3-光伏电站设计、运行讲课讲稿.ppt

单击此处编辑母版标题样式,*,Click to edit Master title style,*,华北电力大学 能源工程及自动化教研室,光伏电站与投资,华北电力大学 可再生能源学院,能源工程及自动化教研室,华北电力大学 太阳能中心,朱红路,.,Email:hongluzhuncepu.edu,cn,光伏电站设计、运行,Design and Operation of Photovoltaic Plants,实例说明光伏电站的设计,大型光伏电站的系统组成,大型光伏电站的施工,光伏并网对电网的影响,光伏电站的设计,敦煌,总体技术方案,“集中安装建设,多支路上网”,在电气线路上,分为,8,个独立的,1MWp,分系统,分别发电上网,;,1MWp,分系统包括,5,个,200kWp,的发电单元、一台,1000kVA,变压器,;,每个发电单元由,200kWp,组件、,200kVA,并网逆变器组成,输出,0.4kV,三相交流电,.,特点,:,每个,200kWp,的发电单元即是一个低压并网光伏发电系统,*直接并网给用户供电,*,经变压器升压后并入高压电网,8,个独立的,1MWp,并网光伏分系统之间没有任何电气联系,.,*,可分别实施工程建设及运行与维护管理,;,*,局部故障检修时不影响整个系统的运行,.,可灵活地以各种“交钥匙工程”方式进行项目建设,:,*,整体承包、分系统承包、单个发电单元分包等,便于进行各种不同元器件设备、不同技术设计的技术经济性能评估,.,*,国产设备和进口设备,;,*,晶体硅、非晶硅、及其他组件,;,*,不同安装方式,(,固定式、单轴跟踪及全跟踪等,),图,1.,单个发电单元原理框图,图,2 1MWp,并网光伏发电分系统原理框图,图,3 8MWp,并网光伏发电系统原理总框图,二,.,系统构成,光伏阵列,:,包括太阳电池组件、支承结构,(,支架及基础等,),、接线箱、电缆电线等,;,直流,-,交流逆变设备,:,包括直流屏、配电柜、并网逆变器等,;,升压并网设施,:,包括升压变压器、户外真空断路器、高压避雷器等,;,控制检测系统,:,包括系统控制装置、数据检测及处理与显示系统、远程信息交换设备等,;,附属设施,:,防雷及接地装置、清洁设备、厂房及办公室、围栏、通道及道路等,.,三,.,主要设备及其主要技术要求,太阳电池组件,:,总容量,8MWp.,优选晶体硅组件,.,适量试用其他组件,.,支承结构,:,足够的强度,;,防腐蚀,.,并网逆变器,:,有最大功率跟踪,(MPPT),功能,;,效率,93,.,升压变压器,:,控制检测及远程信息交换,:,采集并记录运行数据，如气象资料、电性能参数、设备工作状态等,;,执行相关的控制操作,如切合逆变器的输出、太阳电池方阵的输出,有自动跟踪时太阳电池方阵的跟踪控制等,;,系统故障的自动保护功能,记录并保存故障信息,发送报警信号,;,遥控、遥测等远程信息交换功能,.,机房与办公室,:,防雷及接地保护,:,符合国家标准规定的技术要求,;,直流侧与交流侧都需有接地保护,;,有足够的防雷保护范围,并且不得遮挡光电场的太阳辐射,.,场地道路,:,防护围栏,:,足够的高度和强度以满足防护要求,;,距光伏方阵有一定的距离以免遮挡光电场的太阳辐射,.,四,.,发电量预测,1.,气象资料,表,2.,敦煌地区太阳辐射数据表,2.,倾斜面光伏阵列表面的太阳辐射量,:,从气象站得到的资料,一般为水平面上的太阳辐射量,须换算成光伏阵列倾斜面的辐射量,才能进行光伏系统发电量的计算,.,计算日辐射量的公式,:,R,=S,sin(,-)/sin,+D,式中,;,R,倾斜方阵面上的太阳总辐射量,D,散射辐射量,假定,D,与斜面倾角无关,;,S,水平面上的太阳直接辐射量,方阵倾角,中午时分的太阳高度角,.,对于,北半球地理纬度,=,的地区,与太阳赤纬角,的关系如下,:,=90,0,-,+,其中,=23.45*sin360*(284+N)/365(,度,),N,为一年中某日的日期序号，如,1,月,1,日的,N=1,2,月,1,日的,N=32,12,月,31,日的,N=365,等。