光伏电站智能化运维技术 课件 第一章 集中式并网光伏电站概述

第1章集中式并网光伏电站概述

【学习目标】1.了解光伏发电技术产生的时代背景和现实意义2.了解光伏发电的相关定义及光伏电站的分类和特点3.掌握集中式并网光伏电站的组成结构和特点4.掌握集中式并网光伏电站中各主要设备的组成结构功能和特点1.1光伏发电技术概述

1.1光伏电站分类1.1.1光伏发电技术产生和发展的时代背景

1.1光伏电站分类1.1.2光伏发电的原理和光伏电站的定义图1-1光伏发电原理示意图1.光伏发电的原理

1.1光伏电站分类1.1.2光伏发电的原理和光伏电站的定义2.光伏电站的定义

光伏发电系统是指直接将光能转变为电能的发电系统。光伏电站是光伏发电系统的一种具体表现形成，它的主要部件是光伏电池、蓄电池、控制器和逆变器、升压装置等。其特点是可靠性高、使用寿命长、不污染环境、能独立发电又能并网运行。（1）可持续利用，不存在枯竭的风险。（2）光伏发电的电能损耗少。（3）光伏发电的发电效率高。（4）光伏发电安全清洁可靠，无污染无噪声。（5）不受地域限制，安装形式灵活多样。（6）安装运行与维护简单方便。（7）光伏电站工作性能稳定可靠，使用寿命长（30年以上）。（8）建设周期短。优点：1.1.3光伏发电的优缺点缺点：（1）能量密度低。（2）占地面积大。（3）光电转换效率低。（4）间歇性工作。（5）受气侯和环境因素影响大。（6）地域依赖性强。（7）系统成本高。（8）晶体硅电池的制造过程高污染、高能耗。1.1.3光伏发电的优缺点按是否并网划分带储能装置的离并网混合式光伏电站1.1.4光伏电站分类

中型光伏电站按装机容量划分装机容量≤1MWp

1MWp≤装机容量≤30MWp；装机容量>30MWp。小型光伏电站

大型光伏电站1.1.4光伏电站分类1.1.4光伏电站分类按接入电压等级划分380V电压及以下等级接入电网通过10kV或35kV电压等级66kV及以上电压等级接入电网1.1.4光伏电站分类1.1.4光伏电站分类按建设地点划分地面光伏电站屋顶光伏电站农业大棚光伏电站山坡光伏电站水上光伏电站漂浮式光伏电站1.1.4光伏电站分类1.2集中式并网光伏电站的组成结构和特点1.2.1集中式并网光伏电站的组成结构1.依据设备在实际电站的分布来划分的集中式并网光伏电站组成结构2.依据设备在实际电站的功能来划分的集中式并网光伏电站组成结构1.依据设备在实际电站的分布来划分

光伏电站区光伏生产区集控中心光伏阵列区（包含光伏阵列和直流智能汇流箱）逆变房（包含有直流配电柜，三相并网逆变器、逆变器电源柜和通讯柜）箱式升压变电站房（即箱变，内含低压柜、高压柜和组合式升压变压器）生产建筑用地生活服务设施用地二次升压变电站（35kV、110kV配电室，变电站主控室、SVG室）辅助生产建筑用地（包括光伏电站中控室、计算机房、通信室、电工维护实验室、库房、办公室、会议室、停车室等）职工宿舍，食堂，休闲运动活动区等综合水泵房综合楼生产楼图1-4依据设备在实际电站的分布来划分的集中式并网光伏电站组成结构图1.依据设备在实际电站的分布来划分

图1-5集中式并网光伏电站组成结构实物构成示意图2.依据设备在实际电站的功能来划分

光伏电站的电气一次系统是指光伏组件阵列、逆变器、升压变压器等设备组成的用来完成光伏发电、输电、变电、配电功能的系统。一次系统是供电系统的主体，其显著的特点具备高电压或大电流2.依据设备在实际电站的功能来划分

