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1、光伏发电系统基本介绍及设计方案,江苏金思源电力科技有限公司,一、光伏并网发电系统示意图,1,、典型光伏发电系统示意图,2,、光伏发电系统（带储能系统）示意图,二、并网光伏电站基本构架,离网太阳能光伏电站,?,未与公电网相联接独立供电的太阳,能光伏电站。,?,主要应用于远离公共电网的地区,和一些特殊场所，如为边远偏僻农,村、海岛、农牧渔民提供照明等基,本的生活用电，为通信中继站、边,防哨所等特殊处所提供电源。,1,、,概述,太阳能光伏电站按照运行方式可分为,:,并网太阳能光伏电站,?,与公共电网相联接且共同承担供电,任务的太阳能光伏电站。,?,它是太阳能光伏发电进入大规模商,业化发电阶段、成为电
2、力工业组成,部分的重要发展方向，是当今世界,太阳能光伏发电技术发展的主流趋,势,。,2,、光伏并网发电系统的组成部分,?,太阳能电池组件,?,汇流箱,?,并网逆变器,?,并网接入系统（含升压变压器、,高低压、开关柜，计量柜等）,?,控制系统（含自动化监控系统，调度系统、站用直流系统、站用,交流系统等）,三、并网光伏发电站主要设备参数及设计方案,1,、光伏电池板组件参数,1,）太阳能电池分类（目前国内常用商业类）,?,单晶硅电池,?,多晶硅电池,?,非晶体硅薄膜电池,2,）各种光伏组件基本参数表对照表,项目,单晶硅电池组件,（,245W),多晶硅电池,组件,非晶硅薄膜,半透明组件,(48W),最
3、大功率,Pm(W),245,240,48W,最大功率下工作电压,(V),29.92,29.72,64,最大功率下工作电流,(I),8.19,8.48,0.76,开路电压,(V),37.68,37.51,84,短路电流,(A),8.56,8.08,0.96,最大系统电压,(V),DC1000V,DC1000V,DC1000V,电池片尺寸,156,156,156,156,电池片数量,60,60,电池组件尺寸,(cm),1650,990,40,1650,990,40,1245,635,7.5,电池组件重量,(kg),19.5,14.4,3,）各种电池的性能比较,名称,转换效率,安装方式,性能比较,单
4、晶硅电池,20.4%,（,2cm,2cm,）,铝合金边框。,适合屋顶、地面大,型光伏电站,（,1,）晶体硅太阳能电池组件技术成熟，,且产品性能稳定，使用寿命长。,（,2,）商业化使用的太阳能电池组件中，,单晶硅组件转换效率最高，多晶硅其次,，但两者相差不大。,（,3,）晶体硅电池组件、刚性非晶硅组件,故障率极低，运行维护最为简单。,（,4,）晶体硅光伏组件、刚性非晶硅组件,安装简单方便。,（,5,）非晶硅薄膜电池在价格、弱光响应,，高温性能等方面具有一定的优势，同,时容易配合建筑物的整体效果进行造型,，但是组件效率较低，在安装场地面积,有限情况下，会影响到安装总容量。,多晶硅电池,14.5%,
5、（,2cm,2cm,）,铝合金边框。,适合屋顶、地面大,型光伏电站,非晶硅薄膜电池,8.6%,（,10cm,10cm,）,无边框，适合与建,筑一体化安装,2,、汇流箱的选型,?,汇流箱的作用：,在太阳能光伏发电系统中，为减少光伏电池组件与逆变器之间的连线，同时减少直,流电缆的线损，需要在光伏组件安装侧将一定数量的光伏组件进行串、并联，再送,入逆变器直流侧。同时在汇流箱内安装直流防雷模块，起到光伏电站的防雷作用。,3,、光伏逆变器基本功能及技术特性,1,）基本功能,太阳能逆变器是一种功率电子电路，能把太阳能电池板的直流电压转换,为交流电压并入公用电网或来驱动当地的交流负载，是整个太阳能发电,系统
