新能源发电知识介绍

南京国电南自自动化有限公司

2015-07,技术支持部

目录ONTENTSC12光伏发电3风力发电February6,2023,Slide24风电、光伏、光热的优缺点5继电保护配置光热发电一、风力发电——介绍风力发电就是把风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力动能。一、风力发电——原理风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风车技术，大约是每秒三公尺的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。一、风力发电——风电利用方式1：独立运行系统通常是一台小型风力发电机向一户或几户提供电力，它用蓄电池蓄能，以保证无风时的用电；2：风力发电并网运行向大电网提供电力，常常是一处风电场安装几十台甚至几百台风力发电机，这是风力发电的主要发展方向。一、风力发电——风力发电机组的构成风力发电机组的主要组成部分

-叶轮：将风能转变为机械能。

-传动系统：将叶轮的转速提升到发电机的额定转速

-发电机：将叶轮获得的机械能再转变为电能。

-偏航系统：使叶轮可靠地迎风转动并解缆。

-其它部件：如塔架、机舱等

一、风力发电——控制系统风力发电机组控制单元（WPCU）是每台风机的控制核心，分散布置在机组的塔筒和机舱内。由于风电机组现场运行环境恶劣，对控制系统的可靠性要求非常高，而风电控制系统是专门针对大型风电场的运行需求而设计，应具有极高的环境适应性和抗电磁干扰等能力，

一、风力发电——风机转速的范围风机转速的合理范围小风机启动在2-3m/s，切入风速在3-4m/s，额定风速在8-13m/s，总体来说，是越低越好，而且额定风速低要远远比启动风速低重要。

而且风机也有最大风速的，一般工作风速最大25m/s，极限风速30-50m/s。

一、风力发电——磁极与转速的关系

当转速较低时，可以增加磁极数来保证频率的稳定输出

n=60f/pn：电机转速，转/分钟

f：电源频率，在我国为50Hz

p：电机磁极对数，两极为一对、四极为两对如此类推

二、光伏发电——介绍

光伏发电技术是太阳能发电技术的一种，是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池，太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上控制器等部件就形成了光伏发电装置。二、光伏发电——原理介绍光伏发电系统由太阳电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成。太阳电池(solarcell)是以半导体制成的，将太阳光照射在其上，太阳电池吸收太阳光后，能透过p型半导体及n型半导体使其产生电子(负极)及电洞(正极)，同时分离电子与电洞而形成电压降，再经由导线传输至负荷；由于太阳电池产生的是直流电，需加装直/交流转换器，即逆变器，将直流电转换成交流电，提供电力给家电用品或各式电器。二、光伏发电——发电分类1：独立系统带有蓄电池系统相对复杂2：并网系统发电直接上网系统相对简单二、光伏发电——并网光伏发电

如上图所示，将出口为36VDC的光伏发电板串联起来后逆变成380V交流，再通过升压变升压并网。二、光伏发电——逆变器由于太阳能发电的直接输出为36VDC，为能向220VAC的电器提供电能或并入交流电网，需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能，因此需要使用逆变器。二、光伏发电——控制器太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过发电保护的作用，在温差较大的地方，还具备温度补偿的功能。光控开关、时控开关等功能是控制器的可选功能。二、光伏发电——太阳能跟踪系统太阳能跟踪系统作用：保持太阳能电池板随时正对太阳，让太阳光的光线随时垂直照射太阳能电池板的动力装置，采用太阳能跟踪系统能显著提高太阳能光伏组件的发电效率。目前太阳能跟踪系统是根据安放点一年中的每一天的不同时刻太阳所在的角度，将一年中每个时刻的太阳位置存储到PLC、单片机或电脑软件中，计算该固定地点每一时刻的太阳位置以实现跟踪。太阳能跟踪系统采用的是电脑数据理论，需要地球经纬度地区的的数据和设定，一旦安装，就不便移动或装拆，每次移动完就必须重新计算参数、设定数据和调整各个参数。

