光伏电站类型及设备简介(精品).ppt

,一、光伏电站的发电原理,光伏发电是指利用太阳能电池这种半导体电子器件的P-N结光生伏打效应原理有效地吸收太阳光辐射能，通过转换装置使之转变成电能的直接发方式。,一、光伏电站的发电原理,太阳电池在阳光照射时产生光电压现象称为光伏效应。,太阳能光伏发电是利用太阳电池的光伏效应（photovoltai effect）原理把,太阳辐射能直接转变为电能的发电方式。,二、光伏电站的分类光伏发电技术根据是否并网分类,1、离网光伏发电系统,2、并网光伏发电系统,二、光伏电站的分类,光伏发电系统按安装容量可分为下列三种系统:,小型光伏发电系统中型光伏发电系统大型光伏发电系统,安装容量小于或等于lMWp安装容量大于lMWp和小于或等于30MWp安装容量大于30MWp,二、光伏电站的分类,根据并网光伏电站的接入电压等级，并网光伏电站可以分为：,小型光伏电站-中型光伏电站大型光伏电站,通过380V电压及以下等级接入电网的电站；即发即用、多余的电能送入电网通过10kV35kV电压等级接入电网的电站；通过升压装置将电能馈入电网通过66kV及以上电压等级接入电网的电站。通过升压装置将电能馈入电网，远距离传输,ABC,二、光伏电站的分类离网电站独立光伏系统的规模和应用形式各异，系统规模跨度很大，小到0.32W 的太阳能庭院灯，大到KW级的太阳能光伏电站。其应用形式也多种多样，在家用、交通、通信、空间应用等诸多领域都能得到广泛的应用。尽管光伏系统规模大小不一，但其组成结构和工作原理基本相同。,独立光伏系统的构成,太阳能电池板蓄电池,14,控制器23逆变器,户用领域交通领域通讯/通信领域,所等军民生活用电，负载如照明、电视、收录机等；光伏水泵：解决无电地区的深水井饮用、灌溉。航标灯、交通/铁路信号灯、交通警示/标志灯、路灯、高空障碍灯、公路/铁路无线电话亭、无人值守道班供电等。太阳能无人值守微波中继站、光缆维护站、广播/通讯/寻呼电源系统；农村载波电话光伏系统、小型通信机、士兵GPS供电等。,二、光伏电站的分类离网电站小型电源:用于边远无电地区如高原、海岛、牧区、边防哨,二、光伏电站的分类,离网电站,太阳能照明同样可以应用于商业，如公交站台、广告灯箱等。,二、光伏电站的分类,离网电站,太阳能早期的应用主要集中在航标灯及灯塔的供电，这是太阳应用最为成功的领域之一，目前我国的航标系统的供电已基本采用太阳能供电。,二、光伏电站的分类,离网电站,在通讯领域，由于某些基站建设的地点是电网无法到达的地区，使用柴油机,发电维护费用又非常昂贵，使用太阳只能是唯一的选择。,二、光伏电站的分类,离网电站,太阳能路灯系统主要由太阳能电池组件、灯杆、灯具、蓄电池、,充放电控制器、（逆变器）等设备组成。,二、光伏电站的分类,离网电站,光伏灌溉系统主要由组件、控制器、逆变器、蓄电池、水泵等组,成，主要用于偏远地区的农业灌溉。,二、光伏电站的分类,离网电站,中、大型离网电站，解决偏远地区村落、开发区等大型用电负荷地区,的离网光伏电站。,二、光伏电站的分类并网电站,集中式地面电站分布式屋顶电站光伏大棚,集中安装在地面区域的光伏电站，一般采用高压、特高压并网组件安装在屋顶的光伏电站，多数为380V电压并网，自发自用光伏电站与农业大棚相结合，一般采用高压、特高压并网,二、光伏电站的分类,并网电站,二、光伏电站的分类,并网电站,大中型集中式地面光伏电站的基本特点是：光伏电站安装整体容量大，占地面积广阔；很多电站是建设在偏僻的人烟稀少的地方，光伏电站土建工程量较大；为了光伏电站正常运行与维护，光伏电站需要专业人员驻守维护，相应的附属设施较多。,二、光伏电站的分类,并网电站,大中型集中式地面光伏电站通常由太阳能光伏组件方阵、光伏逆,变/光伏电气系统和光伏电站并网接入系统等三大部分组成。