6、的关键组件。,直流,滤波,器,交流,滤波,器,DC,AC,L1,L2,L3,避雷器,N,逆变器电气回路图,?,完成,DC/AC,转换的电流连接到电网,?,找出最佳的操作点以优化太阳能光伏系统的效率,2,）光伏逆变器技术特性,光伏并网逆变器技术特性,直流侧,最大直流功率,10-500kWp,根据光伏电站的光伏组件安装情况，合,理配置逆变器容量,MPPT,范围,230-820V,根据光伏组件的工作电压及组串的数量,确定逆变器的,MPPT,电压范围,最大直流电压,880V,目前光伏组件最大系统电压为,DC1000V,最大直流输入电流,750A,输入最大功率、,MPPT,为,880V,最大输入路数,4
7、,交流侧,额定输出功率,10-500kW,额定电网电压,三相,380Vac,允许电网电压,310-450Vac,额定电网频率,50Hz,允许电网频率,47-51.5Hz,功率因素,0.99,（额定功率）,总电流波形失真率,3%,（额定功率）,夜间损耗,30W,最大效率,96.5%,（含变压器）,3,）保护功能,逆变器保护功能,孤岛保护,同时采用主动式和被动式保护，动作时间小于,2s,短路保护,短路故障，动作时间小于,20ms,电网恢复自启动,2min,内启动,过流保护,当输出电流超过额定电流的,150%,时，逆变器,0.1s,内自动保护,欠压保护,具有电网欠压保护,保护值可设定,直流过压保护,
8、工作状态下直流电压过压保护,，保护值可设定,输入极性反接保护,当输入端正、负极接反时，,逆变器自动保护,系统接地保护,系统接地时自动保护,4,、储能变流器（,PCS,）基本功能及技术特性,1,）概述,?,储能变流器,(,简称,PCS),双向充放电的并网变流装置,，它肩负着充电和电能回馈作用，是,储能系统的关键设备之一。当,PCS,从电网吸收能量时，运行在可控,整流状态对蓄电池充电，反之，若变流器向电网馈送能量时，,PCS,工作于有源逆变状态将蓄电池电能向电网输送。,PCS,可将夜间的,“谷电”或平日富余的电能存储起来以平衡电网峰谷，它不仅可,应对电网中断和大面积停电等突发事件，同时，可用于太阳
9、能及,风力发电系统中，使其并网发电更稳定。,?,PCS,能够适应储能系统不同的充放电控制模式,充放电模式可以通过远方或就地进行参数设置，实现恒流和恒,功率充放电。,PCS,的额定功率能满足电池组的额定长时间工作，,最大功率能满足电池组的迅速放电能力。,2,）储能变流,PCS,在储能系统中的典型应用,如图所示，当断开外部电网时，根据,调度指令,PCS,和光伏逆变器可组成独立,微网的供电系统，该系统能实现对本,地负载的供电。同时，当光伏发电系,统发出的电能大于本地负载消耗的电,能时，可通过,PCS,将多出的电能向电池,组充电，如果电池组,SOC,达到,100%,，则,光伏逆变器调节输出功率以稳定三
10、相,交流母线的电压；当光伏发电系统发,出的电能不能满足本地负载消耗，则,PCS,转入放电状态向三相母线供应电能,以稳定交流母线电压,。,PCS,和光伏逆变器的独立微网运行示意图,5,、,PCS,和光伏逆变器的独立微网运行,6,、,PCS,并网电流和蓄电池电流控制,?,并网逆变器是整个,PCS,的核心部件,，并网逆变器的性能决定着整个系统,的性能。,PCS,的并网逆变器采用三相,全桥逆变器拓扑结构，经并网电抗器,与电网相连。,?,PCS,实时对蓄电池电流控制，将蓄,电池实际电流与设定电流进行比较，,通过,PI,调节给出并网电流参考值。,?,并网电流波形控制要求快速，需要,在,1,个开关周期（,8
11、0,微秒）内实现对,目标电流的跟踪。系统控制如图,5,所,示。,低电压穿越能力曲线,7,、低电压穿越,?,智能楼宇光伏发电储能系统并网发,电，必须考虑电网发生故障时其运行,状态对电网稳定性的影响，低电压穿,越能力是一个重要的衡量指标。,?,低电压穿越是指在光伏发电储能系,统并网点电压跌落时，系统内的并网,设备能够保持有条件的并网，必要时,甚至可向电网提供一定的无功功率支,持电网恢复。,?,PCS,低电压穿越能力曲线如图,4,所示,，在并网点电压跌至,20%,额定电压时能,够保证不脱网连续运行,625ms,的能力，,并网点电压在发生跌落后,2s,内能够恢,复到额定电压的,90%,时，,PCS,能
