、工具右側四個選項為：1、并網(wǎng)型光伏系統(tǒng)2、獨立性光伏系統(tǒng)3、水泵光伏系統(tǒng)4、直流并網(wǎng)光伏系統(tǒng)（2）并網(wǎng)光伏系統(tǒng)初步設計的使用介紹1、先選擇Preliminarydesign→Grid-Connected然后點擊OK。2、選擇地理位置：3、設置光伏系統(tǒng)基本參數(shù)左邊的三個選項為組件面積、裝機容量、年發(fā)電量，他們?yōu)槿x一，內部存在的轉換公式。一般取裝機容量。方位角一般取0度，即北半球朝正南，南半球朝正北。4、行距設計點擊Moredetail選擇第二個進入地面光伏電站排布設計。通過調整行距，使得遮擋情況和遮陰損失達到合理的設計值。5、光伏系統(tǒng)參數(shù)設置組件類型設置影響組件的面積與裝機容量的關系；通風類型影響裝機容量與發(fā)電量的關系；安裝類型影響安裝的成本（我們沒有采用這個成本模式）。6、初步設計結果得出初步設計的結果，主要的參數(shù)有各月的地面輻照度、傾斜面上輻照度、發(fā)電量?？梢哉{整不同的參數(shù)，對比初步項目的發(fā)電量。六、實驗報告要求（1）列表整理實驗數(shù)據(jù)并進行數(shù)據(jù)分析。（2）列出Pvsyst仿真光伏發(fā)電系統(tǒng)步驟。七、思考題光伏電站光伏方陣容量、蓄電池組容量等計算方法如何應用于Pvsyst軟件中。實驗2基于Pvsyst光伏電站的仿真一、實驗目的熟悉應用Pvsyst軟件仿真并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)。二、預習內容閱讀教材中的光伏電站的構成和組態(tài)。三、實驗原理Pvsyst是一款光伏系統(tǒng)設計輔助軟件，用于指導光伏系統(tǒng)設計及對光伏系統(tǒng)進行發(fā)電量進行模擬計算。四、實驗儀器與器件1臺PC機，Pvsyst軟件五、實驗內容與步驟1、選擇Projectdesign→Grid-Connected然后點擊OK，進入下圖界面。2、項目和場址氣候信息。在下圖輸入項目的信息然后點擊SiteandMeteo；3、光伏陣列的排布。點Orientation進入下圖的光伏陣列排布方式：固定、跟蹤、不同方位角等。這邊的排布方式如果有遮擋，不能和遮擋建模共存。4、光伏方陣遮擋建模。點Nearshadings進入下面界面。4、光伏系統(tǒng)設計5、光伏系統(tǒng)參數(shù)設置當光伏系統(tǒng)設計完成后，點擊detailedlosses進入系統(tǒng)參數(shù)設置。從左到右分別是：溫度損失；電阻損失；組件質量及失配損失；灰塵損失；輻照損失。6、設計完成模擬計算點Simulation進入下圖計算，然后再點擊下圖的Simulation。7、出報告數(shù)據(jù)庫在主界面點擊Tools，進入下面界面，可以在里面查看或建數(shù)據(jù)庫。1、地理信息點擊New建新地理信息，接入如下界面，填入準確信息。進入下圖界面，輸入氣候信息。可手動輸入?yún)?shù)，或從NASA直接導入。2、組件信息點PVmodule，進入組件庫，然后點New建新組件模型，見下圖，輸入具體參數(shù)。填寫組件的尺寸信息：組件模型建立完成，可以查看組件電氣參數(shù)曲線。3、逆變器點GridInverter進入逆變器庫，點New進入下圖界面。3、太陽參數(shù)庫六、實驗報告要求（1）列表整理實驗數(shù)據(jù)并進行數(shù)據(jù)分析。（2）列出Pvsyst仿真并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)步驟。七、思考題并網(wǎng)光伏系統(tǒng)和離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的應用場合有什么不同。實驗310kW集中式光伏電站設計一、實驗目的根據(jù)國際能源機構(IEA)分類，小規(guī)模光伏電站的容量在100kWp以下。根據(jù)接入電壓分類，接入電壓等級為0.4kV低壓電網(wǎng)的光伏電站為小型光伏電站。小型光伏電站的裝機容量一般不超過200kWp。二、預習內容閱讀教材中小型集中式光伏電站的組建。三、總體技術方案1.設計總則2.電池組件及陣列支架的設計3.并網(wǎng)逆變器4.配電室設計5.并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的防雷6.并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)配置表7.10kWp并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)光電場配套圖樣四、設計步驟1.設計總則(1)光伏系統(tǒng)的并網(wǎng)點選擇低壓配電柜。(2)在并網(wǎng)逆變器的直流輸入端加裝直流配電接線箱。(3)并網(wǎng)逆變器采用三相四線制的輸出方式。2.電池組件及陣列支架的設計(1)電池組件的主要參數(shù)。(2)陣列設計。

