光伏發(fā)電系統(tǒng)基本介紹及設(shè)計(jì)方案,江蘇金思源電力科技有限公司,一、光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)示意圖,1、典型光伏發(fā)電系統(tǒng)示意圖,2、光伏發(fā)電系統(tǒng)（帶儲(chǔ)能系統(tǒng)）示意圖,二、并網(wǎng)光伏電站基本構(gòu)架,離網(wǎng)太陽(yáng)能光伏電站未與公電網(wǎng)相聯(lián)接獨(dú)立供電的太陽(yáng)能光伏電站。主要應(yīng)用于遠(yuǎn)離公共電網(wǎng)的地區(qū)和一些特殊場(chǎng)所，如為邊遠(yuǎn)偏僻農(nóng)村、海島、農(nóng)牧漁民提供照明等基本的生活用電，為通信中繼站、邊防哨所等特殊處所提供電源。,1、概述,太陽(yáng)能光伏電站按照運(yùn)行方式可分為:,并網(wǎng)太陽(yáng)能光伏電站與公共電網(wǎng)相聯(lián)接且共同承擔(dān)供電任務(wù)的太陽(yáng)能光伏電站。它是太陽(yáng)能光伏發(fā)電進(jìn)入大規(guī)模商業(yè)化發(fā)電階段、成為電力工業(yè)組成部分的重要發(fā)展方向，是當(dāng)今世界太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)展的主流趨勢(shì)。,2、光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的組成部分,太陽(yáng)能電池組件匯流箱并網(wǎng)逆變器并網(wǎng)接入系統(tǒng)（含升壓變壓器、高低壓、開關(guān)柜，計(jì)量柜等）控制系統(tǒng)（含自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，調(diào)度系統(tǒng)、站用直流系統(tǒng)、站用交流系統(tǒng)等）,三、并網(wǎng)光伏發(fā)電站主要設(shè)備參數(shù)及設(shè)計(jì)方案,1、光伏電池板組件參數(shù),1）太陽(yáng)能電池分類（目前國(guó)內(nèi)常用商業(yè)類）,單晶硅電池多晶硅電池非晶體硅薄膜電池,2）各種光伏組件基本參數(shù)表對(duì)照表,3）各種電池的性能比較,2、匯流箱的選型,匯流箱的作用：在太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，為減少光伏電池組件與逆變器之間的連線，同時(shí)減少直流電纜的線損，需要在光伏組件安裝側(cè)將一定數(shù)量的光伏組件進(jìn)行串、并聯(lián)，再送入逆變器直流側(cè)。同時(shí)在匯流箱內(nèi)安裝直流防雷模塊，起到光伏電站的防雷作用。,3、光伏逆變器基本功能及技術(shù)特性,1）基本功能太陽(yáng)能逆變器是一種功率電子電路，能把太陽(yáng)能電池板的直流電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓并入公用電網(wǎng)或來(lái)驅(qū)動(dòng)當(dāng)?shù)氐慕涣髫?fù)載，是整個(gè)太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵組件。,逆變器電氣回路圖,完成DC/AC轉(zhuǎn)換的電流連接到電網(wǎng)找出最佳的操作點(diǎn)以優(yōu)化太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的效率,2）光伏逆變器技術(shù)特性,3）保護(hù)功能,4、儲(chǔ)能變流器（PCS）基本功能及技術(shù)特性,1）概述,儲(chǔ)能變流器(簡(jiǎn)稱PCS),雙向充放電的并網(wǎng)變流裝置，它肩負(fù)著充電和電能回饋?zhàn)饔?，是?chǔ)能系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備之一。當(dāng)PCS從電網(wǎng)吸收能量時(shí)，運(yùn)行在可控整流狀態(tài)對(duì)蓄電池充電，反之，若變流器向電網(wǎng)饋送能量時(shí)，PCS工作于有源逆變狀態(tài)將蓄電池電能向電網(wǎng)輸送。PCS可將夜間的“谷電”或平日富余的電能存儲(chǔ)起來(lái)以平衡電網(wǎng)峰谷，它不僅可應(yīng)對(duì)電網(wǎng)中斷和大面積停電等突發(fā)事件，同時(shí)，可用于太陽(yáng)能及風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，使其并網(wǎng)發(fā)電更穩(wěn)定。,PCS能夠適應(yīng)儲(chǔ)能系統(tǒng)不同的充放電控制模式,充放電模式可以通過遠(yuǎn)方或就地進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，實(shí)現(xiàn)恒流和恒功率充放電。PCS的額定功率能滿足電池組的額定長(zhǎng)時(shí)間工作，最大功率能滿足電池組的迅速放電能力。,2）儲(chǔ)能變流PCS在儲(chǔ)能系統(tǒng)中的典型應(yīng)用,如圖所示，當(dāng)斷開外部電網(wǎng)時(shí)，根據(jù)調(diào)度指令PCS和光伏逆變器可組成獨(dú)立微網(wǎng)的供電系統(tǒng)，該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)對(duì)本地負(fù)載的供電。同時(shí)，當(dāng)光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出的電能大于本地負(fù)載消耗的電能時(shí)，可通過PCS將多出的電能向電池組充電，如果電池組SOC達(dá)到100%，則光伏逆變器調(diào)節(jié)輸出功率以穩(wěn)定三相交流母線的電壓；當(dāng)光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出的電能不能滿足本地負(fù)載消耗，則PCS轉(zhuǎn)入放電狀態(tài)向三相母線供應(yīng)電能以穩(wěn)定交流母線電壓。,PCS和光伏逆變器的獨(dú)立微網(wǎng)運(yùn)行示意圖,5、PCS和光伏逆變器的獨(dú)立微網(wǎng)運(yùn)行,6、PCS并網(wǎng)電流和蓄電池電流控制,并網(wǎng)逆變器是整個(gè)PCS的核心部件，并網(wǎng)逆變器的性能決定著整個(gè)系統(tǒng)的性能。