并网光伏电站系统组成与设计 思路

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1、并网光伏电站系统组成 与设计思路 顺德中山大学太阳能研究院 陈思铭 福建 2015年1月 目 录 1 光伏电站特点与典型结构 2 并网光伏系统设计思路 2015年1月15日 并网光伏电站系统组成与设计思路 2 光伏电站特点与典型结构 1 光伏电站特点与典型结构 1 1 光伏电站分类及特点 常见分类方法 是否与电网连接 并网 离网 是否有其他能源接入 混合光伏系统 光伏电站安装规模与接入电压等级 小型 中型 大型 集中式与分布式 安装方式 地面电站 屋面电站 2015年1月15日 4 并网光伏电站系统组成与设计思路 1 光伏电站特点与典型结构 1 1 光伏电站分类及特点 并网 离网光伏系统原理

2、2015年1月15日 5 并网逆变器 电网 遥测 网络 光伏方阵 光伏 方阵 控 制 器 蓄 电 池 DC负载 逆变器 AC 负载 并网光伏系统原理图 离网光伏系统原理图 并网光伏电站系统组成与设计思路 1 光伏电站特点与典型结构 1 1 光伏电站分类及特点 智能化带储能微网系统 新兴技术 融合多种能源 包含能源管理 具有更好的能源稳定性 2015年1月15日 6 并网光伏电站系统组成与设计思路 1 光伏电站特点与典型结构 1 1 光伏电站分类及特点 光伏电站安装规模 小型光伏电站系统 安装容量小于等于1MWp 中型光伏电站系统 安装容量大于1MWp小于等于30MWp 大型光伏电站系统 安装容

3、量大30MWp 接入电网电压安装等级 低压 0 4kV光伏电站 中压 10 35kV光伏电站 高压 66kV光伏电站 2015年1月15日 7 并网光伏电站系统组成与设计思路 1 光伏电站特点与典型结构 1 1 光伏电站分类及特点 集中式 光伏组件阵列输出的电能 进入大型集中式并网逆变器 由并网逆变器逆变成交 流电 再经由升压变压器升压后并入输电电网 利用电网远距离输到终端用户 分布式 分布式发电 Distributed Generation 简称DG 通常是指发电功率在几千瓦 至数百兆瓦 也有的建议限制在30 50兆瓦以下 的小型模块化 分散式 布置 在用户附近的高效 可靠的发电单元 多为可

4、再生能源 光伏为其中一种 2015年1月15日 8 并网光伏电站系统组成与设计思路 1 光伏电站特点与典型结构 1 1 光伏电站分类及特点 分布式发电 2015年1月15日 9 并网光伏电站系统组成与设计思路 1 光伏电站特点与典型结构 1 1 光伏电站分类及特点 与集中式光伏电站相比 分布式光伏电站有如下特点 分布式光伏发电就近发电 就近并网 就近转换 就近使用 分布式光伏发电系统所产生的电力首先供给用户自身需求 多余的电力才供应给 公共电网 自发自用 余电上网 分布式光伏发电有效解决了电力在升压及长途传输中的损耗问题 分布式光伏发电具有分散 随机变动等特点 大量的分布式光伏电源的接入 将

5、对输配电系统的安全稳定运行产生极大的影响 2015年1月15日 10 并网光伏电站系统组成与设计思路 1 光伏电站特点与典型结构 1 1 光伏电站分类及特点 地面电站 光伏组件通过地面光伏支架 基础形式 直接埋入或地锚 法 安装在地面上的光伏发电 系统 通常安装规模较大 采 用光伏系统集中建设 统一管 理 所产生的直流电能转换成 交流电之后直接并网 统一调 度输入公用电网的方式 2015年1月15日 11 地面电站 与农业结合 并网光伏电站系统组成与设计思路 1 光伏电站特点与典型结构 1 1 光伏电站分类及特点 BAPV 光伏组件直接附着安装在现有 建筑物上 主要的系统功能为 光伏发电 不含

6、有建筑物的相 应功能 BAPV主要用于现有 建筑物屋顶光伏改造和大型屋 面的光伏系统架设等 2015年1月15日 12 顺德中山大学太阳能研究院屋面示范电站 并网光伏电站系统组成与设计思路 1 光伏电站特点与典型结构 1 1 光伏电站分类及特点 BIPV 主要是建筑构件型光伏组件 成 为建筑物外部结构的一部分 像 这样与建筑结合的光伏发电系统 既具有光伏发电功能 又具有建 筑物构件和辅助材料功能 设计 美观的BIPV系统甚至可以提升 建筑物美感 与建筑物形成完美 的统一体 2015年1月15日 13 香港竹篙湾消防站 并网光伏电站系统组成与设计思路 1 光伏电站特点与典型结构 2015年1月1

