光伏电站基本结构系统组成主要设备及性能简介(PPT 66页)并网光伏电站基本结构、系统组成、主要设备及性能简介 2014年12月目录1、并网光伏电站原理与基本结构2、并网光伏电站基础结构部分3、并网光伏电站电气部分4、并网光伏电站监控系统1、并网光伏电站原理与基本结构 光伏电站安装规模 小型光伏电站系统：安装容量小于等于1MWp； 中型光伏电站系统：安装容量大于1MWp小于等于30MWp； 大型光伏电站系统：安装容量大30MWp。 接入电网电压安装等级 0.4kV光伏电站； 10~35kV光伏电站； 66kV光伏电站。 1.1光伏电站分类及特点1、并网光伏电站原...

  并网光伏电站基本结构、系统组成、主要设备及性能简介 2014年12月目录1、并网光伏电站原理与基本结构2、并网光伏电站基础结构部分3、并网光伏电站电气部分4、并网光伏电站监控系统1、并网光伏电站原理与基本结构 光伏电站安装规模 小型光伏电站系统：安装容量小于等于1MWp； 中型光伏电站系统：安装容量大于1MWp小于等于30MWp； 大型光伏电站系统：安装容量大30MWp。 接入电网电压安装等级 0.4kV光伏电站； 10~35kV光伏电站； 66kV光伏电站。 1.1光伏电站分类及特点1、并网光伏电站原理与基本结构 1.2并网光伏电站与基本结构2、并网光伏电站基础结构部分2.1地基、基础、基座2.2地面光伏电站地基与基础2.3建筑屋面光伏电站支架2、并网光伏电站基础结构部分 地基就是指光伏阵列下面支承基础的土体或岩体。 如果天然地基承载能力达不到要求，就有必要进行地基加固，常用的方法有：换填、夯实、挤密、排水、胶结、加筋等方法。 基础一般是指光伏阵列的承重构件，常见的有柱形基础和条形基础，主要使用在于地面光伏电站与混凝土屋面。 基座指支承光伏支架的底部结构。 2.1地基、基础、基座2、并网光伏电站基础结构部分 混凝土基础与支架系统 金属钎杆基础与支架系统 螺旋桩基础与支架系统 2.2地面光伏电站地基与基础2、并网光伏电站基础结构部分 2.2地面光伏电站地基与基础---地锚2、并网光伏电站基础结构部分 混凝土基础与支架系统 金属钎杆基础与支架系统 螺旋桩基础与支架系统 2.2地面光伏电站地基与基础2.3建筑屋面光伏电站支架 水泥屋面 彩钢瓦夹具形式 夹具与支架材料要求 夹具与支架设计的基本要求2.3建筑屋面光伏电站支架 2.3.1水泥屋面2.3建筑屋面光伏电站支架 直立锁边 波纹板（梯形板） 2.3.2彩钢瓦夹具形式2.3建筑屋面光伏电站支架 直立锁边 波纹板（梯形板） 2.3.2彩钢瓦夹具形式2.3建筑屋面光伏电站支架 直立锁边 波纹板（梯形板） 2.3.2彩钢瓦夹具形式2.3建筑屋面光伏电站支架 热镀浸锌型材 镀锌的厚度要求不尽不同，但是最小的镀锌厚度不低于90m，强腐蚀地区不少于120m 铝合金型材 铝合金的表面阳极氧化膜一般不小于12m，较高要求为15m 夹具等连接件 对于小连接件的防腐蚀要求更高，如果有特殊情况，能要求采用热渗锌工艺 2.3.3夹具与支架材料要求2.3建筑屋面光伏电站支架 支架恒荷载计算 设计风（雪）荷载计算 载荷组合计算 结构计算：利用软件，针对支架设计建立有限元分析模型，施加风荷载与恒荷载，将支架导轨作为连续梁做多元化的分析： （1）最大挠度是不是满足要求。 （2）最大弯曲应力应小于型材容许应力，满足规定的要求。 （3）夹具处受力分析，满足规定的要求。 屋顶檩条与龙骨受力校核计算。 