1、光伏电站发电系统介绍,2019/7/2,一、光伏行业介绍,1、可再生能源发展需求和太阳能利用人类生存发展离不开对能源的需求。近二百多年的工业化进程导致对化石能源的巨额消耗，时破坏了生态环境，成全球变暖。化石能源的有限性和对环境的负面影响催生了对替代和可再生能源的需求。太阳能是各种可再生能源中最重要、最丰富的基本能源。目前，太阳能的利用主要通过光-热、光-电、光-化学、光-生物质等几种转换方式实现，开发利用过程基本无污染，是已知的最清洁、最安全的能源。2、技术发展催生光伏产业技术是影响产业发展的一个重要因素。光伏产业最基本、最重要的技术就是提高太阳能电池的光电转化效率。1954年，美国贝尔实验室
2、首次制成了光电转换效率为4.5%的单晶硅太阳能电池，实用光伏发电技术诞生。此后光伏产业技术不断进步，光电转换效率进一步提高，成本持续降低，促使光伏产业得以快速发展。单晶硅实验室最高效率为24.7%。3、政策扶持促使光伏产业大发展我国承诺2030年单位GDP碳排放在2005年基础上下降60%至65%，非化石能源比重达到20%.,特点：属于新能源，环境的选择、政府支持，也是大势所趋！,2019/7/2,二、光伏运维行业介绍,1、光伏运维行业属于一个新的行业，目前该行业是处于一个起步阶段，不管对于该行业还是对于个人来说都有很大的发展和提升的空间。2、尤其对于个人来说，新行业最重要的便是需要不断的创新
3、和提升，这对个人自由展示才能和才华来说，是一个很好的机会。3、该行业工作人员即需要具备光伏发电系统的专业知识，也需要具备高压设备运行专业知识，还需要相关设备的检修工作能力，对该行业从业人员的能力要求较高。,特点：是机遇同样是挑战，需要每个人自己去把握！,2019/7/2,三、光伏电站的发电原理,光伏发电是指利用太阳能电池这种半导体电子器件的P-N结光生伏打效应原理有效地吸收太阳光辐射能，通过转换装置使之转变成电能的直接发电方式，是当今太阳光发电的主流，具有可再生、无污染等优势。,三、光伏电站的发电原理,太阳电池在阳光照射时产生光电压现象称为光伏效应。太阳能光伏发电是利用太阳电池的光伏效应（ph
4、otovoltai effect）原理把太阳辐射能直接转变为电能的发电方式。,2019/7/2,四、光伏电站的分类,光伏发电技术根据是否并网分类,1、离网光伏发电系统,2、 并网光伏发电系统,四、光伏电站的分类,光伏发电系统按安装容量可分为下列三种系统:,四、光伏电站的分类,根据并网光伏电站的接入电压等级，并网光伏电站可以分为：,A,B,C,四、光伏电站的分类,离网电站,独立光伏系统的规模和应用形式各异，系统规模跨度很大，小到0.32W 的太阳能庭院灯，大到MW级的太阳能光伏电站。其应用形式也多种多样，在家用、交通、通信、空间应用等诸多领域都能得到广泛的应用。尽管光伏系统规模大小不一，但其组成
5、结构和工作原理基本相同。,户用领域,交通领域,通讯/通信领域,小型电源:用于边远无电地区如高原、海岛、牧区、边防哨所等军民生活用电，负载如照明、电视、收录机等；光伏水泵：解决无电地区的深水井饮用、灌溉。,航标灯、交通/铁路信号灯、交通警示/标志灯、路灯、高空障碍灯、公路/铁路无线电话亭、无人值守道班供电等。,太阳能无人值守微波中继站、光缆维护站、广播/通讯/寻呼电源系统；农村载波电话光伏系统、小型通信机、士兵GPS供电等。,四、光伏电站的分类,离网电站,四、光伏电站的分类,离网电站,太阳能照明同样可以应用于商业，如公交站台、广告灯箱等。,四、光伏电站的分类,离网电站,太阳能路灯系统主要由太阳能
6、电池组件、灯杆、灯具、蓄电池、充放电控制器、（逆变器）等设备组成。,四、光伏电站的分类,离网电站,中、大型离网电站，解决偏远地区村落、开发区等大型用电负荷地区的离网光伏电站。,四、光伏电站的分类,并网电站,四、光伏电站的分类,并网电站,四、光伏电站的分类,并网电站,大中型集中式地面光伏电站的基本特点是：光伏电站安装整体容量大，占地面积广阔；很多电站是建设在偏僻的人烟稀少的地方，光伏电站土建工程量较大；为了光伏电站正常运行与维护，光伏电站需要专业人员驻守维护，相应的附属设施较多。,四、光伏电站的分类,并网电站,分布式屋顶并网光伏电站基本组成通常包括如下几个部分：与建筑屋面结合的基础、光伏方阵光伏