光伏电站的二次系统是指由计算机监控和通讯系统、继电保护和自动化系统、测量和信号采集系统所组成的。完成对一次系统设备的监视、控制，保护和测量，使一次系统能安全经济运行。2.依据设备在实际电站的功能来划分电气一次设备光伏电站电气设备光伏生产区电气一次设备（光伏阵列、直流智能汇流箱、直流配电柜、并网逆变器、交流配电柜）35kV箱式变电站内高压设备（35kV进线柜、35kVPT柜、35kV并网出线柜、35kV计量柜、35kV所用变柜、站用变压器、35kVSVG成套装置、35kV消弧接地变成套装置）110kV变电站设备（110kV主变压器、110kV隔离开关、110kV断路器、110kV避雷器、110kV电流互感器110kV电流互感器、主变中性点设备）综合楼中控室设备（以太网交换机、远动通信管理机、故障录波屏、公用测控屏、分布式稳定控制屏、光功率预测屏、有功无功频率电压控制屏、直流电源屏、UPS交流屏等）光伏生产区测控设备（汇流箱、逆变器和箱式变电站监测设备、通信管理机、光电转换器、视频监控和火灾报警设备）电气二次设备35kV配电室测控设备（微机综合保护测控、接地变压器测控、站用变测控、35kVPT测控、无功补偿SVG测控等）图1-6集中式并网光伏电站电气设备构成图2.依据设备在实际电站的功能来划分图1-7集中式并网光伏电站电气二次设备的实物分布图1.2.2集中式并网光伏电站的特点优点：

（1）选址更加灵活，发电量较多，光伏输出的电能稳定性较好，削峰作用明显。（2）运行方式较为灵活，相对于分布式光伏电站来说可以更方便地进行无功功率和电压的控制，更容易实现电网频率调节。（3）环境适应能力强，不需要水源、燃煤等原料，运行成本低，便于集中管理，可以很容易地实现扩容。

1.2.2集中式并网光伏电站的特点缺点：

（1）需要占用大量的土地资源，需要依赖长距离输电线路，使得输电线路的损耗、电压跌落、无功补偿等问题比较突出。（2）大容量的光伏电站由多台变换装置组合实现，这些设备的协同工作需要进行统一管理，目前这方面技术尚不成熟。（3）为保证电网安全，大容量的集中式并网光伏电站接入需要有低电压穿越即LVRT等新的功能，这一技术往往与孤岛存在冲突。

1.3集中式并网光伏电站智能化监控系统的组成结构和功能1.3.1集中式并网光伏电站智能化监控系统的组成结构实现光伏电站运行数据采集、显示、传输、分析和处理等的综合智能化监控系统。1、什么是智能化监控系统？站控层网络层间隔层现场层设备监视、测量、控制、管理中心主要设备包括主机、操作员站、远动工作站、工程师站、打印机、GPS对时装置。分别布置在对应的开关柜内。是全站的信号转换与通信联络层。完成智能汇流箱、逆变器、箱变的数据采集及数据信号的规约转换。主要设备包括环境参数采集仪以及全站一次设备所用的保护、测量、计量设备。包括网络设备及规约转换接口、以太网交换机等设备。1.3.1集中式并网光伏电站智能化监控系统的组成结构2、智能化监控系统的组成有哪些？

3、智能化监控系统的功能有哪些？

C光伏设备及逆变器等的测量和信号采集系统的功能F箱式变电站和110kV升压站的监控功能B中控室计算机监控系统功能ADEG自动装置的功能继电保护装置的功能电源系统的功能火灾自动报警系统的功能H视频安防监控系统的功能1.3.1集中式并网光伏电站智能化监控系统的组成结构

3、智能化监控系统的功能

中控室计算机监控系统功能A

3、智能化监控系统的功能——中控室计算机监控系统功能①数据采集与处理功能；②安全检测与人机接口功能；③运行设备控制、断路器及隔离开关的分合闸操作、厂用系统的控制功能；④数据通信功能；⑤系统自诊断功能；⑥系统软件具有良好的可修改性，能很容易地增减或改变软件功能及方便升级。⑦自动报表及打印功能；⑧时钟系统。主要功能有：