(3)光伏電池陣列的技術要求。(4)陣列支架。3.并網(wǎng)逆變器序號參數(shù)數(shù)值1額定容量/kW102直流額定電壓/V3003直流額定電流/A374直流電壓輸入范圍/V160～4805交流輸出功率因數(shù)0.996頻率/Hz507三相交流電壓/VAC2208輸出電流失真度THD＜5％9逆變器效率(％)＞904.配電室設計由于并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)沒有蓄電池及太陽能充放電控制器及交直流配電系統(tǒng)，因此，如果條件允許的話，可以將并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)逆變器放在并網(wǎng)點的低壓配電室內，否則要單獨建一座4～6m2的低壓配電室。5.并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的防雷(1)地線是避雷、防雷的關鍵，在進行配電室基礎建設和光伏電池陣列基礎建設的同時，選擇光電場附近土層較厚、潮濕的地點，挖一個2m深的地線坑，采用40mm扁鋼，引出線采用35mm2銅芯電纜，接地電阻應小于4Ω。(2)在配電室附近建一個接閃桿，高15m，并單獨做地線，方法同上。(3)光伏電池陣列電纜進入配電室的電壓為DC220V，采用PVC管地埋，加浪涌保護器保護。(4)并網(wǎng)逆變器交流輸出線采用防雷箱一級保護(并網(wǎng)逆變器內有交流輸出浪涌保)。6.并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)配置表序號名稱規(guī)格單位數(shù)量備注1光伏電池組件120Wp塊902支架線纜套53并網(wǎng)逆變器10kW臺1并網(wǎng)型三相四線4接線箱臺15避雷器及接地設備套1接閃桿高要求為15m6配電室m24～6如有配電室則不考慮7.10kWp并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)光電場配套圖樣六、實驗報告要求按照設計方案和設計步驟寫完整設計報告。實驗48MW分布式光伏電站設計一、實驗目的在Pvsyst軟件并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)仿真的基礎上，設計敦煌區(qū)8MW分布式光伏電站。二、預習內容閱讀教材中的大型光伏電站的構成和組態(tài)。三、總體技術方案“集中安裝建設,多支路上網(wǎng)”

●在電氣線路上,分為8個獨立的1MWp分系統(tǒng),分別發(fā)電上網(wǎng);

●1MWp分系統(tǒng)包括5個200kWp的發(fā)電單元、一臺1000kVA變壓器;

●每個發(fā)電單元由200kWp組件、200kVA并網(wǎng)逆變器組成,輸出0.4kV三相交流電.

特點:●每個200kWp的發(fā)電單元即是一個低壓并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)*直接并網(wǎng)給用戶供電,*經變壓器升壓后并入高壓電網(wǎng)●8個獨立的1MWp并網(wǎng)光伏分系統(tǒng)之間沒有任何電氣聯(lián)系.*可分別實施工程建設及運行與維護管理;*局部故障檢修時不影響整個系統(tǒng)的運行.●可靈活地以各種“交鑰匙工程”方式進行項目建設:*整體承包、分系統(tǒng)承包、單個發(fā)電單元分包等.

