03-光伏电站设计、建设和运行

CNEIA-第15期光伏发电培训班光伏电站设计、建设和运行2013年5月16日上海12013/5/102介绍内容光伏发电系统介绍光伏系统专有名词光伏电站设计要点介绍光伏电站的建设、验收、运行2013/5/10第一部分光伏发电系统介绍32013/5/10光伏发电系统介绍什么叫光伏发电系统？将太阳能转换为电能的发电系统。其中包括方阵子系统、功率平衡子系统、储能子系统、配电子系统等。42013/5/105光伏发电系统介绍光伏发电系统按与电力系统之间的联系分类，通常分为：独立系统并网系统此外在以上两种系统之外比较特殊应用的系统——光伏扬水系统2013/5/10光伏发电系统介绍光伏独立发电系统光伏独立发电系统一般由五部分组成：①太阳电池方阵；②控制器；③蓄电池；④逆变器；⑤负载62013/5/10光伏发电系统介绍光伏并网发电系统光伏并网发电系统一般由五部分组成：①太阳电池方阵；②连接器；③并网逆变器；④计量电表；⑤电网72013/5/10光伏发电系统介绍光伏发电系统的作用？在合适的使用方式下，为用电设备提供持续电力。82013/5/10光伏发电系统介绍光伏发电系统的应用领域？1城市景观亮化及照明92013/5/1010光伏发电系统介绍2光伏建筑一体化作为建筑元素的一部分，为建筑节能提供新的途径，是今后光伏发展的方向！2013/5/10光伏发电系统介绍3偏远地区供电太阳能早期的应用主要集中在航标灯及灯塔的供电，这是太阳应用最为成功的领域之一，目前我国的航标系统的供电已100%采用太阳能供电。112013/5/10光伏发电系统介绍在通讯领域，由于某些基站建设的地点是电网无法到达的地区，使用柴油机发电维护费用又非常昂贵，使用太阳只能是唯一的选择。122013/5/10并网发电技术是光伏发电大面积推广的基石，在不久的将来，光伏发电将取代火电，成为人类主要的能源来源之一。13光伏发电系统介绍4大型并网发电2013/5/10光伏发电系统介绍跟踪技术是大型并网发电经常使用的技术，可以提高系统的发电量，降低单位功率发电量的成本142013/5/10光伏发电系统介绍5军事及特殊领域光伏发电技术诞生之际主要应用于军事领域，如间谍卫星、各种航天器等，然后逐步民用化152013/5/10第二部分光伏系统专有名词162013/5/1017光伏系统专有名词1.太阳辐射量辐照度——系指照射到单位表面积上的辐射功率（W/m²）总辐照（总的太阳辐照）——在一段规定的时间内，（根据具体情况而定为每小时，每天、每周、每月、每年）照射到某个倾斜表面的单位面积上的太阳辐照。总辐照度——入射于倾斜表面单位面积上的全部的太阳辐射功率（Wm-²），其中包括直射和散射。2013/5/10光伏系统专有名词1.方位角2.高度角182013/5/10光伏系统专有名词1.方阵倾角2.峰值日照时数192013/5/10光伏系统专有名词1.空气质量airmassAM力P=1.01320直射阳光光束透过大气层所通过的路程，以直射太阳光束从天顶到达海平面所通过的路程的倍数来表示。当大气压力P=1013巴，天空无云时，海平面处的大气质量为1。2013/5/10光伏系统专有名词ISCPMAX1.峰值功率Pmax2.峰值电流Imp(35.2V,4.95A)V×I=175WSometypicalvalues3.峰值电压Vmp4.开路电压Voc5.短路电流Isc(44.2V,0A)V×I=0WVOC212013/5/1022光伏系统专有名词1.光伏阵列（光伏方阵）2.子方阵3.孤岛效应4.