光伏发电复习资料

1. 简述相对于传统能源，光伏太阳能的四大优点。1）太阳能资源取之不尽用之不竭，太阳能在地球上分布广泛，只要有光照的地方就可以使用光伏发电系统，不受地域、海拔等因素的制约。2）太阳能资源随处可得，可就近发电、供电，不必长距离输送，避免了长距离输电线路的电能损失。3）光伏发电是直接从光子到电子的转换，没有中间过程和机械运动，不存在机械磨损。根据热力学分析，光伏发电具有很高的理论发电率，可达 80以上，技术开发潜力大。4）光伏发电本身不用燃料，不排放包括温室气体和其他废气的任何物质，不污染空气，不产生噪音，对环境友好，不会遭受能源危机或燃料市场不稳定的冲击，太阳能是真正绿色环保的可再生能源。5. 光伏发电过程不需要冷却水，发电装置可以安装在没有水的荒漠、戈壁上。光伏发电还可以很方便地与建筑物结合，构成光伏建筑一体化发电系统，不需要单独占地，可节省宝贵的土地资源。6. 光伏发电无机械传动部件，操作、维护简单，运行稳定可靠。一套光伏发电系统只要有太阳能组件就能发电，加之自动控制技术的广泛采用，基本上可实现无人值守，维护成本低。7. 光伏发电系统工作性能未定可靠，使用寿命长（ 30 年以上），晶体硅太阳能电池寿命可长达 2530年。在光伏发电系统中，只要设计合理、选型适当，蓄电池的寿命也可长达 1015年。8. 太阳电池组件结构简单，体积小，重量轻，便于运输和安装。光伏发电系统建设周期短，而且根据用电负荷容量可大可小，方便灵活，极易组合、扩容。2. 写出以下行业标准名字Q/GDW 617-2011 国家电网公司企业标准光伏电站接入电网技术规定 ,IEC 62093-2005 光电系统的系统平衡元部件 .设计鉴定自然环境DB37/T 729-2007 国家标准光伏电站技术条件GB/T 19939-2005 光伏系统并网技术要求GB/T 19964-2005 光伏发电站接入电力系统技术规定GB/T 20046-2006 光伏 PV 系统电网接口特性GB/T 20514-2006 光伏系统功率调节器效率测量程序GB/T 19964-2013 光伏发电站接入电力系统技术规定NB/T32004-2013 光伏发电并网逆变器技术规范 其他行业标准 的标准GB 18479-2001 地面用光伏 PV发电系统概述和导则3. 简述电力电子设备、非线性负荷和冲击性负荷不断增加对电网电能质量的影响。电力电子设备由于电力电子器件的非线性和快速开关特性，属于非线性时变负荷， 根据电路相关理论， 此种负荷极易产生谐波等污染电能质量。 谐波会使电网的电流电压发生畸变， 严重影响了电能质量， 从而引起电动机等负载附加损耗加大，造成发热，减少寿命。在非线性负荷，如感性电动机、荧光灯、计算机、打印机等，接入系统的相线与中性线之间产生谐波电流 ,并在中性线上进行并联叠加 ,所有的谐波电流却造成电流和电压畸变。谐波电流除了在中性线累积引起过载风险外，还形成谐波磁场，影响电网系统。冲击性负荷是具有周期性或非周期性， 突然变化很大的电荷。 冲击性负荷产生过程具有很严重的非线性特性。 在区域电网当中， 当冲击性负荷不断增加， 产生负载的突升或突降，影响无功平衡，引起电压波动，产生谐波污染等问题，破坏电网当中的电能质量环境，危害其他电网设备的运行。3. 简述电力电子设备、非线性负荷和冲击性负荷不断增加对电网电能质量的影响。1）对电力系统，电能质量污染使系统的线损增加，变压器寿命降低，继电保护装置误动作，计量仪表误差增加。