2.3.4夹具与支架设计的基本要求3、并网光伏电站电气部分3.1直流电气部分3.2交流电气部分3.3并网逆变器3.4接入系统3、并网光伏电站电气部分 光伏组件 光伏汇流箱（配电柜） 光伏直流电缆 光伏阵列的布局 3.1直流电气部分3.1并网光伏电站直流电气部分 光伏组件3.1并网光伏电站直流电气部分 光伏组件 晶体硅光伏组件 晶体硅电池片：单晶硅、多晶硅3.1并网光伏电站直流电气部分 光伏组件 晶体硅光伏组件 组件电性能特性可以将太阳电池看作是恒流源与二极管的并联3.1并网光伏电站直流电气部分 光伏组件 晶体硅光伏组件 组件电性能特性 上限功率Wp 上限功率点电压Vmpp 上限功率点电流Impp 开路电压Voc 短路电流Isc 功率公差（多为正）3.1并网光伏电站直流电气部分 光伏组件 晶体硅光伏组件 组件电性能特性 太阳辐射降低，光伏组件电流一下子就下降 太阳辐射降低，光伏组件电压下降缓慢LowerirradiancereducescurrentVocdropsslowlywithlowerirradiance3.1并网光伏电站直流电气部分光伏组件3.1并网光伏电站直流电气部分 晶体硅光伏组件 组件电性能特性 温度上升，光伏组件电流略微升高 温度上升，光伏组件电压下降明显 光伏组件HighertemperaturereducesvoltageIscrisesslightlyastemperaturegoesup3.1并网光伏电站直流电气部分 晶体硅光伏组件 组件电性能特性 温度上升，光伏组件电流略微升高 温度上升，光伏组件电压下降明显 光伏组件HighertemperaturereducesvoltageIscrisesslightlyastemperaturegoesup3.1并网光伏电站直流电气部分 直流汇流箱汇流箱内部结构汇流箱铭牌直流汇流箱是将太阳能光伏组串汇流的设备，具有汇流、放过流、防雷、监测等功能。3.1并网光伏电站直流电气部分 直流配电柜直流柜正面直流柜内部结构直流柜铭牌直流配电柜同汇流箱的电气功能相同，直流配电柜将汇流箱输出直流电流进行汇流，输入到并网逆变器，具有汇流、放过流、防雷、保护等功能。3.1并网光伏电站直流电气部分 光伏直流电缆 就光伏应用而言，户外使用的材料应可承受强烈紫外线、剧烈气温变化、化学侵蚀以及长时间的常规使用的寿命； 常见太阳能电缆额定温度为120C。具有最佳的耐风雨性、耐紫外线和臭氧侵蚀性，而且能承受更大范围的的气温变化（例如：从40C至125C）； 电缆的常规使用的寿命与温度有关，通常太阳能电缆的额定温度为120C（可使用20000小时）。这一额定值相当于在90C的持续温度条件下可使用18年；而当温度不高于90C时，其常规使用的寿命更长。3.1并网光伏电站直流电气部分 光伏方阵布局 太阳能光伏方阵要尽量靠近最近的公用电网并网点，以减少光伏系统交流传输的距离。 最好能够降低低压直流的传输距离。 与旁边的环境的影响与协调：不影响片区的整体环境风格；避免或减少光污染。 光伏方阵朝向与倾角：对于固定安装的太阳能光伏方阵，在北半球，我们一般选择光伏方阵的朝向为正南方，在南半球为正北方。 方便项目施工：考虑到后期的太阳能光伏方阵的施工中的方便。 利于光伏电站竣工后的运行与维护工作的开展 光伏方阵的布局设计会对后期的项目运行与维护产生特别大的影响。良好的布局设计能够减少后期的运维难度，降低运维成本。 主维护通道、次维护通道、防滑格栅（彩钢瓦屋顶光伏电站）3.2并网光伏电站交流电气部分 交流配电柜交流柜正面交流柜内部结构交流柜铭牌交流配电柜为逆变器与并网点间的配电设备之一，基本功能为短路、过流、计量、防雷保护等。3.2并网光伏电站交流电气部分 升压变压器变压器正面变压器内部结构变压器铭牌变压器为将逆变器输出的交流电的电压等级提升到并网点处的电压等级，光伏常用变压器类型为干式和油浸式。3.2并网光伏电站交流电气部分 光伏并网分裂绕组变压器介绍 产品专门为太阳能电站并网配套使用，按铁芯材质可分为油浸非晶铁芯和干式硅钢片铁芯两大类 分裂绕组设计是现在最经济可靠的模式。 分裂绕组每个支路可以单独运行，也可以在标称电压相同时并联运行，一段母线故障后，不影响另一段母线运行，减少事故影响区域； 用一台变压器的多绕组代替多台变压器，降低造价；低压线圈分裂后，可以大幅度增加线圈的短路阻抗，很好的限制了电力系统网络中的短路电流，能选用轻型开关设备，因而分裂绕组变压器在光伏发电电力系统中得到普遍应用。 升压变压器3.2并网光伏电站交流电气部分 配电房混凝土墙体结构集装箱形式结构原有室内配电房配电房为配电设备长期放置场所，主要为混泥土结构配电房、集装箱式配电房和利用原有配电房形式。