最大功率跟踪（MPPT）太阳光伏能源系统术语、定义和符号IEC/TS61836：2007，IDI）2013/5/10光伏系统专有名词232013/5/10242013/5/10第三部分光伏电站设计要点介绍一、站址选择二、太阳能资源分析三、光伏系统设计四、电气系统设计五、接入系统六、国网及上网电价最新信息25光伏电站设计要点介绍光伏电站相关标准光伏发电工程可行性研究报告编制办法(试行GD003-2011)光伏发电站设计规范GB50797-2012光伏发电站施工规范GB50794-2012光伏发电工程验收规范GB/T50796-2012光伏发电工程施工组织设计规范GB/T50795-2012JGJ203-2010民用建筑太阳能光伏系统应用技术规范10J908-5建筑太阳能光伏系统设计与安装（图集）CGC/GF002：2010光伏汇流箱技术规范CGC/GF020：2012用户侧并网光伏电站监测系统技术规范Q/GDW617-2011光伏电站接入电网技术规定Q/GDW618-2011光伏电站接入电网测试规程2013/5/10站址选择场地要求1、光伏场区需要与当地土地、电力规划相结合2、太阳能光照资源丰富、无灾害性天气的地区3、交通便捷、地势平坦、地质灾害较少的地区4、接入系统便捷、送出线路距离合适262013/5/1027站址选择电网要求1、光伏发电站安装容量小于1MW，可采用0.4kV。不能就地消纳时，也可采用10kV。2、光伏发电站安装容量不小于1MW，不大于10MW时，宜采用10kV。光伏发电站周边地区仅有35kV时，则采用35kV。3、光伏发电站安装容量大于10MW时，不大于30MW时，宜采用35kV。光伏发电站采用35kV及以上电压并网时，也可采用110kV。4、光伏发电站安装容量大于30MW时，应采用110kV。2013/5/10站址选择太阳能资源要求中国太阳能资源分布图282013/5/10等级资源带号年总辐射量2（MJ/m）年总辐射量2（kWh/m）平均日辐射量2（kWh/m）最丰富带I≥6300≥1750≥4.8很丰富带II5040–63001400–17503.8–4.8较丰富带III3780–50401050–14002.9–3.8一般IV378010502.9站址选择太阳能资源要求太阳能资源等级划分表29根据今年的光伏上网电价，结合目前光伏系统造价的要求，目前光伏电站需要建设在光照资源很丰富的地方，年总辐射量要求在5000MJ/m2（1400kWh/m2）以上。2013/5/10太阳能资源分析气象数据收集近年来连续10年的逐年各月总辐射量、直接辐射量、散射辐射量、日照时数的观测记录，且与站址现场观测站同期至少一个完整年的逐小时的观测记录；近30年来的多年月平均气温、极端最高气温、极端最低气温、昼间最高气温、昼间最低气温；多年平均风速、多年极大风速及发生时间、主导风向，多年最大冻土深度和积雪厚度，多年平均降水量和蒸发量；近30年来的灾害性天气，包括年连续阴雨天数、雷暴次数、冰雹次数、沙尘暴次数、强风次数等，近年来连续10年的逐年各月最大辐照度平均值。302013/5/10太阳能资源分析气象数据收集民勤气象台太阳能总辐射年际变化312013/5/10太阳能资源分析太阳能观测站要求在光伏发电站站址处设置太阳能辐射现场观测站，其观测内容应包括：总辐射量、直射辐射量、散射辐射量、最大瞬间辐射强度、气温、风速、风向、日照时数等的实测时间序列数据。且应按《地面气象观测规范》QX/T55的规定进行安装和实时观测记录。322013/5/10太阳能资源分析太阳能资源验证与评估依据：《太阳能资源评估方法》QX/T89-2008太阳能资源的计算332013/5/1034太阳能资源分析太阳能资源验证与评估依据：《太阳能资源评估方法》QX/T89-2008太阳能资源的评估太阳能资源丰富程度评估根据评估标准，中国太阳能资源共分为资源最丰富、资源很丰富、资源丰富、资源一般四个等级。2013/5/10太阳能资源分析太阳能资源验证与评估依据：《太阳能资源评估方法》QX/T89-2008太阳能资源的评估太阳能资源稳定程度评估352013/5/10太阳能稳定程度指标稳定程度2稳定2‾4较稳定4不稳定太阳能资源分析太阳能资源验证与评估太阳能资源稳定程度等级362013/5/10光伏系统设计一、主要设备选择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。