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大型光伏电站电气设计与分析

2021-07-22封悦来 余震

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随着我国社会经济的飞速发展,电力的重要性逐步凸显出来,为了保障电力行业的稳定发展,光伏电站已经成为了发展的主流趋势,因此,电力企业开始注重节能能源开发,构建光伏发电系统。同时对于光伏电站的电气设计也要以节能、操作简单等为主,同时在一定基础上解决能源消耗的问题。
1、国内外光伏发展现状

       近年来,太阳能的利用,不管是在理论基础知识上的探讨,以及实质性的使用研究上都得到了一定发展,同时,世界上的各个国家对于太阳能的研究也化为重点项目研究之一。据统计,欧洲将会在三十年后,它的可再生能源总的生产数量将会带到1956千兆瓦,同时光伏的能源也会达到962的千兆瓦数。同期美国也会带到300千兆瓦的光伏数量能。到2030年,日本一半以上的住宅用电将来自太阳能,装机容量正在迅速增长。在光伏产业快速发展的背景下,逆变器的技术水平也在不断提高。逆变器是光伏并网发电系统的重要组成部分,具有良好的保护功能,对系统的安全稳定运行起着积极的作用。目前,国产逆变器与国产逆变器相比,具有效率高、容量大的特点。

       我国光伏发电的国内市场已被启动,但在实施过程中却举步维艰。由于我国光伏发电站建设起步相对较晚,所以逆变器制造技术过于落后。很多设计单位不愿意将大量精力投入到光伏电站的设计上,因为光伏电站的投入成本与利润不成正比。为了帮助光伏产业渡过难关,政府相关部门应建立健全政策支持和管理体系,不断提高国内光伏电站的设计水平,将太阳能光伏电池的发电性能充分发挥出来,从根本上解决能源消耗问题。

2、光伏电站电气设备相关概述

       光伏发电是利用太阳能发电,主要由太阳能电池板、控制器和逆变器组成。光伏组件将太阳能收集后转化为电能,然后通过控制器,将逆变电源转化为日常生产、生活用电。光伏发电的应用越来越广泛,对电气设备的质量要求也越来越高。对电气设备进行良好的维护保养,可以保证电气设备的正常运行,并能及时发现和解决问题,保证电气设备的使用寿命。

3、光伏发电站电气设备运维的必要性分析

       光伏电站作为一种新型的能源发电系统,所具有的功能优势十分突出。同时,相对于普通电站来讲,其内部结构组成更加复杂,运行环境也具有一定的复杂性,在实际运行的过程中,对电气设备具有较高的要求。然而,在光伏电站实际运行的过程中,经常会出现一定的风险隐患,比如说设备内部结构的元件出现破损,或者系统整体功能出现故障,而严重阻碍供电功能正常发挥。因此,针对上述问题,做好设备维护十分关键。能够有效的控制设备运行期间出现的风险,同时也能够实现光伏发电功能体系的正常发挥,促进电力行业在节能、环保的方向实现长远发展。

4、太阳能资源

       太阳能是世界上最丰富的永久能源。光伏作为一种新型的可再生能源,越来越受到人们的重视。光伏发电系统由电池、太阳能电池、ac/dc逆变器、控制器等组成。电池用来储存由光伏电池转换而来的电力,光伏电池用来进行光伏转换,而交直流逆变器则用来进行交直流转换,以便最大限度地将光伏电池转换到电网。控制器用于控制系统的整个过程。与生物质和风力发电相比,光伏发电无噪音,无耗尽危险,安全可靠,绝对清洁。我国太阳能资源相对丰富,具备利用太阳能进行光伏发电的优越条件。

5、主要设备选择

       光伏电站电气系统主要包括高压配电装置、通信装置、就地升压变、无功补偿装置、继电保护装置、站用电装置、主变压器、逆变器、低压配电装置、汇流箱、集电线路。本研究具体分析光伏组件、逆变器和汇流箱。光伏组件。由于硅材料成本低,其已成为光伏产业的重要基础原材料。太阳能光伏硅材料通常分为以下三种:多晶硅、单晶硅、非晶硅薄膜。被光伏产业广泛应用的是多晶硅和单晶硅,非晶硅薄膜几乎处于停滞状态。

       逆变器。作为一种新兴的转换器,是太阳能光伏并网发电系统的核心设备。逆变器的效率直接关系到系统的发电量。光伏逆变器按运行方式可分为光伏并网逆变器和独立运行的光伏逆变器两大类。光伏逆变器按系统连接方式可分为微型逆变器、组串型逆变器以及集中型逆变器三大类。光伏逆变器按用途可分为微网储能逆变器、离网逆变器以及并网逆变器三大类。

       汇流箱。作为一种接线装置,它不仅能够保证光伏组件有序连接,还能够保证汇流功能的接线。方阵连接盒包括过压保护功能、雷击保护功能、多路太阳能方阵并联功能以及太阳能电池过载保护功能。

       在设计选型时,要重点考虑温升、显示功能、安全、通信、浪涌、光伏组串过流保护、箱体结构、防雷、外壳防护等级因素。光伏系统配置。要使光伏系统设计更加科学合理,必须充分考虑以下因素:组串设计、最佳倾角设计、组件性能、影响因素、光伏组件安装方式、前后排间距计算。

6、光伏电站电气设计

       光伏电站电气设计主要包括地升压变、光伏电发电单元、光伏电站集电线路接线方式以及升压站主接线方式的连接。合理选择主接线方案能够切实提升电站运行的安全性、经济性、稳定性。由于光伏电站集电线路的造价比重较大,所以在设计光伏电站集电线路时应科学选择集电线路电压等级和发电单元分组连接方式。电压等级一般会选择10kV和35kV。发电单元分组连接方式一般包括链形、环形、星形。从度电成本看,光伏投资的投资性不高,这在一定程度上阻碍了光伏发电的进一步发展。应在设计系统时对成本进行合理控制,提高光伏发电的市场竞争力。进出线回路数及其接线方式会随着各侧所接的系统情况发生变化。选择电气主接线时,应充分考虑操作简便性、运行灵活性、供电可靠性等。光伏逆变器和光伏组件是光伏电站电气设计时的重点选型设备,需要认真计算和分析光伏电站主接线方案。

7、结语

       综上所述,对于光伏电站电气的设计来讲,要充分考虑到操作简便性、运行灵活性和供电可靠性。要不断提高国内光伏电站的设计水平,将太阳能光伏电池的发电性能充分发挥出来,从根本上解决能源消耗问题。
责任编辑:程玥
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