大中型,集中式地面光伏电站的基本器件与设备包括：光伏方阵、光伏方阵地,基/基础/支架、直流汇流箱、直流配电柜、并网逆变器、交流配电柜,、高压柜（进线柜、出线柜）、计量柜、电能监测仪、升压变压器、,消防配套设施等设备，另外还有电站监控装置和环境监测装置等。,二、光伏电站的分类并网电站,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3050兆瓦以下）的小型模块化、分散式、布置在用电用户附近的高效、可靠的发电单元。,BIPV,BAPV,二、光伏电站的分类,并网电站,分布式屋顶并网光伏电站基本组成通常包括如下几个部分：,与建筑屋面结合的基础、光伏方阵光伏方阵支架安装形式、光伏,组件方阵布局、光伏直流/交流电气结构、并网接入部分等。大,部分分布式光伏电站与集中式光伏电站相比安装容量偏小、接入,电压等级较低，接近负荷，对电网影响小等特点，可以应用在大,中型工业厂房、公共建筑以及居民屋顶等建筑上。,二、光伏电站的分类,并网电站,光伏农业科技大棚是一种与农业生产相结合，棚顶太阳能发电、棚内发展农业生产的新型光伏系统工程，是现代农业发展的一种新模式。它通过建设棚顶光伏电力工程实现清洁能源发电，最终并入国家电网，同时在棚下将光伏科技与现代物理农业发展有机结合，发展现代物理高效农业，探索农作物生产安全高效新模式，有效地利用有限的资源、空间，提高单位土地经济效益。,大中型并网光伏电站设备简介、操作与安全规程,三、光伏电站的主要设备电池组件,汇流箱逆变器,高低压配电柜变压器,电网,三、光伏电站的主要设备及其功能,1、电池组件,太阳能电池的基本单元是“电池片”，一定数量的电池片通过封装工艺串联在一,起形成电池组件。,三、光伏电站的主要设备及其功能,1、电池组件,目前光伏电站常用的电池组件有以下三种：,单晶硅电池组件：光电转换效率为18%左右，最高的达到24，是目前所有种类的太阳能电池中光电转换效率最高的，坚固耐用，使用寿命最高可达25年，但制作成本高。多晶硅电池组件：制作工艺与单晶硅电池相近，光电转换效率约14左右，制作成本比单晶硅电池低，但寿命比单晶硅电池短。非晶硅电池组件：是新型薄膜式电池组件，制作工艺与单晶硅和多晶硅电池的完全不同，制作成本低。弱光性能优于晶硅电池。但光电转换效率偏低，且衰减较快。,三、光伏电站的主要设备及其功能1、电池组件,叠层叠层,单片焊接清洗电性能测试,串焊装框包装入库,三、光伏电站的主要设备及其功能,1、电池组件安装、维护注意事项,（1）光伏组件的安装、接线、相关操作或维护工作之前，相关操作人员应详细阅读并理解所有相,关安全细则；,（2）当光伏组件暴露在阳光或其他光源下时，光伏组件会产生直流电动势。无论是否光伏组件连,接，直接接触光伏组件的带电部分例如接线端子等，都有可能导致人员伤亡情况发生；,（3）当光伏组件有电流或具有时，不得连接或断开组件；,（4）光伏组件在进行安装与接线工作时，应使用不透明材料覆盖在光伏方阵中光伏组件的正面，,以防止光伏组件由于发电导致的人员触电情况的发生；,（5）对光伏方阵进行安装、清洗工作时，不要携带珠宝、戒指等贵金属首饰，以免划伤甚至戳穿,组件，导致组件损伤，同时避免引起触电危险；,三、光伏电站的主要设备及其功能,1、电池组件安装、维护注意事项,（7）光伏组件安装时应轻拿轻放，严禁暴力安装、踩踏光伏组件；,（8）光伏组件要严格按照光伏电站系统设计施工的大样图安装，避免安装不规范导致组件受力,不均而损坏；,（9）光伏组件间的电缆或者是汇流之后的光伏电缆需采用PVC穿管或从金属槽盒内穿过；,（10）光伏组件清洗时必须使用柔软洁净的布料擦拭光伏组件表面，严禁使用腐蚀性溶剂或用,硬物擦拭光伏组件表面；,（11）应在太阳辐照度低于 200W/m2 的情况下清洁光伏组件表面，不宜使用与组件温差较大的,液体清洗光伏组件。