《光伏电站运行与维护》实验讲义(1)

1《光伏电站运行与维护》实验讲义戴建国 编2012.4 2目 录实验 1 基于 Pvsyst 盐城 1MW 并网光伏电站的设计 ……… 3实验 2 LLT-1600 光伏并网发电系统的运行 …………………… 6 实验 3 LLT-1600 光伏并网发电系统的测试 …………………… 9 3实验 1 基于 Pvsyst 盐城 1MW 并网光伏电站的设计一、实验目的利用 Pvsyst仿真设计并网光伏电站。二、预习内容阅读教材中的光伏电站的构成和组态。三、实验原理Pvsyst 的一款光伏系统设计辅助软件，用于指导光伏系统设计及对光伏系统进行发电量进行模拟计算。主要功能如下：①设定光伏系统种类：并网型、独立型、光伏水泵等；②设定光伏组件的排布参数：固定方式、光伏方阵倾斜角、行距、方位角等；③架构建筑物对光伏系统遮阴影响评估、计算遮阴时间及遮阴比例；④模拟不同类型光伏系统的发电量及系统发电效率；⑤研究光伏系统的环境参数。四、实验仪器与器件1 台 PC机， Pvsyst软件五、实验内容与步骤盐城地处北纬 33° ，东经 121° ，海拔 7.5 米。东临黄海，南与南通市相连、西南与泰州市接壤，西与淮安市、扬州市毗邻，北隔灌河与连云港市相望。盐城太阳年辐射总量为 116.2～ 121.0 千卡 /c ㎡，一年当中以七、八、九月为最多，一、二、十二月为最少。全年光照时间平均在 2280 小时左右，其中春季占 25%，夏季占 29%，秋季占 24%，冬季占 22%。4盐城年平均气温为 13.7～ 14.5℃，盐城极端最高气温为37.2℃。1. 气象资料表 1 盐城地区太阳辐射数据2. 倾斜面光伏阵列表面的太阳辐射量从气象站得到的资料，一般为水平面上的太阳辐射量，须换算成光伏阵列倾斜面的辐射量，才能进行光伏系统发电量的计算。经过计算，选择固定倾角 38° 斜面上的太阳辐射量为发电量预测依据。3. 并网光伏系统的效率分析(1)光伏阵列效率 η1 ：光伏阵列在能量转换与传输过程中的损失包括：① 组件匹配损失：对于精心设计、精心施工的系统，约有 4%的损失；② 太阳辐射损失：包括组件表面尘埃遮挡及不可利用的低、弱太阳辐射损失 ,取值 5%；③ 偏离最大功率点损失：如温度的影响、最大功率点跟踪 (MPPT)精度等，取值 4%；④ 直流线路损失：按有关标准规定，应小于 3%。得： η 1 = 96% × 95% × 96% × 97% = 85%(2) 逆变器的转换效率 η2 ：可取 η 1 = 95%。5(3) 交流并网效率 η3 ：从逆变器输出至高压电网的传输效率，其中最主要的是变压器的效率：可取 η 3 = 5%。系统的总效率等于上述各部分效率的乘积： η = η 1×η 2×η 3 = 85%× 95%× 95% = 77%。4. 设计步骤：①安装 Pvsyst；②参考盐城气象资料在 Databases 中增加盐城站址，命为“ YanCheng” ；③应用 Project design项 Grid-Connected设计盐城 1MW 并网光伏电站；④仿真分析，如月平均发电量，并网发电量表格分析图等。六、实验报告要求列出并网光伏电站的设计步骤和内容。6实验 2 LLT-1600 光伏并网发电系统的运行一、实验目的了解 LLT-1600 光伏并网发电系统的结构与组成，并掌握该小型光伏电站的运行。二、预习内容阅读教材中光伏电站的构成和组态。三、实验原理光伏电站包括光伏阵列，直流防雷配电柜， DC/DC 斩波变换器， DC/AC 逆变器， AC/AC 交交变频器，交流防雷配电柜，变压器，中高压传输电网等。