7、方阵支架安装形式、光伏组件方阵布局、光伏直流/交流电气结构、并网接入部分等。大部分分布式光伏电站与集中式光伏电站相比安装容量偏小、接入电压等级较低，接近负荷，对电网影响小等特点，可以应用在大中型工业厂房、公共建筑以及居民屋顶等建筑上。,四、光伏电站的分类,并网电站,大中型集中式地面光伏电站通常由太阳能光伏组件方阵、光伏逆变/光伏电气系统和光伏电站并网接入系统等三大部分组成。大中型集中式地面光伏电站的基本器件与设备包括：光伏方阵、光伏方阵地基/基础/支架、直流汇流箱、直流配电柜、并网逆变器、交流配电柜、高压柜（进线柜、出线柜）、计量柜、电能监测仪、升压变压器、消防配套设施等设备，另外还有电站监控
8、装置和环境监测装置等。,四、光伏电站的分类,并网电站,分布式发电（Distributed Generation，简称DG），通常是指发电功率在几千瓦至数百兆瓦（也有的建议限制在3050兆瓦以下）的小型模块化、分散式、布置在用电用户附近的高效、可靠的发电单元。,BIPV,BAPV,四、光伏电站的分类,并网电站,光伏农业科技大棚是一种与农业生产相结合，棚顶太阳能发电、棚内发展农业生产的新型光伏系统工程，是现代农业发展的一种新模式。它通过建设棚顶光伏电力工程实现清洁能源发电，最终并入国家电网，同时在棚下将光伏科技与现代物理农业发展有机结合，发展现代物理高效农业，探索农作物生产安全高效新模式，有效地利
9、用有限的资源、空间，提高单位土地经济效益。,2019/7/2,五、光伏电站的组成,电池组件,汇流箱,电网,变压器,配电装置,逆变器,二次设备,2019/7/2,六、光伏电站的主要设备及其功能,1、电池组件,太阳能电池的基本单元是“电池片”，一定数量的电池片通过封装工艺串联在一起形成电池组件。,2019/7/2,六、光伏电站的主要设备及其功能,1、电池组件,目前光伏电站常用的电池组件有以下三种：,单晶硅电池组件：光电转换效率为18%左右，实验室最高可达到25，是目前所有种类的太阳能电池中光电转换效率最高的，坚固耐用，使用寿实验室命最高可达25年，但制作成本高。,多晶硅电池组件：制作工艺与单晶硅电
10、池相近，光电转换效率约14左右 ，实验室可达到20.4%，制作成本比单晶硅电池低，制作成本比单晶硅电池低，但寿命比单晶硅电池短。,非晶硅电池组件：是新型薄膜式电池组件，制作工艺与单晶硅和多晶硅电池的完全不同，制作成本低。弱光性能优于晶硅电池。但光电转换效率偏低，且衰减较快。,六、光伏电站的主要设备及其功能,光伏防雷汇流箱安装于太阳能电池方阵阵列内，它的主要作用是将太阳能电池组件串的直流电缆，接入后进行汇流，再与并网逆变器或直流防雷配电柜连接，以方便维修和操作。,2、光伏防雷汇流箱,汇流箱的电气原理框图如下图所示,上图所示之光伏阵列防雷汇流箱为6路输入，针对具体设计情况需求，输入电池串列可相应增
11、加或减少。,2019/7/2,六、光伏电站的主要设备及其功能,3、并网逆变器,光伏并网逆变器（下称逆变器）是光伏发电系统中的核心设备。逆变器将光伏方阵产生的直流电（DC）逆变为三相正弦交流电（AC），输出符合电网要求的电能。逆变器是进行能量转换的关键设备，其效率指标、电气性能参数等，将直接影响电站系统发电量。,2019/7/2,六、光伏电站的主要设备及其功能,逆变器满足以下要求：a)并网逆变器的功率因数和电能质量应满足电网要求。b)逆变器额定功率应满足用于海拔高度的要求，其内绝缘等电气性能满足要求。,c)逆变器使用太阳电池组件最大功率跟踪技术(MPPT)。 d)逆变器具有极性反接保护、短路保护
