茍曉衛(wèi)

【摘 要】近年來，光伏產(chǎn)業(yè)逐漸得到重視，很多光伏電站不斷擴(kuò)大其建設(shè)規(guī)模，并且電站的電氣方案可以說是直接影響著電廠的生產(chǎn)效率以及收益情況。根據(jù)多年工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)大型光伏電站電氣設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡要分析，希望可以為相關(guān)研究人員提供參考。

【Abstract】In recent years， the photovoltaic industry has gradually been paid attention to， many photovoltaic power plants continue to expand their scale of construction， and the power station's electrical program can be said to directly affect the power plant production efficiency and income. Based on many years of work experience， the electrical design of large-scale photovoltaic power station is briefly analyzed， hoping to provide reference for relevant researchers.

【關(guān)鍵詞】大型；光伏電站；電氣設(shè)計(jì)

【Keywords】large scale； photovoltaic power plant； electrical design

【中圖分類號(hào)】TM92 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2017）10-0158-02

1 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，用電量已經(jīng)變得十分巨大，光伏發(fā)電以其明顯的優(yōu)勢(shì)被廣泛關(guān)注，大范圍的光伏電站建立起來。但是僅僅規(guī)模龐大的電站建設(shè)并不是我們真正追求的，只有整個(gè)領(lǐng)域得到長足發(fā)展、實(shí)現(xiàn)真正的經(jīng)濟(jì)收益才是我們的目的。因此，電氣設(shè)計(jì)作為電站建設(shè)中的重要一環(huán)，我們應(yīng)給以足夠的關(guān)注。

2 光伏電站簡介

光伏電站的能量來源主要是太陽能，電站所運(yùn)用的材料設(shè)備通常有逆變器、晶硅板等特殊材料，光伏電站和電網(wǎng)進(jìn)行連接，同時(shí)將電能傳輸給相連的電網(wǎng)，這樣便組成了一個(gè)完整的光伏發(fā)電體系[1]。光伏電站以其節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)獲得我國的大力支持和推廣。光伏電站主要包括并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)以及獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)，兩者之間的差別為是否帶有蓄電池。光伏發(fā)電的產(chǎn)品目前被應(yīng)用在以下三個(gè)方面：第一種是給沒有電能的地方供給電能；第二種是用于人們生活中的產(chǎn)品，例如太陽能電燈、太陽能充電器等；第三種是進(jìn)行并發(fā)發(fā)電，這在我國暫時(shí)還沒有得到大范圍的普及應(yīng)用，但在發(fā)達(dá)國家已被成熟應(yīng)用。光伏電站示意圖如下圖1所示。

3 大型光伏電站電氣設(shè)計(jì)主要技術(shù)分析

3.1 逆變系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)

通常情況下，光伏并網(wǎng)變電器的設(shè)計(jì)會(huì)用到逆變系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)，變電器是整個(gè)系統(tǒng)中十分重要的使用設(shè)備，逆變系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)的功能是：把光伏組件體系生產(chǎn)出來的直流電能向交流電能所轉(zhuǎn)變，這樣可以有效提升光伏并網(wǎng)的介入效率，提高光能利用率。

3.2 升壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)

進(jìn)行光伏電站設(shè)計(jì)時(shí)，需要根據(jù)光伏系統(tǒng)的真正情況，來進(jìn)行分級(jí)處理，設(shè)計(jì)人員通常會(huì)將其分類為多級(jí)升壓系統(tǒng)或者一級(jí)升壓系統(tǒng)。通常情況下，一級(jí)升壓設(shè)計(jì)技術(shù)是被用于分布式光伏系統(tǒng)，多級(jí)升壓設(shè)計(jì)技術(shù)會(huì)被用于大型光伏電站當(dāng)中。

3.3 接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)

電網(wǎng)系統(tǒng)和光伏電站之間相互聯(lián)系的紐帶便是接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)具有很強(qiáng)的專業(yè)性，需要相關(guān)部門的審批或是專業(yè)技術(shù)部門才可以進(jìn)行操作。

4 大型光伏電站電氣設(shè)計(jì)分析

4.1 電氣主接線并網(wǎng)型

光伏電站的集電線路方案一般采用每個(gè)發(fā)電單元分別接入35kV配電裝置的方案。該方案簡單清晰、安全可靠、運(yùn)行靈活、便于維護(hù)管理。站用電并網(wǎng)型光伏電站一般設(shè)置兩臺(tái)站用變壓器，一臺(tái)工作變壓器由市電電源引接，另一臺(tái)備用變壓器由發(fā)電廠內(nèi)的高壓配電裝置引接[3]。站用變壓器一般主要為控制周邊負(fù)荷供電，不為就地逆變站的負(fù)荷供電。由于目前國內(nèi)光伏發(fā)電的電價(jià)比當(dāng)?shù)剞r(nóng)電或市電價(jià)格高，在實(shí)際運(yùn)行中，通常將引接在施工電源的變壓器作為工作變壓器使用，以降低運(yùn)行成本。

4.2 監(jiān)控系統(tǒng)