,表,3.,敦煌地区不同角度倾斜面的太阳辐射量表,(kWh/m2),(,纬度,=40.6),从表中可以看出,:,+,倾角等于,38,时,全年所接收到的太阳辐射能最大,比水平面的数值高约,18.7%.,+,倾角在,36,42,之间,(,即,=0.9,1.05),时,全年太阳辐射量差别不大,.,+,即使倾角在,30,50,之间改变,对倾斜面太阳辐射量的影响也不超过,1.5%.,表,4.,敦煌地区各月最佳倾角的角度及对应太阳辐射量表,(kWh/m2),每月改变一次角度,使斜面处于最佳倾角位置,全年所接收到的太阳能比固定倾角为,38,安装的倾斜面所接收到的太阳能大约高,3%.,3.,并网光伏系统的效率分析,1).,光伏阵列效率,1,:,光伏阵列在,1000W/,太阳辐射强度下,实际的直流输出功率与标称功率之比,.,光伏阵列在能量转换与传输过程中的损失包括,:,组件匹配损失,:,对于精心设计、精心施工的系统,约有,4%,的损失,;,太阳辐射损失,:,包括组件表面尘埃遮挡及不可利用的低、弱太阳辐射损失,取值,5%;,偏离最大功率点损失,:,如温度的影响、最大功率点跟踪,(MPPT),精度等,.,取值,4%;,直流线路损失,:,按有关标准规定,应小于,3%.,得,:,1,=96%95%96%97%=85%,2).,逆变器的转换效率,2,:,逆变器输出的交流电功率与直流输入功率之比,.,对于大型并网逆变器,可取,1,=95%.,3).,交流并网效率,3,:,从逆变器输出至高压电网的传输效率,其中最主要的是变压器的效率,.,可取,3,=5%.,系统的总效率等于上述各部分效率的乘积,:,=,1,2,3,=85%95%95%=77%,4.,敦煌,8MWp,并网光伏发电系统发电量测算,:,依据,:,敦煌地区太阳辐射量,系统组件总功率,8MWp,系统效率,77%,光伏阵列倾角等于,40,固定式安装,:,年发电量约,1,392,万千瓦小时,;,25,年的总发电量约为,3.2,亿千瓦小时,年平均发电,1,280,万千瓦小时,(,按,25,年输出衰减,15%,计算,).,每月调节一次倾角的情况下,全年总发电量比,40,固定倾角时增加,3%.,有关资料表明,:,单轴跟踪阵列比固定倾角安装的年发电量增加约,20%,双轴跟踪比固定倾角安装年发电量增加,30%以上,.,表,5-1.,敦煌,8MWp,并网光伏发电系统发电量测算表,(,单位,:,万,kWh),说明,:1.,此表根据敦煌地区的气象资料,按系统效率,77%,计算,.,2.,根据有关资料,单轴跟踪比固定倾角增加约,20%,双轴跟踪比固定倾角增加,30%,以上,.,表,5-2.,敦煌太阳辐射及,8MWp,并网光伏系统发电量测算表,(,单位,:,万,kWh),敦煌太阳辐射量及,8MWp,并网光伏系统,发电量与月份关系曲线,五,.,技术设计实例,完整的系统设计方案应包括,:,系统配置图、太阳能电池方阵的设计、逆变器的设计、输变电设计、防雷接地设计、土建设计（机房、变电站面积和布局、场内道路、光伏组件基础、防雷接地基础、围栏、接线）等。,本案例仅做初步的电气设计及系统规模和主要技术参数,.,1.,主要设备选项,1).,太阳电池组件,:,国产,160,Wp,多晶硅太阳电池组件,.,2).,并网逆变器,:,性能可靠、效率高、可进行多机并联的进口产品，额定容量为,200kW.,3).,交流升压变压器,:,国产,(0.4)KV/(35-38.5)KV,电力变压器,容量,1000KVA.,4).,避雷装置,:,装设避雷设施防直接雷击,并需有良好的接地,.,表,6.,太阳电池组件性能参数表,表,7.,并网逆变器性能参数表,2.,太阳能电池方阵设计,1).200kWp,发电单元的光伏方阵设计,:,18,块 组件串联,得到逆变器所要求的电压,验算,:,最高输出电压,=,792 V;,最大功率点电压,=640.8V;,组件结温比标准状态升高,70,时,最大功率点电压,=461V.,逆变器输入电压,(450-800V),最大输入电压,(880V),满足逆变器使用要求。