●便于進行各種不同元器件設備、不同技術設計的技術經濟性能評估.*國產設備和進口設備;*晶體硅、非晶硅、及其他組件;*不同安裝方式(固定式、單軸跟蹤及全跟蹤等)四、實驗儀器與器件1臺PC機，Pvsyst軟件五、實驗內容與步驟(1)設計框圖（2）系統(tǒng)構成

●光伏陣列:包括太陽電池組件、支承結構(支架及基礎等)、接線箱、電纜電線等;●直流-交流逆變設備:包括直流屏、配電柜、并網(wǎng)逆變器等;●升壓并網(wǎng)設施:包括升壓變壓器、戶外真空斷路器、高壓避雷器等;

●控制檢測系統(tǒng):包括系統(tǒng)控制裝置、數(shù)據(jù)檢測及處理與顯示系統(tǒng)、遠程信息交換設備等;

●附屬設施:防雷及接地裝置、清潔設備、廠房及辦公室、圍欄、通道及道路等.（3）主要設備及其主要技術要求█太陽電池組件:◆總容量8MWp.優(yōu)選晶體硅組件.適量試用其他組件.█支承結構:◆足夠的強度;防腐蝕.█并網(wǎng)逆變器:◆有最大功率跟蹤(MPPT)功能;效率＞93％.█升壓變壓器:█控制檢測及遠程信息交換:◆

采集并記錄運行數(shù)據(jù)，如氣象資料、電性能參數(shù)、設備工作狀態(tài)等;◆

執(zhí)行相關的控制操作,如切合逆變器的輸出、太陽電池方陣的輸出,◆有自動跟蹤時太陽電池方陣的跟蹤控制等;◆

系統(tǒng)故障的自動保護功能,記錄并保存故障信息,發(fā)送報警信號;◆遙控、遙測等遠程信息交換功能.█機房與辦公室:█防雷及接地保護:◆

符合國家標準規(guī)定的技術要求;◆

直流側與交流側都需有接地保護;◆有足夠的防雷保護范圍,并且不得遮擋光電場的太陽輻射.█場地道路:█防護圍欄:◆

足夠的高度和強度以滿足防護要求;◆距光伏方陣有一定的距離以免遮擋光電場的太陽輻射.（4）發(fā)電量預測

1.

氣象資料表2.敦煌地區(qū)太陽輻射數(shù)據(jù)表2.傾斜面光伏陣列表面的太陽輻射量:從氣象站得到的資料,一般為水平面上的太陽輻射量,須換算成光伏陣列傾斜面的輻射量,才能進行光伏系統(tǒng)發(fā)電量的計算.

計算日輻射量的公式:Rβ=S×[sin(α-β)/sinα]+D式中;Rβ—傾斜方陣面上的太陽總輻射量D—散射輻射量,假定D與斜面傾角無關;S—水平面上的太陽直接輻射量β—方陣傾角α—中午時分的太陽高度角.對于北半球地理緯度=Φ的地區(qū),α與太陽赤緯角δ的關系如下:α=900-φ+δ其中,δ=23.45*sin[360*(284+N)/365](度),N為一年中某日的日期序號，如1月1日的N=1,2月1日的N=32,12月31日的N=365等。表3.敦煌地區(qū)不同角度傾斜面的太陽輻射量表(kWh/m2)(緯度=40.6°)表4.敦煌地區(qū)各月最佳傾角的角度及對應太陽輻射量表(kWh/m2)3.并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的效率分析1).光伏陣列效率η1:◆光伏陣列在1000W/㎡太陽輻射強度下,實際的直流輸出功率與標稱功率之比.光伏陣列在能量轉換與傳輸過程中的損失包括:▂組件匹配損失:對于精心設計、精心施工的系統(tǒng),約有4%的損失;▃太陽輻射損失:包括組件表面塵埃遮擋及不可利用的低、弱太陽輻射損失,取值5%;▅偏離最大功率點損失:如溫度的影響、最大功率點跟蹤(MPPT)精度等.取值4%;█直流線路損失:按有關標準規(guī)定,應小于3%.得:η1=96%×95%×96%×97%=85%2).逆變器的轉換效率η2:◆逆變器輸出的交流電功率與直流輸入功率之比.對于大型并網(wǎng)逆變器,可取η1=95%.3).交流并網(wǎng)效率η3:◆從逆變器輸出至高壓電網(wǎng)的傳輸效率,其中最主要的是變壓器的效率.可取η3=5%.●系統(tǒng)的總效率等于上述各部分效率的乘積:η=η1×η2×η3=85%×95%×95%=77%（5）技術設計實例完整的系統(tǒng)設計方案應包括:系統(tǒng)配置圖、太陽能電池方陣的設計、逆變器的設計、輸變電設計、防雷接地設計、土建設計（機房、變電站面積和布局、場內道路、光伏組件基礎、防雷接地基礎、圍欄、接線）等。

