太阳能光伏发电技术及其应用ppt课件.ppt

1,太阳能光伏发电技术及其应用,2,主要内容1.光伏发电简介2.光伏发电原理3.光伏发电系统4.光伏发电应用5.应用案例5.1西安990kWp光电建筑应用一体化项目5.2西宁分布式光伏发电站项目,3,1.光伏发电简介,4,1.光伏发电简介,5,1.光伏发电简介,6,1.光伏发电简介,7,1.光伏发电简介,8,1.光伏发电简介,9,1.光伏发电简介,10,1.光伏发电简介,11,1.光伏发电简介,12,1.光伏发电简介,13,1.光伏发电简介,14,1.光伏发电简介,15,1.光伏发电简介,太阳能光伏发电优越性,16,1.光伏发电简介,太阳能光伏发电的好处,17,1.光伏发电简介,18,1.光伏发电简介,19,1.光伏发电简介,20,2.光伏发电原理,21,2.光伏发电原理,22,2.光伏发电原理,23,2.光伏发电原理,24,2.光伏发电原理,25,2.光伏发电原理,光伏器件的伏安特性,26,2.光伏发电原理,27,2.光伏发电原理,输出功率特性,28,2.光伏发电原理,29,2.光伏发电原理,型号:CPI270(31.0)M(AR)最大功率(Pmax) 270 W误差范围 0+5W最佳工作电压 (Vmp) 31.2 V最佳工作电流 (Imp) 8.66 A开路电压 (Voc) 38.3 V短路电流(Isc) 9.22 A最大系统电压 1000V DC最大保险丝额定电流值 15 A工作温度 -40C至 +85C电池片类型 单晶硅重量 (kg) 19.0规格 (mm) 1650 x990 x40标准测试条件 AM1.5, 1000W/m2, 25C,30,2.光伏发电原理,31,2.光伏发电原理,32,3.光伏发电系统,33,3.光伏发电系统,3.1 光伏发电系统的形式,34,3.光伏发电系统,35,3.光伏发电系统,3.2 独立光伏发电系统,36,3.光伏发电系统,独立光伏发电系统主要由太阳能电池方阵、光伏控制器、蓄电池组、逆变器、监控系统、负载6部分组成。,独立光伏发电系统的结构,37,3.光伏发电系统,38,3.光伏发电系统,39,3.光伏发电系统,40,3.光伏发电系统,41,3.光伏发电系统,42,3.光伏发电系统,43,3.光伏发电系统,44,3.光伏发电系统,45,3.光伏发电系统,46,3.光伏发电系统,47,3.光伏发电系统,48,3.光伏发电系统,49,3.光伏发电系统,3.3 并网光伏发电系统结构,50,3.光伏发电系统,电池/组件/阵列,51,3.光伏发电系统,52,3.光伏发电系统,53,3.光伏发电系统,在光伏发电系统中,光伏阵列最佳倾角的选择是首先需要解决的关键问题,最佳倾角的确定主要取决于系统所在区域的地理位置、气象条件以及系统的负载性质。,54,3.光伏发电系统,太阳辐照量计算原理根据Hay提出的天空散射辐射各向异性的模型，太阳辐射量表达式：Ht=HbRb+HdRbHb/H0+1/2(1-Hb/H0)(1+cos)+1/2H(1-cos)(1)式中：H、Hb和Hd分别为水平面上的太阳辐照量总量、直接辐照量和散射辐照量;Rb为倾斜面和水平面上直接辐照量的比值;H0为大气层外水平辐照量;为倾角;为地面反射率。由此即可计算出朝向赤道不同倾角的方阵面上所接收到的太阳辐照量。,55,3.光伏发电系统,并网光伏发电系统中光伏阵列最佳倾角的确定 在并网发电系统中，要求系统的全年日均发电量最大，即要求光伏方阵倾角调整至接收到全年最大太阳辐照量。以在中电投西安太阳能厂区安装并网光伏发电系统为例。根据NASA气象数据库数据，运用可视化太阳辐照量分析软件对不同安装倾角的光伏阵列上接收到的太阳辐照量进行计算。 结果表明，安装倾角在30时，全年接收到的太阳辐照量最大，累计5952.5 MJ/m2 。,56,3.