四、实验仪器与器件LLT-1600 光伏并网发电系统五、实验内容与步骤(1) 系统操作面板与原理结构图；光伏阵列DCDCDCACACAC直流防雷配电柜 逆变器交流防雷配电柜 变压器中压或高压电网监控系统7(2)系统使用说明①开机顺 序： 成套 开机 基本 顺序 ： 方 阵 PLC 控 制箱综合操作控制台交流总开关 (先交流后直流的开机原则即可 ) ②方阵跟踪支架： 打开 PLC 控制箱交流开关； （开关打开后，如设备无故障，开关必须长期打开而不要关闭 !）③操作台上电：打开后操作台后门 ,合上交流断路器开关 ,在打开面版上交流总开关 ,仪表组开始显示。④并网电源工作：打开并网输出开关 打开孤岛开关 交流电压切换开关打到并网档。打开并网输入开关， 如果光线足够强，并网指示灯会在 30 秒钟内点亮，说明并网成功！⑤关机顺序：按照先直流 后交流的顺序，只需关掉综合实验台开关即可。⑥故障处理◆ 紧急关机顺序：断开直流总开关 断开交流总开关。◆ 故障处理特别友好提示：检查前一定要先断开交流开关，方阵开关，并网开关！⑦注意事项◆ 系统在工作 6～ 12 个月时 ,应定期检查所有接线端是否松动 ,接头是否氧化并擦拭机内尘土；◆ 系统在工作时会产生一定的热量 ,安装时一定要安装在通风较好的地方；◆ 非专业技术人员 ,严禁打开柜体进行检查和维护。(3) 同步并网逆变电源自动保护部分① 直流过压：当光伏防阵直流电压超过 410V 时，同步8并网逆变器自动关断直流输入。② 直流欠压：当光伏防阵直流电压低于 180V 时，同步并网逆变器自动关断直流输入。③ 交流过压：同步并网逆变器检测到市电网电压超过260V 时，同步并网逆变器自动关断交流输出。④ 交流欠压：同步并网逆变器检测到市电网电压低于180V 时，同步并网逆变器自动关断交流输出。⑤ 交流过流：在并网回路中，用电设备产生短路时会出现，超出设备最大限流范围，过流关断输出。⑥ 交流过载：当市电功率容量大于设备输出功率时，会出现交流过载，同步逆变器自动关断交流输出。⑦ 孤岛保护：同步并网逆变器检测到市电网已停电时，实行孤岛保护控制，自动关断交流输出。六、实验报告要求(1)画出 LLT-1600 光伏电站组成结构；(2)列出 LLT-1600 操作步骤。七、思考题LLT-1600 光伏电站的防孤岛效应是如何工作原理？9实验 3 LLT-1600 光伏并网发电系统的测试一、实验目的通过实验操作，可快速理解并掌握太阳能发电设备系统的基本构成和系统的基本测试方法，以增强其动手实际技能；快速掌握系统各部分在工作过程中出现的不同现象和检测工具的使用方法及测试技能。二、预习内容阅读教材中光伏电站的构成和组态。三、实验设备工具LLT-1600 光伏并网发电系统；指针式或数字式万用表（指针式万用表在测量过程中请注意测量极性） ；数字示波器（一般 25M～ 60M 带宽即可） ；直流电流表（实训台已安装，主要显示充电和 LED 灯功率变化） ；交流电流表（实训台已安装，主要显示交流负载灯的功率变化） 。四、实验操作步骤①并网a 打开实验平台 “ 漏电保护开关 ” （在实验台背部 )，和 “ 交流总开关 ”b 打开 “ 孤岛保护开关 ” 和 “ 并网输出开关 ”c 打开 “ 并网输入直流开关 ”d 将 “ 交流电压切换 ” 开关放至 “ 并网 ” 位（待系统自检成功后，即自动并网，此时并网指示灯点亮）e 用电脑将实验台外部 RS-232 通讯口连接，可观察系统当前并网的工作情况交流：a 选择实验项目将 “ 负载类型转换开关 ” 放在 “ 交流负载 ” 位10b 打开控制器电源开关c 依次打开 “ DC-AC 