12、、孤岛效应保护、过温保护、交流过流及直流过流保护、直流母线过电压保护、电网断电、电网过欠压、电网过欠频、光伏阵列及逆变器本身的接地检测及保护功能等。,2019/7/2,六、光伏电站的主要设备及其功能,4.1 就地升压变（油式/干式）将逆变完之后的交流电压进行就地升压，多台就地升压变升高电压后T接送至高压配电室。,4、就地升压变设备房,4.2 低压（万能式）智能式断路器分配逆变器交流测负荷，为就地升压变低压测开关设备。,4.3 高压负荷开关为就地升压变高压测开关。,2019/7/2,六、光伏电站的主要设备及其功能,5、高低压配电装置,高、低压配电装置主要用于控制站内电能的通、断，分配及交换，一般
13、有380V、10KV、35KV等电压等级。,低压柜指站用电及其相关设备。,2019/7/2,六、光伏电站的主要设备及其功能,6、变压器,变压器是一种静止的电器，它利用电磁感应原理把交流电压转换成相同频率的另一种交流电压。其结构的主要部分是两个（或两个以上）互相绝缘的绕组，套在一个共同的铁芯上，两个绕组之间通过磁场而耦合，但在电的方面没有直接联系，能量的转换以磁场为媒介。在两个绕组中，把接到电源一侧的绕组称为一次绕组，简称原边，而把接到负载一侧的绕组称为二次绕组，简称副边。当原边接到交流电源时，在外施电压作用下，一次绕组中通过交流电流，并在铁芯中产生,2019/7/2,六、光伏电站的主要设备及其
14、功能,变压器按相数区分可以分为三相变压器和单相变压器；按绕组数目来区分，可以分为两绕组和三绕组变压器；按冷却介质分，可以分为油浸式变压器、干式变压器（空气冷却式）以及水冷式变压器。,交变磁通，其频率和外施电压的频率一致，这个交变磁通同时交链着一次、二次绕组，根据电磁感应定律，交变磁通在原、副绕组中感应出相同频率的电势，副边有了电势便向负载输出电能，实现了能量的转换。利用一次、二次绕组匝数的不同以及不同的绕组联接法，可使原、副边有不同的电压、电流和相数。,2019/7/2,六、光伏电站的主要设备及其功能,7、室外间隔式设备,7.1、室外SF6断路器（分合位置、气体压力、弹簧储能）,7.2、室外P
15、T、CT （为保护、检测装置、仪表提供电压和电流）,7.4、室外避雷器设备 （ 母线过电压进行保护）,7.3、室外隔离开关 （ 配合断路器使用，提供明显的断开电）,2019/7/2,六、光伏电站的主要设备及其功能,8、主控室设备（继电保护、通讯）,8.1 母线纵差保护。,8.2 光纤差动保护。,8.3 失步解列。,8.4 过流保护。,8.5 通讯设备、调度通信、光功率预测、蓄电池、直流控制屏、UPS电源。,2019/7/2,六、光伏电站的主要设备及其功能,9、监控室设备,9.1 监控主机+操作后台,9.2 五防主机,9.3 光功率预测系统,9.4 调度通讯系统,9.5 视频监控后台 （全站视频
16、监控）,9.6 调度管理系统 （电站调度管理，与调度进行工作对接用 ）,2019/7/2,六、光伏电站的主要设备及其功能,10、气象站,采集风速、风向、辐照度、温湿度等气象数据，为光功率预测系统提供有效气象数据。,2019/7/2,七、影响光伏电站发电量的几个因素,1：太阳辐射量2：太阳电池组件的倾斜角度3：太阳电池组件的效率4：组合损失（串联失配、并联失配）5：温度特性6：灰尘损失7：最大输出功率跟踪 （MPPT）8：线路损失（直流侧、交流测）9：控制器、逆变器效率10：变压器等交流测设备损失,2019/7/2,光伏电站的效率,=1*2*3,太阳电池阵列效率1，太阳电池阵列在太阳辐射强度下，实际的直流输出功率与理论功率之比。太阳电池阵列在能量转换与传输过程中的损失包括：组件匹配损失、表面尘埃遮挡损失、光谱失配损失、温度的影响以及直流线路损失等。逆变器转换效率2，逆变器输出的交流电功率与直流输入功率之比。包括逆变器转换的损失、最大功率点跟踪（MPPT）精度损失等。并网效率3，即从逆变器输出汇流并入并网点间的传输效率，其中最主要的是升压变压器的效率和交流电气连接的线路损耗。,
