【光伏电站设计中的电气部分设计综述2800字】

光伏电站设计中的电气部分设计综述目录TOC\o"1-2"\h\u25250光伏电站设计中的电气部分设计综述 1246541.1孤岛效应 115541.1.1孤岛效应的影响 2246661.1.2孤岛效应的防治 2140711.2逆变器 3271891.2.1逆变器的构成 3135441.2.2逆变器的作用 3190681.2.3逆变器的选用 4327461.3防雷设计 51.1孤岛效应如下图所示，当光伏并网发电系统为正常负载供电的运行状态时,若并网存在,太阳能光伏并网发电系统的电能不仅仅可以直接供并网负载使用,还甚至可以将多余的并网电能直接输入公共电网。当公共电网发生意外不能正常运行工作时,太阳能光伏发电系统仍能够独立于电网系统单独为负载提供电能,这种现象称之为孤岛现象。此项目名称之的由来是因为太阳能光伏电网发电设备与光伏负载可独立持续运转,将光伏发电系统与公共电网系统完全隔离,光伏发电系统的负载上仍然保有剩余电能的持续产生、传输、分散和消耗,形成现代电力系统中的孤岛效应。光伏发电系统电网负光伏发电系统电网负载光伏发电系统电网光伏发电系统电网负载1.1.1孤岛效应的影响风力发电、水力发电、太阳能光伏发电等分布式发电系统都会发生孤岛现象，由于孤岛现象的发生，当电网发生意外不能正常工作时，负载仍由太阳能光伏发电系统持续独立供电，将对维修人员、电网和负载带来诸多不好影响。当太阳能光伏发电系统正常工作时，电网可以作为参考信号约束系统的输出。一旦电网当电网发生意外不能正常工作时，将失去参考信号的约束，此时系统的输出电流、输出电压及频率均会偏离电网，不稳的电流谐波将会损坏敏感负载。当电网恢复的瞬间还会产生较大的冲击电流损害设备，还有可能产生同步问题。1.1.2孤岛效应的防治方法一：被动检测法。包括电压与频率的保护继电器检测方法、相位跳动检测法、电压谐波检测法、频率变化率检测法、输出功率变化率检测法、电力传输线载波法。被动功率监测的方法通常可以应用于存在逆变器的相关输出功率与相关负载功率未完全达到平衡运行状态的这种情况下,可检测到孤岛现象,此方法的条件束缚比较大。REF_Ref28583\w\h[1]方法二:主动式检测法。当光伏电网线路发生电源中断或断电故障时,太阳能光伏电网发电管理系统中由于光伏逆变器的需要存在，它就会直接使系统的输出信号控制在电网允许使用范围之内，系统输出功率与光伏负载功率处于达到平衡值的状态,此时在被动电压检测法的盲区。主动检测法在光伏逆变器的逆变输出端,人为主动的对系统的驱动电压或者驱动频率信号施加一种周期性的被动干扰,观察逆变电网运行是否已经受到干扰的影响,由此可用来准确判断电网的各种故障发生情况。此方法极好的弥补被动检测法的不足,常用的主动式检测法有输出电压变动方式、加入电感或电容器、频率偏移法。日常生活中,为了达到理想的检测效果,往往同时应用两种检测方法。1.2逆变器逆变器的工作主要是直流向交流的转换，光伏发电对逆变器的要求为：通过光伏方阵和逆变器后使变换后的交流电的电压和频率与电网系统中的保持一致，逆变器在光伏系统中的地位至关重要。1.2.1逆变器的构成逆变器主要由输入电路、主逆变电路、输出电路、控制电路、辅助电路、保护电路六部分组成。图4-3逆变器结构图1.2.2逆变器的作用逆变器在光伏系统中占据核心地位，其主要作用是对整个系统进行监控和后期运行过程中的保护。