太阳能发电系统配置,太阳能发电系统怎么配

导读大家好,霖霖来为大家解答以上问题。太阳能发电系统配置,太阳能发电系统怎么配很多人还不知道,现在让我们一起来看看吧!一、光伏电站设计原则设计应根据建设工程的要求,对建设工程所...

大家好,霖霖来为大家解答以上问题。太阳能发电系统配置,太阳能发电系统怎么配很多人还不知道,现在让我们一起来看看吧!

一、光伏电站设计原则

设计应根据建设工程的要求,对建设工程所需的技术、经济、资源、环境等 条件,本着认真贯彻“成熟先进、安全可靠、造价合理、节能环保”的原则,进 行综合分析,论证,编制建设工程设计文件的活动。这是建设项目进行整体规划、 体现具体实施意图的重要过程,是科学技术转换为生产力的纽带,是处理技术与 经济关系的关键性环节,也是确定与控制工程造价的重点阶段。

(一) 光伏电站建设的选择

全年总日照小时数、日照百分率、年总辐射量、年平均气温、年霜冻天数等 参数是光伏电站选址的重要依据。

目前,我国根据各地区太阳能资源总量将全国化为I、II、III类分区,实行不 同标杆电价补贴政策。I类地区太阳能资源总量相对较高,电价补贴相对较低; III类地区太阳能资源总量相对较低,电价补贴则相对较高。I类电价区主要集屮 在西北地区,年辐射总量1500-2000 (kwh/m²);中部广阔地带为II类电价区, 年辐射总量1000^2050 (kwh/m²); III类电价区主要在东南沿海地区,年辐射总 量1000^1600 (kwh/m²)。显然,我国光伏电站上网补贴电价与实际太阳能资源 总量的对应并不完全匹配,如二类电价区的年辐射总量,以及超过一类电价区的 年辐射总量的地区。在不同电价区寻找合适的投资地区,是获取收益的关键因素, 即在相对高的电价补贴区内,寻找太阳能资源条件好的区域建设光伏电站,可以 获得更好的收益。

新建光伏电站选址前应对该区域可利用面积进行评估,拟定总体建设规模。 总体上要求足够大的可利用面积,能达到一定的总装机容量。如规模较小新建电 站的接入系统线路、进场道路修建等,初投资费用会较大抬高单位造价,后期的 运行维护如果不具规模同样会抬高维护成本,工程建设经济将大幅度降低。总体 上要求建设规模大,接入系统线路近,进场道路修建短。

太阳能发电系统配置,太阳能发电系统怎么配

应明确光伏电站所选厂址的土地性质,使用权状况,石头纳入土地利用规范 范围等;查明所选厂址的地址情况,合理评价地址构造、地震效应、山体滑坡危 害及山洪暴发时洪水的排泄通道等;祥知厂址临近区域水文地质条件、防洪评价 及水利保护等;熟悉厂址周边人文情况,交通运输条件等;了解厂址内无名胜古 迹、未查明有重要矿产资源,远离文物保护区、自然保护区、军事设施区等,符 合自然环境保护的有关规定。总体上要落实用地性质,查明地址情况,加强环境 保护,避开文物矿藏。

要掌握当地产业政策,了解区域市场发展空间,熟悉项冃建设必备条件,完 成规划选址工作,通过踏勘调研提出规划选址建议,开展资料搜集和职称文件的 取得,取得各主管部门批文,确保项目顺利通过各项评审。

(二) 光伏电站总布置

应根据防洪、防震、防山体滑坡、消防、运行检修等方面的要求,按拟定总 装机容量的规模对电站进行统筹安排、合理布置,实现运行安全无风险,消防环 保无事故,经济效益更突出,检修维护更方便。光伏电站总布置应结合地形及地 貌,避免大规模重新计划。电站生产管理区和生活区分开隔离,做到既能安全生 产又能适宜人员生活。

二、 太阳能阵列的设计

(一)太阳能组件的选型

主要考虑制造商的生产规模、行业业绩、制造水平、技术成熟度、运行可 靠性、未来技术发展趋势等。查阅已投入生产的电站所统计的组件衰减率、损耗 及年发电量等数据,可作为直观的分析、判断依据。同等面积的单块光伏组件应 选用峰值功率较大的,以减少占地面积,降低线路损耗及组件安装量,集成线路 的使用量和施工量。目前,国内电站主要釆用多晶硅高效组件。整个电站应尽量 选择同制造商、同规格、同批次的组件,这样,效率一致性相对较好,组件衰减 率速度基本稳定。高温、高湿区域须选用抗PID组件。

