光伏组件基本结构知识

1、光伏组件根本结构知识一、和发电系统1二、光伏电站系统的主要组成局部21、光伏组件32、光伏逆变器73、直流防雷智能汇流箱104、就近升压箱室变电站115、高压开关柜126、SVG及连接变137、主变148、高压配电设备159、中性点接地保护装置1610、自动化系统17三、光伏系统的设计171、设计依据172、设计流程183、设计阶段184、设计原那么19四、光伏电站的运营与维护201、维护要求202、日常维护20五、光伏组件施工知识23一. 光伏发电系统光伏发电系统是利用太阳能组件和配套电气设备将太阳能转换 成所需要电能的发电系统.当光线照射到太阳能电池外表时,一局部光子被硅材料吸收,使 电子

2、发生了跃迁,成为自由电子,该自由电子在PN结两侧聚集形成 电位差,当外部接通电路时,在该电压的作用下,将会有电流流过外 部电路产生一定的功率输出.该过程的实质是光子能量转换成电能的 过程.電流Electric Current光伏电站主要由光伏方阵、防雷汇流箱、直流配电柜、并网逆变 器、交流配电柜、SVG无功补偿系统、升压系统、高压保护系统、 直流系统、计量接入系统、监控通讯系统、交直流电缆、气象站、支 撑系统、防雷保护系统、照明系统、消防系统、暖通系统、给排水系 统、安保系统等构成；另设计单元逆变房、低压配电室、高压配电室、 消防通讯室、综合楼用于站区生活办公、监控治理.父电IUII系址分布式

3、光伏发电系统主要分为并网光伏发电系统和离网光伏发 电系统.并网发电系统又分为集中式光伏发电系统和分布式光伏发电 系统.二. 光伏电站系统的主要组成局部集中式光伏发电系统规模较大,安装集中,整体升压输送到电网. 建设地点主要是荒山荒坡、滩涂、戈壁、鱼塘等地.集中式光伏发电系统主要由光伏组件、直流汇流箱、并网逆变器、 交流配电柜、光伏支架、监控系统、电缆等局部组成.空空粗500MI井"分賢升什喪号b品小"关业"缨兰电柜500KW井网匣受刘k 細 LI:W竺兰疊SOOK并网逆变郢戏绕组升山刽1屈岛丛关粗MWl1、光伏组件1.1光伏组件的根本概念太阳电池组件一实用型功率系

4、统的根本单元,是光伏系统的主要 组成局部.是将太阳光的辐射能直接转换为电能的重要器件,是利用 光生伏打效应,将太阳辐射直接转化为直流电能成熟进行输出也是光 伏发电系统的核心部件.为使太阳电池在工程中应用,对硅电池片进行电气连接及结构集 成和封装成太阳电池组件简称组件o将多个电气性能相 同的太阳电池组件按一定数量串联后,就构成了光伏组串.一个或多 个光伏组串通过支架固定安装后便构成了光伏阵列.多个光伏阵列通 过方案的排列后便构成了光伏方阵.市面较的太阳电池组件主流种类有单晶硅、多晶硅、非晶硅薄膜 电池、碑化稼薄膜电池、硒锢铜薄膜电池,其中以多晶硅电池应用较 广.EVA TPI1.2光伏组件的安装

5、形式支架系统作为光伏阵列的支撑局部,连接根底与光伏组件;将光 伏组件根据设计的规定分为假设干个方阵.太阳电池组件的安装形式主 要有以下5种 建筑一体化BIPV、建筑一体化BIPV、地面固定安装、 单轴跟踪式、双轴跟踪式.建筑一体化BIPV屋面安装BAPV地面固定安装单轴跟踪式双轴跟踪式1.3设备选型1 光伏组件光伏组件转换效率需满足国家要求.非晶硅薄膜太阳电池虽具有弱光性好,受温度影响小等优点,但 非晶硅太阳电池换效率相对较低,且在长时间的光照下会出现衰减现 象.CIGS薄膜电池转换效率高,但本钱高.单晶硅、多晶硅太阳能电池技术成熟、性能稳定、光电转化效率 相对较高,已被广泛应用于大型并网光伏