,70,路 并联,组成,200kWp,发电单元,单个发电单元的容量为：,7018160Wp=201,600Wp=201.6 kWp,2)40,个发电单元组成,8MWp,并网系统,系统总容量,:P=40201.6=,8,064 kWp,需用,160Wp,太阳能电池组件总数量,:M=407018,50,400,（块）,3).,太阳能电池方阵支承结构设计,安装方式,设计,:,固定式,.,结构简单,安全可靠,安装调试及管理维护都很方便,.,固定式支架倾角,设计,:,根据年发电量计算结果,倾角定为,40,。,方阵支架方位角,的设计,:,一般情况下,太阳能电池方阵应面向正南安装,.,太阳能电池阵列间距,的设计计算,:,光伏方阵阵列间距应不小于,D.,计算公式：,计算得,:D=6087mm.,取间距为,6.5,米。,(,纬度,=40.6,倾角,=40,0,),支架间距计算图,4).,光电场太阳能电池阵列布置,组件排列,:,纵向两排,218=36,块组件,.,平面尺寸,14.5,米,3.2,米,.,单支架方阵面组件排列,图,200kWp,发电单元,:,由,70,路串联组件并联组成,安装在,35,个支架上,.,1MWp,的分系统,:5,个,200kWp,发电单元,占地面积,=(72.5,米,320,米,).,8MWp,并网系统,:,5 1MWp,子阵列组成,子阵列之间有通道,.,总占地面积,=(558,米,552,米,)=308,016,平方米,200kWp,发电单元的光伏阵列布置图,(,左,),1MWp,分系统的光伏阵列排布图,(,下,),8MWp,并网光伏系统,光电场平面布置全图,说明,:,光电场占地总面积,:,558,552=308,016,房屋建筑总占地面积,:,3,000,.,图中,:,1-,南大门,2-,机房控制室及办公室,3-,升压变电站,4-,东大门,3.,避雷、防雷及接地保护的设计,1).,场地防雷,目的,:,使光电场及附属设施免遭直接雷击,.,方式,:,避雷针 避雷带,.,避雷针,:,30,米高的避雷针,被保护物高度,5,米,:,单支避雷针保护半径为,35,米 两支避雷针的保护间距,175,（米）,大面积防护,须采用网点结构,布建多座避雷塔,会遮挡太阳辐射,.,:,显然,光伏阵列的防雷不宜用避雷针方式,.,避雷带,:,将金属导体沿被保护物顶部轮廓敷设,并保持适当距离,消引雷电荷、避免直接雷击,.,阵列支架本身就是金属导体,只要将支架良好接地,即可达到防雷效果,.,2).,电网线路防雷,直流侧的防雷,:,逆变器内部有防雷系统,;,交流侧的防雷,:,使用符合国家标准的避雷器。,3).,系统接地保护设计：,雷电保护系统的接地电阻应符合,DL/T 620-1997,交流电气装置的过电压保护和绝缘配合,的要求,;,(,一般不应大于,10,，在高土壤电阻率地区的接地电阻不应大于,30).,线路接地系统应符合,DL/T 621-1997,交流电气装置的接地,以及,DL499-92,农村低压电力技术规程,的技术要求,(,一般不应大于,4);,干旱戈壁滩的土层电阻率高，应设置多个接地坑，放入长效降阻剂，埋设水平接地网以,降低接地电阻。,4,土建设计,光电场的规划设计,用地面积：,558552=308016,平方米,.,其中,光伏阵列占地约,21.3,万平方米,;,围栏：围栏总长度（光电场,+,变电站）,2,220,米,光电场平面布置总图,:,房屋建筑总占地面积,=3,000,平方米,.,各部分的占地面积,:,机房、控制室,:100m20m=2,000,平方米,;,工作间、库房,:30m20m=600,平方米,;,办公室及会议室,:20m20m=400,平方米,.,升压变电站,占地面积,=900,平方米,.,围栏,:,总长度,2,220,米,高度,2.5,米,采用透光的高速公路用铁丝网围栏，,距光伏阵列应有,20-30,米的距离,以免遮挡太阳辐射,.,方阵基础设计,:,混凝土现场浇铸,.