《太阳能光伏并网发电系统设计与应用 李英姿第四章 光伏并网发电阵列系统设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《太阳能光伏并网发电系统设计与应用 李英姿第四章 光伏并网发电阵列系统设计（42页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第四章 光伏并网发电阵列系统设计,北京建筑大学 李英姿,第一节 站址选择,一、整体要求 1. 与发展规划一致 应根据国家可再生能源中长期发展规划、地区自然条件、太阳能资源、交通运输、接入电网、地区经济发展规划、其他设施等因素进行全面考虑。 2. 与产业发展的协调 应从全局出发，与相邻农业、林业、牧业、渔业工矿企业、城市规划、国防设施和人民生活等各方面的关系。 3. 总体要求 应研究电网结构、电力负荷、交通、运输、环境保护要求、出线走廊、地质、地震、地形、水文、气象、占地拆迁、施工，以及周围工矿企业对电站的影响等条件，拟订初步方案，通过全面的技术经济比较和经济效益分析，提出论证和评价。当有多个候
2、选站址时，应提出推荐站址的排序。,2019/5/18,2,北京建筑大学 李英姿,第一节 站址选择,二、自然条件 1. 太阳能辐射量 站址选址应在类（即太阳能资源可利用区）以上。 2. 地质条件 （1）宜建在地震基本烈度为9度及以下地区，对于9度以上地区建站应进行地震安全性评价。 （2）应避开地质灾害易发区。 （3）在采空区影响范围内时，应进行地质灾害危险性评估，综合评价地质灾害危险性的程度，提出建设站址适宜性的评价意见，并采取相应的防范措施。,2019/5/18,3,北京建筑大学 李英姿,第一节 站址选择,3. 地势条件 （1）宜选择在地势平坦的地区或北高南低的坡度地区。 （2）坡屋面光伏发电
3、站的建筑朝向宜为南或接近南向，避开遮挡。 （3）场地标高应满足防洪标准。否则应有防洪设施。 （4）对位于江、河、湖旁的光伏发电站，防洪堤堤顶标高应按防洪标准（重现期）的要求加0.5 m；当受风、浪、潮影响较大时，应再加重现期为50年的浪爬高。在以内涝为主地区建站时，防涝堤顶标高应按50年一遇的设计内涝水位加0.5m。有排涝设施时，按设计内涝水位加0.5m。山区应考虑防山洪和排山洪的措施，防排设施应按频率为1的山洪设计。,光伏发电站的等级和防洪标准,2019/5/18,4,北京建筑大学 李英姿,第一节 站址选择,4. 气象条件 以多晴少云、多旱少雨的气候特征作为选址的基本气象条件。 （1）无遮光
4、的障碍物。 （2）无盐害、公害。 （3）冬季的积雪、结冰、雷击灾害状态。 （4）自然灾害。 （5）鸟粪。 对于太阳能电站来讲，气象条件直接影响到电站的工作效率。 三、接入电网条件 充分考虑电站达到规划容量时接入电力系统的出线条件。,2019/5/18,5,北京建筑大学 李英姿,第一节 站址选择,四、环境条件 1. 耕地与水源 利用非可耕地和劣地，不破坏原有水系，做好植被保护，减少土石方开挖量。 2. 环境污染 避开空气经常受悬浮物严重污染的地区。 3. 矿产资源 应避让重点保护的文化遗址，不应设在有开采价值的露天矿藏或地下浅层矿区上。若站址地下深层压有文物、矿藏时，除应取得文物、矿藏有关部门同
5、意的文件外，还应对站址在文物和矿藏开挖后的安全性进行评估。 五、交通 既要考虑施工时设备、材料及变压器等大型设备运输的方便，又要考虑运行、检修时交通运输的方便。,2019/5/18,6,北京建筑大学 李英姿,第二节 太阳能资源分析,一、整体要求 1. 太阳能资源 2. 总辐照量及变化趋势分析 3. 现场观测数据 4. 太阳辐射现场观测站,2019/5/18,7,北京建筑大学 李英姿,第二节 太阳能资源分析,二、参考气象站基本条件和数据采集 1. 参考气象站 2. 应采集的参考气象站信息 （1）气象站基本情况。 （2）近年来连续1030年的逐年各月总辐射量、直接辐射量、散射辐射量、日照时数的观测