6、电站工程.单晶硅比多晶硅 组件的光电转化效率略高,但单晶硅组件的价格比多晶硅组件的价格 略高近10%左右.多晶硅太阳能电池组件的功率规格较多,目前光伏 电站使用的有60芯片组件60块165*165硅片串联,功率约 250-265Wp,峰值电压约30V ,和72芯片组件72块165*165硅 片串联,功率约300-315Wp ,峰值电压约36V o 72芯片的组件可 节省支架本钱,但安装费用、其他电器设备单位本钱也偏高.2 光伏支架光伏支架一般采用固定倾角式钢制支架.单轴跟踪系统约可增加 12%的发电量依不同纬度.双轴系统约可增加20%的发电量依 不同纬度.跟踪系统投入本钱高、维护本钱高,稳定性

7、差,仅高纬 度工程会考虑.3支架根底支架根底一般有钢制螺旋桩、混泥土灌注桩、混凝土预制桩、混 凝土预制根底配重式.螺旋桩适合土层较好、腐蚀性少的场地, 工期快.混凝土灌注桩现场调节性能好,本钱稍低.2. 光伏逆变器2.1根本概念光伏逆变器将直流电转换成交流电,是光伏系统的最主要电气设 备.主要分为并网逆变器、离网逆变器、组合型逆变器.并网逆变器 又包括:微型逆变器、组串型逆变器、集中型逆变器.并网逆变器是负责将光伏直流电能转变为交流电能、实现和公用 电网的连接重要设备,具备电网信号检测、防孤岛保护、直流输入检 测和最大功率跟踪、通讯等功能.主要分集中逆变器、组串逆变器和 组件逆变器.集中逆变器

8、一般用于大型地面电站,并具备低电压穿越功能,同 时要求不自带隔离变压器.集中逆变器和组串逆变器均可用于中小型 用户侧并网系统.组串逆变器一般采用非隔离方式,可户外安装.组件逆变器是采用交流母线的方式,将每块电池组件单独进行电 力变换输出,系统结构简单,一般用于小型家用分布式并网发电系统.公4常规所说的电平就是指电路中两点或几点在相同阻抗下电量 的相比照值.相对于传统的两电平全桥逆变器,三电平NPC逆变器具有一系 列优点：1 开关损耗小,效率高；2 开关动作时dv/dt小,引起的 电磁干扰EMI 小；3 输出电压波形为三电平,谐波含量少,所 需的滤波电感量小,有利于降低系统本钱和功率损耗.2.3

9、设备选型9逆变器应具有一定的抗干扰水平、环境适应水平、顺势过载水平 及各种保护功能.在满载时,效率必须在95 %以上,在10%额定功 率下,也要保证90%以上的转换效率.逆变器采用集成直流柜方案 可降低本钱.逆变器的MPPT电压范围尽可能宽,最大直流电压尽可能高.逆 变器输入直流电压有较宽的范围.由于太阳能光伏电池的端电压随负 载和日照强度的变化范围t匕较大.直流电压高可已降到本钱.大型电站1MW单元常用两台500RW的逆变器分裂运行.100kW 和250kW大机在分布式电站应用较多.针对山地光伏电站不同的倾角和朝向,宜采用组串式逆变器已提 高发电性能.需考虑海拨、污秽等级的降容因素.3. 直

10、流防雷智能汇流箱3.1根本概念汇流箱主要作用就是对光伏电池阵列的输入进行一级汇流,用于 减少光电池阵列接入到逆变器的连线,优化系统结构,提升可靠性和 可维护性.在提供汇流防雷功能的同时,还监测各光伏组串运行状态,输出 电流、电压、功率,和防雷器状态、直流断路器状态采集,装置标配 有 RS485 接口.I=石云砂二« W W <«3 S M 3.2设备选型常用的直流防雷汇流箱有12汇1 ,16?匚1分支15A输出250Ao 正负极熔断器保护.直流配电柜或逆变器未设置防反二极管,一般需 安装55A/1600V低压降防反二极管.4. 就近升压箱室变电站4.1根本概念箱式变电

