朱輝
摘 要:文章以推動電力行業(yè)發(fā)展為前提,針對20MW光伏發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)以及電氣一次設(shè)計展開分析,介紹了光伏組件、20MW光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計以及電氣一次設(shè)計,目的在于提高供電的穩(wěn)定性,并且推動社會發(fā)展。
關(guān)鍵詞:20MW;光伏發(fā)電系統(tǒng);電氣一次設(shè)計
DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.12.160
1 光伏組件
系統(tǒng)設(shè)備內(nèi)部,太陽能電池是其運行的核心。由于太陽能電池涉及到諸多類型,種類不同,優(yōu)劣勢也不同,然而單晶硅、多晶硅這兩種形式的太陽能在制造技術(shù)方面質(zhì)量最高,產(chǎn)品性能也更加穩(wěn)定,使用壽命相對較長[1]。此外,在實際應(yīng)用中,單靠其轉(zhuǎn)化效率高這一優(yōu)勢,便得到廣大工作人員的青睞,在大規(guī)模并網(wǎng)光伏電站中得到廣泛運用。以電站所處位置的環(huán)境和光資源等作為前提,結(jié)合施工條件,對光伏電站中年整體發(fā)電量進行明確,利用多晶硅太陽能電池組件展開處理,可以獲得非常理想的效果。由于20 MW光伏發(fā)電系統(tǒng)的組件涉及到非常大的用量,且占地面積廣,這便導(dǎo)致組件安裝量超出標(biāo)準(zhǔn)要求,因此可以使用大單位面積功率的電池作為組件,對占地面積加以控制。多晶硅太陽能組件在這大規(guī)模并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)十分常見,針對各個組件的價格、技術(shù)術(shù)成熟性等進行考慮,選擇最佳的組件。
2 20 MW 光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計
2.1 光伏組件方陣
光伏組件運行模式主要分為固定安裝式以及自動跟蹤式。針對自動跟蹤式而言,該模式的傾斜面可以有效接收太陽總輻射量,提供發(fā)電量,但是卻存在一些問題,主要體現(xiàn)為以下幾點:(1)裝置內(nèi)部十分繁瑣,電池陣列本身帶有同步性的特點,這對機電控制、機械傳動器件提出非常好的要求,相應(yīng)的提高了初始與維護成本。(2)自動跟蹤式系統(tǒng)使用的電池組件非常多,所以場址占地面積要遠遠超出固定式安裝[2]。(3)自動跟蹤式系統(tǒng)運行期間會消耗電量,所使用的逆變器也是以并聯(lián)分散式布置為主,很難實現(xiàn)集中控制,相較于相對固定式的逆變器要追加很多投資。配備了跟蹤裝置收獲的額外太陽能輻射會形成效益,但是這卻不能將投入的成本抵消。所以,此光伏組件方陣建議使用固定安裝式系統(tǒng)。
2.2 逆變器
逆變器是一種轉(zhuǎn)換裝置,即將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟?。該系統(tǒng)的規(guī)模非常大,按照當(dāng)前市場占有率、產(chǎn)品成熟性分析,此次分析以并網(wǎng)型光伏逆變器為例,數(shù)量為35臺的500 kW逆變器,最終所呈現(xiàn)的輸出電壓是320 V,最大效率則是99.6%。并網(wǎng)逆變電源使用三相橋式變換器,進行光伏陣列輸出直流電壓向高頻三相斬波電壓的轉(zhuǎn)換,隨后再利用濾波器濾波轉(zhuǎn)變?yōu)檎也妷?,并且將其并入到電網(wǎng)中進行發(fā)電。為了保證光伏陣列發(fā)電的最大功率,直流側(cè)可以使用MPPT算法。
2.3 組件陣列平面設(shè)計
光伏組件支架一般是以固定式安裝式為主,其傾斜角是23°,支架內(nèi)部包括光伏組件,將數(shù)十個串聯(lián)成為直流回路,最終的總?cè)萘渴?720 W。各個光伏發(fā)電單元中配備了光伏組件支架。此外,光伏組件的排列方式為 2×11方式,使用的光伏組件參數(shù)是1640mm×992 mm,每兩塊組件的間距是25mm,所以支架中的光伏組件參數(shù)則可以確定為3305×11162mm。
2.3.1 方陣間距設(shè)計
太陽能陣列設(shè)計時,需要對前后排陰影遮擋這一問題加以考慮??梢酝ㄟ^計算的方式明確陣列最佳距離。如果光伏陣列的傾斜角是23 °,這時通過計算可以得知,冬至日方陣時刻的電池組件陰影長度在時間推移下形成的曲線。該方陣的南北間距以5.2 m為最佳,陰影長度則以2.1 m為最佳,只有保證該數(shù)值,才能夠使冬至日9:00am~15:00pm期間的太陽能陣列免于被遮擋。
3 電氣一次設(shè)計
3.1 電氣主接線
電氣一次開關(guān)站內(nèi),電氣主接線中主要有以下幾部分:開關(guān)站側(cè)接線、箱式變電站、站用電源等,下面展開分析:
3.1.1 開關(guān)站側(cè)接線
系統(tǒng)接入電壓等級是35 kV,以單母線接線方法進行側(cè)接線,在35 kV 的母線中一共配備 6 面高壓開關(guān)柜,電壓等級均為35 kV,也就是總出線開關(guān)柜一面、集電線路開關(guān)柜兩面、無功補償裝置開關(guān)柜兩面、站用接地變開關(guān)柜1面、PT 柜1面[4]。
3.1.2 箱式變電站
此次設(shè)計所使用的雙分裂箱式變電站的高壓側(cè)電壓等級是35 kV,其中設(shè)置了光伏發(fā)電單元,發(fā)電單元容量是1178.32 kW。發(fā)電單元中均配備1000 kV·A 容量的雙分裂箱式變壓器。
3.2 站用電源研究
在光伏電站工程中,主要以三相四線制接地系統(tǒng)當(dāng)做站用電源,為了保證電源運行的正常性,一般會使用2回低壓交流進線。在站內(nèi),用電系統(tǒng)需要與兩個站用變進行搭配,對系統(tǒng)的正常運行提供保障,不同的站用變均可帶母線,針對一些重要負(fù)荷,操作人員可以在多個母線位置展開雙回源引處理,使其中一臺站用變在母線內(nèi)引取,另一臺站用變則連接電源,通過交直流一體化系統(tǒng)完成建設(shè)工作。
4 結(jié)束語
綜上所述,20 MW光伏發(fā)電系統(tǒng)與電氣一次設(shè)計,一方面這有利于實現(xiàn)正常供電,另一方面則對推進社會發(fā)展起到重要意義,但是該項工作目前依然處于發(fā)展階段,還需要專業(yè)人員繼續(xù)深入研究。
參考文獻:
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