6、记录，且与站址现场观测站同期至少一个完整年的逐小时的观测记录。 （3）近年来连续10年的逐年各月最大辐照度平均值。 （4）近30年来的多年月平均气温、极端最高气温、极端最低气温、昼间最高气温、昼间最低气温。 （5）多年平均风速、多年极大风速及发生时间、主导风向，多年最大冻土深度和积雪厚度，多年平均降水量和蒸发量。 （6）近30年来的灾害性天气，包括年连续阴雨天数、雷暴次数、冰雹次数、沙尘暴次数、强风次数等。,2019/5/18,8,北京建筑大学 李英姿,第二节 太阳能资源分析,三、太阳辐射现场观测站基本要求 1. 太阳能辐射现场观测站 2. 固定安装 对于按最佳固定倾角布置光伏阵列的大型光伏发
7、电站，宜增设在该最佳固定倾角面上的日照辐射观测项目。 3. 跟踪安装 对于有斜单轴或平单轴光伏阵列的大型光伏发电站，宜增设在该斜单轴或平单轴跟踪受光面上的日照辐射观测项目。 4. 高倍聚光 对于高倍聚光光伏发电站，应增设法向直接辐射辐照度（DNI）的观测项目。 5. 通信 现场实时观测数据宜通过有线或无线通信信道直接传送至电站监控系统主机。,2019/5/18,9,北京建筑大学 李英姿,第二节 太阳能资源分析,四、太阳辐射观测数据验证与分析 1. 完整性检验 2. 合理性检验 3. 补充完整 4. 太阳能资源分析 （1）光伏发电站太阳能资源分析内容宜包括： 1）长时间序列的年总辐射量变化和各月
8、总辐射量年际变化。 2）代表年的月变化和各月典型日变化。 3）电站使用年限内的平均年总辐射量和月总辐射量预测。 4）总辐射最大辐照度预测。,（2）当光伏阵列采用固定倾角、斜单轴、平单轴或双轴跟踪布置时，应依据电站使用年限内的平均年总辐射量预测值进行固定倾角、斜单轴、平单轴或双轴跟踪受光面上的平均年总辐射量预测。,2019/5/18,10,北京建筑大学 李英姿,第三节 电池组件串联电压匹配,一、光伏组件 1. 光伏电池-光伏组件-光伏方阵 光伏电池具有光伏效应的最基本原件。 光伏组件是具有完整的、环境防护措施的，内部相互连接的，最小太阳电池组合体。 光伏组串是一个或多个光伏组件串联形成的电路。
9、光伏子方阵是由并联的光伏组串组成，是光伏方阵的电气子集。 光伏方阵是光伏组件、光伏组串或光伏子方阵内部电气连接的集合。,2019/5/18,11,北京建筑大学 李英姿,第三节 电池组件串联电压匹配,二、组件串联的电压匹配 1. 串联电压,2019/5/18,12,北京建筑大学 李英姿,第三节 电池组件串联电压匹配,2. 温度修正 考虑温度的影响 Voc(STC)标准状态下极板的开路电压，V； Koc极板的开路电压温度系数，%/； Tmin极板安装处的最低温度，； n串联组件的数量； Vmax光伏组件的最高耐受电压，V。,2019/5/18,13,北京建筑大学 李英姿,第三节 电池组件串联电压匹
10、配,26块组件串联，在标准状态下串联组件的开路电压,考虑-0.34%/的开路电压温度系数，在0时串联组件的开路电压,串联组件的开路电压大于光伏组件的最高耐受电压。,2019/5/18,14,北京建筑大学 李英姿,第三节 电池组件串联电压匹配,三、串联组件与逆变器的匹配 1. 组件开路电压与逆变器直流输入电压 串联组件的开路电压在低温的时候要小于逆变器可以接受的最高直流输入电压。 考虑温度的影响 VDC.max逆变器的最高直流输入电压，V。 一般并网逆变器的最大直流输入电压为1000V。,2. MPPT工作范围 组件串联后的MPPT工作电压必须在逆变器规定的范围内。,VDC.MPPT.max逆变
11、器的MPPT的最大直流输入电压，V。 VDC.MPPT.min逆变器的MPPT的最小直流输入电压，V。 Vnp太阳组件的工作电压，V。,2019/5/18,15,北京建筑大学 李英姿,第三节 电池组件串联电压匹配,某三相逆变器直流输入端的技术参数,考虑到-0.34%/的开路电压温度系数，在0时串联组件的工作电压,在55度时候串联组件工作电压,2019/5/18,16,北京建筑大学 李英姿,第三节 电池组件串联电压匹配,3. 功率匹配 光伏逆变器的功率匹配 逆变器的最大直流功率不是建议的最大光伏阵列功率。,2019/5/18,17,北京建筑大学 李英姿,第四节 电池组件并联电流匹配,一、组件并联
