分布式光伏电站的设计研究

发表时间:2021/7/2   来源:《工程管理前沿》2021年第7卷7期   作者: 苏晓舟
[导读] 在现代化光伏电站的运行过程中
        苏晓舟
        山东电力建设第三工程有限公司     山东   青岛  266100




摘要:在现代化光伏电站的运行过程中,要想保障其设备的运行能够发挥出高效率的电力供应,就应该注重对发电站运行中的基本要素管理,保障在其设备及基本要素的管理中,能够发挥出最大效率的电站运行能力提升。通过本文的分析和总结,将分布式光伏电站发电效率提升的策略总结如下:首先,在分布式发电站的设计中应该进行标准化设计;其次,要注重设备型号的选定;再次,施工规范化处理;最后,要定期维护。只有保障将以上几点效率提升策略应用好,才能够全面提升分布式光伏电站的电力供应效率提升。
        关键词:光伏电池;逆变器;接入;并网;接地系统
        随着我国现代化经济的快速发展,我国的电力企业建设也越来越完善,在电力企业的建设和发展中,分布式光伏电站的建设也越来越多。由于分布式光伏电站在其运行过程中,影响其运行效率的因素较多,在这种情况下需要加强对其运行效率提升的策略研究。
        1分布式光伏发电站设计的基本构成
        由光伏发电系统(光伏组件)、光伏逆变系统(汇流箱;光伏并网逆变器)、并网接入系统(升压变压器;并网接入柜(智能电表))构成。
        1.1分布式光伏发电系统主要元器件
        光伏电池主要由单晶硅或多晶硅生产而成。多组光伏电池串并联形成光伏电池板。单晶硅太阳能电池具有较高的光电转换效率,性能稳定,但成本高。多晶硅太阳能电池具有成本低,转换效率略低。由于光伏电池板的负电压温度系数,设计需考虑在最低环境温度条件下,光伏组串的开路电压满足要求。
        1.2分布式光伏逆变系统
        1.2.1逆变系统常见的形式有三种
        ①集中式逆变器方案:光伏方阵、直流汇流箱以及逆变器是集中式逆变器结构的主要设备,光伏组件经过串并联组合光伏方阵,经逆变器将所产生的直流电转变成交流电。
        直流汇流箱→逆变(大容量逆变器)→升压变
        ②组串式逆变器方案:运用模块化方法,将若干个太阳能电池组件串联接一个逆变器,每串都具有最大功率点跟踪功能,在交流端并联后并入电网。
        逆变器(小容量多台)→交流汇流(交流配电箱)→升压变
        ③组串式+集中式组合方案:
        设计前通过投资成本对比和发电量对比,来选择在整个生命周期内,哪种逆变器方案更有优势。
        1.2.2逆变器保护功能
        ①短路保护;②对地绝缘监测;③逆变器输出电压监测;④逆变器输出频率监测;⑤剩余电流保护;⑥交流输出电流的直流分量监测;⑦反孤岛保护;⑧环境温度监测;⑨直流过压保护:DC二级防雷器(40KA)/AC二级防雷器;⑩过流保护、功率模块温度保护。
        1.2.3逆变器降额功能
        当模块温度或机内温度超过温度上限,逆变器会逐渐减小输出功率,直至模块温度恢复到正常范围,逆变器的输出功率才会逐步增加至额定功率。当电网电压过低时,逆变器会通过降额使得输出电流在规定的范围之内,逆变器会逐渐减小输出功率。
1.3升壓及并网接入系统
        1.3.1分布式光伏接入系统分类
        对于有升压站的分布式电源,并网点为分布式电源升压站高压侧母线或节点;对于无升压站的分布式电源,并网点为分布式电源的输出汇总点。电源接入电网的连接处,该电网既可能是公共电网,也可能是用户电网。分为两大类:单点接入系统和组合接入系统。单点接入系统分为10KV接入(接入用户10KV母线)和380V接入(接入用户配电箱或箱变低压母线)。10KV接入单个并网点参考容量为0.4-6MW;低压380V接入单个并网点容量为20-400KW。
        1.3.2380V低压侧并网的要求
        ①并网计量柜与原有低压柜母线(垂直母线)之间有明显断开点;
        ②并网计量柜与光伏电源侧(含逆变器和交汇流箱)之间有明显断开点;
        ③原低压系统如有分计量需从分计量下并入(防止重复计量)。


