大型集中式光伏电站并网设计要点研究

大型集中式光伏电站并网设计要点研究
摘要：进入新时代，在社会快速发展下，人们的生活质量提高，对能源需求
量增加。

目前，据国家能源局公布的数据，2022年全国光伏发电累计并网容量为392.04GW，其中集中式光伏电站并网容量为234.42GW。

从数据可知，光伏电站已
经成为获取电能的重要途径之一，而集中式光伏电站必将成为未来的主流发展方向。

在这样的背景下，要对大型集中式光伏电站并网的设计要点进行重点分析，
只有这样才能不断提高光伏电站并网水平。

文章以光伏电站并网的基本原理为基础，分析电力系统一次部分、二次部分的设计要点，并且举例对设计内容进行探讨。

关键词：集中式光伏电站；光伏并网；电气设计
引言
随着能源供给方式和结构转型，分布式光伏电站成为可持续发展能源的一个
重要形式。

电气设计是分布式光伏电站建设中至关重要的环节。

对于电气设计而言，准确的技术分析和总结能够为分布式光伏电站的建设提供技术保障，提高发
电能力和电网并网能力，降低建设成本和运行维护成本，为可持续能源的发展作
出贡献。

然而，目前分布式光伏电站的电气设计技术和系统构建技术仍存在诸多
挑战和难点，如何有效降低发电成本、提高电网接入并网功率、保障电站安全运
行等方面，这些问题都须要相关人员进行认真思考和深入研究。

1光伏电站概述
光伏电站主要是指通过太阳能用晶硅板、逆变器等特殊材料组成相应的发电
体系，并连接电网将电力输送给电网的一种光伏发电系统。

光伏电站在我国具有
较大的支持力度，属于绿色电力开发能源项目，一般可以根据蓄电池来分为带蓄
电池独立发电系统以及不带蓄电池并网发电系统。

太阳能发电可以分为光热发电、光伏发电。

目前，一般以太阳能光伏发电为主。

而太阳能光伏发电系统主要包括
蓄电池、光伏电池、交直流逆变器、控制器等元件。

蓄电池主要用于电力储存；
光伏电池主要用于转换光电；交直流逆变器主要用于转换交直电流，并尽可能地
将所有电能输送至电网；控制器能够对系统全过程进行控制。

在我国，太阳能资
源处于丰富状态，可以充分运用太阳能来完成光伏发电。

根据太阳能辐射量来对
我国地区进行分类，一般可以分为五类：一类为最丰富地区，二类为较丰富地区，三类为中等类型地区，四类为较差地区，五类为最少地区。

2大型光伏电站电气设计要点分析
2.1接入电压等级
随着我国对光伏新能源的关注程度不断提高，已经对光伏电站设计进行了规范，《光伏发电站设计规范》（GB50797—2012）（以下简称《规范》）就是我
国在法律法规层面，对光伏电站设计进行详细要求的一项重要标准。

在《规范》内，对不同光伏电站系统进行了分类。

大型光伏电站在并网的过程中，一般情况
下电压等级会采用35kV、66kV或者110kV。

如果接入电压等级存在偏差，光伏电
站中的电能无法直接并网的，这不仅会对光伏电站的基础能源造成消耗，也会对
电网系统造成损伤。

在对电力系统一次部分进行设计的过程中，接入电压等级是
最为主要的设计要点内容。

在对接入电压等级进行设计的过程中，要充分考虑不
同地区电网的电压等级及电网消纳能力。

常规情况下，如果电源总容量在8kW以下，并网电压等级要控制在220V；如果电源总容量为8～400kW，并网电压等级
要达到380V；如果电源总容量范围为0.4～6MW，并网电压等级要达到10kV。

