某10kwp太阳能并网发电系统设计.doc

太阳能并网发电系统摘要本文对太阳能并网发电系统进行了研究和设计整个设计包括了电池组件及其支架逆变器配电室系统的防雷保护等各个部分的设计并且对系统的安装调试验收做了具体的安排这套系统具有转换效率高供电稳定可靠安装方便勿需维护等特点对于常规电的一种补充和替代这种环保的新能源会得到越来越广泛的应用太阳能并网发电是太阳能电源的发展方向代表了世纪最具吸引力的能源利用技术现在大规模利用太阳能并网发电在许多发达国家已经成为现实关键词太阳能并网发电逆变器转换效率太阳能并网发电系统太阳能并网发电系统简介太阳能并网发电系统通过把太阳能转化为电能不经过蓄电池储能直接通过并网逆变器把电能送上电网太阳能并网发电代表了太阳能电源的发展方向是世纪最具吸引力的能源利用技术与离网太阳能发电系统相比并网发电系统具有以下优点利用清洁干净可再生的自然能源太阳能发电不耗用不可再生的资源有限的含碳化石能源使用中无温室气体和污染物排放与生态环境和谐符合经济社会可持续发展战略所发电能馈入电网以电网为储能装置省掉蓄电池比独立太阳能光伏系统的建设投资可减少达一从而使发电成本大为降低省掉蓄电池并可提高系统的平均无故障时间和蓄电池的二次污染光伏电池组件与建筑物完美结合既可发电又能作为建筑材料和装饰材料使物质资源充分利用发挥多种功能不但有利于降低建设费用并且还使建筑物科技含量提高增加卖点分布式建设就近就地分散发供电进入和退出电网灵活既有利于增强电力系统抵御战争和灾害的能力又有利于改善电力系统的负荷平衡并可降低线路损耗可起调峰作用联网太阳能光伏系统是世界各发达国家在光伏应用领域竞相发展的热点和重点是世界太阳能光伏发电的主流发展趋势市场巨大前景广阔并网发电系统的原理及组成太阳能电池发电系统是利用光生伏打效应原理制成的它是将太阳辐射能量直接转换成电能的发电系统它主要由太阳能电池方阵和逆变器两部分组成如下图所示白天有日照时太阳能电池方阵发出的电经过并网逆变器将电能直接输送到交流电网上或将太阳能所发出的电经过并网逆变器直接为交流负载供电图并网发电原理图太阳能电池组件一个太阳能电池只能产生大约伏的电压远低于实际使用所需电压为了满足实际应用的需要需要把太阳能电池连接成组件太阳能电池组件包含一定数量的太阳能电池这些太阳能电池通过导线连接如一个组件上太阳能电池的数量是片这意味着一个太阳能组件大约能产生伏的电压通过导线连接的太阳能电池被密封成的物理单元被称为太阳能电池组件具有一定的防腐防风防雹防雨的能力广泛应用于各个领域和系统当应用领域需要较高的电压和电流而单个组件不能满足要求时可把多个组件组成太阳能电池方阵以获得所需要的电压和电流直流交流逆变器将直流电变换成交流电的设备由于太阳能电池发出的是直流电而一般的负载是交流负载所以逆变器是不可缺少的逆变器按运行方式可分为独立运行逆变器和并网逆变器独立运行逆变器用于独立运行的太阳能电池发电系统为独立负载供电并网逆变器用于并网运行的太阳能电池发电系统将发出的电能馈入电网逆变器按输出波形又可分为方波逆变器和正弦波逆变器太阳能并网发电系统设计设计总则太阳能并网发电系统在原有的线路基础上增加采取尽量不改造原有回路的原则因此将光伏系统的并网点选择在并网点的低压配电柜上考虑到并网系统在安装及使用过程中的安全及可靠性在并网逆变器直流输入加装直流配电接线箱并网逆变器采用三相四线制的输出方式电池组件及方阵支架的设计电池组件选用型号为主要参数为输出峰值功率峰值电压峰值电流开路电压短路电流太阳能电池由块串联成路共路需要规格组件块方阵总功率为太阳能电池方阵的主要技术参数为工作电压开路电压工作电流短路电流转换效率大于工作温度太阳能电池方阵的主要特点采用高效率晶体硅太阳电池片转换效率高使用寿命长年衰减小采用无螺钉紧固铝合金边框便于安装抗机械强度高采用高透光率钢化玻璃封装透光率和机械强度高采用密封防水的多功能接线盒方阵支架及光电场设计太阳能电池支架采用混凝土标桩槽钢底框角钢支架见支架基础图支架加工图支架倾角度并网逆变器并网逆变器采用最大功率跟踪技术最大限度地把太阳能电池板转换的电能送入电网逆变器自带的显示单元可显示太阳能电池方阵电压电流逆变器输出电压电流功率累计发电量运行状态异常报警等各项电气参数同时具有标准电气通讯接口可实现远程监控具有可靠性高具有多种并网保护功能比如孤岛效应等多种运行模式对电网无谐波污染等特点根据以上要求选用德国进口并网逆变器本逆变器的特征如下无变压器实现了小型轻量化功能模块化可根据需要制定出合理的安装模块有自立运行功能停电时自动进行自立运行向负荷供电自立运行或者并网运行时有相同容量的功率由显示单元可显示输出功率累