在浇铸过程中预埋上端有螺纹的钢筋,.,应符合,GB 50202-2002,的要求。,每个方阵支架基础体积为,0.12,立方米,.,5.,系统概貌及主要参数,1).,太阳电池组件,:,国产,160Wp,多晶硅组件,总容量,8.064MWp,总计,50,400,块组件,.,组件总重量,756,吨,.,2).,并网逆变器,:,进口产品,额定容量,200kW.,总计,40,台,总容量,8,000kkW.,总重量约,56,吨,.,3).,交流升压变压器,:,国产,0.4kV/35kV,电力变压器,额定容量,1000 kVA.8,台并联上网,总容量,8,000 kVA.,4).,光伏阵列,:,固定式面向正南安装,倾角,40.,总计,40,个,200kWp,的发电单元,.,5).,组件支架,:,200kWp,发电单元的组件安装在,35,个支架上,.,总计,1,400,个支架,.,支架钢材总重约,840,吨,.,6).,支架基础,:,每个支架用,12,个混凝土基础上,总共,16,800,个基础,.,浇铸基础约需,5,000,吨水泥沙石,.,7).,系统总占地面积,:,约,30,万平方米,.,其中光伏阵列约占,21,万平方米,.,8).,系统年总发电量,:,约,1,300,万,kWh,平均每天发电,3.6,万,kWh,6.,敦煌,8MWP,并网光伏发电系统投资概算,敦煌,8MWp,并网光伏发电系统初期总投资约为,32,247,万元,(,见表,8).,其中的设备成本及建设费用约为,30,012,万元,(,见表,9).,表,8.,敦煌,8MWP,并网光伏发电系统投资概算表,表,9.,敦煌,8MWP,并网光伏发电系统投资概算分类明细表,.,表,10.,敦煌,5MWP,并网光伏发电系统投资概算分类明细表,(,续,).,六,.,技术方案设计与选择要点,1.,指导思想,:,实用性、示范性、实验性 开放式、积木式、多元化,标称容量,;8MWp,适当增减,;,地点,:,首选敦煌,渐及沿丝绸之路之大漠其他地域,;,多样化方式融资,;,多元化技术方案及设备,.,2.,敦煌,8MWp,系统技术方案设计原则,集中安装建设,多支路上网,独立分系统,:,在电气线路上分为若干个独立的分系统,分别发电上网,.,低压发电单元,:,每个分系统由若干发电单元组成,输出,0.4kV,三相交流电,.,太阳电池组件,:,以晶体硅组件为主,少量选用其他成熟组件,.,安装方式,:,以固定式安装为主,少量采用跟踪方式安装,.,并网逆变器,:,以进口设备为主,适当选用国产研制设备,.,升压输变电设施,:,全部用国产设备,.,检测控制系统,:,性能可靠,自动化程度高,采集的数据资料准确齐全,.,厂区自用电,:,配备少量蓄电池,按不间断电源设计,容量约,200kWh.,3.,系统初设概貌,太阳电池组件标称总容量,8MWp.,光伏阵列为固定式安装,倾角,36-42.,系统总占地面积约,30,万平方米,.,系统年平均发电量,1,280,万,kWh,平均每天,3.5,万,kWh,按,25,年输出衰减,15%,计算,8MWp,系统,25,年的总发电量约为,3.2,亿千瓦时,实例说明光伏电站的设计,大型光伏电站的系统组成,大型光伏电站的施工,光伏并网对电网的影响,一、,大型并网光伏电站组成,大型并网光伏电站系统框图,光伏阵列将太阳能转变成直流电能，经逆变器的直流和交流逆变后，根据光伏电站接入电网技术规定光伏电站容量确定光伏电站接入电网的电压等级，由变压器升压后，接入中压或高压电网。,光伏方阵（固定或跟踪）,汇流箱,直流配电柜,并网逆变器,交流配电柜,电网接入系统（升压、计量设备等）,交,/,直流电缆,监控及通讯装置,防雷接地装置,一、,大型并网光伏电站组成,发电侧并网，可以接入公共电网和接入用户侧,一、,大型并网光伏电站组成,1.,光伏方阵,光伏方阵分为两类：固定式和跟踪式,单轴跟踪系统,双轴跟踪系统,固定式,钢管埋地,固定式,水泥基础,一、,大型并网光伏电站组成,光伏组件常见分类,单晶硅组件,多晶硅组件,非晶硅组件,一、,大型并网光伏电站组成,不同辐照度下电流和功率与电压的特性曲线,（,100%，80%，50%,）,不同温度下电流和功率与电压的特性曲线,（,25，50，75,）,一、,大型并网光伏电站组成,光伏方阵由光伏组件通过串联和并联形成。