1、光伏发电系统基本介绍及设计方案江苏金思源电力科技有限公司江苏金思源电力科技有限公司一、光伏并网发电系统示意图一、光伏并网发电系统示意图1 1、典型光伏发电系统示意图、典型光伏发电系统示意图2 2、光伏发电系统（带储能系统）示意图、光伏发电系统（带储能系统）示意图二、并网光伏电站基本构架二、并网光伏电站基本构架离网太阳能光伏电站离网太阳能光伏电站 未与公电网相联接独立供电的太阳 能光伏电站。主要应用于远离公共电网的地区 和一些特殊场所，如为边远偏僻农村、海岛、农牧渔民提供照明等基本的生活用电，为通信中继站、边防哨所等特殊处所提供电源。1、概述概述太阳能光伏电站按照运行方式可分为太阳能光伏电站按照
2、运行方式可分为:并网太阳能光伏电站并网太阳能光伏电站n 与公共电网相联接且共同承担供电任务的太阳能光伏电站。n 它是太阳能光伏发电进入大规模商业化发电阶段、成为电力工业组成部分的重要发展方向，是当今世界太阳能光伏发电技术发展的主流趋势。2 2、光伏并网发电系统的组成部分、光伏并网发电系统的组成部分n 太阳能电池组件n 汇流箱n 并网逆变器n 并网接入系统（含升压变压器、高低压、开关柜，计量柜等）n 控制系统（含自动化监控系统，调度系统、站用直流系统、站用 交流系统等）三、并网光伏发电站主要设备参数及设计方案三、并网光伏发电站主要设备参数及设计方案1 1、光伏电池板组件参数、光伏电池板组件参数1
3、）太阳能电池分类）太阳能电池分类（目前国内常用商业类）目前国内常用商业类）n 单晶硅电池单晶硅电池n 多晶硅电池多晶硅电池n 非晶体硅薄膜电池非晶体硅薄膜电池2 2）各种光伏组件基本参数表对照表）各种光伏组件基本参数表对照表项目项目单晶硅电池组件单晶硅电池组件（245W)245W)多晶硅电池多晶硅电池组件组件非晶硅薄膜非晶硅薄膜半透明组件半透明组件(48W)(48W)最大功率最大功率Pm(WPm(W)24524524024048W48W最大功率下工作电压最大功率下工作电压(V)(V)29.9229.9229.7229.726464最大功率下工作电流最大功率下工作电流(I)(I)8.19 8.1
4、9 8.488.480.760.76开路电压开路电压(V)(V)37.6837.6837.5137.518484短短路电流路电流(A)(A)8.568.568.088.080.960.96最大系统电压最大系统电压(V)(V)DC1000VDC1000VDC1000VDC1000VDC1000VDC1000V电池片尺寸电池片尺寸156156156156156156156156电池片数量电池片数量60606060电池组件尺寸电池组件尺寸(cm)(cm)1650 1650 990 990 40401650 1650 990 990 40401245 1245 635 635 7.57.5电池组件重量
5、电池组件重量(kg)(kg)19.519.514.414.43 3）各种电池的性能比较）各种电池的性能比较名称名称转换效率转换效率安装方式安装方式性能比较性能比较 单晶硅电池单晶硅电池20.4%20.4%（2cm2cm2cm2cm）铝合金边框。铝合金边框。适合屋顶、地面大适合屋顶、地面大型光伏电站型光伏电站（1 1）晶体硅太阳能电池组件技术成熟，）晶体硅太阳能电池组件技术成熟，且产品性能稳定，使用寿命长。且产品性能稳定，使用寿命长。（2 2）商业化使用的太阳能电池组件中，）商业化使用的太阳能电池组件中，单晶硅组件转换效率最高，多晶硅其次单晶硅组件转换效率最高，多晶硅其次，但两者相差不大。，但两