11、站简称箱变是一种把高压开关设备、配电变压器和 低压配电装置,按一定接线方案组合在一个或几个钢结构箱体内的紧 凑型成套配电装置.美式箱变采用品字形排布,前面为高、低压操作间隔,操作间隔 内包括上下压接线端子,负荷开关操作柄,无载调压分节开关,插入 式熔断器,油位计等；后部为注油箱及散热片,变压器绕组、铁芯、 高压负荷开关和熔断器放入变压器油箱中.变压器取消油枕.美式箱变比欧式箱变结构更合理,体积小、过载水平要强甚至 允许过载2倍2个小时,过载1.6倍7个小时而不影响箱变寿命.I4.2设备选型主变一般都是采用美式箱变,容量按发电单元规模配置1000kVAo 在太阳资源较好的地方,可以考虑1100k

12、VAo必要时低压侧可以采 用抽出式断路器方便检修.还需考虑海拨、污秽等级修正绝缘水平.5、高压开关柜高压开关柜是用于电力系统发电、输电、配电、电能转换和消耗 中起通断、限制或保护等作用的电器产品.I般含高压断路器(熔断器)、弹簧操作机构、接地开关、高压 避雷器、电流互感器、微机保护装置、各类仪表等.光伏电站常用开关柜型号：KYN61-40.5o含进线柜、出线柜、PT柜、站用电柜、SVG柜、接地变柜.常 用真空断路器,SVG柜一般采用SF6断路器.特殊情况要求用充气柜.6. SVG及连接变6.1根本概念静止无功发生器(Static Var Generator),简称为SVGO是指由自 换相的电力

13、半导体桥式变流器来进行动态无功补偿的装置.由三个基 本功能模块构成：检测模块、限制运算模块及补偿输出模块.I相比传统SVG运行稳定、响应时间快、调节平滑、运行范围宽、 容量大.分直挂式和带降压变压器,内部连接方法也分星行和三角形.6.2设备选型SVG容量一般按系统接入批复配置.依电压等级及接入要求选 择是否配置连接变和内部功率模块的接法.相应的开关柜宜选用SF6 断路器.还需考虑海拨、污秽等级修正绝缘水平.主变是光伏电站依接入电压等级接入点要求设置的主升压变 压器,设置与否也W工程容量有关.采用有载调压方式.设平衡绕组消除3次谐波,一般采用 YN/ynO/dll连接组别.8. 高压配电设备8.

14、1根本概念光伏电站35kV并网接入时直接从开关柜出线.采用110kV或更高电压等级并网接入时,需设置相应高压间隔 和配电装置.般分GIS和室外敞开式配电装置.主要含断路器、隔离开关、接地开关、PT、CT、母线等.18.2设备选型高压配电装置GIS占地小、价格高、稳定性好,现场安装快.敞 开式配电装置站地大、本钱低.9、中性点接地保护装置变压器中性点接地保护装置专用于电力变压器中性点,以实现变 压器中性点接地运行或不接地运行两种不同的运行方式；从而预防由 于系统故障,引发变压器中性点电压升高造成对变压器的损害.常用形式：小电阻接地、消弧线圈接地、间隙接地、接地变接地, 或组合使用.10、自动化系

15、统光伏发电自动化系统包括微机监控系统、五防系统、远动通信系 统、故障录涉及解列、电能质量在线监测系统、光功率预测系统(天 气预报数据采集系统)、有功、无功功率限制系统、母差保护、线路 保护、光差保护、主变测控及保护、直流电源系统、火灾报警系统、 视频监控系统.监控系统可对太阳能光伏电站里的电池阵列、汇流箱、逆变器、 交直流配电柜、等设备进行实时监控和限制,通过各种样式的图表及 数据快速掌握电站的运行ft况具友好的用户界面、强大的分析功能、 完善的故障报警保证了光伏电站的完全可靠和稳定运行.三. 光伏系统的设计1. 设计依据(1) 招标要求、业主技术要求(设计范围)(2) 可行性硏究报告(3)

16、地质勘查报告(4 )电气一次、二次接入系统报告及批复(5) 工程租地、征地红线图(6) 场地地形地貌图(7 )?光伏发电站设计标准?GB 50797-2021(8 )?光伏发电站接入电力系统技术规定?GB亿19964-2005 (9 )踏勘或尽调报告(10 )工程会议纪要(11 )与工程情况相关的法规和标准2、设计流程确宗i殳计阶段,制 定卷册目录及岀囹 方案地矽堆總在探水浜、电力接入及运辔水平考査工程槪识盘说阴琨目分析菱统蚕入報色及审车石貯報色及一衣.二衣矢复玮 巨免红线厨/坐挣、逐影熄叢區.址建报爸耳更丢宰、水魂.买谆、妄谆、才昼、文移等面光伏电站工程设计塢程电气专业设计土建专业设计设计现