计电量运行状态及异常等内容带有通信功能使用标准计量软件可由机计量其电流电压等值可全自动运行主要技术参数为额定容量直流额定电压直流额定电流直流电压输入范围交流输出功率因数频率三相输出电流失真度各次逆变器效率配电室设计由于并网发电系统没有蓄电池及太阳能充放电控制器及交直流配电系统因此如果条件允许的话可以将并网发电系统逆变器放在并网点的低压配电室内否则只要单独建一座平米的低压配电室就可以了并网发电系统的防雷为了保证系统在雷雨等恶劣天气下能够安全运行要对这套系统采取防雷措施主要有以下几个方面地线是避雷防雷的关键在进行配电室基础建设和太阳电池方阵基础建设的同时选择光电厂附近土层较厚潮湿的地点挖一米深地线坑采用扁钢添加降阻剂并引出地线引出线采用铜芯电缆接地电阻应小于欧姆在配电室附近建一避雷针高米并单独做一地线方法同上太阳电池方阵电缆进入配电室的电压为采用管地埋加防雷器保护此外电池板方阵的支架应保证良好的接地并网逆变器交流输出线采用防雷箱一级保护并网逆变器内有交流输出防雷器系统建设及施工项目的施工包括配电室及太阳电池支架的基础制作配电室太阳电池支架制作安装太阳能电池方阵的安装电气设备的安装调试系统的并网运行调试施工顺序基础及配电室土建施工太阳电池支架制作安装太阳电池方阵安装调试电气仪表设备安装调试并网运行调试试运行竣工验收施工准备技术准备技术准备是决定施工质量的关键因素它主要进行以下几方面的工作先对实地进行勘测和调查获得当地有关数据并对资料进行分析汇总做出切合实际的工程设计准备好施工中所需规范作业指导书施工图册有关资料及施工所需各种记录表格组织施工队熟悉图纸和规范做好图纸初审记录技术人员对图纸进行会审并将会审中问题做好记录会同建设单位和设计部门对图纸进行技术交底将发现的问题提交设计部门和建设方并由设计部门和建设方做出解决方案书面并做好记录确定和编制切实可行的施工方案和技术措施编制施工进度表现场准备物资的存放准备一座临时仓库主要贮存并网发电系统的逆变器太阳电池太阳电池支架线缆及其它辅助性的材料物资准备施工前对太阳能电池组件方阵支架并网逆变器等设备进行检查验收准备好安装设施及使用的各种施工所需主要原材料和其他辅助性的材料设备安装部分太阳电池组件安装和检验预埋太阳电池阵列架基柱检查其横列水平度符合标准再进行铁架组装检测单块电池板电流电压合格后进行太阳电池组件的安装最后检查接地线铁架紧固件是否紧固太阳电池组件的接插头是否接触可靠接线盒接插头须进行防水处理检测太阳电池组件阵列的空载电压是否正常此项工作应由组件提供商技术人员完成总体控制部分安装参照产品说明书的要求对并网逆变器太阳电池组件交流电网的低压配电室按相应顺序连接观察并网逆变器的各项运行参数并做好相应记录将实际运行参数和标称参数做比较分析其差距为以后的调试做准备检查和调试根据现场考察的要求检查施工方案是否合理能否全面满足要求根据设计要求供货清单检查配套元件器材仪表和设备是否按照要求配齐供货质量是否符合要求对一些工程所需的关键设备和材料可视具体情况按照相关技术规范和标准在设备和材料制造厂或交货地点进行抽样检查现场检查验收检查太阳电池组件方阵水泥基础配电室施工质量是否符合要求并做记录此项工作应由组件提供商技术人员完成调试是按设备规格对已完成安装的设备在各种工作模式下进行试验和参数调节系统调试按设备技术手册中的规定和相关安全规范进行完成后须达到或超过设备规格所包含的性能指标如在调试中发现实际性能和手册中的参数不符设备供应商须采取措施进行纠正达标后才具备验收条件并网电站建设流程图图并网电站建设流程图现场勘查工程规划定位放线场地平整太阳电池基础电站配电室建设支架太阳电池安装电站围栏建设电缆连接敷设设备安装定位并网调试运行试运行验收并网发电系统配置表表并网发电系统配置表序号名称规格单位数量备注太阳电池组件块支架线缆套并网逆变器台并网型相线接线箱台避雷器及接地设备套避雷针高要求米配电室平方米如有配电室则不考虑并网发电系统光电场配套图纸说明光电场详细设计方案将在实地考察后具体设计配套图纸整体方阵正视图单体侧视图方阵正视图方阵侧视图参考文献黄俊王兆安电力电子技术西安交通大学出版社黄丽华纪建伟等电力系统分析中国水利水电出版社刘恒赤高电压技术中国水利水电出版社张秀然等编电工技术机械工业出版社李刚太阳能发电原理北京电力出版社王永东固定式光伏方阵日照性能太阳能学报年第期王春学太阳能在并网发电中的应用机械工业出版社朴在林等编变电所电器部分中国水利水电出版社蒋路平风电光电发电中逆变器的选择太阳能年第期汤叶华光伏技术发展现状可再生能源年第期焦在强单级式并网逆变器可再生能源年第期彭丽新太阳能利用技术化学工业出版社年月