3.2并网光伏电站交流电气部分 功率控制（无功补偿装置） 根本原则 就地平衡、便于电压调整 通过10（20）kV电压等级并网的分布式光伏系统应具有有功功率调节能力，在同一项目安装容量不小于4000kW时宜根据电网调度机构指令调节电源的有功功率输出。 功率因数应能在超前0.98和滞后0.98范围内连续可调； 光伏系统参与电网的电压和无功调节，电压和无功调节可采用调节光伏系统逆变器输出无功功率方式。3.3光伏逆变器 光伏逆变器基本功能 集中式、组串式与微逆变器 主从式并网逆变器特点3.3光伏逆变器 并网光伏逆变器需要输出的电流与电网的电流同频、同相、同时具备防孤岛效应等能力。 离网型逆变器除非是逆变器之间有通讯协调控制，否则，是绝对不能够将多个离网型逆变器在一个小型配电网络中并行使用。因为可能会造成相位叠加，产生电力事故。 光伏逆变器基本功能逆变器正面逆变器内部结构逆变器铭牌3.3光伏逆变器 光伏逆变器功能、分类与特点 光伏逆变器是隔离式还是非隔离式的区别取决于逆变器中是否有隔离变压器 隔离式与非隔离式的区别： 变压器可提高电磁兼容性； 使变压器即电网所在的一侧浮地，即与大地物理隔离，不构成回路，安全性高； 能改变输出电压； 滤掉逆变器输出中的直流成分。 加入变压器后，逆变器的体积增大，成本提高； 变压器在工作过程中发热，损失1~2%光伏电能，导致效率降低 光伏逆变器隔离式与非隔离式3.3光伏逆变器 光伏逆变器效率 峰值效率（最大转换效率）：根据逆变器设计以及不同的负载工作情况测出的最大转换效率。 欧洲效率：欧洲效率是在不一样的功率点的权值，用来估算逆变器的总体效率。 CEC加权效率：CEC效率是根据美国加州能源协会制定的测试程序针对光伏逆变器的转换效率进行仔细的检测得到的结果。 光伏逆变器效率3.3光伏逆变器 光伏逆变器电能质量 谐波 GB/T14549《电能质量公用电网谐波》 GBT24337-2009《电能质量公用电网间谐波》 电压偏差 GB/T12325-2008《电能质量供电电压偏差》 电压波动和闪变 GB/T12326-2008《电能质量电压波动和闪变》 电压不平衡度 GB/T15543-2008《电能质量三相电压不平衡》 直流分量 IEEE-1547，光伏电站运行时，向电网馈送的直流电流分量不应超过其交流额定值的0.5%。 光伏逆变器电能质量3.3光伏逆变器 安全与保护性能 防反放电保护 极性反接保护 防孤岛效应保护 交流侧短路保护 直流过压保护 同时光伏逆变器应该具有一定的过载能力，在输出120%倍额定电流的情况下，逆变器连续可靠上班时间不小于1分钟。 光伏逆变器安全防护功能3.3光伏逆变器 防孤岛效应 电网故障时，光伏电站系统仍就保持对故障电网的部分线路继续供电的状态，即为孤岛效应。包括：MATCH_

  _67_0性孤岛效应和非计划性孤岛效应 当检修人员对电力系统线路和设备做检修时，如果并网太阳能发电系统仍继续供电，会造成人员受伤或死亡事故； 当电网恢复供电时，电网电压、并网逆变器的输出电压在相位上可能有差异，会在瞬间产生很大的冲击电压，从而损坏相关设备。 所谓的防孤岛效应，就是禁止非计划性孤岛效应的发生。逆变器应该在2秒内停止向电网供电，同时发出警示信号。 而计划性的孤岛效应则是按预先配置的控制策略，有计划的发生的孤岛效应，通过该效应能够继续给微电网供电。 3.8、光伏逆变器防孤岛3.3光伏逆变器 该性能主要是适用于大中型光伏电站的中高压型逆变器。保证其应具备一定的耐受异常电网电压的能力，避免在电网电压异常时脱离，引起电网电源的不稳定。 GB/T19964-2012《光伏发电站接入电力系统技术规定》提出了更加严格的要求，要求光伏逆变器具备零电压穿越功能，同时要求其在电网电压跌落期间具备动态无功支撑的能力。 3.3光伏逆变器--低电压/零电压穿越3.3光伏逆变器 系统逆变器数量少，集中放置，安装简单，维护方便便于管理； 逆变器单机自身效率较高，谐波含量少，直流分量少，电能质量高； 逆变器集成度高，功率密度大，成本低； 功率因素调节功能和低电压穿越功能，电网调节性好； 直流汇流箱个数多，故障率较高，影响总系统安全； 集中式逆变器相对于组串式、微逆变器逆变器而言M