2.2防雷接地设计
在大型光伏电站电气设计中，需要科学设计防雷接地系统，以此来保证系统
的安全稳定性。

在设计防雷系统时，需要以“共同防御、综合管理、多重防御”
为依据，防止雷电损害相应设备。

接地网主要由水平、封闭的方形接地网构成，
同时也需要垂直接地极参与其中。

在制作水平接地网时，一般以热浸锌扁钢为主
要材料，并根据设计标准来明确相应尺寸。

同时在垂直接地极中，热浸锌钢管、
热浸锌角钢是主要材料，可以通过焊接方式来完成连接，尤其是水平接地网以及
垂直接地极，能够保证相应参数的高质量以及可靠性。

如果在接地极中，其接地
电阻在掩埋时没有达到2.5m，可以将接地模块适当增加，以此来符合相应标准。

在光伏组件中，需要按照相应顺序完成，首先边框串联，其次连接支架，将支架
连接于两端，经支架接地网，并保障支架与接地网的连接可靠性。

同时需要在检
测区域将可断开接地电阻检测点设置其中，有关人员可以将专用接地线缆、抽头、地网充分运用其中，并连接逆变器、汇流箱等相应设备，进一步保障相应设备的
连接可靠性。

有关人员在埋设接地材料时，需要明确当地土壤实际情况，并选择
合适的材料，同时科学分析防腐剂，以此来保障防腐剂的最佳应用效果。

在大型
光伏电站电气设计中，防腐剂可以选用热浸锌材料，一般用于水平接地网以及垂
直接地极，主要是由于热浸过的锌材料能够生成具有抗氧化性能的锌合金，以此
来达到防腐的目的。

根据相应经验发现，腐蚀速度约0.1mm/年，同时也会增加一
半的截面。

在安装主要接地网时，必须在冻土下完成。

这主要是由于土壤电阻率
会因为是否结冰而发生变化，所以，需要保障地面电阻的稳定性。

在建设完接地
网后，需要测量土壤的两种状态，比如结冰、未结冰。

若没有达到相应标准，可
以通过深度钻探将接地电极或化学抑制剂放置其中，以此来符合相应标准。

2.3变压器设计
随着光伏发电技术的不断发展，分布式光伏电站越来越受到人们的关注。

在
分布式光伏电站的设计中，变压器起着至关重要的作用，设计合理的变压器能够
有效地提高光伏电站的发电效率和电网连接的稳定性。

分布式光伏电站是通过多
个光伏组件将太阳能转换为电能，然后通过变压器进行电压升降后接入电网进行
供电。

变压器具有电压升降、电能传输、功率转换等功能，是将发电电压升高到
电网运行电压或将电网运行电压降低到负载电压的必要设备。

同时，变压器能够
将交流电的电压和电流进行调整，以满足不同电力需求。

温度控制。

变压器的散
热效果对于其发挥性能至关重要。

在分布式光伏电站设计中，应根据光伏发电机
组的功率、运行环境、负载情况等因素，选择合适的变压器型号和容量，并合理
规划变压器的散热设置，以确保其正常工作。

电流控制。

在光伏发电过程中，由
于其电压和电流的波动可能会对电网造成影响，因此须要通过变压器进行电流的
调节，使光伏电站电流输出稳定。

同时，变压器也能够实现电力传输效率的提升。

2.4锁相环
锁相环在电网电压同步应用比较广泛，主要包括过零点检测方式和q轴定向
等两种锁相方式。

检测获取过零点相角信号主要通过电网检测电压极性变化实现，一旦产生畸变，实际检测到的过零点不止一个，必须采取措施。

基于q轴的定向
锁相环要获取相应的锁相信号，必须调节两相旋转坐标系的q轴旋转频率形成输
入频率。

该方法简单，但发生不对称电压跌落时，两相同步旋转坐标系中产生的
直流分量存在两倍频交流分量，锁相信号的准确性受到影响，甚至正确信号无法
锁到。

结语
总之，光伏电站并网的基本原理是通过逆变器，将直流电转变为交流电。

在
对电力系统一次部分进行设计的过程中，接入电压等级、接入点、送出线路、导
线截面及系统运行要求都是重要的设计内容。

在电力系统二次部分设计中，继电
保护、调度自动化、电能计量及通信设计是最为主要的设计内容。

只有不断提高
设计水平，才能为大型集中式光伏电站顺利并网提供技术支持。

参考文献
[1]乔丽丽.大型光伏电站电气设计与分析[J].黑龙江科
学,2020,11(14):144-145.
[2]杜丽娟.大型光伏电站电气设计分析[J].百科论坛电子杂
志,2020(13):1493-1494.。