3、智能化监控系统的功能

光伏设备测量和信号采集系统的功能B

3、智能化监控系统的功能

——光伏设备测量和信号采集系统功能（1）中控室采用微机监控，操作键盘对光伏组件及逆变器进行监视和控制。①显示设备运行状态、故障类型、电能累加。②键盘控制与电力系统软并网。（2）光伏组件及逆变器设有就地监控柜，可同样实现中控室中微机监控的内容。

温升保护、过负荷保护、电网故障保护和传感器故障信号等。（3）远程监控系统设有多级访问权限控制，有权限的人员才能进行远程操作。

3、智能化监控系统的功能

——光伏设备测量和信号采集系统功能（3）远程监控系统监控设备运行参数和状态。每台逆变器的运行参数和状态①直流电压、电流和功率；②交流电压和电流；③逆变器机内温度；④时钟和频率；⑤功率因数；⑥当前发电功率；⑦日发电量和累计发电量；⑧每天发电功率曲线图；⑨累计CO2

减排量；⑩监控所有逆变器的运行状态。

3、智能化监控系统的功能

——光伏设备测量和信号采集系统功能（3）远程监控系统采用声光报警方式提示设备出现故障，可查看故障原因及故障时间。

3、智能化监控系统的功能

——光伏设备测量和信号采集系统功能（3）远程监控系统采用声光报警方式提示设备出现故障，可查看故障原因及故障时间。监控的故障信息至少因包括以下内容：电网电压过高；电网电压过低；电网频率过高；电网频率过低；直流电压过高；直流电压过低；逆变器过载；逆变器过热；逆变器短路；散热器过热；逆变器孤岛；故障、通讯失败等。交、直流配电柜通过交、直流柜内设置的直流线路保护开关、电流表、电压表测量采集，远程集中监控。

3、智能化监控系统的功能

箱式变电站和110kV升压站监控功能C

3、智能化监控系统的功能—箱式变电站和110kV升压站监控功能

开关柜五防功能，五防具体是指：①防带负荷分、合隔离开关；②防误分、合断路器；③防带电挂地线、合接地开关；④防带地线合隔离开关和断路器；⑤防误入带电间隔。

3、智能化监控系统的功能

自动装置的功能D

3、智能化监控系统的功能---自动装置的功能

对于110kV送出线较短，且采用架空线缆的情况，因发生瞬时故障的可能性极小，且逆变器不容许短时间频繁启动，故一般不配置自动重合闸装置。但须配置故障录波装置，其功能是录取故障时35kV进出线、35kV母线、110kV出线的电流、电压等信号，供故障分析时使用。

3、智能化监控系统的功能

继电保护装置的功能E

3、智能化监控系统的功能---继电保护装置的功能

功能：①110kV变电站进线保护。

②35kV箱式变电站升压变压器保护高压侧为熔断器，低压倒为自动空气开关，当变压器过载或相间短路时，将断开高压倒熔断器与低压侧空气开关。③35kV厂用变压器保护。厂用箱式变电站变压器为干式变压器，由高压侧（35kV）熔断器及低压侧自动开关实现保护。

④并网逆变器保护并网逆变器包含有欠电压保护、过电压保护、低频保护、孤岛保护、短路保护等功能。

⑤送出线的110kV的保护功能送出线110kV装有小电流接地保护系统，为监视系统是否发生单相接地，在110kV侧另配置有一套接地监测装置。

3、智能化监控系统的功能

电源系统的功能F

3、智能化监控系统的功能---电源系统的功能①直流电源系统。

对计算机监控系统、断路器、通信设备及事故照明提供可靠的直流电源。组成：免维护铅酸蓄电池

直流馈线屏

充电设备直流系统与微机监控系统有通信联系接口，并具有三遥功能。

3、智能化监控系统的功能---电源系统的功能②交流不间断供电电源。UPS=UninterruptiblePowerSupply主要用于给部分对电源稳定