分布式光伏电站电气设备的选型和设计.pdf
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1、 超越照明 2023 年 第 3 期 总第 178 期 光源与照明106分布式光伏电站电气设备的选型和设计丁鹏飞1,董恩丞2,姜 军1,周 乐11.国网江苏省电力有限公司泗洪县供电分公司,江苏 宿迁 2239002.国网江苏省电力有限公司宿迁供电分公司,江苏 宿迁 223800摘要:文章首先简要介绍了分布式光伏电站的特点,然后阐述了分布式光伏电站中各种电气设备的设计要点。文章主要讨论了光伏组件、逆变器、直流汇流箱、直流电缆、直流回路保护器和电站监控装置的选型和设计,希望通过文章的研究,持续提升分布式光伏电站的电气设计水平,以此来确保居民的用电水平和用电质量。关键词:分布式光伏电站;光伏发电;电
2、气设备分类号:TM6150 引言在现代光伏电站建设过程中,分布式光伏电站是电站建设的重要内容之一。在分布式光伏电站的设计和建设过程中,各种实用的电气设备得到广泛应用。为了提高分布式光伏电站的发电水平,使分布式光伏电站充分发挥作用,必须优化电气设备设计,将太阳能合理转化为电能,不断满足发电和社会生产的需要。1 分布式光伏电站介绍光伏发电是目前较先进的发电手段,能够最大限度地利用太阳能,更好地实现节能减排目标。目前,我国分布式光伏电站的电气设计技术比较成熟,大多数分布式光伏电站建设在用户周围,与传统电站相比,分布式光伏电站具有一定的应用优势。分布式光伏电站的功率比传统电站小,与大型发电系统相比,分
3、布式电站需要稳定的投入,可以获得稳定的收入。分布式光伏电站对环境的污染较小,在发电过程中不会对空气和水造成污染,可以推进环保工作的发展1。此外,分布式光伏电站占地面积小,还可以在发电过程中实现发电与用电的同步。2 分布式光伏电站的电气设计2.1 光伏组件2.1.1 光伏组件的建筑载体目前,水泥屋面和彩钢屋面是两种光伏组件的主要建筑载体。水泥屋面承载能力较强,顶板有多种支撑形式,通过调整光伏组件的阵型、倾角和间距,可以获得最大的发电量。在彩钢屋面,光伏组件一般采用水平铺设方式。2.1.2 光伏组件的连接随着分布式光伏电站组件整体温度的升高,开路电压逐渐降低;反之,如果组件温度降低,开路电压会升高
4、。为了保证光伏组件在极端条件下始终正常工作,设计人员在设计时应充分考虑局部可能出现的极限温度,并对最终串联组件的数量和电压进行优化。在分布式光伏电站中,要保证光伏组串中每个光伏组件性能的一致性,使光伏组串能够充分发挥作用。2.1.3 光伏组件的选型分布式光伏电站使用的光伏组件分为非晶硅光伏组件、单晶硅光伏组件和多晶硅光伏组件。其中,非晶硅组件虽然对环境影响较小,但在操作和安装过程中存在相应的问题,而且没有合理的解决方案,应用效果不是很好,没有得到广泛使用。在基础的能源转换过程中,非晶硅组件的效率较低,其在实际应用中的转换效率不超过 10%,无法保证发电的稳定性2。与非晶硅组件相比,晶体硅组件(
5、包括单晶硅组件和多晶硅组件)的制造技术相对稳定和成熟,产品性能更好,使用时间更长,光能转换效率更高。在制造方面,晶体硅组件的面积比非晶硅组件小。但是,晶体硅组件的制造成本明显高于非晶硅组件,制造成本的差异通常在 10%左右。在性能方面,非晶硅组件的光电转换能力不强,会导致转换容量降低等问题。晶体硅组件的光电转换能力强,使用寿命长。在晶体硅组件中,单晶硅组件具有更强的光电转换能力,在作者简介:丁鹏飞,男,硕士,研究方向为新能源发电与并网。文章编号:2096-9317(2023)03-0106-03光源与照明 总第 178 期 2023 年 3 月 超越照明107功率相同的情况下,单晶硅的总使用面
6、积也小于多晶硅。虽然在某些方面存在差异,但单晶硅组件和多晶硅组件在一些重要指标上基本没有本质差异,使用规则也基本一致,可以在项目中灵活使用。目前,在光伏组件的选择和设计过程中,应结合技术水平和转换效率进行综合分析,合理选择组件,提高转换效率,确保光伏发电系统朝着稳定健康的方向发展。例如,根据配电网组网流程和中国相关行业法规,可以将光伏电站分为大型、中型、小型三种类型。大型光伏电站的输配电网络等级为 66 kV 及以上,中型光伏电站的输配电网络等级为 10 35 kV,小型光伏电站的输配电网络等级为 0.4 kV。确定电网的连接电压水平时必须结合电网的实际情况,从经济性的角度进行合理分析。如果可
7、以接入高电压和低电压级别,低压接入是首选,以降低成本。在大型光伏电站的建设过程中,晶体硅组件得到了广泛的应用。2.2 逆变器在分布式光伏电站中,逆变器的主要作用是进行直流/交流(DC/AC)转换,并对单次谐波、电压、振动频率等指标的转换进行管理,是连接光伏组件阵列和电网系统的重要部件。在选择分布式光伏电站使用的逆变器时,设计人员需要考虑分布式光伏电站的整体情况。在逆变器选型过程中,需要优化其与光伏电站系统功率的匹配,充分提升实际发电水平,并减少对后续电站发电效率的影响3。现阶段,逆变器可分为分布式逆变器、集中式逆变器和串联逆变器三类。其中,分布式逆变器的功率可达 1 000 kW,采用 DC-
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