大型光伏电站的电气设计与分析 张文斐

大型光伏电站的电气设计与分析张文斐

发表时间：2018-02-28T10:32:06.533Z 来源：《基层建设》2017年第33期作者：张文斐

[导读] 摘要：随着我国社会经济的不断发展，我国对于电力的需求量也正在不断的增加，而为了满足日益增长的电力需求，我国积极地进行新能源发电的研究并取得了巨大的成果。

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摘要：随着我国社会经济的不断发展，我国对于电力的需求量也正在不断的增加，而为了满足日益增长的电力需求，我国积极地进行新能源发电的研究并取得了巨大的成果。光伏发电是我国现阶段着重开发的电力生产方式，所以光伏电站在现阶段的电力系统当中有着重要的价值。目前，我国的大型光伏电站在运行上已经保持在了平稳的状态，但是一些电气设备问题却依然没有得到很好的解决。利用可再生能源的太阳能光伏发电是目前在我国得到了快速的发展。本文对大型光伏电站设计中有关太阳能资源、主要设备选择、系统配置以及电气设计进行了初步分析和研究。

关键词：光伏电站；电气设计；发展现状；主要设备

1光伏电站在国内外的发展现状

光伏电站对于我国的电力供应有着重要的作用，积极地强化光伏电站的发展，实现其运行效率的提升，可以进一步地缓解我国面对的能源压力。从目前的大型光伏电站运行来看，其基本状态已经趋于稳定，但是电气设备在运行的过程中还会出现诸多的问题，所以积极进行电气设备的问题分析有着积极的意义。有资料表明到2050年，美国电力供给的80％将来自可再生能源，其中光伏总装机将达到300GW，占总电力装机的27％。预计到2030年美国国内50％的居民用电来自太阳能，相当于l00GW装机容量。我国光伏产业在近几年发展得非常迅猛，组件产量全球份额过半，光伏发电工程如雨后春笋般遍地开花。2015年我国明确了今后能源发展的总体方略、行动纲领和行动计划。计划到2020年，非化石能源占一次能源消费比重达到15%，天然气比重达到10%以上，煤炭消费比重控制在62%以内。加快发展太阳能发电势在必行，有资料表明，我国计划到2020年光伏装机累计达到150GW，其中地面电站70GW，分布式80GW。在这种情况下，完善和提高我国光伏电站的设计水平，己成为光伏电站要进一步发展的大形势下的一个迫切的需求。

2光伏电站电气设备运行维护存在的问题

2.1故障检测不到位

故障检测不到位是目前光伏电站电气设备运行维护中出现的一个主要问题。在光伏电站系统当中，电气设备结构复杂，位置多样化显著，而这样的特点主要目的是为了维持光伏电站的稳定运行。在整体运行当中，电气设备的差异性较强，所以运行方式也比较多样。在多样化的电气设备运行当中，准确地找出故障设备并对其进行问题检修可以有效地提升运维工作的效率和质量，但是目前的检测方式单一等问题显著，所以在进行故障检测的时候，准确性比较低。

2.2故障分析不足

故障分析不足是目前光伏电站电气设备运行维护中存在的另一个显著问题。一般而言，光伏电站的电气设备故障有明确的分类，但是在具体的实践应用中，因为环境的不同以及接触因素的差异，整个故障的原因显得更加复杂。这时候，为了更快地找出针对性的解决策略，必须要对故障进行全面的分析，无论是系统层面的，还是细节层面的都不能放过。但是在目前的工作中，往往是在因素分析不明确的情况下进行措施的采取，因此会出现较多效率低下和资源浪费的情况。

2.3运行维护的专业性不强

运行维护的专业性不强也是目前光伏电站电气设备运行维护中的一个显著问题。专业性不强主要是两方面的原因：第一是人员的专业性不足。在问题处理的过程中，一方面要加强工作人员的基本理论培养；另一方面是要加强对工作人员的实践操作培养，这样，理论和实践才能综合提升，运行维护才会具有专业性，但是就目前的情况来看，两方面都存在缺陷。第二是在问题解决的过程中，对于技术的研究深入也不够，因此技术对于运行维护的针对性比较差，所以运行维护的专业性也很难获得有效的提升。

3主要设备选择

3.1光伏组件

在最近几年，由于硅材料成本直线下降，晶硅组件占有绝对优势，薄膜电池几乎处于停滞状态。

3.2光伏逆变器

光伏逆变器是光伏并网发电系统的技术核心，决定系统整体方案的设计，决定系统整体寿命的长短，决定系统整体效率的高低，决定系统故障率的高低，决定系统智能化的高低。根据光伏逆变器与系统连接方式分类1）集中型逆变器（单机功率≥100Kw）；2）组串型逆变器（分单相和三相输出，单机功率≤60kW）；3）微型逆变器（与单件组件配合使用，单机功率≤3kW）。

3.3光伏汇流箱

光伏汇流箱是连接太阳电池方阵和逆变器专用器件，主要功能有太阳电池过载保护、雷击保护、过压保护、多路太阳能方阵并联等功能。在设计选型时，重点要求箱体结构、光伏组串过流保护、防雷、通信、显示功能、外壳防护等级、安全、浪涌、环境要求、温升等十个方面的因素。

4光伏系统配置

在光伏系统进行布置设计时必须考虑几个因素：（1）光伏组件安装方式；（2）最佳倾角设计；（3）前后排间距计算；（4）组串设计；（5）组件性能及影响因素（a、负载阻抗b、辐射的影响c、温度的影响d、阴影）。

5光伏电站电气设计

光伏电站电气设计包括升压站的主接线方式、光伏电站集电线路接线方式、光伏电站发电单元以及就地升压变的连接。光伏电站和变电站设计中电气主接线占据着至关重要的地位，是构成了变电站以及光伏电站电气部分的主体。通过对主接线方案进行科学的选择，能够有效的提高变电站运行的经济性、稳定性以及安全性。光伏电站集电线路的设计过程中，需要合理的设计发电单元分组连接方式以及科学的选择集电线路电压等级。通过对国内电网实际运行状况进行分析，光伏场区至升压站的输电线路电压等级通常选用两种方案，即lOkV和35kV。发电单元分组连接方式主要包括三种，星形、环形以及链形。由于光伏电站度电投资成本过高，在很大程度上制约了光伏发电的发