17、场牆勘f电气总平面布置电气主接线电气一次设计f电气二次i殳计昜志光伏三列爭刊老弍、色咼.證、诗玉区定產谨定系统方眾荧关建设冬逵圭兰的9C分、发岂至元系统、芝三芒老N冬.至巨电系统、更 砺、易壬妄送、皇线歎W决封逵等K：土建提资兰函.今注、壬公妾坯基狂、主扶M荽、E冬克公文笑、衣痔金奴芝三MWZ 5VG乳垃交筠卑匚卫卑纟笹荃灵爭综合姿、疋岂室.SVG室、适妾室门三室、设冬基三、穽伏支簧系统参入报皆眾谆言言乂、可示报合：诗古老乂、免穷报色f I外线送出工程(外协I f I水暖囹|越排水、采垂遷凡3、设计阶段我国工程工程建设一般分为工程筹划与决策、工程准备、工程实 施、工程竣工与验收等四个阶段,光伏

18、电站的设计也可以按这四个阶 段进行划分.工程筹划与决策阶段：该阶段的主要任务是对工程工程投资 的必要性、可能性、可行性以及为什么要投资、和谁投资、如何实施 等重大问题进行科学论和多方案也交.(2) 工程准备阶段：工程备案后,就可以进入工程准备阶段.在 条件具备时,工程业主应在初步设计开展之前对光伏组件、逆变器等 主设备进行招标.设计方一般应提供相应主设备的技术标准书.(3) 工程实施阶段：工程实施阶段设计方的主要任务是围绕工程 建设,提供产品或技术效劳等.(4) 工程竣工阶段：在工程竣工阶段,设计方的主要任务是编制 竣工图.4. 设计原那么匹酉己性原那么：保证系统是最优化设计,各组成局部匹配良

19、好, 系统运行在最正确状态.(2) 先进性原那么：随着太阳能技术的开展,太阳能系统设计必须 考虑先进性,使系统在一定的时期内保持技术领先性,以保证系统具 有较长的生命周期.(3) 实用性原那么：太阳能系统设计充分考虑我国太阳能电源设备 生产现状,选用有大规模实际工程应用经验的产品,采用先进成熟的 技术,保证产品的稳定性、可靠性和可维性.(4) 经济性原那么：太阳能电源系统设计在保证系统各项技术指标 的前提下,努力降低工程、设备本钱,提升系统的性能价格比保证用 户的投资效益.!1!光伏电站的运营与维护1. 维护要求(1) 光伏电站的运行与维护应保证系统本身平安,以及系统不会 对人员造成伤害,并使

20、系统维持最大的发电水平.(2) 光伏电站的主要部件应始终运行在产品标准规定的范围之内, 部件上的警示标识应保持完整,接线端牢固可靠,达不到要求的应及 时更换.(3) 光伏电站的主要部件在运行时,温度、声音、气味等不应出 现异常情况,指示灯应正常工作并保持清洁.(4) 光伏电站运维人员应具备自身责任相应的专业技能,工作前 按要求W?防护举措.(5) 运维的全部过程需进行详细记录并妥善保管,并对每次故障 记录进行分析.2、日常维护a)光伏阵列光伏组件外表应保持清洁,定期清洗:(1) 柔软洁净布料擦拭,严禁用腐蚀性溶剂和硬物擦拭.(2) 辐照度低于200 W/m2情况下清洗,不宜使用与组件温差较大的液体清洗组件.(3)严禁在风力较大,大雨、大雪的气象条件下清洗组件.定期检查,发现问题应立即调整或更换组件:(1) 组件存在玻璃破碎、背板灼烧、明显颜色变化等;(2) 电路连接间形成连通通道的气泡；(3) 接线盒变形、扭曲开裂、烧毁等；(4) 金属边框组件与支架结合良好,并牢固接地:(5) 支架所有螺栓、焊接和连接牢固可靠,外表防腐层不存在开裂或脱落.d)直流汇流箱1 )不存在箱体变形、锈蚀、漏水等,外外表平安警示完好无损, 防水锁启闭灵活,防火