光伏发电系统,并网光伏发电系统发电量的计算 理论计算发电量=装机容量*峰值日照小时*系统总效率 （1）峰值日照小时=照射到光伏组件的全年太阳辐射 /3.6（2）系统总效率 =光伏方阵效率 *直流输电效率 *交流并网效率 2.1光伏方阵效率：光伏方阵在1000W/m2太阳辐射强度下，实际的直流输出功率与标称功率之比为伏方阵效率。光伏阵列在能量转换与传输过程中损失包括：组件匹配损失：对于精心设计、精心施工的系统，约有5%的损失；最大功率点跟踪(MPPT)精度，取值2.5%；粉尘污染损失：即组件表面尘埃遮挡损失；不可利用太阳辐射损失：即不可利用的低、弱太阳辐射损失，取值2.5%；温度损失：温度高于标准温度时额定输出功率下降，取值5%； 2.2直流输电效率：直流系统包括：直流电缆、汇流箱、直流防雷配电柜、逆变器等。直流系统损失包括直流网络损失和逆变器损失。 2.3交流并网效率：即从逆变器交流输出至高压电网的传输效率，其中最主要的是升压变压器的效率和交流电气连接的线路损耗。,57,3.光伏发电系统,58,3.光伏发电系统,59,3.光伏发电系统,60,3.光伏发电系统,61,4.光伏发电应用,62,4.光伏发电应用,光伏电池的种类,63,4.光伏发电应用,64,晶体硅太阳能光伏产业链,65,4.光伏发电应用,全球光伏市场现状,66,固定式光伏电站,67,4.光伏发电应用,大型固定式光伏电站,68,4.光伏发电应用,单轴跟踪-水平向,69,4.光伏发电应用,单轴跟踪-倾斜南北向,70,4.光伏发电应用,立式旋转-单双轴跟踪,71,4.光伏发电应用,72,4.光伏发电应用,日本京瓷总部大楼,73,4.光伏发电应用,74,4.光伏发电应用,75,4.光伏发电应用,76,4.光伏发电应用,通讯/通信领域应用,77,4.光伏发电应用,空间应用,78,4.光伏发电应用,79,本工程为中电投西安太阳能电力有限公司990kWp屋面光伏发电项目，该电站采用225Wp及235Wp高效晶硅组件，共由4320块组件构成，装机容量为994.4kWp。采用固定式发电系统，分为1#停车场发电单元、2#停车场发电单元和104仓库屋顶发电单元，分块发电，集中并网，自发自用，余电上网。 采用20个组件为1串的电气连接方式，经直流汇流箱汇流后接入直流柜，进入相应250KW带隔离变压器的逆变器，经逆变器变输出400V交流电，并入101A站用户侧低压端。 项目平均每年的发电量达到164万度，按照火电煤耗平均350g标煤/度，每年可节约标准煤574吨，减少烟尘排放量约7.644吨，减少一氧化碳约0.148吨，二氧化碳约0.171万吨、二氧化硫约6.329吨。,项目介绍,80,项目建设里程1、2012年12月通过国家住建部、财政部、科技部、国家能源局的可再生能源应用光伏建筑示范项目立项网上审核 ；2、2013年5月通过西安供电局电网接入批复 ；3、2013年6月开始现场施工；4、3013年8月1日并网发电；项目投资情况本项目固定资产投资为763万元，其中政府补贴544.5万元，公司投资218.5万元。单位静态投资为7707 元/kW。按平均电费0.6元/度测算，预计年平均节约电费73.872万元。,项目介绍,81,光伏发电系统概述1、装机容量：994.4kWp2、系统配置：采用225Wp及235Wp高效晶硅组件4320块；3、运行方式：分块发电，集中并网，自发自用，余电上网；4、发电单元：1#停车场发电单元、2#停车场发电单元和104仓库屋顶发电单元，共3个发电单元；6、组件串接方式：采用20个组件为1串的电气连接方式；7、输出400V交流电，并入101A变电站用户侧低压端；8、平均年发电量约164万度，按照火电煤耗平均350g标煤/度，每年可节约标准煤574吨，减少烟尘排放量约7.644吨，减少一氧化碳约0.148吨，二氧化碳约1710万吨、二氧化硫约6.329吨。