朱輝

摘 要：文章以推動(dòng)電力行業(yè)發(fā)展為前提，針對(duì)20MW光伏發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)以及電氣一次設(shè)計(jì)展開分析，介紹了光伏組件、20MW光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及電氣一次設(shè)計(jì)，目的在于提高供電的穩(wěn)定性，并且推動(dòng)社會(huì)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：20MW；光伏發(fā)電系統(tǒng)；電氣一次設(shè)計(jì)

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(yùn)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(shì)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(duì)較長(zhǎng)[1]。此外，在實(shí)際應(yīng)用中，單靠其轉(zhuǎn)化效率高這一優(yōu)勢(shì)，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(yùn)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(duì)光伏電站中年整體發(fā)電量進(jìn)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(duì)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(duì)各個(gè)組件的價(jià)格、技術(shù)術(shù)成熟性等進(jìn)行考慮，選擇最佳的組件。

2 20 MW 光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 光伏組件方陣

光伏組件運(yùn)行模式主要分為固定安裝式以及自動(dòng)跟蹤式。針對(duì)自動(dòng)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(diǎn)：（1）裝置內(nèi)部十分繁瑣，電池陣列本身帶有同步性的特點(diǎn)，這對(duì)機(jī)電控制、機(jī)械傳動(dòng)器件提出非常好的要求，相應(yīng)的提高了初始與維護(hù)成本。（2）自動(dòng)跟蹤式系統(tǒng)使用的電池組件非常多，所以場(chǎng)址占地面積要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出固定式安裝[2]。（3）自動(dòng)跟蹤式系統(tǒng)運(yùn)行期間會(huì)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(shí)現(xiàn)集中控制，相較于相對(duì)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(huì)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(chǎng)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(tái)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(jìn)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(jìn)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(jì)

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(gè)串聯(lián)成為直流回路，最終的總?cè)萘渴?720 W。各個(gè)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?jī)蓧K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(jì)

太陽能陣列設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)前后排陰影遮擋這一問題加以考慮?？梢酝ㄟ^計(jì)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(shí)通過計(jì)算可以得知，冬至日方陣時(shí)刻的電池組件陰影長(zhǎng)度在時(shí)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(zhǎng)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(jì)

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(jí)是35 kV，以單母線接線方法進(jìn)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(jí)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(bǔ)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(jì)所使用的雙分裂箱式變電站的高壓側(cè)電壓等級(jí)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(yùn)行的正常性，一般會(huì)使用2回低壓交流進(jìn)線。在站內(nèi)，用電系統(tǒng)需要與兩個(gè)站用變進(jìn)行搭配，對(duì)系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供保障，不同的站用變均可帶母線，針對(duì)一些重要負(fù)荷，操作人員可以在多個(gè)母線位置展開雙回源引處理，使其中一臺(tái)站用變?cè)谀妇€內(nèi)引取，另一臺(tái)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(jì)，一方面這有利于實(shí)現(xiàn)正常供電，另一方面則對(duì)推進(jìn)社會(huì)發(fā)展起到重要意義，但是該項(xiàng)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(xiàn)：

[1]鐘偉東，劉繼文，雷象兵.分布式光伏發(fā)電20kV并網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代建筑電氣，2017（04）：42-48.

[2]王祥群.光伏發(fā)電系統(tǒng)分析及典型系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].價(jià)值工程，2013（04）：17-18.

[3]孫錄貴.山區(qū)大型光伏發(fā)電系統(tǒng)防雷接地技術(shù)探究與應(yīng)用[J].安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)，2015（23）：106-108.

[4]張虎潤(rùn)，陳啟華，陳思銘等.海南島并網(wǎng)風(fēng)光互補(bǔ)電站發(fā)電性能分析[J].廣東科技，2016（02）：30-31，57.