  较少，会影响总系统的发电效率； 逆变器机房占地较大需要专用的机房和设备； 集中式并网逆变系统中无冗余能力，如有出现故障停机，总系统将停止发电，一旦故障，造成大面积的光伏系统停用。 集中式、组串式与微逆变器---集中式逆变器3.3光伏逆变器 模块化设计，直流端多路MPPT，不受组串间差异和阴影遮挡影响；组串式逆变器光伏组件配置更为灵活，能适应各种不同应用场景等环境的需求； 防护等级为IP65，体积小、重量轻，直接在室外安装，可简化施工、减少占地； 能安装在光伏组件的旁边，有利于合理布线，减少了直流主电缆的长度，可降低直流电缆成本； 组串式自耗电低、故障影响小、更换维护方便，可以对光伏系统来进行分片的维修； 一般都会采用集中式逆变器的系统在5年后的失配损失会达到8～10%左右。使用组串式逆变器

  则可以大幅规避此损失。 体积小，所以功率器件电气间隙小，高海拔地区有必要进行另外设计； 通常不带隔离变压器设计，电气安全性稍差；多个逆变器并联时，总谐波高，因为如果很多台逆变器并联时，总谐波会迭加，而且较难抑制； 同等规模如果采用组串式逆变器，逆变器数量多，总故障率会升高; 单台逆变器可实现零电压穿越，但多机并联时，零电压穿越功能、无功/有功调节等功能实现较难。 3.3集中式、组串式与微逆变器---组串式逆变器3.3光伏逆变器 为每个光伏组件单独配备一个具备交直流转换功能和最大功率点跟踪功能的逆变器模块。 能轻松实现光伏发电系统的模块化设计、实现即插即用和热插拔，光伏电站系统扩展简单方便；保证光伏系统中的每个光伏组件均运行在上限功率点，有着非常强的抗局部阴影能力； 并网逆变器基本不独立占用安装空间，分布式安装，能够充分的利用空间和适应不一样安装方向和角度的应用； 系统运行可靠性高，单个模块失效不会对整个光伏发电系统造成影响。 微逆变器目前成本比较高，不过随着应用与生产规模的增加，成本也在成年年在下降的趋势；（价格） 与集中式与组串式逆变器相比，微逆变器效率相比来说较低。 3.3集中式、组串式与微逆变器---微逆变器3.3光伏逆变器 工作原理是：光伏系统采用2～3个集中型逆变器，总功率被几个逆变器均分，在辐射低的时候，一个逆变器工作，效率较高，当辐射升高，超过一个逆变器的工作上限，其它逆变器逐步开始工作。 为了能够更好的保证逆变器的工作量均等，主从逆变器经常轮换。 单台逆变器中多个相同逆变模块之间的主从工作模式，基础原理与上述类似。 主从式逆变器可提升在早晚的逆变器的工作效率，延长上班时间，并且通过轮换工作模块，延长逆变器寿命。 主从式逆变器3.4接入系统 相关

  规定 接入点选择 并网柜原理 继电保护 计量系统3.4接入系统 有关标准规定国内光伏系统接入主要参考标准（国网公司）《光伏电站接入电网技术规定》《分布式电源接入电网技术规定》国内光伏系统接入主要参考标准（南网公司）《分布式光伏发电系统接入电网技术规范》《光伏发电站接入电网技术规范》3.4接入系统 接入点选择光伏系统10kV以上电压等级接入公共电网大致上可以分为：1、光伏专线kV及以上配电线kV线路（自发自用，余电上网）集中式电站专线接入系统 接入点选择集中式电站10kV以上接入电网方式，电站建设在离变电所较近位置，节省输电线kV等。对于工厂、商业区专线kV线路方式，接入线路分接箱即可。用户侧集中T接入10kV电网线接入系统 接入点选择光伏系统用户侧10kV接入电网，要考虑到用户侧10kV线路是专线接入还是支线kV专线接入，需要仔细考虑用户负载消耗电量情况，还应该要考虑系统接入容量。