,光伏组件串联示意,光伏组件并联示意,一、,大型并网光伏电站组成,光伏连接器,针对非晶硅光伏组件，由于电流小，一般在汇流箱的前级采用光伏连接器进行汇流。,一、,大型并网光伏电站组成,2,、光伏阵列汇流箱,八进一出汇流箱,十六进一出汇流箱,一、,大型并网光伏电站组成,六进一出防雷汇流箱实物图,一、,大型并网光伏电站组成,3,、直流防雷配电柜,直流断路器,防反二极管,光伏专用防雷器,直流电压表,直流防雷配电柜原理接线图,一、,大型并网光伏电站组成,PMD-500K,直流防雷配电柜的电气原理框图,输入接线端子示意图,输出铜牌示意图,一、,大型并网光伏电站组成,4,并网逆变器,按是否带变压器可分为无变压器型和有变压器型。对于无变压器型逆变器，最大效率,98.5%,和欧洲效率,98.3%,；对于有变压器型逆变器，最大效率,97.1%,和欧洲效率,96.0%。,按组件接入情况划分单组串式、多组串式、集中式；,集中式并网逆变器,组串式并网逆变器,多组串式并网逆变器,一、,大型并网光伏电站组成,SG250K3,的外观,一、,大型并网光伏电站组成,SG500KTL,无变压器型并网逆变器主电路示意图,一、,大型并网光伏电站组成,SG500KTL,的外观,一、,大型并网光伏电站组成,5,、交流配电柜,断路器,光伏防雷器,电压表,电流表,电能计量仪,交流防雷配电柜原理接线图,一、,大型并网光伏电站组成,6,、电网接入主要设备,低压配电网：,0.4KV,即发即用、多余的电能送入电网,中压电网：,10KV,、,35KV,通过升压装置将电能馈入电网,高压电网：,110KV,通过升压装置将电能馈入电网，远距离传输,电网接入系统,一、,大型并网光伏电站组成,电压等级,接入设备,0.4KV,低压配电柜,10KV,低压开关柜：提供并网接口，具有分断功能,双绕组升压变压器：,0.4/10KV,双分裂升压变压器：,0.27/0.27/10KV,（,TL,逆变器）,高压开关柜：计量、开关、保护及监控,35KV,低压开关柜：提供并网接口，具有分断功能,双绕组升压变压器：,0.4/10KV,10/35KV,（二次升压）,0.4KV/35KV,（一次升压）,双分裂升压变压器：,0.27/0.27/10KV,10KV/35KV,（,TL,逆变器）,高压开关柜：计量、开关、保护及监控,电网接入主要设备,一、,大型并网光伏电站组成,7,、交,/,直流电缆,（,1,）直流电缆包括,汇流箱,直流防雷配电柜,直流防雷配电柜,并网逆变器,（,2,）直流电缆选择,电缆的线径，一般要求损耗小于,2%,耐压,1KV,、单芯,/,双芯电缆,阻燃、铠装,低烟无卤（对于建筑光伏发电系统）,桥架（对于建筑光伏发电系统）；直埋,/,电缆沟（对于大型光伏电站）,直流电缆,一、,大型并网光伏电站组成,（1,）交流电缆包括,并网逆变器,交流防雷配电柜,交流防雷配电柜,升压变压器,升压变压器,电网接入点,（,2,）交流电缆选择,电缆的线径，一般要求损耗小于,2%,根据电压等级选择相对应的耐压等级,桥架（对于建筑光伏发电系统）；直埋,/,电缆沟（对于大型光伏电站）,交流电缆,一、,大型并网光伏电站组成,8,、监控及通讯装置,站级控制层,能量管理系统,过程层,间隔层,底层设备层,各电源控制,实现发电设备运行控制、电站故障保护和数据采集维护等功能，并与电网调度协调配合，提高电站自动化水平和安全可靠性，有利于减小光伏对电网影响。,在监控系统架构方面，采用与常规厂站综合自动化系统相同架构，即分层分布式结构。