,系统配置及功能介绍,82,光伏发电单元27台汇流箱，4台直流柜、4台250kW带隔离变压器并网逆变器、4台交流柜，1套光伏智能集中监控系统；,系统配置及功能介绍,83,光伏发电单元系统图,系统配置及功能介绍,84,4.3 系统特点,分布式光伏电站智能监控系统主要包括运行实时监控、历史数据统计查询、日常统计报表三个功能模块。, 运行实时监控 全站实时监控 监测统计查询 各设备运行监控 日负荷曲线显示 监控设置,系统实时显示电站发电量数据、环境监测数据和节能减排数据，汇总计算电站设备效率和综合效率，绘制功率-辐射曲线。,系统配置及功能介绍,85,全站实时监控,故障提示、隐患预警安全生产，提高电量,系统配置及功能介绍,86,直流柜汇总信息界面,逆变器日负荷曲线,各设备运行监控,系统配置及功能介绍,87,气象仪数据查询界面,历史数据统计查询气象仪数据查询汇流箱数据查询直流柜数据查询逆变器数据查询交流柜数据查询电表数据查询,系统提供了电站损耗分析功能，绘制发电量-辐射量对比图形。,电站损耗分析功能,数据挖掘分析，提供决策依据,系统配置及功能介绍,88,逆变器运行报表,系统根据电站生产运行管理需求，提供企业集团公司数据上报功能。,日常统计报表电站的电量报表逆变器运行日报逆变器运行月报逆变器运行年报电站生产指标日报电站生产指标月报电站生产指标年报,电站生产指标月报,自动统计生产报表，自动上传数据， 降低人力成本。,系统配置及功能介绍,89,太阳能资源指标电量指标能耗指标设备运行水平指标电站经营指标,光伏电站生产运行指标体系,90,太阳能资源指标,太阳能资源指标用以反映光伏电站在统计周期内的实际太阳能资源状况。 （6个指标）,平均风速平均气温相对湿度水平面总辐射量倾斜面总辐射量日照时数,91,参照太阳能资源指标制定合理的绩效方案,光伏电站发电量的高低，是考核运维人员最有效的指标，但是如何定义合理的考核指标呢？,月度奖金计算公式：发电奖金额=（月发电量/月理论发电量）X奖金基数X奖金系数其中：1）奖金系数：经理1.4、值长1.2、员工1.0、实习0.82）月发电量：电站汇集母线各支路电能表计量的电量之和3）月理论发电量: ?,92,中国水平面太阳辐射分布图,93,测光传感器的对比,94,2.2 电量指标,电量指标用以反映光伏电站在统计周期内的出力和购网电量情况 （共10个指标）,能量指标理论发电量发电量上网电量购网电量逆变器输入电量逆变器输出电量,规范化指标等效利用小时数标准等价发电时（峰值日照时数）逆变器输入等价发电时（光伏方阵等价发电时）逆变器输出等价发电时(最终光伏系统等价发电时),95,通过太阳能资源指标与电量指标的对比，快速准确了解电站运行状况,96,2.3 能耗指标,能耗指标反映光伏电站电量消耗和损耗。,能量指标厂用电量 厂用电率综合厂用电量综合厂用电率厂损率光伏方阵吸收损耗逆变器损耗集电线路及箱变损耗升压站损耗,规范化指标光伏方阵吸收损耗等价时逆变器损耗等价时集电线路及箱变损耗等价时升压站损耗等价时,（13个指标）,97,光伏电站损耗分析（1）,A电站,B电站,C电站,98,光伏电站损耗分析（2）,A电站,B电站,C电站,99,A电站7月21、22日负荷曲线,100,2.4 设备运行水平指标,光伏电站设备运行水平指标用于反映电站设备的运行效率及可靠性。 （5个指标）,最大出力综合效率=上网电量/理论发电量逆变器转换效率光伏方阵效率性能比,101,系统效率和各类损失的影响,系统效率和各类损失包括：系统效率包括控制器、逆变器、变压器等电气设备的效率；各类损失包括：光伏组件串并联损失、电池板衰降、温升损失、灰尘、遮挡、线路损失及其它损失。 举例计算并网光伏系统的效率：,总之：独立光伏电站效率：65-70%； 并网光伏发电效率：75-85%；,大型光伏电站按照80%系统效率测算；分布式发电按照75%效率测算。,102,2.5 电站经营指标,电站经营指标主要反映电站的经济效益情况，主要有以下6个指标组成：（1）单位千瓦成本费:电站成本费用与电站装机容量之比， 用以反映单位容量成本费用的高低。