372013/5/10序号比较项目多晶硅单晶硅非晶硅薄膜比较结果1技术成熟性目前常用的是铸锭多晶硅技术，7070年代末研制成功。商业化单晶硅电池经50多年的发展，技术已达成熟阶段70年代末研制成功，多晶硅、单晶硅技经过30多年的发展，术都比较成熟，产技术日趋成熟品性能稳定2光电转换效率商业用电池片一般12%～16%16%商业用电池片一般13%～18%18%商业用电池一般单晶硅最高、多晶5%～9%9%硅其次、非晶硅薄膜最低3价格材料制造简便，节约电耗，总的生产成本比单晶硅低材料价格及繁琐的电池制造工艺，使单晶硅成本价格居高不下生产工艺相对简单，非晶硅薄膜价格低使用原材料少，总于比多晶,,多晶硅的生产成本较低价格低于单晶硅便宜4对光照、温度等外部环境适应性输出功率与光照强度成正比，在高温条件下效率发挥不充分同左弱光响应好，充电晶体硅电池输出功效率高。高温性能率与光照强度成正好，受温度的影响比，比较适合光照比晶体硅太阳能电强度高的沙漠地区池要小光伏系统设计太阳能电池技术性能比较表382013/5/10序号比较项目多晶硅单晶硅非晶硅薄膜比较结果5组件运行维护组件故障率极低，自同左柔性组件表面较易晶体硅电池组件运行维身免维护积灰，且难于清理。护最为简单。6组件使用寿命经实践证明寿命期长，同左衰减较快，使用寿晶体硅电池组件使用寿可保证25年使用期命只有10-15年。命最长。7外观不规则深蓝色，可作黑色、蓝黑色深蓝色。多晶硅外观效果好，利表面弱光着色处理。于建筑立面色彩丰富。8安装方式倾斜或平铺于建筑屋同左柔性组件重量轻，在建筑物上使用非晶硅顶或开阔场地，安装对屋顶强度要求低，薄膜组件优势明显，在简单，布置紧凑，节可附着于屋顶表面。开阔场地上使用晶体硅约场地。刚性组件安装方光伏组件安装方便，布式同左。置紧凑，可节约场地。9国内自主化生产业链完整，生产规同左2007年底2008年晶体硅电池组件国内自产情况模大、技术先进初国内开始生产线主化率有保证。建设，起步晚，产能没有完全释放。光伏系统设计续前表392013/5/10光伏系统设计2012年组件出货量2010年组件出货量2011年组件出货量402013/5/10光伏系统设计2、逆变器412013/5/10光伏系统设计42光伏并网逆变器——并网控制部分+并网保护部分+逆变部分有源逆变器件（与整流过程相逆）应用非常成熟的移植技术（直流输电、直流调速）2013/5/10光伏系统设计光伏并网逆变器功能介绍核心设备432013/5/10光伏系统设计并网逆变器功能框图442013/5/10vdc光伏系统设计并网逆变器控制原理图P太阳能电池V3V5IPVICIdcV1CiaiceaebabcLaLbibLcecN*MPPT跟踪V4V6A/DA/DPIV2A/DS(V1~6)同步A/DA/DKiPKFuT器PWM发生KiPKFSb同步SaSc452013/5/10光伏系统设计并网逆变器工作原理图46Ui—逆变器输出电压，UL—电抗器电压，Uc为电网电压，Ic为逆变器输出电流逆变器输出功率计算公式为：P=Uc×Ui×SINθ/ωL2013/5/1047光伏系统设计光伏并网逆变器——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2013/5/10光伏系统设计根据光伏并网逆变器与系统连接方式分类（1）集中型逆变器单机功率≥100kW482013/5/10光伏系统设计（2）组串型逆变器（分单相和三相输出）单机功率≤30kW492013/5/10光伏系统设计（2）微型逆变器（与单件组件配合使用）单机功率≤350W502013/5/10光伏系统设计3、光伏汇流箱51方阵连接盒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。2013/5/10光伏系统设计光伏汇流箱技术标准CGC