北京天诺基业科技有限公司已研发出了具有世界领先太阳空间定位跟踪仪，可以根据GPS定位系统自动调整太阳能跟踪系统参数。二、光伏发电——逆变器的保护（1）(1)输入欠压保护：当输入端电压低于额定电压的85％时，逆变器应有保护和显示。(2)输入过压保护：当输入端电压高于额定电压的130％时，逆变器应有保护和显示。(3)过电流保护：逆变器的过电流保护，应能保证在负载发生短路或电流超过允许值时及时动作，使其免受浪涌电流的损伤。当工作电流超过额定的150％时，逆变器应能自动保护。(4)输出短路保护逆变器短路保护动作时间应不超过0．5s。二、光伏发电——逆变器的保护（2）(5)输入反接保护：当输入端正、负极接反时，逆变器应有防护功能和显示。(6)防雷保护：逆变器应有防雷保护。三、光热发电——介绍太阳能光热发电是指利用大规模阵列抛物或碟形镜面收集太阳热能，通过换热装置提供蒸汽，结合传统汽轮发电机的工艺，从而达到发电的目的。采用太阳能光热发电技术，避免了昂贵的硅晶光电转换工艺，可以大大降低太阳能发电的成本，而且这种形式的太阳能利用具备其它太阳能转换所无法比拟的优势，即太阳能所烧热的水可以储存在巨大的容器中，在太阳落山后几个小时仍然能够带动汽轮发电。三、光热发电——技术路线三、光热发电——研发专题及单位序号研究专题研究单位1定日镜技术中科院电工所施耐德电气重庆大学上海旭孚太阳能2真空集热管清华大学北京桑达太阳能（北太所）山东力诺光热集团南京工业大学3镀膜、涂层材料武汉理工大学四川大学4储热、导热材料中科院电工所南京工业大学陶氏化学5反射镜中科院电工所东莞和信玻璃华博Flabeg公司三、光热与光伏发电的区别与光伏发电相比，光热发电没有生产太阳能电池带来的高能耗、高污染等问题，设备生产过程更清洁，发电的规模效益也更好。此外，由于光热发电采用储热装置，能够提供稳定的电力输出，与光伏发电相比，更容易解决并网问题。现在技术较成熟的槽式光热发电，需要消耗大量的水，因此在沙漠中的应用是个问题，光伏发电则不涉及这一问题。光热发电所需的建设面积较大，不如光伏发电灵活。在发电效率方面，光热发电也需要继续提升。对于两类发电技术未来的走势，业界普遍持较为开放的态度。光伏发电和光热发电是共生共存的关系，二者各有各的特点。光伏发电灵活，可应用于建筑、交通等多个领域，应用范围较广；光热发电则属于基础性能源，规模较大，容量也大，可以和传统火力发电进行有效的对接，不同的特点决定两者间可以相互配合。四、风电、光伏与光热发电的优缺点优点缺点风力发电1、可再生，永不枯竭;2、清洁，环境效益好;3、基建周期短;4、装机规模灵活。1、噪声，视觉污染;2、占用大片土地;3、不稳定，不可控;4、成本太高。光伏发电1、可再生，永不枯竭;2、安全，无噪声，无污染3、不受资源分布地域的限制，4、能源质量高；5、建设周期短，1、转化率低2、占地面积大3、成本太高光热发电1、可再生，永不枯竭;2、清洁，环境效益好;3、电能质量优良，可直接并网。4、可储能，可调峰，实现连续发电。1、占用大片土地;

2、成本太高。

3、转化率低4、受地理位置限制较大五、110kV部分继电保护配置方案110kV线路配置：

保护部分：PSL621UD

测控部分：PSR662U110kV母线配置：

保护部分：SGB750

公用测控部分：PSR661U110kV母联配置：

保护部分：PSL633U

操作箱：PCX-BSL

测控部分：PSR662U五、10kV继电保护配置方案10kV线路配置：

保测一体部分：PSL646U10kV电容器配置：

保测一体部分：PSC641U10kV电抗器配置：

保测一体部分：PST648U10kV站用变配置：

保测一体部分：PST645U10kV公用测控：

测控装置：PSR661U主变保护配置：

PST671U主变非电量配置：

PCX-BC电压配置：

PCX-BQ主变测控配置：PSR661U五、变压器继电保护配置方案五、后台及远动部分上级调度A网GPS远动网络打印机监控主机1监控主机2操作员工作站1工程师工作站后台系统配置：

PS6000+系统规约转