光伏發(fā)電站中，可靠性是我們對(duì)于監(jiān)控系統(tǒng)最重視的性能。我們通常選用光纖作為大型光伏電站中監(jiān)控系統(tǒng)的使用，因?yàn)閭鬏斁嚯x比較長，使用光纖可以避免電場(chǎng)等不良因素的干擾，能夠十分有效的保障監(jiān)控系統(tǒng)的各項(xiàng)性能。監(jiān)控環(huán)節(jié)應(yīng)該盡可能多的設(shè)置，這樣對(duì)于電站的可把控性更高。常常將監(jiān)控系統(tǒng)安裝在直流配電柜、光伏匯流箱、升壓變壓器、光伏逆變器、開關(guān)柜等位置。

4.3 光伏方陣的設(shè)計(jì)

光伏電池方陣設(shè)計(jì)要點(diǎn)：根據(jù)建筑光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)的容量和光伏組件的類型、規(guī)格、數(shù)量確定安裝位置和安裝方式；根據(jù)逆變器的額定直流電壓、最大功率跟蹤控制范圍、光伏組件的最大輸出工作電壓及其溫度系數(shù)，確定光伏組件的串聯(lián)數(shù)；根據(jù)逆變器容量及光伏組串的容量確定光伏方陣內(nèi)光伏組串的并聯(lián)數(shù)；同一組串內(nèi)，組件電性能參數(shù)宜盡可能一致，其最大工作電流Im的離散性應(yīng)小于±3%；光伏方陣應(yīng)高效利用太陽能的方位角和傾角方式安裝。

4.4 直流線路的選擇

耐壓等級(jí)應(yīng)高于光伏方陣最大輸出電壓的1.25倍；額定載流量應(yīng)高于過短路保護(hù)電器整定值；線路損耗在2%以內(nèi)；額定功率狀態(tài)下，線路電壓損失應(yīng)控制在3%。

4.5 設(shè)備配置

光伏系統(tǒng)中的設(shè)備和部件應(yīng)按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)整體要求來選擇，其性能應(yīng)符合國家和行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品應(yīng)通過國家認(rèn)證機(jī)構(gòu)的認(rèn)證。設(shè)備配置如下：光伏組件選擇；光伏接線（匯流）箱；光伏配電柜（交、直流）；逆變器選擇；蓄電池及充電控制器（獨(dú)立系統(tǒng)）；光伏系統(tǒng)監(jiān)測(cè)裝置。

4.6 過電壓保護(hù)及接地

根據(jù)有關(guān)規(guī)定，我們一般不在普通地區(qū)的發(fā)電廠的主控制室、主廠房以及配電裝置室位置安裝預(yù)防直擊雷的設(shè)備，但是若處于雷電發(fā)生十分頻繁的地域，這些位置我們通常會(huì)安裝防雷設(shè)備。所以，10kV配電裝置室、并網(wǎng)光伏發(fā)電廠主控制室這些位置不會(huì)遭遇直擊雷，可以不進(jìn)行防雷設(shè)備的安裝。

4.7 光伏安裝容量選擇

對(duì)光伏安裝容量進(jìn)行選擇具有很重要的作用，一方面，可以確保光伏系統(tǒng)所產(chǎn)生的電能被充分利用，另一方面，又會(huì)保護(hù)電網(wǎng)系統(tǒng)不會(huì)被損壞。選擇安裝容量時(shí)，應(yīng)該具體系統(tǒng)具體分析，在進(jìn)行獨(dú)立系統(tǒng)安裝容量的選擇上，我們首要考量的是系統(tǒng)中的負(fù)荷情況，系統(tǒng)中所產(chǎn)生的電能恰好被使用是最佳狀態(tài)。我們通常將一天作為基礎(chǔ)，統(tǒng)計(jì)負(fù)載一天的用電情況，并且依據(jù)系統(tǒng)的產(chǎn)電特點(diǎn)以及系統(tǒng)中難以避免的電能損失，來計(jì)算系統(tǒng)產(chǎn)電數(shù)量，以此來選擇系統(tǒng)的安裝容量。對(duì)于并網(wǎng)系統(tǒng)來說，每個(gè)國家都有各自的安裝容量規(guī)定和限制。

5 結(jié)語

綜上所述，我國光伏并網(wǎng)裝備和關(guān)鍵技術(shù)逐漸被人們所重視，并且正在快速發(fā)展。電氣設(shè)計(jì)技術(shù)已經(jīng)十分成熟，但是在系統(tǒng)造價(jià)方面還有一定的進(jìn)步空間。相信隨著我們不斷的努力，加之科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，我國光伏發(fā)電領(lǐng)域一定會(huì)取得更好的成果。

【參考文獻(xiàn)】

【1】曹子丕.大唐新能源光伏發(fā)電項(xiàng)目方案優(yōu)化研究[D].長春：吉林大學(xué)，2016.

【2】葛慶.0.98MW并網(wǎng)光伏電站設(shè)計(jì)[D].湘潭：湖南科技大學(xué)，2016.

【3】明瑞.20MW光伏發(fā)電系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[D].湘潭：湖南科技大學(xué)，2016.endprint