光伏系统接入用户侧10kV电网方式3.4接入系统 接入点选择光伏系统通过220/380V电压等级接入公共电网大致上可以分为：1、光伏T接入220/380V配电线V线路（自发自用，余电上网）3.4接入系统 接入点选择 光伏发电站的并网点 对于无升压站的光伏发电站是指光伏发电站的输出汇总点；对于有升压站的光伏发电站是指升压站高压侧母线接入系统 并网柜原理 光伏并网柜是连接光伏电站和电网的配电装置，其最大的作用是作为光伏电站与电网之间的分界与连接。 对低压并网的光伏电站，光伏并网柜还能安装计量及一些保护功能。 本质上讲，光伏并网柜就是光伏电站的总出口。3.4接入系统 并网柜原理3.4接入系统 继电保护 线路保护 保护设施应具备电流速断保护、过流保护、零序过流保护、低周减载、高周解列、低压解列等功能； 升压变保护 分布式光伏系统电压在10kV及以下、容量在10000kVA及以下的升压变采用电流速断保护为主保护，电压在10kV以上、容量在10000kVA及以上的升压变采用纵差保护为主保护； 分布式光伏系统的升压变各侧宜采用过电流保护作为后备保护；3.4接入系统 继电保护 电压保护 当分布式光伏发电系统并网点电压超出下表规定的电压范围时，应在相应的时间内停止向电网线路送电。此要求适用于多相系统中的任何一相。3.4接入系统 继电保护 频率保护 当光伏系统并网点频率超出（47.5～50.2）Hz范围时，光伏系统逆变器保护控制单元应在0.2s内停止向电网线路送电。 防孤岛保护 光伏系统应具备快速监测孤岛且立即断开与电网连接的能力，防孤岛保护整定时间不大于2s，防孤岛保护应与并网侧线路保护相配合。 并网同期 光伏系统在逆变器交流输出端设置同期点，由光伏系统逆变器自动检验测试电网电压、相位、频率，待电压、相位、频率一致时，再投入并网，保证逆变器并网运行对电网无冲击、无扰动。 恢复并网 系统发生扰动脱网后，在电网电压和频率恢复到正常运行范围之前光伏系统不允许并网。在电网电压和频率回到正常状态后，光伏系统要经过一定延时后才能重新并网，延时值应在20s～5min范围内可调，具体由电网调度机构给定。3.4接入系统 计量系统 低压计量柜： 电流互感器：一次工作电流的规格基本同断路器型号，二次侧电流为5A， 一般标注如下：3000/5，0.2S；表示一次侧额定电流为3000A，二次侧电流为5A，精度等级为0.2(用于计量）。一次侧电流一般比最大工作电流大25%左右。 电流表：用于配电柜型号：42L1-A，0---上限，上限电流一般同互感器匹配。 电压表：用于配电柜型号：42L1-V，0--450V。 电力参数仪表：用于计量有功功率、无功功率，有功电度、功率因数，具有分时计量功能、遥测功能，型号规格一般由当地供电局指定。3.4接入系统 计量系统 低压计量柜： 电流互感器：一次工作电流的规格基本同断路器型号，二次侧电流为5A， 一般标注如下：3000/5，0.2S；表示一次侧额定电流为3000A，二次侧电流为5A，精度等级为0.2(用于计量）。一次侧电流一般比最大工作电流大25%左右。 电流表：用于配电柜型号：42L1-A，0---上限，上限电流一般同互感器匹配。 电压表：用于配电柜型号：42L1-V，0--450V。 电力参数仪表：用于计量有功功率、无功功率，有功电度、功率因数，具有分时计量功能、遥测功能，型号规格一般由当地供电局指定。3.4接入系统 计量系统 分布式电站计量点与计算方式 用户自发自用电量E4可通过计算E4=E1-E3得到。4、监控系统 监控系统功能 电站电气设备的安全监控。 系统电气参数的实时监测： 光伏发电汇流设备、直流柜输出电压、电流、设备内温度； 光伏组件斜面上太阳辐射； 光伏阵列所在地区环境参数：气温、风速、湿度、水平面太阳总辐射等； 光伏逆变器输出电压、电流、发电量、逆变器内部温度等。 应满足电网调度自动化要求，完成遥测、遥信、遥控、遥调等功能。 通过10（20）kV电压等级并网的光伏系统，在同一项目安装容量不小于4000kW时，应具备遥测、遥信、遥控、遥调功能；安装容量小于4000kW时应具备遥测、遥信功能；4、监控系统 监控系统原理图4、监控系统 监控系统拓扑图谢谢！

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