11-光伏发电站的设计-徐永邦-2

光伏发电站的设计招商新能源 徐永邦目 录一、光伏发电设计概述二、设备选型三、光伏与建筑一体化四 光伏发电站的设计优化流程四、光伏发电站的设计优化流程一 光伏发电设计概述、光伏发电设计概述●并网光伏发电的系统集成 EPC并 光伏发 统 成 （ ）（以晶体硅原料为例）一、光伏发电设计概述并网光伏系 统 原理 图 （一）：公共 电 网并网光伏系 统一、光伏发电设计概述并网光伏系 统 原理 图 （二）：用 户侧 并网光伏系 统 太陽光発電A B CB运行模型发晴天 阴天 雨天发电AAC CB B BC C负荷 负荷运行模型发运行模型发电量负荷 发电发电电量电量逆向回流给商用电网的电力 从商用电网上引入的电力部分8 10 12 14 16时间8 10 12 14 16时间8 10 12 14 16时间太阳能发电系统提供的电力部分在运行模式Ａ的状态下电力的流向 在运行模式Ｃ的状态下电力的流向光伏方阵 逆变器～ 商用负荷 发电量 负荷消费电力≧( 白天)光伏方阵 逆变器～ 商用负荷～ 商用 ( 白天)在运行模式Ｂ的状态下电力的流向光伏方阵 逆变器 负荷 发电量 负荷消费电力＜一 光伏发电设计概述、光伏发电设计概述●光伏发电站设计 光伏发 设★设计优化原则认真研究项目建设的条件 通过多方案比较 确定较为合理的1、认真研究项目建设的条件，通过多方案比较，确定较为合理的技术方案。分析选址资源情况2、分析选址资源情况。3、合理布置太阳电池方阵。4、大尺寸组件安装快速、便捷（ 易安装 ）：①减少系统的安装时间；②减少系统的安装材料；③减少系统连线，降低线损。电缆布线最优化（5、电缆布线最优化（ 设备选型 ：针对直流侧系统的连线）：①防紫外线电缆；②尽量短的连线；③近处汇流。6、高效的逆变器是系统稳定运行的保证，变压器的选择是最后的效率节点。7、集中监控，预防故障。8、工程造价的核算。一、光伏发电设计概述光伏发电站设计●光伏发电站设计★施工图设计1、设备接线图（设备间关系、线缆类型、长度、结点方式）。设备位 设备相对位 体 间2、设备位置图（设备相对位置、体积、间距）。3、系统走线图（走线路径 -线缆长度型号，电缆）。线缆选型（压降 容量 损耗率 类型：护套 阻燃 屏蔽 软硬 耐4、线缆选型（压降、容量、损耗率，类型：护套、阻燃、屏蔽、软硬、耐候性）。5、设备细化选型（附加模块、连接端子、环境要求、通信方式等）。、设备 选 （附加模块、连接端 、环境要 、通信方式 ）6、防雷设计（防雷等级、避雷针、避雷带、引下线、电力与通信防雷保护器）。配电设计（防逆流 三相平衡调节 峰值功率控制 保护功能等）7、配电设计（防逆流、三相平衡调节、峰值功率控制、保护功能等）。8、基础设计（基础结构、基础稳定性；地基摩擦力与附着力）。9、支架强度计算（风压、积雪、地震）。10、支架部件、装配详图（零件三维装配图、部件加工用详图）。11、系统效率计算（线损、设备损耗、环境损耗、其它损耗） 。一 光伏发电设计概述、光伏发电设计概述●光伏发电站设计 光伏发 设★设计要点自然条件的调查◆ 站址的选择1. 自然条件的调查：太阳辐射量，地理位置，交通条件，水源。2 接入电网条件2. 接入电网条件：与接入点的距离，接入点的间隔。33. 环境影响：有无遮光的障碍物，盐害、公害的有无，冬季的积雪、结冰、雷击灾害状态 自然灾害 有无鸟粪。雷击灾害状态，自然灾害，有无鸟粪。一 光伏发电设计概述、光伏发电设计概述●光伏发电站设计 光伏发 设★设计要点◆ 站址的选择徐州 20MW光伏发电站选址一 光伏发电设计概述、光伏发电设计概述●光伏发电站设计 光伏发 设★设计要点◆ 光伏组件的串并联设计1. 假设 10MW光伏发电站选用的光伏组件型号为 200W, 工作电压为27V, 尺寸为 1494 × 1000 × 45 ；选用逆变器功率为 500kW,MPPT直流输入电压范围为 420~850V, 那么一个组件串中的串联数可选为 24 个输 范围为 , 那 个 件串中的串联数可选为 个，该组件串的输出功率为 4.8kW, 输出电压为 648V, 每台逆变器通过汇流箱并联接入 105 个这样的组件串。2. 在组件的串联电路中，要求同一个组件串中每块组件的工作电流要相同；在并联电路中 要求每个组件串的电压要相同 否则流要相同；在并联电路中，要求每个组件串的电压要相同，否则会影响整个系统的效率。一、光伏发电设计概述●光伏发电站设计★设计要点◆ 光伏方阵最低点距地距离：光伏方阵最低点距地面距离的选取，主要考虑以下因素：a.高于当地最大积雪深度；b.高于当地洪水水位；c.高于一般灌木植物的高度；d.防止小动物的破坏；e.防止泥沙溅上太阳电池板；防 泥沙溅上太阳电池板；一般设计时取值 0.3～ 0.5m。◆对站区总平面布置方案、竖向布置、道路、管线布置进行 优化设计 。给排水系统设计：① 给水 ：生活给水管网（站区生活用水及组件擦洗：生活污水（经初步处理后排放）及雨水（站区排◆用水）；② 排水 生活污水（经初步处理后排放）及雨水（站区排水沟），合流制排水系统 。一 光伏发电设计概述、光伏发电设计概述●光伏发电站设计 光伏发 设★设计要点阴影遮挡的计算◆阴影遮挡的计算一、光伏发电设计概述组件的遮挡和通风●组件的遮挡和通风? 