7、5日 14 1基础与支架 2光伏组件 3逆变器 4配电系统 5电缆 6防雷接地系统 7升压变压器 8通信与监控系统 并网光伏电站系统组成与设计思路 1 光伏电站特点与典型结构 2015年1月15日 15 1 2 并网光伏电站典型结构示意图 集中式并网光伏电站典型结构 并网光伏电站系统组成与设计思路 集中式并网光伏电站 主要为10kV以上集中升压光伏发电 系统 以1MWp为一个基本发电单元 系统 采用两台500kW逆变器 通过 一台双分裂升压变压器 SCB10 1000 500 500KVA 10 5 2 2 5 0 27 0 27KV 升至10kV汇集 2015年1月15日 16 集中式并网光

8、伏电站 1 光伏电站特点与典型结构 并网光伏电站系统组成与设计思路 1 光伏电站特点与典型结构 集中式并网光伏电站 各个子系统单元通过环 网汇集 再通过升压站升至 更高等级输电线路 供给负 载使用 2015年1月15日 17 集中升压系统环网示意图 并网光伏电站系统组成与设计思路 1 光伏电站特点与典型结构 2015年1月15日 18 1 2 并网光伏电站典型结构示意图 分布式并网光伏电站典型结构 并网光伏电站系统组成与设计思路 1 光伏电站特点与典型结构 2015年1月15日 19 1 2 并网光伏电站典型结构示意图 户用分布式并网光伏电站典型结构 并网光伏电站系统组成与设计思路 1 光伏电

9、站特点与典型结构 分布式并网光伏电站 对于工业区 商业区及居民区为主的光伏发电方式 主要采用0 4kV或10kV 电压等级接入 采用自发自用 余电上网的模式 2015年1月15日 20 分布式0 4kV并网原理图 并网光伏电站系统组成与设计思路 并网光伏电站设计思路 2 并网光伏电站设计思路 1 电站场地考察与选择 2 并网光伏系统设计 2015年1月15日 22 并网光伏电站系统组成与设计思路 电站场地考察与选择 1 1 安装地点信息收集 1 安装地点 应对站址及其周围区域的工程地质情况进行勘探和调查 查明站址的地 形地貌特征 结构和主要地层的分布及物理力学性质 地下水条件等 与屋面系统中

10、受到建筑物本身安装地点的限制 建筑物的朝向通常决 定了光伏组件的朝向 2 安装地点的通过性 光伏组件是否能够顺利的运达光伏阵列安装现场 光伏逆变器等较大的设备是否能够很顺利的运到安装现场 如果不能从楼内运输 是否有起吊的条件等 2015年1月15日 23 并网光伏电站系统组成与设计思路 电站场地考察与选择 1 1 安装地点信息收集 3 阴影影响 建筑物本身的天线 冷却塔 空调室外机 栏杆等是否会对光伏阵列造 成阴影 周边的高大树木 建筑物等是否会对光伏阵列造成影响 周边的建筑规划 需了解近几年城市规划 是否有更高大的建筑物会对 光伏阵列造成影响 2015年1月15日 24 并网光伏电站系统组成

11、与设计思路 电站场地考察与选择 1 2 建筑物信息收集 该建筑是否为节能建筑 建筑物安装地点如楼顶的承重能力 重点收集 建筑物隔热层的要求 建筑物上的实际建筑面积以及太阳能光伏组件安装的实际可利用面积 建筑内的防雷接地布置 建筑内的电气布置 如桥架的布局 配电房所处的楼层及位置等 收集相关的结构图纸 竣工图 了解业主相关要求 2015年1月15日 25 并网光伏电站系统组成与设计思路 电站场地考察与选择 1 2 建筑物信息收集 对于与建筑结合的光伏系统 尤其BIPV系统 需要了解如下资料 建筑物的地理位置图 以及朝向等 有关屋顶 幕墙 光伏遮阳板等相关的建筑结构图 以便了解BIPV光伏 组件的