(二) 太阳能组件的排布

通过计算确定最佳倾斜角度,太阳能组件排列顺序必须考虑钱、后排阴影 遮挡问题,以及太阳能组件阵列与建筑物的距离,最大角度位置的阴影遮挡情况, 还应适当考虑地形因素的影响等。一般的确定原则是:冬至日当天早晨9:00至 下午15:00的时间段内,组件阵列均不应被遮挡。在排布时组件与组件之间应留 有一定的间隙作为透风通道。

依据组件自身特性和理论计算,组件横向排布方式比竖向排布方式大约可以 增加2%~5%的发电量,横向排布方式从上到下一般排布4块,竖向排布从上到 下一般排布2块。但横向排布比竖向排布支架使用量每兆多出20吨钢材料及后 期安装工程量;横向排布比竖向排布会增加20%的占地面积;横向排布方式安装难度稍大。

(三) 太阳能组件的组串方式

根据光伏组件开路电压的高低及逆变器直流侧输入电压的等级,结合当地 太阳辐射条件,一般由18块或者20块组串成为一个基本发电单元。竖向排布时 组串方式主要有:(I)上、下两层按顺序各组一串;(II)上层一半和下层一半按 顺序共组成一串,另一半按顺序组成另一串;(III)上、下两层都按跳接的方式 各组一串即按1、3、5~19. 20、18~6、4、2的方式排布。三种排布方式光伏电 缆用量(I)、(II)、(III),相对来说,第(III)种排布方式是科学的,减少直流损 耗,可提高发电量。

集中式大、中型光伏电站建议釆用竖向第(III)种排布方式;分布式小型 光伏电站如农业大棚、屋顶光伏等有正好可利用资源时可釆用横向排布。

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三、 组件支撑部分设计

(一)支架基础的选择

主要考虑满足地基承载力、基础抗倾覆、抗拔、抗滑移等计算要求,保证上 部结构稳定。

目前,国内主要采用钢筋混泥土独立基础、钢筋混泥土条形基础、预应力水 泥管桩基础等。钢筋混泥土基础主要运用在地址条件相对较好的地方,如“农光 互补”、“畜光互补”、等。钢筋混泥土现浇型基础主要优势是施工难度较小,基 础平面定位及基础顶层标高容易控制和抗倾覆、抗滑移性较好,整体效果好,电 站建成后总体视觉感官好,更能保证最佳倾角的精确度。

缺点是施工工期长,对 地面的破坏较大,土方开挖、回填、模板配置、轧钢筋等工程量大;预应力水泥 管桩基础主要运用在地质条件相对恶劣的地方,如“渔光互补”、沿海滩涂等。 预应力水泥管桩基础主要特点是预制型成品,施工速度快,对地面的破坏较少, 工程量相对较小。缺点是对打桩操作人员技术、经验要求高、施工难度相对较大, 基础平面定位及基础顶层标高不易控制,吊装卸货后增加了二次倒运工作,加大了后期支架安装施工调整的工作量和难度,在卵砾石地层,入桩困难,容易偏心 或断桩,不宜采用。两种方案有明显的互换性优缺点,应结合当地地质条件和工 程特点综合判定。

根据当地的地质情况判断地下水对钢筋混泥土结构的腐蚀程度。对弱腐蚀地 区,地下水位以下釆用表面涂刷防腐蚀涂层等措施;对高腐蚀地区,地下水位以 下釆用抗硫酸盐硅酸盐水泥、掺入抗硫酸盐的外加剂、掺入钢筋阻锈剂、掺入矿 物掺合料,表面涂刷防腐蚀涂层等措施。

(二)支架系统的选择

目前,国内光伏电站主要釆用最佳倾角固定式、水平单轴跟踪式、斜单轴跟 踪式及双轴跟踪式等支架系统。固定式安装支架成本相对较低,制造工艺简单、 生产周期短,安装难度小,旦支架系统基本免维护。固定式支架系统占地面积相 对较小,且支架系统基本免维护。固定式支架系统占地面积相对较小;自动跟踪 式成本较高,制造工艺较高,跟踪电机易损坏,运行不稳定,特别是湿度较大的 场所维护、维修量较大。