PCS的并網(wǎng)逆變器采用三相全橋逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，經(jīng)并網(wǎng)電抗器與電網(wǎng)相連。PCS實(shí)時(shí)對(duì)蓄電池電流控制，將蓄電池實(shí)際電流與設(shè)定電流進(jìn)行比較，通過PI調(diào)節(jié)給出并網(wǎng)電流參考值。并網(wǎng)電流波形控制要求快速，需要在1個(gè)開關(guān)周期（80微秒）內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)電流的跟蹤。系統(tǒng)控制如圖5所示。,低電壓穿越能力曲線,7、低電壓穿越,智能樓宇光伏發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)并網(wǎng)發(fā)電，必須考慮電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)其運(yùn)行狀態(tài)對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響，低電壓穿越能力是一個(gè)重要的衡量指標(biāo)。低電壓穿越是指在光伏發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌落時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)的并網(wǎng)設(shè)備能夠保持有條件的并網(wǎng)，必要時(shí)甚至可向電網(wǎng)提供一定的無(wú)功功率支持電網(wǎng)恢復(fù)。PCS低電壓穿越能力曲線如圖4所示，在并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌至20%額定電壓時(shí)能夠保證不脫網(wǎng)連續(xù)運(yùn)行625ms的能力，并網(wǎng)點(diǎn)電壓在發(fā)生跌落后2s內(nèi)能夠恢復(fù)到額定電壓的90%時(shí)，PCS能夠保證不脫網(wǎng)連續(xù)運(yùn)行。,（未完，接下表）,8、PCS技術(shù)指標(biāo),（接上表）,四、監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖,五、光伏發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)監(jiān)控畫面,監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)所有設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)控制，并將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳至電力調(diào)度。,六、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng),1、概述,數(shù)據(jù)采集和處理及控制操作功能人機(jī)會(huì)話功能異常狀態(tài)報(bào)警和提示功能、事件順序記錄（SOE）功能及事故追憶功能自動(dòng)電壓無(wú)功控制功能數(shù)據(jù)通信及數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能與智能設(shè)備接口功能系統(tǒng)自檢和恢復(fù)功能運(yùn)行管理及其它應(yīng)用功能系統(tǒng)安全與維護(hù)功能,2、SCADA功能描述,SCADA功能主要由主機(jī)兼操作員站和數(shù)據(jù)服務(wù)器完成。SCADA的基本功能如下：,另外，作為智能控制調(diào)度系統(tǒng)的SCADA，還具備以下功能：程序化操作：主機(jī)兼操作員站發(fā)出的控制指令，經(jīng)安全校核正確后自動(dòng)完成相關(guān)運(yùn)行方式變化要求的設(shè)備控制；具備自動(dòng)生成不同運(yùn)行方式下的典型操作流程的功能。,1）儲(chǔ)能監(jiān)控功能,3、各子系統(tǒng)監(jiān)控功能,在智能監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)集成儲(chǔ)能PCS和電池本體監(jiān)控軟件，可以對(duì)電池本體的監(jiān)測(cè)和對(duì)PCS的監(jiān)控功能監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)要求手動(dòng)或自動(dòng)向系統(tǒng)發(fā)出指令，控制整個(gè)系統(tǒng)充放電狀態(tài)，設(shè)定電能曲線通過對(duì)三相電壓、電流、接觸器、斷路器等信號(hào)進(jìn)行采樣，實(shí)時(shí)輸出波形控制，達(dá)到調(diào)頻、調(diào)相、控制功率的功能。通過軟件對(duì)一組儲(chǔ)能模塊提供軟件保護(hù)功能，主要包括過壓、欠壓、過流、過溫、通訊異常、頻率等保護(hù)功能實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的管理，保障其安全穩(wěn)定運(yùn)行，提高供電可靠性可以對(duì)BMS和PCS的控制系統(tǒng)下達(dá)指令，從而實(shí)現(xiàn)所有的本地操作和維護(hù)功能,在智能監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)集成光伏逆變器監(jiān)控軟件，完成對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的監(jiān)控。主要功能如下：,3）環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（風(fēng)力、風(fēng)向、太陽(yáng)光輻射、溫度等）,2）光伏監(jiān)控功能,光伏陣列工作點(diǎn)跟蹤控制逆變器跟蹤負(fù)荷控制對(duì)于孤島效應(yīng)的檢測(cè)及控制對(duì)各自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)、匯流箱和逆變器進(jìn)行監(jiān)控和管理實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電站的運(yùn)行數(shù)據(jù)，包括太陽(yáng)電池組件的電參數(shù)、累計(jì)電能、太陽(yáng)輻射強(qiáng)度、直流輸入?yún)?shù)、交流輸