12、设计尺寸以及组件的安装结构形式 建筑物的结构图 2015年1月15日 26 并网光伏电站系统组成与设计思路 电站场地考察与选择 1 3 业主需求 2015年1月15日 27 业 主 信 息 业主姓名 名称 业主地址 业主联系电话 业主传真 项 目 信 息 项目名称 项目地点 项目面积 项目预计总投资 项目预计安装功率 项目建设工期 项 目 技 术 要 求 光伏组件 逆变器 电力设备 安装方式 室内安装 户外安装 并网 离网 效率 变压器容量 供电方式 三相 单相 供电质量要求 是否指定类型 单晶 多晶 HIT CeTd 非晶 CIS 其它 并网光伏电站系统组成与设计思路 电站场地考察与选择 1

13、 4 场地调查 周围物体产生的阴影的影响 合适的间距有赖于纬度 时间以及附近高的物体的高度 2015年1月15日 28 并网光伏电站系统组成与设计思路 电站场地考察与选择 1 4 场地调查 可以从专业的角度出发考察业主指定的地点安装光伏系统是否合适 对于整个光伏系统的设备布置以及后期的光伏系统的安装都要有初步的估 计 一方面可以形成比较准确的光伏系统成本报价 另一方面在光伏系统的设备布置上要和业主现场协商 达成一致意见 避免盲目 设计造成以后的分歧 严重的会导致延误工期 造成经济纠纷 周围物体产生的阴影的影响 保证冬至日的日出后1 5h至日落前1 5h 之间不出现前后排阵列遮挡问题 2015年

14、1月15日 29 并网光伏电站系统组成与设计思路 电站场地考察与选择 1 4 场地调查 PV方阵考虑 与农业结合 美观 与周边环境 颜色等协调 设备安装 安装设备容易进入 组件可能的走线位置 配电房的位置 2015年1月15日 30 并网光伏电站系统组成与设计思路 电站场地考察与选择 1 4 场地调查 阴影分析 暂时性阴影 环境阴影 系统自身阴影 2015年1月15日 31 并网光伏电站系统组成与设计思路 电站场地考察与选择 1 4 场地调查 暂时性阴影 典型的因素 雪 落叶 鸟粪以及其他形式的 污染物等 通常情况下大于12 的光伏组件的倾角对光伏阵列的自洁较为有利 2015年1月15日 32

15、 并网光伏电站系统组成与设计思路 电站场地考察与选择 1 4 场地调查 环境阴影 包括安装地点周围环境物体产生的阴影 如建筑物 树木等 对于植物 要考虑高大乔木的生长问题 对于建筑物 主要有如下情况 烟囱 天线 避雷针 卫星天线 屋顶和幕墙的突出部分 2015年1月15日 33 并网光伏电站系统组成与设计思路 电站场地考察与选择 1 4 场地调查 系统自有阴影 使用支架安装的光伏阵列 前排的光伏组件形成的阴影会落到后排 2015年1月15日 34 并网光伏电站系统组成与设计思路 电站场地考察与选择 1 4 场地调查 阴影模拟 2015年1月15日 35 Google SketchUp模拟效果图

16、 并网光伏电站系统组成与设计思路 并网光伏电站设计 2 1 并网光伏电站 光伏发电系统电气配电设备主要有光伏组件 汇流箱 直流柜 并网逆变 器 交流配电柜 监控系统组成 如果采用10kV以上并网系统 还需要升压变 压器和高压配电柜等设备 2015年1月15日 36 并网光伏发电系统结构图 并网光伏电站系统组成与设计思路 并网光伏电站设计 光伏电站设计主要包括三部分 系统总体设计部分 电气设计部分 建筑与 结构设计部分 系统总体设计包括 总体布置设计 系统方案设计 阵列设计 电站消防设计 电站 给排水设计等 a 总体布置设计 光伏系统设计以合理性 实用性 高可靠性和高性价比为原则 在保证光伏系统长 期可靠运行 充分满足负载用电需要的前提下 使系统的配置最合理 最经济 以高的性能比率 PR 和年平均发电量 kWh kWp 以及低的LCOE 元 kWh 为设 计目标 进行总体布置设计 主要体现在模块化设计 通常以1MW为系统单元 直流和交流的优化布局等 b 系统方案设计 系统主电气接线图 电站电气布置图 汇流箱 配电室和升压站布置以及电缆走 向 汇流箱布置 规则且相对集中 便于就近设置电缆沟