2）对电力用户，电能质量污染使用户电动机产生附加损耗、发热和振动，降低了电动机的最大转矩和过载能力， 使无功补偿装置无法投入， 补偿电容器的使用寿命降低或熔丝经常熔断，甚至对居民的日常生活质量产生多种不好的影响。3）电能质量污染还使精密制造设备的使用年限减少，生产产品的废品率增加，干扰通信的信号等4. 简述组串式逆变器的组成及特点。组串式逆变器由组件，直流电缆，逆变器，升压变压器、交流配电，电网组成。设备功率小于 30KW，功率开关管采用小电流的 MOSFET，拓扑结构采用DC-DC-BOOST升压和 DC-AC全桥逆变两级电力电子器件变换，防护等级一般为IP65。体积较小，可室外臂挂式安装。适用于中小型屋顶光伏发电系统，小型地面电站。主要优势有（ 1）组串式逆变器采用模块化设计，每个光伏串对应一个逆变器，直流端具有最大功率跟踪功能， 交流端并联并网， 其优点是不受组串间模块差异， 和阴影遮挡的影响， 同时减少光伏电池组件最佳工作点与逆变器不匹配的情况， 最大程度增加了发电量。（ 2）组串式逆变器 MPPT电压范围宽，一般为 250-800V，组件配置更为灵活。在阴雨天，雾气多的部区，发电时间长。（ 3）组串式并网逆变器的体积小、重量轻，搬运和安装都非常方便，不需要专业工具和设备， 也不需要专门的配电室， 在各种应用中都能够简化施工、 减少占地， 直流线路连接也不需要直流汇流箱和直流配电柜等。 组串式还具有自耗电低、故障影响小、更换维护方便等优势。主要缺点有（ 1）电子元器件较多，功率器件和信号电路在同一块板上，设计和制造的难度大，可靠性稍差。（ 2）功率器件电气间隙小，不适合高海拔地区。户外型安装，风吹日晒很容易导致外壳和散热片老化。（ 3）不带隔离变压器设计，电气安全性稍差，不适合薄膜组件负极接地系统，直流分量大，对电网影响大。（ 4）多个逆变器并联时，总谐波高，单台逆变器 THDI可以控制到 2以上，但如果超过 40 台逆变器并联时，总谐波会迭加。而且较难抑制。（ 5）逆变器数量多，总故障率会升高，系统监控难度大。（ 6）没有直流断路器和交流断路器，没有直流熔断器，当系统发生故障时，不容易断开。（ 7）单台逆变器可以实现零电压穿越功能，但多机并联时，零电压穿越功能、无功调节、有功调节等功能实现较难。5. 简述集中式逆变器的组成及特点。集中式逆变器由光伏组件，直流电缆，汇流箱，直流电缆，直流汇流配电，直流电缆，逆变器，隔离变压器，交流配电，电网组成。设备功率在 50KW到 630KW之间，功率器件采用大电流 IGBT，系统拓扑结构采用 DC-AC一级电力电子器件变换全桥逆变，工频隔离变压器的方式，防护等级一般为 IP20。体积较大，室内立式安装。 一般用于日照均匀的大型厂房， 荒漠电站， 地面电站等大型发电系统中，系统总功率大，一般是兆瓦级以上。主要优势有（ 1）逆变器数量少，便于管理；（ 2）逆变器元器件数量少，可靠性高；（ 3）谐波含量少，直流分量少电能质量高；（ 4）逆变器集成度高，功率密度大，成本低；（ 5）逆变器各种保护功能齐全，电站安全性高；（ 6）有功率因素调节功能和低电压穿越功能，电网调节性好。主要缺点有（ 1）直流汇流箱故障率较高，影响整个系统。（ 2）集中式逆变器 MPPT电压范围窄，一般为 450-820V，组件配置不灵活。在阴雨天，雾气多的部区，发电时间短。（ 3）逆变器机房安装部署困难、需要专用的机房和设备。（ 4）逆变器自身耗电以及机房通风散热耗电，系统维护相对复杂。