为避免遮挡,跟踪式支架系统阵列之间前后左右的间距 较大,约提高了 50%的占地面积,加大了投资成本,但发电量较最佳倾角固定式 相比有较大的提高,理论计算在20%~30%左右。目前,某地已投入运行的跟踪 式支架系统逻辑运行更简单,更可靠,是值得借鉴的。因此,应从地形条件、占 地面积、运行可靠性、设备价格、建成后维护费用、故障率以及发电效益等方面 综合分析。对“渔光互补”、沿海滩涂等湿度较大的地方不建议釆用自动跟踪式 系统,因为自动跟踪式系统支架基础主要为钢筋混泥土条形基础,在鱼塘、藕塘、 滩涂上不易施工,而且湿度大,电机容易受潮烧毁,且维修不方便。

四、汇流箱设计及安装

大、中型并网光伏电站,通常根据阵列的排布选用两种规格的汇流箱,即 12进1出和16进1出或者两种规格搭配。设计时应优先选用回路多的。汇流箱 应具有切除故障电流的功能,进线侧釆用光伏专用直流熔断器保护,出线侧一般 釆用直流低压塑壳开关保护,出线侧不建议釆用熔断器保护。汇流箱应配有光伏 专用浪涌保护器,正负极应有具备防雷功能。汇流箱内应配有监测装置,具有通 信接口,可以实时监测并上传各进线分支的直流电流、输出总电流、母线电压及 总输出功率、各分支熔断器与直流低压塑壳开关的状态,及各进线分支异常报警灯。

汇流箱应便于固定安装,一般釆用挂式安装于系统支架上,箱底安装高度应 满足各限制条件的要求。汇流箱进出线安装位置与箱体底部应留有足够的安装空 间,要便于施工、保证安装质量。

汇流箱各分支进线回路,安装防反二极管提高运行安全系数,但会损失一定 的发电量。设计应根据电站建设环境、方式等综合考虑是否安装防反二极管。如 果电站建设湿度大、腐蚀性强的地方或者直流电缆直埋敷设时,为了保证安全运 行,建议安装;如果电站建设环境好,直流电缆沿桥架敷设时,为了追求更高的 发电量,建议不安装;安装了防反二极管,就增加了自身的故障点,环境温度高 的地方不建议安装。

汇流箱安装在电站的各个位置,防护等级应根据当地的气候条件有针对性的 设计。如湿度大的地方(如渔光互补)防潮等级要相应提高;温度高的地方(如 农光互补,农业大棚内)要加强散热功能;腐蚀性强的地方(如沿海滩涂)外壳

应采用不锈钢或者合金等材料。

五、 逆变器设计选型及安装

逆变器是直流电能转换成交流电能的变流装置,是光伏电站系统中的重要部 件。对于大、中型并网光伏电站工程,一般选用大容量集中并网逆变器。通常单 台逆变器容量越大,单位制造价格相对较低,转换效率也越高。选用单台容量大 的逆变器,可在一定的成都上降低投资,并提高系统可靠性。逆变器转换效率越 高,光伏发电系统的效率越高,系统总发电量的损失就越小。故在额定容量相同 时,应选择转换效率高的逆变器。

逆变器的直流输入范围要宽,在早晨和傍晚太 阳辐射较低时应具有一定的抗干扰能力、环境适应力、瞬时过载能力。如在一定 程度过电压情况下,光伏发电系统应能正常运行;故障情况下,逆变器必须自动 从主网解列。系统发生扰动后,在电网电压和频率恢复正常之前逆变器不允许并 网,在系统电压和频率恢复正常之后经延时能自动重新并网。根据电网对光伏电 站运行方式的要求,逆变器应具有交流过压、欠压保护、超频、欠频保护、防孤 岛保护、交、直流过流保护、过载保护、高温保护等功能。逆变器应有多种通信 接口进行数据釆集并发往控制室。

集中型并网逆变器为了降低直流电缆使用量和降低直流损耗,逆变器应尽量 布置在各子方阵的中间部位。但“渔光互补”型光伏电站各子阵建设在鱼塘或者 藕塘里,逆变器的安装就位和运行维护都极不方便,所以“渔光互补”型电站逆 变器应布置在站内道路的两侧,即便如此,也应尽量靠近各子阵。因此,在电站 总体布置前就应考虑道路与逆变器、汇流箱的有机结合。屋顶式光伏电站逆变器 一般设计为地面安装,或者直接安装在建筑物地下空间内。