,一、,大型并网光伏电站组成,并网逆变器常见的通讯方式,光伏并网发电的主界面,并网逆变器的运行界面,光伏并网发电节能减排值,一、,大型并网光伏电站组成,9,、防雷接地装置,相关标准：,目前没有颁布明确的相关设计标准,参考标准,建筑物防雷设计规范,GB50057-1994(2000),交流电气装置的接地,DL/T 621 1997,SJ/T 11127-1997,光伏,(PV),发电系统过电压保护导则,IEC 60364-7-712-2002,、,IEC 61557-4-2007,一、,大型并网光伏电站组成,大型光伏电站典型防雷方案,一、,大型并网光伏电站组成,实例说明光伏电站的设计,大型光伏电站的系统组成,大型光伏电站的施工,光伏并网对电网的影响,1,、土建施工,1,必须按施工图设计要求的位置设置光伏阵列的基础。,2,光伏阵列安装前，钢筋混凝土基础顶面的预埋件，应按设计的防腐级别涂防腐涂料，并妥善保护，与支架槽钢可靠连接。,3,支架基础强度满足抗恶劣环境要求；基础不会发生沉降和变形；基础的水平和垂直度满足设计要求。,二、,大型并网光伏电站施工,2,、,设备安装,2.1,支架,安装,1,光伏组件支架及其材料应符合设计要求，能满足抗恶劣环境要求，即抗风、防锈、耐腐蚀等。,2,光伏组件支架应按设计要求安装在基础上，位置准确，安装公差满足设计要求，与基础固定牢靠。,3,支架应与接地系统可靠连接。,4,支架按设计图纸进行安装，要求组件安装表面的平整度，安装孔位、孔径应与组件要求一致。,二、,大型并网光伏电站施工,2.2,光伏组件安,装,1,在现场安装使用前，确认光伏组件外形完好无损，若发现有明显变形、损伤,应及时更换。,2,在组件安装或接线时，推荐用不透明材料将组件覆盖；组件安装前，请不要拆卸组件接线盒；当组件置于光线照射下，不要触摸接线端子，当组件电压大于,DC30V,时，请注意适当防护，使用绝缘工具。,3,光伏组件的排列连接按技术图纸要求，应固定可靠，外观应整齐，光伏组件之间的连接件，便于拆卸和更换。,4,光伏组件之间的连接方式，符合设计规定。,二、,大型并网光伏电站施工2.3,逆变器安装,1,基本安装要求：根据逆变器室内,/,室外的安装形式，应安装在清洁的环境中，并且应通风良好，并保证环境温度、湿度和海拔高度满足产品规格要求。如有必要，应安装室内排气扇，以避免室温增高。在尘埃较多的环境中，应加装空气过滤网。,2,安装与维护前必须保证交直流侧均不带电,。,为了不导致逆变器损坏，任何直流输入电压不超过直流输入电压限值。,3,按照设计图纸和逆变器电气连接的要求，进行电气连接，并标明对应的编号。在电气连接前，用万用表确认光伏阵列的正负极。,二、,大型并网光伏电站施工,2.4,汇流箱安装,1,基本安装要求：户外安装，防水等级为,IP65,，但尽量不要放置在潮湿的地方输入路数不超过汇流箱允许的输入路数；环境温度应满足产品规格要求。,2,在电气连接前，用万用表确认光伏阵列的正负极。光伏阵列的正极连到汇流箱直流输入的“,DC+,”，光伏阵列的负极连到汇流箱直流输入的“,DC-,”，并标明对应的编号。,3,光伏组件至汇流箱的配线性能及保护方法，必须满足电气设备技术基准的规定。,二、,大型并网光伏电站施工,2.5,直流,/,交流配电柜安装,1,基本安装要求：室内安装，应安装在清洁的环境中，并且应通风良好，并保证环境温度、湿度和海拔高度满足产品规格要求。,2,按直流,/,交流配电柜系统图设计要求敷设电缆。引入配电柜内的电缆应排列整齐，编号清晰。,3,直流,/,交流配电柜内防雷接地与,PE,线连接，,PE,线与配电室内的接地装置连接。,二、,大型并网光伏电站施工,3,布线工程,1,电缆线路施工应符合,电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范,（,GB50168,）的规定，电缆符合国家相应的标准。,2,光伏发电系统直流部分的施工，应注意正负极性。,3,对穿越楼板、屋面和墙面的电缆，其防水套管与建筑物主体间的缝隙，必须做好防水密封，并做好建筑物表面光洁处理，同时满足阻燃性和阻热性。,4,直流柜到逆变器和逆变器到交流配电柜的电缆敷设：直流配电柜、逆变器在同一配电室内，两者距离要求较近。交流配电柜、逆变器在同一配电室内，两者距离要求较近。安装电缆剖头处必须用胶带和护套封扎。