本案例僅做初步的電氣設計及系統(tǒng)規(guī)模和主要技術參數(shù).1.主要設備選項

1).太陽電池組件:國產160Wp多晶硅太陽電池組件.2).并網(wǎng)逆變器:性能可靠、效率高、可進行多機并聯(lián)的進口產品，額定容量為200kW.3).交流升壓變壓器:國產(0.4)KV/(35-38.5)KV電力變壓器,容量1000KVA.4).避雷裝置:裝設避雷設施防直接雷擊,并需有良好的接地.2.太陽能電池方陣設計

1).200kWp發(fā)電單元的光伏方陣設計:●18塊組件串聯(lián)得到逆變器所要求的電壓

驗算:▲最高輸出電壓=792V;▲最大功率點電壓=640.8V;▲組件結溫比標準狀態(tài)升高70℃時,最大功率點電壓=461V.逆變器輸入電壓(450-800V),最大輸入電壓(880V),滿足逆變器使用要求?！?0路并聯(lián)組成200kWp發(fā)電單元

▲單個發(fā)電單元的容量為：70×18×160Wp=201,600Wp=201.6kWp

2)40個發(fā)電單元組成8MWp并網(wǎng)系統(tǒng)▲系統(tǒng)總容量:P=40×201.6=8,064kWp▲需用160Wp太陽能電池組件總數(shù)量:M=40×70×18＝50,400（塊）3).太陽能電池方陣支承結構設計★安裝方式設計:固定式.結構簡單,安全可靠,安裝調試及管理維護都很方便.★固定式支架傾角設計:根據(jù)年發(fā)電量計算結果,傾角定為40°?！?/p>

方陣支架方位角的設計:一般情況下,太陽能電池方陣應面向正南安裝.★太陽能電池陣列間距的設計計算:光伏方陣陣列間距應不小于D.3.避雷、防雷及接地保護的設計

1).場地防雷◆目的:使光電場及附屬設施免遭直接雷擊.◆方式:避雷針避雷帶.

▼避雷針:★30米高的避雷針,被保護物高度5米:◢單支避雷針保護半徑為＝35米◢兩支避雷針的保護間距＝175（米）★大面積防護,須采用網(wǎng)點結構,布建多座避雷塔,會遮擋太陽輻射.▲:顯然,光伏陣列的防雷不宜用避雷針方式.

▼避雷帶:★將金屬導體沿被保護物頂部輪廓敷設,并保持適當距離,消引雷電荷、避免直接雷擊.★陣列支架本身就是金屬導體,只要將支架良好接地,即可達到防雷效果.

2).電網(wǎng)線路防雷●直流側的防雷:逆變器內部有防雷系統(tǒng);●交流側的防雷:使用符合國家標準的避雷器。

3).系統(tǒng)接地保護設計：

●雷電保護