大型集中并网光伏电站硬件设计要求及安全保护

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大型集中并网光伏电站硬件设计要求及安全保护王志刚 *龙维绪崔海昱邓菊莲刘祖明廖华 涂洁磊0 F肓 i l—

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随着传统能源的枯竭、太阳能光伏电源的推广应用和各国政府的大力支持，越来越多的国家已经开始有计划地推广并网光伏发电，主要是建设户用屋顶光伏并网发电系统和兆瓦级集中大型并网发电系统

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等，特别是建设地面安装的兆瓦级集中并网光伏电站。光伏电站初期投入较大，尤其是电站的硬件设备投资最大。我们知道，而

充分利用光伏方阵所发的电力减小了能量大型并网光伏电站的硬件设计包括： 在光伏发电系统的设计中做出的每个决定的损耗，降低了系统的成本。是系统中需光伏组件的选型、架设计、变器、制但支逆控都会影口造价，向由于不适当的选择，轻易要专用的并网逆变器，以保证输出的电监测系统、可电缆、电系统、雷接地的设配防地使系统投资成倍增加，因此必须依据正力满足电网电力对电压、频率等电性能计以及基础设施建设等方面。 确的设计要求选择合适的硬件设备，另外指标的要求。并网光伏电站的建立可以 21光伏组件的选型及支架的设计要求 . 应加强整个电站及人员的安全保护。 光伏组件包括晶体硅光伏组件、薄膜对公用电网起到调峰作用，但并网光伏电站作为一种分散式发电系统，对传统组件、跟踪组件和聚光光伏组件等。它是光

向，例如孤岛 l大型集中并网光伏电站集中供电系统会产生不良影口效应、波污染等 谐。的组成及原理大型集中并网光伏电站如图 1所示， 它主要由光伏阵列、率变换器、制装置

功控

伏系统的核心，在系统中太阳电池所占投资比重最大，因此选择合乎系统需要的光伏组件，整个系统都有重要影响。选择对在组件时首先要求具有非常好的耐气候性，能在室外严酷的条件下长期稳定可靠地运

2电站的硬件设计要求 在考虑并网光伏电站设计过程时，由于

等组成[ 1 1种系统的特点就是把太阳电。这池组件产生的电能经过并网逆变器转换成

系统中没有使用蓄电池，太阳电池方阵产光伏组件时，任何生产厂家生产的光伏组生的电能直接并入电网，系统直接给电网符合市电电网要求的交流电后直接并入公件都必须经过中国国内的常规检测或国际用电网，电气原理结构框图如图 2所示 提供电力。因此我们在设计过程中并不考其。著名机构的认证，如通过 G/ 5 5或 IC BT9 3 E 因为直接将电能输入电网，免除配置蓄电虑太阳电池组件和蓄电池容量设计问题。 6 2 5的测试及 GB 1 9— 0 2I C 11丌 8 1 2 0/ 1 E池，掉了蓄电池储能和释放的过程，以而并网光伏电站的规模要由投资大小来决省所 6 6619 14:9 6的测试。目前光伏电站中的定，另外要注意系统的最佳倾角的选择，使光伏方阵还主要采用以晶体硅为主要材太阳电池组件全年的发电量最大。对于兆瓦料的太阳电池组件，时也可辅助采用部同级的大型并网光伏电站，们在设计过程中我

行，时具有高转换率和廉价性。外选择同另

一一嬲？一纛：■ l图 1大型并网光伏电站

需根据目前的并网逆变器的技术水平，考虑其灵活性、实用性、靠性等要求进行合可王志刚。 9 0年，士研究生， 18硕从事光伏科学技术的研究理的硬件设计。同时我们可以采用“中建集 E maljh 5 1 O i .o— i o n 2 x@sn c m: a设、多支路上网”的设计路线。 电话：3 5 5 2 5 1 7 92 2 1

订阅本刊请拨：0 0) 6 1 4 ( 1 8 8 8 3转 8 2 2 8 07 7

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P oo oti rjc h tv l cP oe t a分成熟的薄膜太阳电池组

件及跟踪和聚效率，应达到 9%以上『 0同。作为大型并网光 IE 2、E 6 2 E E9 9 IC 1 7还有 IC 1 0—— 7 E 6 0 3 2 0光组件等。 伏系统中应用的逆变器，了具有直流一 等相关国际或欧洲标准，对并网光伏发电除系统的电路拓扑结构以及控制策略都提出了更高的要求。

考虑了光伏组件的选型后，要将平板交流转换功能外，必须具有光伏阵列的还式的地面型太阳电池方阵安装在方阵支架最大功率跟踪功能和各种保护功能，了为

上，于支撑太阳电池组件。架可分为固不对公用电网造成不利影响，求输出抑 23电缆及控制监测系统的设计要求用支要 .

定式和跟踪式两种，基于跟踪式支架造价制谐波电流的电流。此在设计时有很多因

系统中电缆用于不同部件之间的连

高且技术复杂等特点，在整个系统中多采特殊的设计与使用上的要求，考虑输出接。在选取电缆时，注重如下因素：如应电缆用固定式的支架。在设计支架时我们有如功率和瞬时峰值功率，逆变器输出效率、的绝缘性能、热阻燃性能、 耐防潮和防光、 下要求：光伏方阵及所有的紧固件的结构输出波形及逆变器输入直流电压的问题， 敷设方式、电缆芯的类型 (芯，芯 )大铜铝、设计要保证组件与支架的连接牢固可靠，这些是检验逆变器技术性能的重要指标。小规格等。对兆瓦级并网光伏电站设计 在并能够更换太阳电池组件，还必须能够抵另外当系统并网运行时，避免对公共电时，虑到整体的高效性，当的电缆尺为考适抗 1 0级风力而不被损坏；在设计支架时网的电力污染，要求逆变器电源输出正弦寸是非常重要的(面积 )因为不适当的截，需根据总体技术要求、地理位置、气候条波电源，且“岛”并孤检测保护响应快、可尺寸会导致系统中产生过多的热量，大在

件、太阳辐射能资源、场地条件等具体情况靠性好。来考虑支架的安装方式、方位角、支架倾一

电流的条件下甚至会引起电缆的燃烧，并

般情况下，台逆变器

容量越大，单单危及到整个系统。于不同部件之间的连对

角、阵列间距，及支承结构的基础、构、位造价相对越低，但是考虑到单台逆变器接，为环境和要求不同选择的电缆也有以结 因零件等内容；另外在设计时还应遵循用料容量过大，在故障情况下对整个系统影响所不同，:件与组件之间的连接，须如组必省、价低、固耐用、装方便的原则，造坚安而较大，所以需要结合光伏组件安装场地的 进行 UL试，热 9℃,酸，化学物测耐 0防防方阵支架的连接件，包括组件和支架的连实际情况，选择额定容量适当的并网逆变质，防潮，暴晒。阵内部和方阵之间的防方接件、支架与螺栓的连接件以及与方阵场器。目前国产并网逆变器单台容量最大可连接，以露天或者埋在地下，求防潮、可要 的连接件，应考虑防锈 1 都 4]。 22功率变换器的设计要求 _达到 5 0 V国外产品现已达到 1 0 k A, 0 k A, 0V 0防暴晒。建议穿管安装导管必须耐热

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