,二、,大型并网光伏电站施工,5,光伏组件的连接电缆应有足够的耐候性以保证线缆的使用寿命；连接要保证机械和电性能的完好；组件串联必须是同种型号组件，不同型号组件串联电压相同可以并联。布线完成后，电压与极性的确认、短路电流的测量、非接地的检查。,应按照产品说明书，用万用表测量是否有电压输出，用直流电压测 试正极、负极的极性是否接错；可用直流电流表测量短路电流。,二、,大型并网光伏电站施工,4,防雷和接地施工,1,电气系统的接地符合,电气装置安装工程接地装置施工及验收规范,（,GB50169,）的规定。,2,光伏发电系统的升压系统，满足,交流电气装置的接地,（,DL/T621,）的规定。3,光伏发电系统和并网接口设备的防雷和接地，符合,光伏（,PV,）发电系统过电压保护导则,（,SJ/T11127,）的规定。,4,对需要接地的光伏发电系统设备，应保持接地的连续性和可靠性。接地装置的接地电阻值必须符合设计要求。当以防雷为目的的进行接地时，其接地电阻应小于,10,。光伏发电系统保护接地、工作接地、过压保护接地使用一个接地装置，其接地电阻不大于,4,。,二、,大型并网光伏电站施工,5,电站防雷设计可以参与,建筑物防雷设计规范,GB50057-1994(2000)。,6,避雷带（网）及其支持件安装位置正确。焊接固定的焊缝应饱满无遗漏，防腐良好；采用螺栓固定的应采取双螺帽等防松措施；避雷带（网）应平整顺直，固定点支持件间距均匀，固定可靠。,二、,大型并网光伏电站施工,光伏发电系统的调试步骤应为：先调试光伏组件串，调试合格后再依次调试光伏方阵、光伏发电系统直流侧和整个光伏发电系统，直至合格。,进行光伏发电系统电能质量测试：工作电压和频率、电压波动和闪变、谐波和波形畸变、功率因数、三相输出电压不平衡度、输出直流分量等应符合,电能质量供电电压允许偏差,（,GB/T12325,）、,电能质量电压波动和闪变,（,GB/T15946,）、,电能质量公用电网谐波,（,GB/T14549,）、,电能质量三相电压允许不平衡度,（,GB/T15543,）的规定，以及用户与本市电网经营企业签订合同的要求。,进行电网保护功能检测：过,/,欠电压保护、过,/,欠频率保护、防孤岛效应、电网恢复、短路保护、逆流保护，其应符合,光伏发电系统并网技术要求,（,GB/T19939,）的规定。,二、,大型并网光伏电站施工,实例说明光伏电站的设计,大型光伏电站的系统组成,大型光伏电站的施工,光伏并网对电网的影响,我国的太阳能光伏发电呈现出“大规模集中开发、中高压接入”与“分散开发、低电压就地接入”并举的发展趋势。,大型电站形式,分布式电源形式,光照资源的随机性、间歇性、周期性是光伏电站对电网产生影响的最主要因素,与常规电源相比光伏发电的自身特点,通过电力电子器件并网,没有旋转部件：没有惯性、没有阻尼3.,光伏发电对电网的影响,光伏发电通过电力电子逆变器并网，易产生谐波、三相电流不平衡；输出功率随机性易造成电网电压波动、闪变,建筑光伏直接在用户侧接入电网，电能质量问题直接影响用户的电器设备安全。,电能质量问题,浙江示范工程,在10kV接入、400V接入、220V接入系统中，都检测到谐波电流总畸变率偏高的问题。随着容量的增大，谐波电流对电网的影响将进一步加大。,太阳能资源具有间歇性、周期性、波动性、周期性等特点。当光伏发电在电源中的比例不断增大的时候，对电网调峰的影响将愈加显著。,光伏电源只在白天发电，具有一定的正调峰特性,解决光伏发电的短期功率波动问题、,如何利用光伏发电的正调峰特性进行合理的经济调度,解决输电通道的利用率问题。,电网调频与经济运行问题,西藏羊八井,100kW,电站：最大功率变化率每分钟,70,；,浙江示范工程（运行,3,个月）：,250kW,屋顶工程实测最大功率变化率为每分钟,20,60kW,屋顶工程实测最大功率变化率为每分钟,25,采用“集中开发、高压送出”模式开发的大规模光伏电站多集中在西北、华北等日照资源丰富的荒漠,/,半荒漠地区，而这些地区一般地域范围广而本地负荷小，光伏电站的电力需要进行远距离输送。