6、者相差不大。（3 3）晶体硅电池组件、刚性非晶硅组件）晶体硅电池组件、刚性非晶硅组件故障率极低，运行维护最为简单。故障率极低，运行维护最为简单。（4 4）晶体硅光伏组件、刚性非晶硅组件）晶体硅光伏组件、刚性非晶硅组件安装简单方便。安装简单方便。（5 5）非晶硅薄膜电池在价格、弱光响应）非晶硅薄膜电池在价格、弱光响应，高温性能等方面具有一定的优势，同，高温性能等方面具有一定的优势，同时容易配合建筑物的整体效果进行造型时容易配合建筑物的整体效果进行造型，但是组件效率较低，在安装场地面积，但是组件效率较低，在安装场地面积有限情况下，会影响到安装总容量。有限情况下，会影响到安装总容量。多晶硅电池多晶硅
7、电池14.5%14.5%（2cm2cm2cm2cm）铝合金边框。铝合金边框。适合屋顶、地面大适合屋顶、地面大型光伏电站型光伏电站非晶硅薄膜电池非晶硅薄膜电池8.6%8.6%（10cm10cm10cm10cm）无边框，适合与建无边框，适合与建筑一体化安装筑一体化安装2 2、汇流箱的选型、汇流箱的选型n 汇流箱的作用：汇流箱的作用：在太阳能光伏发电系统中，为减少光伏电池组件与逆变器之间的连线，同时减少直流电缆的线损，需要在光伏组件安装侧将一定数量的光伏组件进行串、并联，再送入逆变器直流侧。同时在汇流箱内安装直流防雷模块，起到光伏电站的防雷作用。3 3、光伏逆变器基本功能及技术特性、光伏逆变器基本功
8、能及技术特性 1 1）基本功能）基本功能 太阳能逆变器是一种功率电子电路，能把太阳能电池板的直流电压转换 为交流电压并入公用电网或来驱动当地的交流负载，是整个太阳能发电 系统的关键组件。逆变器电气回路图逆变器电气回路图n 完成DC/AC 转换的电流连接到电网n 找出最佳的操作点以优化太阳能光伏系统的效率2 2）光伏逆变器技术特性）光伏逆变器技术特性光伏并网逆变器技术特性光伏并网逆变器技术特性直流侧直流侧最大直流功率最大直流功率10-500kWp 10-500kWp 根据光伏电站的光伏组件安装情况，合根据光伏电站的光伏组件安装情况，合理配置逆变器容量理配置逆变器容量MPPTMPPT范围范围230
9、-820V 230-820V 根据光伏组件的工作电压及组串的数量根据光伏组件的工作电压及组串的数量确定逆变器的确定逆变器的MPPTMPPT电压范围电压范围最大直流电压最大直流电压880V 880V 目前光伏组件最大系统电压为目前光伏组件最大系统电压为DC1000VDC1000V最大直流输入电流最大直流输入电流750A 750A 输入最大功率、输入最大功率、MPPTMPPT为为880V880V最大输入路数最大输入路数4 4 交流侧交流侧额定输出功率额定输出功率 10-500kW 10-500kW 额定电网电压额定电网电压 三相三相380Vac 380Vac 允许电网电压允许电网电压 310-45
10、0Vac 310-450Vac 额定电网频率额定电网频率 50Hz 50Hz 允许电网频率允许电网频率 47-51.5Hz 47-51.5Hz 功率因素功率因素 0.990.99（额定功率）（额定功率）总电流波形失真率总电流波形失真率 3%3%（额定功率）（额定功率）夜间损耗夜间损耗 30W 30W 最大效率最大效率 96.5%96.5%（含变压器）（含变压器）3 3）保护功能）保护功能逆变器保护功能逆变器保护功能孤岛保护孤岛保护 同时同时采用主动式和被动式保护，动作时间小于采用主动式和被动式保护，动作时间小于2s 2s 短路保护短路保护 短路故障，动作时间小于短路故障，动作时间小于20ms2
11、0ms电网恢复自启动电网恢复自启动 2min 2min 内启动内启动过流保护过流保护 当输出电流超过额定电流的当输出电流超过额定电流的150%150%时，逆变器时，逆变器0.1s0.1s内自动保护内自动保护 欠压保护欠压保护 具有电网欠压保护具有电网欠压保护,保护值可设定保护值可设定直流过压保护直流过压保护 工作状态下直流电压过压保护工作状态下直流电压过压保护 ，保护值可设定，保护值可设定输入极性反接保护输入极性反接保护 当输入端正、负极接反时，当输入端正、负极接反时，逆变器自动保护逆变器自动保护系统接地保护系统接地保护 系统接地时自动保护系统接地时自动保护4 4、储能变流器（、储能变流器（P