,三、光伏电站的主要设备及其功能,1、光伏支架,固定支架,三、光伏电站的主要设备及其功能,1、光伏支架,跟踪系统,三、光伏电站的主要设备及其功能,1、光伏支架,光伏大棚 以大棚为载体,光伏防雷汇流箱安装于太阳能电池方阵阵列,内，它的主要作用是将太阳能电池组件串的直流,电缆，接入后进行汇流，再与并网逆变器或直流防雷配电柜连接，以方便维修和操作。,电池串列1(-)电池串列2(-)电池串列3(-)电池串列4(-)电池串列5(-)电池串列6(-),-,电池串列4(+)电池串列5(+)电池串列6(+),电池串列2(+)电池串列3(+),断路器,-,+,直流输出(+),直流输出(-)接地,防雷器,三、光伏电站的主要设备及其功能2、光伏防雷汇流箱汇流箱的电气原理框图如下图所示光伏阵列防雷汇流箱高压熔丝电池串列1(+),上图所示之光伏阵列防雷汇流箱为6路输入，针对具体设计情况需求，输入电池串列可相应增加或减少。,三、光伏电站的主要设备及其功能,2、光伏防雷汇流箱,（1）直流汇流箱中应该尽量使用多股阻燃铜线；（2）如果有空置的防水端子，需要在直流汇流箱上,安装并上紧对应尺寸的堵头；,（3）对外接线时，确保螺钉紧固，防止接线松动，,避免发热起火；,（4）确保防水端子拧紧，否则有漏水导致汇流箱短,路的危险,三、光伏电站的主要设备及其功能,2、光伏防雷汇流箱,1、沿逆时针方向拧松防水端子,2、将直流电缆穿过防水端子，伸入对应的接线端子处；,三、光伏电站的主要设备及其功能,2、光伏防雷汇流箱,3、使用螺丝刀或内六角扳手拧紧端子上的紧固螺钉,4、沿顺时针方向拧紧防水端子,三、光伏电站的主要设备及其功能,2、光伏防雷汇流箱,为了确保直流汇流箱的安全正常运行，需确保直流汇流箱在使用过程中注意如下事项：,（1）直流汇流箱不应存在变形、锈蚀、漏水、积灰等现象；,（2）直流汇流箱箱体外表面的安全警示标识应完整无破损，箱体上的防水锁启闭应灵活；,（2）直流汇流箱内各个接线端子不应出现松动、锈蚀现象；,（3）直流汇流箱内的高压直流熔丝的规格应符合设计规定；,（4）直流输出母线的正极对地、负极对地的绝缘电阻应大于2 兆欧；,（5）直流输出母线端配备的直流断路器，其分断功能应灵活、可靠；,（6）直流汇流箱内浪涌保护器应有效。,三、光伏电站的主要设备及其功能,3、并网逆变器,光伏并网逆变器是光伏发电系统中的核心设备。逆变器将光伏方阵产生的直流电（DC）逆变为三相正弦交流电（AC），输出符合电网要求的电能。,集中式逆变器,三、光伏电站的主要设备及其功能3、并网逆变器,微型逆变器,组串式逆变器,三、光伏电站的主要设备及其功能,3、并网逆变器,逆变器原理,高频逆变器的频率一般为十几KHz到MHz,3,工频逆变器的频率为5060Hz的逆变器,1,中频逆变器的频率一般为400Hz到十几kHz,2,按逆变器输出交流电能的频率可分为,3、并网逆变器,三、光伏电站的主要设备及其功能,工频逆变器,中频逆变器,高频逆变器,三、光伏电站的主要设备及其功能,3、并网逆变器,按逆变器输出的相数可分为,1,2,单相逆变器,三相逆变器,三、光伏电站的主要设备及其功能,3、并网逆变器,（1）输入要求,逆变器最大输入电流或功率要求不超过额定输入的110%。,（2）输出要求,逆变器输出电流或输出功率的偏差应在标称的额定输出的110%以内。,（3）逆变器效率,逆变器的效率是指在规定的工作条件下，其输出功率与输入功率之比，以百分数表示，一般情况下，光伏逆变器的标称效率是指纯阻负载，80负载情况下的效率。为了尽可能的降低光伏电站系统的电能损耗，我们有必要最大限度地提高光伏逆变器的效率，并降低系统成本，提高光伏电站系统的收益与性价比，一般情况下，我们要求不带隔离变压器型逆变器的转换效率最大值应不低于96%，带隔离变压器型逆变器的转换效率最大值应不低于94%。