应当尽量避免遮挡 ：①对于晶体硅太阳电池，很小的遮挡就① ②会引起很大的功率损失；②遮挡对于薄膜电池的影响要小得多的影响要小得多。8 9 %Facade integration, til ti? 好的通风条件对于冷却光伏组件很重要：gg4 8 %5,4 %8,9 %43 K55 Kno ventilationRoof integration, no ventil.ationOn / in facade poor①温度升高将减少发电量；②组件温度取决gg2 6 %3,6 %4,8 %35 K39 KOn / in facade, poor ventil.On / in facade, poor ventilation② 件 度取决于安装方式。 gg 2,1 %2,6 %29 K32 KOn / in roof, good ventilationOn / in roof, good ventil.dg 22 K0,0 %1,8 %28 KOn roof with large gapFreestanding一 光伏发电设计概述、光伏发电设计概述●光伏发电站设计 光伏发 设★设计要点◆发电量计算 :① 作为 独立电源 用的光伏发电系统的设计，以从所需电量（负载消耗的电量）计算出方阵安装容量作为标准方法。② 在 并网系统 的场合，发电量和所使用的电量之间没有相互限制关系，因此一般由场地（面积）决定安装容量的场合。所以，首先充分估计出组件安装场地面积，然后计算出电站的安装容量，在此基础上进行系统的整体设计。一 光伏发电设计概述、光伏发电设计概述●光伏发电站设计 光伏发 设★设计要点发电量计算◆ 发电量计算:发电量计算公式：发 计算公式年发电量 =系统装机容量×年日照峰值小时数×系统综合效率响 统 合效影响系统综合效率的因素：逆变器效率，变压器效率，灰尘及雨雪遮挡损失，组件串并联不匹配损失，弱光损失及其他项损失等。目前大型并网光伏发电项目系统设计效率约为 80%（其中逆变器效率约 97％，变压器效率约 97％，灰尘及雪遮挡损失约 4%，其它杂项损失约 5% 建立在开阔地的并网光弱光损失约 5%，其它杂项损失约 5% 。建立在开阔地的并网光伏发电系统基本没有朝向损失）。目 录?一、光伏发电设计概述 、光伏发电设计概述?二、设备选型?三、光伏与建筑一体化光伏发电站的设计优化流?四、光伏发电站的设计优化流程二 设备选型二、设备选型设备选型序号 设备选型1 组件2 逆变器3 汇流箱4 监控系统5 逆功率保护6 向日跟踪系统7 电线及电缆8 防雷及接地二 设备选型二、设备选型组件1、组件组件● 光伏组件可以分为 平板型 组件和 聚光型 组件。就光伏技术来讲 重点支持： 晶体硅太阳电池 薄膜太阳电池● 就光伏技术来讲，重点支持： 晶体硅太阳电池、薄膜太阳电池、聚光太阳电池 。光伏发电系统技术的进步将使得晶体硅太阳电池、薄膜太阳电池和聚光太阳电池在 2020年以前就可以达到商业化竞争的水平。二 设备选型二、设备选型1、组件二、设备选型1、组件与其他技术结合的光伏发电技术二、设备选型2、逆变器● 逆变器是光伏发电站的核心设备。● 按照逆变器结构和应用特点可以分为三大类：集中式逆变器、组串式逆变器和微型逆变器（又称组件逆变器）。● 在光伏系统设计过程中，要结合光伏系统的具体情况来选择不同类型的并网逆变器。二、设备选型2、逆变器逆 变 器 类 型 集中式逆 变 器 组 串式逆 变 器 微型 (组 件 )逆 变 器逆变器种类与应用特点逆 变 器容量 10kW-1MW 600W-10kW 1kW 以下组 件接入形式 方 阵 组 件串 组 件MPPT 功能 方 阵 的最大功率点 组 串的最大功率点 组 件的最大功率点遮 挡 影响 影响最大 影响 较 小 影响最低直流 电缆 大量使用 少量使用 基本不使用投 资 成本 低廉 适中 昂 贵适用光伏系 统日照均匀的地面大型光伏 发电 站或大型BAPV各 类 型地面光伏 发电站或 BAPV/BIPV 1kW 以下的光伏系 统产 品成熟度 成熟 成熟 研 发 和 试验阶 段便 更 便 更安装使用 专业 安装和 维护 ，更 换困 难 安装 简 便、更 换 方便 安装 简 便、更 换 方便二、设备选型2、逆变器分布（组串）式逆变器微型逆变器二、设备选型2、逆变器集中式逆变器二、设备选型2、逆变器◆光伏逆变器的转换效率二、设备选型 、设备选型2、逆变器◆光伏逆变器的转换效率二、设备选型汇流箱3、汇流箱 (直流防雷汇流箱 )…… …… ……徐州协鑫 20MW光伏发电站系统框图对于大型并网发电系统，为了减少光伏组件与逆变器之间的连接线，方便维护，提高可靠性，一般需要在光伏组件与逆变器之间装设汇流箱（直流汇流装置）。二、设备选型汇流箱3、汇流箱 (直流防雷汇流箱 )八进一出汇流箱 十六进一出汇流箱六进一出汇六进 出汇流箱实物图二 设备选型二、设备选型4、监控系统二、设备选型5、逆功率保护适用1、适用于不可逆并网方式。2、当检测到逆向电流超过额定输出的 5%时输出的 时，光伏发电站在0 5~2s 内停止向0.5~2s 内停止向电网线路送电。