12、CSPCS）基本功能及技术特性）基本功能及技术特性1 1）概述）概述n 储能变流器(简称PCS)双向充放电的并网变流装置，它肩负着充电和电能回馈作用，是储能系统的关键设备之一。当PCS从电网吸收能量时，运行在可控整流状态对蓄电池充电，反之，若变流器向电网馈送能量时，PCS工作于有源逆变状态将蓄电池电能向电网输送。PCS可将夜间的“谷电”或平日富余的电能存储起来以平衡电网峰谷，它不仅可应对电网中断和大面积停电等突发事件，同时，可用于太阳能及风力发电系统中，使其并网发电更稳定。n PCS能够适应储能系统不同的充放电控制模式 充放电模式可以通过远方或就地进行参数设置，实现恒流和恒功率充放电。PCS的
13、额定功率能满足电池组的额定长时间工作，最大功率能满足电池组的迅速放电能力。2 2）储能变流）储能变流PCSPCS在储能系统中的典型应用在储能系统中的典型应用如图所示，当断开外部电网时，根据如图所示，当断开外部电网时，根据调度指令调度指令PCSPCS和光伏逆变器可组成独立和光伏逆变器可组成独立微网的供电系统，该系统能实现对本微网的供电系统，该系统能实现对本地负载的供电。同时，当光伏发电系地负载的供电。同时，当光伏发电系统统发出的电能大于本地负载消耗的电发出的电能大于本地负载消耗的电能时，可通过能时，可通过PCSPCS将多出的电能向电池将多出的电能向电池组充电，如果电池组组充电，如果电池组SOCS
14、OC达到达到100%100%，则，则光伏逆变器调节输出功率以稳定三相光伏逆变器调节输出功率以稳定三相交流母线的电压；当光伏发电系统交流母线的电压；当光伏发电系统发发出的电能不能满足本地负载消耗，则出的电能不能满足本地负载消耗，则PCSPCS转入转入放电状态向三相母线供应电能放电状态向三相母线供应电能以稳定交流母线电压以稳定交流母线电压。PCS和光伏逆变器的独立微网运行示意图和光伏逆变器的独立微网运行示意图5 5、PCSPCS和光伏逆变器的独立微网运行和光伏逆变器的独立微网运行6 6、PCSPCS并网电流和蓄电池电流控制并网电流和蓄电池电流控制n 并网逆变器是整个并网逆变器是整个PCSPCS的核
15、心的核心部件部件，并网逆变器的性能决定着整个系统，并网逆变器的性能决定着整个系统的性能。的性能。PCSPCS的并网逆变器采用三相的并网逆变器采用三相全桥逆变器拓扑结构，经并网电抗器全桥逆变器拓扑结构，经并网电抗器与电网相连。与电网相连。n PCS PCS实时实时对蓄电池电流控制，将蓄对蓄电池电流控制，将蓄电池实际电流与设定电流进行比较电池实际电流与设定电流进行比较，通过通过PIPI调节给出并网电流参考值。调节给出并网电流参考值。n 并网电流波形控制要求快速，需要并网电流波形控制要求快速，需要在在1 1个开关周期（个开关周期（8080微秒）内实现对微秒）内实现对目标电流的跟踪目标电流的跟踪。系统
16、控制如图。系统控制如图5 5所所示示。低电压穿越能力曲线低电压穿越能力曲线7 7、低电压穿越、低电压穿越n 智能楼宇光伏发电储能系统并网发智能楼宇光伏发电储能系统并网发电，必须考虑电网发生故障时其运行电，必须考虑电网发生故障时其运行状态对电网稳定性的影响，低电压穿状态对电网稳定性的影响，低电压穿越能力是一个重要的衡量指标。越能力是一个重要的衡量指标。n 低电压穿越是指在光伏发电储能系低电压穿越是指在光伏发电储能系统并网点电压跌落时，系统内的并网统并网点电压跌落时，系统内的并网设备能够保持有条件的并网，必要时设备能够保持有条件的并网，必要时甚至可向电网提供一定的无功功率支甚至可向电网提供一定的无