（ 5）集中式并网逆变系统中，组件方阵经过两次汇流到达逆变器，逆变器最大功率跟踪功能（ MPPT）不能监控到每一路组件的运行情况，因此不可能使每一路组件都处于最佳工作点， 当有一块组件发生故障或者被阴影遮挡， 会影响整个系统的发电效率。（ 6）集中式并网逆变系统中无冗余能力，如有发生故障停机，整个系统将停止发电。3. 简述组串式逆变器的组成及特点。1）组成组件，直流电缆，逆变器，升压变压器、交流配电，电网。（光伏器件通过串联构成光伏阵列给光伏发电系统提供能量的拓扑结构）2）特点组串式逆变器是基于模块化概念，每个光伏组串通过一个逆变器，在直流端具有最大功率峰值跟踪，在交流端并联并网。许多大型光伏电厂使用组串逆变器，优点是不受组串间模块差异和遮影的影响，同时减少了光伏组件最佳工作点与逆变器不匹配的情况， 从而增加了发电量。 组串逆变器在组串间引入 “主-从”的概念，使得系统在单串电能不能使单个逆变器工作的情况下，将几组光伏组串并联到一起，让其中一个或几个工作，从而产出更多的电能。避免并联模块因电压跌落造成系统不能正常工作的缺点。4. 简述集中式逆变器的组成及特点1）组成光伏阵列、直流母线、逆变器2）特点集中式逆变器的优点是输出功率可达到兆瓦级，单位发电成本低，主要用于光伏电站等功率等级较大的场合。为了获取足够的功率和电压，它的光伏阵列由光伏模块串、并联构成。但光伏器件的这种串并联方式容易带来以下的缺点 （ 1）同一阵列中光伏器件不仅受串联模块特性的互相影响，也受并联模块之间的特性的互相影响，因此会影响光伏器件的输出功率，该逆变器对光伏器件的利用率低于其他方式。（ 2）光伏阵列中某一个组件被阴影覆盖时，该组件不仅不能输出功率，还会成为系统的负载，引起该组件的发热。6. 简答低压穿越（ LVRT）功能、基于储能设备的低压穿越解决方案。低压穿越功能 当电网故障或扰动引起风电场并网点的电压跌落时， 在电压跌落的范围内， 风电机组能够不间断并网运行。 对于光伏电站当电力系统事故或扰动引起光伏发电站并网电压跌落时， 在一定的电压跌落范围和时间间隔内， 光伏发电站能够保证不脱网连续运行。解决方案 该设备的基本控制策略和拓扑描述如图 3 所示， AC/DC得到的交流电能质量可以得到明显改善， 正常情况下也就是电网未发生故障时， 电网给超级电容充电 ;当电网发生故障时，超级电容器放电给并网点注入能量，提供并网点的支撑电压，可以继续使光伏设备并网工作正常运行。4. 光伏发电系统， 按照是否接入电网分类，并绘制各分类原理框图， 并介绍各分类系统的特点。1）独立系统独立光伏系统的太阳能光伏发电采用不与电网连接的发电方式， 典型特征为需要蓄电池来储存夜晚用电的能量。 独立光伏发电系统一般应用于远离公共电网覆盖的区域，如山区、岛屿等边远地区，独立光伏发电系统的安装容量（包括储能设备）必须满足用户最大电力负荷的需求。2）光伏并网发电系统在光伏并网发电系统中， 当用电负荷较大时， 若太阳能电力不足， 就向市电购电而当负荷较小时， 或用不完电力时， 就可将多余的电力卖给市电。 在背靠电网的前提下， 该系统省掉了蓄电池， 从而扩大了使用的范围和灵活性， 并降低了造价。并网光伏发电系统错误 5. 请重点掌握分布式光伏电站可行性分析，必须熟练。分布式光伏电站通常是指利用分散式资源，装机规模较小的、布置在用户附近的发电系统，它一般接入低于 35 千伏或更低电压等级的电网。分布式光伏电站特指采用光伏组件，将太阳能直接转换为电能的分布式光伏电站系统。