（2）单位千瓦材料费:电站三项可控费用 中材料费与电站装机容量之比，用以反映单位容量材料费的高低。（3）单位千瓦修理费:电站三项可控费用中修理费与电站装机容量之比，用以反映单位容量修理费的高低。（4）单位千瓦其它费用:电站三项可控费用中其它费用与电站装机容量之比，用以反映单位容量其它费用的高低。,103,（5）电网限电弃光率:电网限发弃光电量占实际发电量与电网限发弃光电量之和的百分比。（6）故障弃光率:因光伏电站内输变电设备故障导致发电单元停运和发电单元本体设备故障停运产生弃光电量占实际发电量与故障弃光电量之和的百分比。,2.5 电站经营指标,104,光伏组件,直流配电柜,光伏逆变器,交流配电柜,当地电网,太阳,环境监测仪,环境监测设备,太阳资源,计量电表,用电负荷,太阳能资源指标,电量指标,运行指标,能耗指标,分布式光伏电站生产运行效益分析,3、提升分布式光伏电站经济效益,105,从以下6个方面提高分布式光伏电站经济效益：1）太阳能资源利用情况：安装方式和条件合理，太阳能资源利用充分、少遮挡、合理倾斜角度、输电距离短、负荷高且稳定， 发电量多。2）电站设备选型：设备质量好、故障率低、系统配置合理、运行稳定。3）电站综合利用效率：组件匹配损耗低、表面尘埃遮挡损耗低、光谱失配损耗低、温度影响以及直流线路损耗低、传输线路损耗低，电站性能比和综合利用效率高。4）光伏系统可靠性：及时排除设备故障和隐患，电站处于最佳运营发电状态；电站能耗较低。5）电站管理：安全生产、高效管理、低成本运维。6）电量结算和补贴办法：保证自用电比例高，减少余电上网；补贴额度和补贴办法目前为0.42元/kWh 。,3、提升分布式光伏电站经济效益,106,光伏发电的优点,1、结构简单、体积小、重量轻；2、可靠性高、寿命长（组件工作25年，效率下降20%）；3、零排放：无燃料消耗，无噪声，无污染；4、发电不用水，适用范围广，可以在荒漠地区建设；5、可实现免维护，无人值守；6、太阳能资源永不枯竭，至少可用50亿年；7、硅材料储量丰富，为地壳上除氧之外的第二大元素，达到26%之多；8、不单独占地：可以安装到建筑上（BIPV）；9、规模大小皆宜（可以从几W到几百GW）；10、建设周期短，安装成本低；11、可以与蓄电池相配组成独立电源，也可以并网发电。,107,光伏发电的缺点1、太阳能能量密度低，覆盖面积大；2、光伏发电具有间歇性和随机性（白天有，晚上没有；晴天有，阴天没有）；3、各个地区太阳能资源情况不同，区性较强；4、大规模应用的存储技术尚未解决，没有自身调节能力；小规模应用可以用蓄电池，昂贵且寿命短。,108,光伏电站生产运维的特点1、大型并网光伏电站占地面积大，巡检工作量大；2、电站同类设备多，监视所有设备运行情况困难；3、并网逆变器根据电池组件接收太阳辐射产生的电流大小自动并网或断开，实现了电站并网和解列的自动进行。4、运值维护人员少。,109,光伏电站运行的主要工作监视电站设备的主要运行参数、统计电站发电量、接受电网调度指令。巡视检查电站设备的状态，检查电池组件、支架的完好和污染程度、检查电气设备的运行情况。根据电网调度指令和检修工作要求进行电气设备停送电倒闸操作。,110,提高电站发电量,方案目标,降低电站运维成本,保证电站安全生产运行,光伏电站运维解决方案,实时监控电站设备运行情况，及时提醒组件、汇流箱和逆变器及其他设备故障并快速定位故障设备，辅助运维人员尽快完成现场消缺工作、排除故障，提高电站发电量。,对电站主要设备进行远程实时监测，设备安全隐患预警，保证电站安全生产。,根据国家和集团公司规定自动统计并实时上传电站运行数据，提供电站生产运行报表，为管理决策提供有力的数据支持，提高电站运维效率，降低人员成本。,111,光伏电站的日常维护,组件和支架的维护；汇流箱的维护；直流配电柜的维护；逆变器的维护；交流配电柜的维护；变压器维护；电缆的维护。,112,生产运营情况,113,生产运营情况,114,Q&A 谢 谢！,