对于釆用自动跟踪系统的光伏阵列,由于占地面积大,各个支架系统之间的 距离较远,安装集中式逆变器直流电缆用量和直流损耗会比较大,可以选用组串 式小容量逆变器。

逆变器进出线安装位置与箱底部位应留有足够的安装空间,目前,国内多家 逆变器进出线安装相当不方便,给安装带来极大的难度,留下一定的安全、质量 隐患。一般规定进出线安装位置与箱体底部应留有u0026250mm的安装空间。

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六、 升压变压器设计选型

大、中型并网光伏电站基本选择2*500kW集中式逆变器,其中配套设计的 变压器为1000kVA低压双分裂式变压器。主要釆用具有户外式、体积小、安装方 便、少维护等特点的箱式变电站,目前常用的箱变有美式油变和欧式干变。美式油变结构紧凑、体积小,成本相对较低,过载能力强,安装方便。主要缺点是变 压器本体、负荷开关等封闭在邮箱内,发生故障时更换不方便,易渗、漏油,需 建事故油池。

熔断器与油箱内部结构部分存在质量通病,熔断器熔断后没有三相 联跳装置,造成缺相运行。油变的重瓦斯跳闸,只能跳本回路的低压侧,无法切 除高压进线电源;欧式干变空间相对较大,安装更方便,便于维修。高低压、变 压器室独立隔断,操作安全系数高。高低压可根据用户配置不同柜型。主要缺点 为占地面积大、成本相对较高、过载能力一般、绝缘支撑件、分接开关位置在湿 度大的环境下容易形成闪落、爬电,如处理不及时可能造成故障扩大。

一般在箱变内部安装变压器综合保护装置,应有多种通信接口进行数据釆集 并发往控制室。

七、 高压开关的选型

目前、光伏电站主要选用金属铠装中置开关柜,断路器配置继电保护,标准 成套设备技术成熟,主要考虑品牌与造价做综合选型。综合保护装置应有多种通 信接口进行数据釆集并发送至控制室。

升压变压器的布置一般紧靠集中式逆变器安装,设计一个基础平台上。

八、 防雷接地工程

光伏电站接地材料首选镀锌扁钢。热镀锌扁钢平均年腐蚀率为0.1mm/年, 钢材存在点蚀,点蚀的速度比年平均腐蚀率高几倍,实际寿命约为15~20年。但 建设地为强腐蚀地区时,需选择钢镀铜材料。钢材不存在点蚀,属于缓慢的均匀 腐蚀,铜在土壤中的腐蚀速度大约为钢的访,铜的年腐蚀率为0.02mm/年,纯 铜接地装置的寿命可达50年,钢镀铜接地装置的实际寿命可达25-30年。

光伏电站由于占地面积较大,光伏区一般不配置避雷针。主要通过组件支架 与场区接地网连接作为接地保护,投资比例相对较小。在综合利用的光伏电站不 能做到全封闭式管理,接地保护保护更不能马虎。良好的接地网是设备和人身安 全的重要保证。

九、 综合自动化系统

光伏电站应按“无人值守”的原则设计。开关站应配置中央控制室,通过计 算机监控系统为基础的集中监控系统,完成对光伏发电单元及开关站机电设备的 监视、控制与调度管理。综合自动化系统的设计应安全使用、技术先进、经济合 理。系统的结构、技术性能和指标应与光伏电站的规模及其在电力系统中的地位 和当前监控系统的发展水平相适应。

目前,光伏电站监控系统通过汇流箱的监控装置,能监测到每一路光伏进线 分支,但是还不能监测到每一块电池组件。

十、结论

光伏电站建地址选择太阳能资源好、地址条件好的区域,并能顺利的通过各 部门评审。总体布置要经济实惠,检修方便,避免大规模重新规划。选择效率高、 功率大、性能稳定的光伏组件,合理选择组件排列方式。根据工程特点选择支架 系统及基础。汇流箱、逆变器的防护等级要与当地环境相适应,布置要尽量减少 集电线路的用量,通过电缆长度与容量计算选择合适的电缆截面,从而降低线路损耗。全站接地系统可靠,自动化监控系统完备。各项参数要满足25年设计运 行年限。

本文到此结束,希望对大家有所帮助。

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