,三、光伏电站的主要设备及其功能,3、并网逆变器,（4）自动开关机,逆变器应能根据电压输入情况，或故障及故障恢复后等情形，实现对应的自动开、关机操作。,（5）软启动,逆变器启动运行时，输出功率应缓慢增加，不应对电网造成冲击。逆变器输出功率从启动至额定值的变化速率可根据电网的具体情况进行设定且最大不超过50kW/s，逆变器输出电流从启动至额定值的过程中电流最大值不超过逆变器额定值的110%。,（6）输入反接保护：,当输入端正、负极接反时，逆变器应有防护功能和显示,（7）防雷保护：,逆变器应有交直流防雷保护。,三、光伏电站的主要设备及其功能,3、并网逆变器,（8）过电压保护等：,对无电压稳定措施的逆变器，逆变器还应有输出过电压防护措施，以使负载免受过电压的损害。,（9）防孤岛效应保护：,逆变器并入10kv及以下电压等级配电网时，应具有防孤岛效应保护功能。若逆变器并入的电网供电中断，逆变器应在2s内停止向电网供电。同时发出警示信号。,（10）噪声,电力电子设备中的变压器、滤波电感、电磁开关及风扇等部件均会产生噪声。逆变器正常运行时，其噪声应不超过80dB，户用型逆变器的噪声应不超过65dB。,三、光伏电站的主要设备及其功能,3、并网逆变器,（1）逆变器的结构和电气连接保持完整，不存在锈蚀积灰；,（2）警示标识完整无破损；,（3）逆变器安装场所散热环境应良好，模块、电抗器、变压器等散热器风扇,应根据温度自动启闭功能正常，风扇运行时不应有较大振动及异常噪声，如有,异常应断电检查；,（4）定期将交流输出侧（网侧）断路器断开进行检测，逆变器应立即停止向,电网馈电；,（5）逆变器直流母线电容温度过高或超过使用年限，联系厂家并及时更换。,三、光伏电站的主要设备及其功能,4、高低压配电装置,高、低压配电装置主要用于控制站内电能的通、断，分配及交换，,一般有380V、10KV、35KV等电压等级。,三、光伏电站的主要设备及其功能,4、高低压配电装置,配电柜是光伏电站配电系统重要的设备之一，包含由各种断路器、抽屉、控制器等电气元件，它具有场地占用面积小、结构通用性好、组装灵活性好、安全性强、技术性能高等特点。,常见配电柜主要由以下部件组成：,（1）镀锌铜母排、绝缘子、电缆、线鼻（2）断路器、空气开关（3）双电源控制器（4）SPD浪涌保护器,（5）电压表、电流表、功率因数表、多功能液晶显示表、电能表、指示灯、按钮（6）电流互感器、熔断器（7）三相转换开关,三、光伏电站的主要设备及其功能,4、高低压配电装置,（1）在场站检修或调试过程中，要先断开现在的用电设备，后分闸，防止产,生电弧；,（2）非检修人员不得靠近；,（3）检修时，要挂有“禁止合闸、有人工作”的警示牌；,（4）要按程序分合闸，不能强拉或强推；,（5）切换必须到位，否则将不能抽出或推进；,（6）检修人员工作前，必须要穿戴好劳保和带好相应的绝缘靴、绝缘手套。,三、光伏电站的主要设备及其功能,5、变压器,变压器是一种静止的电器，它利用电磁感应原理把交流,电压转换成相同频率的另一种交流电压。,变压器按相数区分可以分为三相变压器和单相变压器；,按绕组数目来区分，可以分为两绕组和三绕组变压器、自耦,变压器；按冷却介质分，可以分为油浸式变压器、干式变压,器（空气冷却式）以及SF6气体绝缘变压器。,三、光伏电站的主要设备及其功能,5、变压器,新装或检修后的变压器投入运行前应作下列检查：,（1）核对铭牌，查看铭牌电压等级与线路电压等级是否相符；,（2）变压器绝缘是否合格，检查时用1000或2500伏摇表，测定时间不少于1分钟，表针稳,定为止。绝缘电阻每千伏不低于1兆欧，测定顺序为高压对地，低压对地，高低压闸；,（3）油箱有无漏油和渗油现象，油面是否在油标所指示的范围内，油表是否畅通，呼吸,孔是否通气，呼吸器内硅胶呈蓝色；,（4）分接头开关位置是否正确，接触是否良好；,（5）瓷套管应清洁，无松动。