12、够保证,不脱网连续运行。,名称,指标,备注,实测值,交流侧参数,交流接线方式,三相四线,三相四线,额定输出功率,15kVA,15kVA,输出过载能力,22.5kVA,23kVA,并网充放电模式,额定电网电压,400V,有效值,392V,允许电网电压,310,450V,可设定,可设定,额定电网频率,50Hz,50.1 Hz,总电流波形畸变率,(THD),4,额定功率时,3.5%,功率因数,0.99,额定功率时,0.992,独立逆变模式,输出电压失真度,5,线性负载,2%,额定输出频率,50,1,Hz,50.1 Hz,额定直流功率,15kW,15KW,直流电压范围,525-767V,Vdc,515
13、-767V,额定直流电压,672V,Vdc,（未完，接下表）,8,、,PCS,技术指标,名称,内容,范围,实际值,独立逆变模式,最大输入电流,30A,Idc,31A,额定功率下稳流精度,1,0.86%,额定功率下直流电流纹波,1,IPP,0.6%,系统,最大转换效率,94.0,含变压器,94.3%,紧急停机,有,(,通过紧,急停机按钮,),有,显示和通信,显示,触摸屏,有,标准通信方式,RS485,、,CAN,有,（接上表）,四、监控系统网络结构图,五、光伏发电储能系统监控画面,监控系统实现对光伏发电系统内所有设备的状态监测和实时控制，并将实,时数据远传至电力调度。,六、计算机监控系统,1,、
14、,概述,?,数据采集和处理及控制操作功能,?,人机会话功能,?,异常状态报警和提示功能、事件顺序记录（,SOE,）功能及事故追忆功能,?,自动电压无功控制功能,?,数据通信及数据库管理功能,?,与智能设备接口功能,?,系统自检和恢复功能,?,运行管理及其它应用功能,?,系统安全与维护功能,2,、,SCADA,功能描述,SCADA,功能主要由主机兼操作员站和数据服务器完成。,SCADA,的基本功能如下：,另外，作为智能控制调度系统的,SCADA,，还具备以下功能：,?,程序化操作：主机兼操作员站发出的控制指令，经安全校核正确后自动完,成相关运行方式变化要求的设备控制；具备自动生成不同运行方式下的
15、典型,操作流程的功能。,1,）储能监控功能,3,、,各子系统监控功能,?,在智能监控系统内集成储能,PCS,和电池本体监控软件，可以对电池本体的监测,和对,PCS,的监控功能,?,监控整个系统的运行状态，根据要求手动或自动向系统发出指令，控制整个系,统充放电状态，设定电能曲线,?,通过对三相电压、电流、接触器、断路器等信号进行采样，实时输出波形控制，,达到调频、调相、控制功率的功能。通过软件对一组储能模块提供软件保护功能，,主要包括过压、欠压、过流、过温、通讯异常、频率等保护功能,?,实现对电池的管理，保障其安全稳定运行，提高供电可靠性,?,可以对,BMS,和,PCS,的控制系统下达指令，从而
16、实现所有的本地操作和维护功能,?,在智能监控系统内集成光伏逆变器监控软件，完成对光伏发电系统的监控。,?,主要功能如下：,3,）环境监测系统（风力、风向、太阳光辐射、温度等）,2,）光伏监控功能,?,光伏阵列工作点跟踪控制,?,逆变器跟踪负荷控制,?,对于孤岛效应的检测及控制,?,对各自动跟踪系统、汇流箱和逆变器进行监控和管理,?,实时监测电站的运行数据，包括太阳电池组件的电参数、累计电能、太阳辐射强度、直流输,入参数、交流输出参数、逆变器运行参数等,1,、上海汇泰大楼智能楼宇光伏发电微网项目,七、典型案例,?,光伏组件采用单晶硅电池组件,2,、上海市漕溪能源转换基地车棚透光型光伏发电系统,?,采用非晶体硅薄膜电池,3,、崇明北沿风电场微网项目光伏发电系统,?,采用多晶硅双玻透光光伏组件，墙体外立面垂直安装,谢谢,!,