模块开关 ” 和 “ 交流输出开关 ” ，转动 “ 输出功率调节 ” 旋钮，进行交流项目试验d 将 “ 交流电压切换 ” 开关放至 “ 负载 ” 位直流：a 打开实验平台 “ 交流总开关 ”b 选择实验项目：将负载转换开关，放在 “ 直流负载 ” 位c 打开 “ 控制器电源开关 ”d 转动 “ 电压转换开关 ” （ 3.3V 5.0V 9.0V 12V），也可外接其它直流负载，进行实验e 对 LED 实验时需打开 “ LED光源开关 ”f 打开光电池输入开关，控制器开始对蓄电池进行充电②实验测试点㈠充放电控制器测量点TP1：光电池电压测量使用工具：指针或数字万用表（指针表请注意 “ ＋、－ ” 极性）测量方法：将万用表拔至直流伏特档，将光电池板 “ 正、负 ” 极用测试线引出后直接插入万用表电压测量端口测量结果：在路测量时，显示数值一般比蓄电池略高 0.5～1V，如果开路测量，则显示 17.5V TP2：光电池电压、电流测量使用工具：指针或数字万用表（指针表请注意 “ ＋、－ ” 极性）测量方法：将万用表拔直流至电流档，将光电池板 “ 正、负 ” 极用测试线引出后直接插入万用表电流测量端口测量结果：在路测量时，依室外光线因素，其结果相差甚远，单位以 “ A”安培计算TP3：充放电控制器地控制器公共接地端，不需测量TP4：蓄电池电压测量11使用工具：指针或数字万用表（指针表请注意 “ ＋、－ ” 极性）测量方法：将万用表拔至直流伏特档，将蓄电池 “ 正、负 ” 极用测试线引出后直接插入万用表电压测量端口测量结果：显示数值按蓄电池电量饱满成度，一般 22～ 30V之间TP5：控制器输出电压测量使用工具：指针或数字万用表（指针表请注意 “ ＋、－ ” 极性）测量方法：将万用表拔至直流伏特档，控制器输出端 “ 正、负 ”极用测试线引出后直接插入万用表电压测量端口测量结果：显示数值按蓄电池电压高低，一般 22～ 30V 之间TP6：充放电控制器地控制器公共接地端，不需测量TP7：电源模块电压测量使用工具：指针或数字万用表（指针表请注意 “ ＋、－ ” 极性）测量方法：将万用表拔至直流伏特档，将端口 “ ＋、－ ” 极电压信号用测试线引出后直接插入万用表电压测量端口测量结果：显示数值一般 12V 左右TP8：＋ 5.0V 电压测量使用工具：指针或数字万用表（指针表请注意 “ ＋、－ ” 极性）测量方法：将万用表拔至直流伏特档，将端口 “ ＋、－ ” 极电压信号用测试线引出后直接插入万用表电压测量端口测量结果：显示数值一般 4.7～ 5V 左右， （该电压是供给 MCU的核心电压，不宜过高）㈡并网电源测量点TP1-：并网逆变器输入 “ 正 ”使用工具：指针或数字万用表（指针表请注意 “ ＋、－ ” 极性）测量方法：将万用表拔至直流伏特 1000V 档，将端口信号用测试线引出后直接插入万用表电压测量端口 （直流高压，注意安全）12测量结果：显示数值 100～ 400V 之间，电压的大小与负载功率成正比TP2-：并网逆变器输入 “ 负 ”使用工具：指针或数字万用表（指针表请注意 “ ＋、－ ” 极性）测量方法：将万用表拔至直流伏特 1000V 档，将端口信号用测试线引出后直接插入万用表电压测量端口 （直流高压，注意安全）测量结果：显示数值 100～ 400V 之间，电压的大小与负载功率成正比TP3-：并网逆变器输出电压 “ L”使用工具：指针或数字万用表（指针表请注意 “ ＋、－ ” 极性）测量方法：将万用表拔至交流伏特 700V 档，将端口 “L 、 N” 电压信号用测试线引出后插入万用表交流电压测量端口测量结果：显示数值一般 215～ 