(1)自动运行和自动停机由于昼夜更替以及大气条件的原因，每时每刻太阳能辐射强度都在变化，太阳能的辐射强度可以影响太阳能电池板的输出功率，它们之间的呈正比关系。太阳能电池板的输出功率直接影响了逆变器的工作和停机，当太阳能电池输出功率＞逆变器工作时必须的输出功率时，光伏系统自动运行；当太阳能电池板的输出功率＜逆变器工作时必须的输出功率时，光伏系统自动停止。因此，当阳光充足时光伏系统能够实现自动运行，为用户提供电能，当夜晚降临太阳辐射强度减小光伏系统可以完成自动停止，不需要人为干涉。(2)最大功率点跟踪（MPPT）已知太阳的辐射强度和太阳能电池板的自身温度均能够影响光伏方阵的输出功率，由于太阳的辐射强度和电池板的自身温度都在发生变化，因此光伏系统中的最佳工作点，即能够产生最大功率的工作点也在不断地发生变化。当光伏系统一直处于最佳工作点工作时，光伏方阵的输出功率才能构达到最大。能够实现这个条件的技术就叫做最大功率跟踪控制技术，根据不完全统计可以预测到，拥有MPPT跟踪技术的发电系统其发电量可以提高50%。(3)保护电网光伏发电系统中的逆变器均带有防孤岛装置，当电网发生故障或者断电时光伏系统就会自动停止工作，从而保证电网安全，防止在电路维修过程中还会由光伏发电系统向电网传送电力，威胁维修人员的生命安全。因此并网型光伏发电系统并不能实现电网停电仍能独立发电的功能，如果想要家用电不被电网系统影响，则需要考虑安装能够储存电能的离网型光伏发电系统。1.2.3逆变器的选用我们已经知道逆变器在光伏发电中具有至关重要的地位，逆变器的安全性和效率直接影响整个系统的运行，A工学院校内的光伏建筑一体化的光伏电站装机规模相对较小，太阳能电池板的分布在校园内比较分散，多个屋顶上的光伏组件的朝向和倾角等参数也不尽相同，很难达到集中逆变的条件，所以需要选用多台小型逆变器串联，来确保实现最大功率跟踪使每栋楼顶的光伏方阵都以最大功率工作。由于光伏发电系统需并入中低配电网中，逆变器必须能做到预防孤岛效应，保证电网安全。通常情况下逆变器所允许的最大的直流输入功率应大于光伏方阵的实际最大直流输出功率。我校所建设的属于中小型光伏系统，本次建设通过对比选择了锦浪品牌GCI型逆变器，该逆变器的总电流畸变率小于3%，具有较高的稳定性，最大效率高达98.1%，具备直流反接保护、交流短路保护、浪涌保护等众多功能可满足我校光伏电站建设的需求。图4-4锦浪品牌GCI型逆变器1.3防雷设计由于光伏发电系统的光伏方阵均安装在空旷的室外，不仅没有遮挡物，而且占地面积巨大，很容易被雷电击中从而导致电压过高，对系统的稳定性造成不良影响，因此光伏发电系统需要采用一定的防雷措施。雷电对光伏发电系统会产生如下危害：当雷电直接射击到太阳能组件时会产生十分强大的脉冲电流，同时还伴随着极高的温度，在猛烈的直击雷的冲击下整个系统都将会瘫痪，造成不可估计的损失。雷电还会对逆变器造成危害，用户端负载没有输出电压信号，用电设备无法正常工作；逆变器受损时太阳能电池中的直流电无法正常逆变为交流电，直流电压将会直接作用到负载，当电压达到一定高度的时候用电设备将会被烧毁。雷电天气时空气中的正、负电荷堆积形成放电现象，通过光伏发电系统的光伏方阵、配电线路或者接地线进入系统，称之为雷电浪涌。落雷区域的大地电位将会上升，电源侧电位相对较低会导致整个系统电流逆流。因此为了防止电流浪涌提出了以下