,随着光伏电站数量和规模的不断加大，光照短期波动和周期性变化引起的线路电压超限现象将逐步出现，长距离输电的电压稳定性问题将成为制约大规模光伏电站建设开发的主要因素之一。,光伏发电的运行控制特性完全由电力电子逆变器决定，没有转动惯量和阻尼特性，与常规发电机组有较大的区别。光伏发电的大规模接入对电网的安全稳定分析提出了新的挑战。,大电网稳定控制问题,根本原因：,我国的中、低压配电网主要是中性点不接地,(,或经消弧线圈接地,),系统，采用单侧电源辐射型供电网络。,光伏电源接入配电网，使配电系统从放射状结构变为多电源结构，潮流和短路电流大小、流向以及分布特性均发生改变。,配电网的运行控制问题,电压调节问题,原有的调压方案不能满足接入分布式电源后的配电网电压调节要求。因此必须评估分布式电源对配电网电压的影响，研究新的调压策略,配电网的运行控制问题,对有载调压分接头动作影响,高电压：,DG,接入馈线，变压器一次电压接近上限时,低电压：,DG,安装在,LTC,或者电压调节器侧,对,VQC,影响,DG,启停，无功变化造成,VQC,动作次数越界,配电网的运行控制问题,继电保护问题,在线路发生故障后，继电保护以及重合闸的动作行为都会受到光伏发电系统的影响。对基于断路器的三段式电流保护的影响最为显著。,导致本线路保护的灵敏度降低及拒动；,导致本线路保护误动,导致相邻线路的瞬时速断保护误动并失去选择性,导致重合闸不成功,日本,2.2MW,太阳城项目,：大量配电网保护更换；,浙江示范工程,：加装低周、低压解列、过流等保护；校核和调整,10kV,电流速断、延时电流速断、过流保护、反向故障保护定值,。,配电网的运行控制问题,孤岛引起的安全问题,线路维护人员人身安全受到威胁,与孤岛地区相连的用户供电质量受影响（频率和电压偏出正常运行范围）,孤岛内部的保护装置无法协调,电网供电恢复后会造成相位不同步,孤岛电网与主网非同步重合闸造成操作过电压,单相分布式发电系统会造成系统三相负载欠相供电,配电网的运行控制问题,配电网的监控通信,我国配电网的信息自动化水平相对落后,10kV,及以下低压线路一般不具备通信通道,光伏发电带来的双向计量计费问题,大量分布式光伏发电的接入使配电网对大型发电厂和输电网的依赖逐步减少，使得如何在配电网中确定合理的电源结构、如何协调和有效地利用各种类型的电源、在配电网规划中如何考虑分布式光伏发电的影响等问题的研究，成为迫切需要解决的课题。,电网的损耗主要取决于系统的潮流，分布式光伏发电系统影响系统的潮流分布，也必然影响配网的损耗。光伏系统晚上不能发电，需要大电网作为备用，所以并不能降低配电网的建设和改造费用。而系统网损的大小、配电网建设改造投资多少都直接决定着电网的效益。,传统的配电网计算分析和规划设计方法已经不适用于包含大量分布式光伏发电的配电网，因此，必须针对新型的电源结构和供电方式，研究适合分布式光伏系统接入的配网分析理论和规划设计方案。,配电网的规划设计,增加了电力负荷的预测难度,由于用户可根据自身实际需要安装使用分布式光伏系统，与电力负荷相抵消，对规划区负荷增长的模型产生影响，从而更难准确预测电力负荷的增长及空间负荷分布情况。,加大了配电网规划的不确定性,由于分布式光伏系统安装点存在不确定性，而其输出电能的随机特性，不能为规划区提供持续的电力保证，使变电站的选址、配电网络的接线和投资建设等规划工作更加复杂和不确定。,提高了配电网规划适应性要求,虽然分布式光伏系统的大量接入能减少或推迟配电系统的建设投资，但若位置和规模不合理，则可能导致配电网的某些设备利用率降低、网损增加，电网可靠性降低。,配电网的规划设计,降低配电网设备利用率,对于联网运行的分布式发电设施，系统需要为其提供运行备用容量，以保证用户的用电可靠性，相应的配电线路和变电设施因长期为分布式发电提供备用而处于轻载。,增加电网运行成本,目前为太阳能发电提供系统备用以及调峰、调频、调压等辅助服务没有建立定价和补偿机制，随着分布式能源的大规模发展，也将增加电网的运行成本。,对电网经济性的影响,