240V 左右 （操作时注意安全，以防触电）TP4-：并网逆变器输出电压 “ N”使用工具：指针或数字万用表（指针表请注意 “ ＋、－ ” 极性）测量方法：将万用表拔至交流伏特 700V 档，将端口 “L 、 N” 电压信号用测试线引出后插入万用表交流电压测量端口测量结果：显示数值一般 215～ 240V 左右 （操作时注意安全，以防触电）㈢交流负载测量点TP5-： DC-AC 转换模块输入电压使用工具：指针或数字万用表（指针表请注意 “ ＋、－ ” 极性）测量方法：将万用表拔至直流伏特 50V 档，将端口 “ ＋、－ ”极信号用测试线引出后直接插入万用表电压测量端口测量结果：显示数值一般 22～ 30V 左右TP6-： DC-AC 转换模块地转换模块 “ 地 ” ，不需测量13TP7-： DC-AC 模块输出电压使用工具：指针或数字万用表（指针表请注意 “ ＋、－ ” 极性）测量方法：将万用表拔至交流伏特 700V 档，将端口 “L 、 N” 电压信号用测试线引出后插入万用表交流电压测量端口测量结果：显示数值一般 0～ 250V TP8-： DC-AC 模块输出电压使用工具：指针或数字万用表（指针表请注意 “ ＋、－ ” 极性）测量方法：将万用表拔至交流伏特 700V 档，将端口 “L 、 N” 电压信号用测试线引出后插入万用表交流电压测量端口测量结果：显示数值一般 0～ 250V ㈣直流负载 /LED 实验点TP1--： 3.3V 电压使用工具：指针或数字万用表（指针表请注意 “ ＋、－ ” 极性）测量方法： a 将万用表拔至直流伏特档，将端口 “ 正、负 ” 极电压信号用测试线引出后直接插入万用表电压测量端口； b 将负载类型转换开关放至 “ 直流负载 ” 位； c 将波段开关拔至 3.3V档； d 将仪表显示转换开关拔至 “ 恒流位 ”测量结果：显示数值 3.3V TP2--： 5.0V 电压使用工具：指针或数字万用表（指针表请注意 “ ＋、－ ” 极性）测量方法： a 将万用表拔至直流伏特档，将端口 “ 正、负 ” 极电压信号用测试线引出后直接插入万用表电压测量端口； b 将负载类型转换开关放至 “ 直流负载 ” 位； c 将波段开关拔至 5.0V档； d 将仪表显示转换开关拔至 “ 恒流位 ”TP3--： 9.0V 电压使用工具：指针或数字万用表（指针表请注意 “ ＋、－ ” 极性）测量方法： a 将万用表拔至直流伏特档，将端口 “ 正、负 ” 极电压信号用测试线引出后直接插入万用表电压测量端口； b 将负载类型转换开关放至 “ 直流负载 ” 位； c 将波段开关拔至 9.0V14档； d 将仪表显示转换开关拔至 “ 恒流位 ”TP4--： 12V 电压使用工具： a 将万用表拔至直流伏特档，将端口 “ 正、负 ” 极电压信号用测试线引出后直接插入万用表电压测量端口； b 将负载类型转换开关放至 “ 直流负载 ” 位； c 将波段开关拔至 12V档；TP5～ TP8--：负载阻抗测试使用工具：指针或数字万用表测量方法：将万用表拔至欧姆档，将端口用测试线引出后直接插入万用表测量端口测量结果：显示当前电阻值，单位欧姆 “Ω”TP9～ TP10--：直流负载接地直流公共接点 “ 地 ” 不需测量五、实验注意事项◆ 为使实验安全且顺利进行，请严格按照操作步骤进行。◆ 实验台面板部分测试孔有交流高压电源，实验过程中请勿用手触摸。◆ 严禁用实验跳线直接短路交流电源和 DC-AC 转换器输出端，以免发生危险。六、实验报告要求(1) 列出充放电控制器测量点操作步骤与测量值；(2) 列出并网电源测量点操作步骤与测量值。