12、电流与逆变器匹配 光伏阵列的并联有 Inp光伏组件串联输出电流，A； IDC.max并网逆变器最大输入直流电流，A； m光伏组件并联数量。,2019/5/18,18,北京建筑大学 李英姿,第四节 电池组件并联电流匹配,二、组件与安装容量的匹配 太阳电池组件的串联电流与安装容量的匹配 PPV光伏极板的安装容量，W。 三、最大串联组串 组件串的最大串联数,2019/5/18,19,北京建筑大学 李英姿,第四节 电池组件并联电流匹配,4. 串并联,2019/5/18,20,北京建筑大学 李英姿,第四节 电池组件并联电流匹配,四、光伏发电量 1. 上网电量 光伏发电站上网电量计算 HA水平面太阳能总辐
13、照量（kWh/m2）； Ep上网发电量（kWh）； PAZ组件安装容量（kW）； K综合效率系数。,2. 修正系数 综合效率系数考虑了各种因素影响 （1）光伏组件类型修正系数 （2）光伏阵列的倾角、方位角修正系数 （3）光伏发电系统可用率 （4）光照利用率 （5）逆变器效率 （6）集电线路、升压变压器损耗 （7）光伏组件表面污染修正系数 （8）光伏组件转换效率修正系数,2019/5/18,21,北京建筑大学 李英姿,第五节 支架系统设计,一、支架的材质 1. 支架的材质 支架构件宜采用钢材，考虑型钢制热浸镀锌产品。 2. 支架的强度 支架应按承载能力极限状态计算结构和构件的强度、稳定性以及连接
14、强度，按正常使用极限状态计算结构和构件的变形。 除雪特别大的地区外，支架强度应最低限度地能承受自重和风压相加的荷重。在房顶上安装的场合，支架的强度也要能承受自重和承受自重和风压的最大荷重。 3. 支架的使用寿命 一般光伏组件的支架，其设计使用年限为25年，安全等级为三级。对于特殊光伏组件支架，设计使用年限和重要性系数要另行确定。当支架设计使用年限大于25年时，应按GB50017钢结构设计规范进行设计。,2019/5/18,22,北京建筑大学 李英姿,第五节 支架系统设计,2019/5/18,23,北京建筑大学 李英姿,第五节 支架系统设计,二、支架的固定 1. 基础固定方法,2019/5/18
15、,24,北京建筑大学 李英姿,第五节 支架系统设计,2. 基础结构,基础结构的适用范围,2019/5/18,25,北京建筑大学 李英姿,第五节 支架系统设计,（1）传统基础形式 浅基础包括混凝土独立基础、条形基础、筏形基础。,条形基础,独立基础,筏形基础,2019/5/18,26,北京建筑大学 李英姿,第五节 支架系统设计,（2）特殊条件下的基础形式 深基础包括混凝土灌注桩、预制桩（方桩、管桩）。,2019/5/18,27,北京建筑大学 李英姿,第五节 支架系统设计,（3）环保的电站基础 在场地地下水位高、稳定持力层埋深大、冬季施工、地形起伏大或对场地生态恢复要求较高时，支架的基础宜采用钢制地
16、锚。,2019/5/18,28,北京建筑大学 李英姿,第五节 支架系统设计,山坡光伏支架,水泥桩光伏支架系统,平屋顶光伏支架,2019/5/18,29,北京建筑大学 李英姿,第五节 支架系统设计,山坡光伏支架,水泥桩光伏支架系统,2019/5/18,30,北京建筑大学 李英姿,第五节 支架系统设计,3. 地锚,2019/5/18,31,北京建筑大学 李英姿,第五节 支架系统设计,沙漠光伏支架系统,河滩光伏支架系统,沙漠,河滩,螺旋地桩钢桩,山坡,水泥地桩,2019/5/18,32,北京建筑大学 李英姿,第五节 支架系统设计,三、荷载计算 1. 结构构件极限状态设计 承载能力极限状态 0重要性系数。对一般光伏组件支架，重要性系数不小于0.95；在抗震设计中，不考虑重要性系数； S荷载效应组合的设计值；R结构构件承载力的设计值。 正常使用极限状态，结构构件极限状态设计表达式为 S荷载效应组合的设计值；C结构构件达到正常使用要求所规定的变形极限。 2. 抗震 地面用光伏组件的