        1.3.3光伏并网计量柜
        ①置于配电所内;
        ②并网柜总开满足(Q/GDW1972《分布式光伏并网专用低压断路器技术规范》和Q/GDW1973《分布式光伏并网专用低压断路器检测规程》)具备失压跳闸有压合闸,失压跳闸定值宜整定为20%UN、10秒,检有压定值宜整定大于85%UN(接入方案);
        ③并网总开关光伏并网专用欠压脱扣器电源取市电侧;
        ④计量仓需安装双向计量表和集抄。
        1.3.4升压器的选择
        变压器低压侧的额定功率需要满足逆变器的输出要求,且需要有中性点以及外接的中性导体。短路阻抗满足GB/T17468《电力变压器选用导则》。
        1.4分布式光伏电站的接地系统
        1.4.1接地系统要求
        ①在光伏发电系统中,所有非载流金属部件和设备的外壳都应该接地(如光伏模块的支架,逆变器外壳等);
        ②单台逆变器系统需要将“PE”电缆接地;
        ③多台逆变器系统需要将所有逆变器“PE”电缆以及光伏阵列的金属框架接至同一个接地铜排上,以实现成等电位连接;
        ④由于逆变器多为无变压器型,要求光伏组串的正极和负极均不能接地,否则会造成逆变器无法正常运行。
        1.4.2分布式光伏发电对电能质量的影响
        主要有电压偏差、电压波动、谐波污染三方面的影响,一般在设计中有关光伏并网的功率补偿和谐波治理,会预留有源电力滤波(功率补偿)装置安装位置,待投运后根据实测数据再确认是否增加有源电力滤波(功率补偿)装置。
2分布式光伏发电效率提升的方法实施
2.1设计标准化处理
        在分布式光伏电站的发电效率提升中,首要进行的就是对其电站的设计标准化处理,只有保障了电站设计的标准化,这样才能全面提升其电站的发电运行效率。在电站的标准化设计中,应该对整体的电站运行进行优化,尽量提升电站的运行效率,比如将太阳光辐射的强度按照月份进行规划分析,将电站的设备建设和其运行做匹配化处理。同时在其系统的设计中,应该进行标准化电压设计处理,通过合理的方案设计,及时的将电站的运行效率提升涉及到电站的运行中。
2.2设备型号的选定
        设备的型号对于分布式光伏电站的发电站效率提升而言,具有重要性研究意义,设备的型号关系到发电能力转换以及发电输送,因此,在这种背景下,需要加强对电站建设中的设备进行选择。在当前的电站设备运行中,主要有以下几种型号的设备(1MW方阵、MPPT逆变器),每种型号的设备在其运行过程中都具有不同的发电供应效率,因此,在这种背景下,应该加强对电站发电设备的型号选择,保障在发电设备型号的选择中,能够找到适合电站发电运行的设备[2]。
2.3施工规范化
        分布式光伏电站在其建设施工中,需要对其整个电站的施工进行规范化要求,保障在规范化施工技术要求下,能够及时的运用好相应的策略管理。整个分布式光伏电站在建设过程中涉及到的建设项目较多,因此应该针对不同的建设项目进行不同的电力建设管理,保障在电力建设管理下,能够提升整体的电力运行效率。比如,在分布式发电站的远程电力控制中心建设中,应该注重对电力建设的系统运行建设和维护,保障在电力系统的运行和实施下,能够提升整体的电力运行效果。
2.4定期维护
        定期维护对于提升分布式光伏电站的运行效率而言,也具有重要性作用,由于分布式光伏电站的运行,需要借助太阳能电池接收板,当接收板上被灰尘和积雪覆盖时,就会导致整体的发电站发电受到阻碍,严重的影响了电力生产,同时在分布式光伏电站的运行中,由于其影响因素众多,要想整体的电力生产和输送正常化,就必须要加强对其运行中的设备进行维护,保障在设备维护和管理中,能够提升整体的电力运行效率。
3结语
        分布式光伏发电站具有灵活分散特性,具有自发自用,电网调节,余量上网的特点。但接入配电网之后将会一定程度上影响配电网,例如对电能质量、谐波污染等。居民申请分布式光伏并网接入380V低压将是今后设计研究的重点。
        参考文献:
        [1]国家电网.关于做好分布式光伏发电并网服务工作的意见[M].2012.
        [2]标准函201293号征求意见稿.分布式电源接入电网技术规定[M].
        [3]王立乔,孙孝峰.分布式发电系统中的光伏发电技术第2版[M].北京:机械工业出版社,2014.
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