,运行变压器应巡视和检查如下项目：,（1）声音是否正常，正常运行有均匀的“嗡嗡”声；,（2）对于油式变压器，上层油温不宜超过85；,（3）有无渗、漏油现象，油色及油位指示是否正常；,（4）套管是否清洁，有无破损、裂纹、放电痕迹及其它现象；,（5）防爆管膜无破裂，无漏油；,（6）瓦斯继电器窗内油面是否正常，有无瓦斯气体。,三、光伏电站的主要设备及其功能,5、变压器,三、光伏电站的主要设备及其功能,5、变压器,变压器安全运行规程:,（1）变配电站应能防火、防雨水，防雷电，防小动物；,（2）变压器运行中，加在各电压分接头上的电压不得超过相应额定值的105；,（3）一般变压器不得超负荷运行，在事故情况下，许可超负荷30运行两小时，但,上层油温不得超过85；,（4）当油浸风冷变压器吹风电机不能运行时，允许负荷降至额定容量的2/3。如果上,层油温不超过55，则可不开风扇带额定负荷；,（5）强制风冷变压器上层油温达到55时，吹风电机应自动或手动投入，到45时,（6）测定变压器绝缘电阻时，应将线圈充分地对地放电、验电后再进行。使用兆欧,表应按等级选择。所测定绝缘阻值应符合有关规定；,三、光伏电站的主要设备及其功能,5、变压器,变压器并列运行的条件：,1.变比差不超过0.5；,2.短路电压差不超出10；,3.线圈结线组别相同；,4.变压器的容量比，不得超过3:1；,5.相序相同。,6.变压器第一次并列前必须作好相序校验；7.无载调压变压器不允许带电倒换分接头；,8.变电所的主变压器，每班要进行一次详细检查。其它变压器每10天,至少检查一次；,9.大修后或新装变压器。开始运行的48小时，每班要进行两次检查；10.变压器在异常情况下运行时(温度高，声音不正常，有严重漏油现,象等)应加强监视，增加检查次数；,11.变压器投入运行进行巡视检查时，必须由2名值班电工同时进行。巡视者在视线较暗时，应先打开照明开关。巡视者应保持与电气线路的安全距离，另1人应进行监护，防止误撞入或接近带电体。,变压器并列运行的条件：,三、光伏电站的主要设备及其功能,5、变压器,三、光伏电站的主要设备及其功能,6、通讯系统,三、光伏电站的主要设备及其功能,6、通讯系统,典型的大中型分布式光伏电站数据采集与监控系统,1.实时监控光伏电站环境监测仪、直流汇流装置、直流柜、逆变器、交流柜、电表、电能质量分析仪等设备运行情况，及时发现电池组件、汇流箱和逆变器故障并快速定位故障设备，缩小设备巡查范围。,2.运行实时监控：包括全站实时监控、监测统计查询、各设备运行监控、日负荷曲线显示和监控设置功能。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。,3.建立用户光伏数据中心和统一运维中心，对电站生产运行历史数据进行挖掘分析，评估电站生产运行情况，提高电站运维管理水平。系统采集数据可实时上传国家可再生能源信息管理中心，企业集团数据中心，满足电网相关上传数据要求，并为分布式电站集中监控提供接口。,三、光伏电站的主要设备及其功能,7、其他-气象站,采集风速、风向、辐照度、温湿度等气象数据。,三、光伏电站的主要设备及其功能8、其他-天气预报数据处理器柜、光功率预测柜,根据气象站采集的数据，提供直观的天气预报信息。,根据气象站和天气预报的数据，预测未来一段时间光伏电站的发电功率,三、光伏电站的主要设备及其功能9、其他35KV馈线保护柜、远动通讯柜,对35KV电压等级的线路和设备进行监测和保护。,通过与逆变器室内的通信柜连接，监测35KV电压等级以下线路和设备，并远程操控电气设备的开关、合断。,三、光伏电站的主要设备及其功能,10、其他计量柜,对光伏电站送往电网的电量进行计量，作为与电网结算发电量的依据之一，并监测送往电网的电能质量。,