17、功功率支持电网恢复。持电网恢复。n PCS PCS低电压穿越能力曲线如图低电压穿越能力曲线如图4 4所示所示，在并网点电压跌至，在并网点电压跌至20%20%额定电压时能额定电压时能够保证不脱网连续运行够保证不脱网连续运行625ms625ms的能力，的能力，并网点电压在发生跌落后并网点电压在发生跌落后2s2s内能够恢内能够恢复到额定电压的复到额定电压的90%90%时，时，PCSPCS能够保证能够保证不脱网连续运不脱网连续运行行。名称名称指标指标备注备注实测值实测值交流侧参数交流侧参数交流接线方式交流接线方式 三相四线三相四线 三相四线三相四线额定输出功率额定输出功率 15kVA 15kVA 15
18、kVA15kVA输出过载能力输出过载能力 22.5kVA 22.5kVA 23kVA23kVA并网充放电模式并网充放电模式额定电网电压额定电网电压 400V400V有效值有效值 392V392V允许电网电压允许电网电压 310310450V450V可设定可设定 可设定可设定额定电网频率额定电网频率 50Hz50Hz50.1 Hz50.1 Hz总电流波形畸变率总电流波形畸变率(THD)(THD)40.99 0.99 额定功率时额定功率时 0.9920.992独立逆变模式独立逆变模式输出电压失真度输出电压失真度 55线性负载线性负载 2%2%额定输出频率额定输出频率 50501 1 HzHz50.
19、1 Hz50.1 Hz额定直流功率额定直流功率 15kW15kW 15KW15KW直流电压范围直流电压范围525-767V 525-767V VdcVdc 515-767V515-767V额定直流电压额定直流电压 672V672VVdcVdc （未完，接下表）（未完，接下表）8 8、PCSPCS技术指标技术指标名称名称内容内容范围范围实际值实际值独立逆变模式独立逆变模式最大输入电流最大输入电流 30A30AIdcIdc 31A31A额定功率下稳流精度额定功率下稳流精度 1 10.86%0.86%额定功率下直流电流纹波额定功率下直流电流纹波11 IPP IPP 0.6%0.6%系统系统最大转换效
20、率最大转换效率 94.094.0 含变压器含变压器 94.3%94.3%紧急停机紧急停机 有有(通过紧通过紧急停机按钮急停机按钮)有有显示和通信显示和通信 显示显示 触摸屏触摸屏 有有标准通信方式标准通信方式 RS485RS485、CAN CAN 有有（接上表）（接上表）四、监控系统网络结构图四、监控系统网络结构图五、光伏发电储能系统监控画面五、光伏发电储能系统监控画面监控系统实现对光伏发电系统内所有设备的状态监测和实时控制，并将实时数据远传至电力调度。六、计算机监控系统六、计算机监控系统1、概述概述n 数据采集和处理及控制操作功能n 人机会话功能n 异常状态报警和提示功能、事件顺序记录（SO
21、E）功能及事故追忆功能n 自动电压无功控制功能n 数据通信及数据库管理功能n 与智能设备接口功能n 系统自检和恢复功能n 运行管理及其它应用功能n 系统安全与维护功能2、SCADASCADA功能描述功能描述SCADA功能主要由主机兼操作员站和数据服务器完成。SCADA的基本功能如下：另外，作为智能控制调度系统的SCADA，还具备以下功能：n 程序化操作：主机兼操作员站发出的控制指令，经安全校核正确后自动完 成相关运行方式变化要求的设备控制；具备自动生成不同运行方式下的典型操作流程的功能。1）储能监控功能3、各子系统监控功能各子系统监控功能n 在智能监控系统内集成储能PCS和电池本体监控软件，可
22、以对电池本体的监测和对PCS 的监控功能n 监控整个系统的运行状态，根据要求手动或自动向系统发出指令，控制整个系统充放电状态，设定电能曲线n 通过对三相电压、电流、接触器、断路器等信号进行采样，实时输出波形控制，达到调频、调相、控制功率的功能。通过软件对一组储能模块提供软件保护功能，主要包括过压、欠压、过流、过温、通讯异常、频率等保护功能n 实现对电池的管理，保障其安全稳定运行，提高供电可靠性n 可以对BMS和PCS的控制系统下达指令，从而实现所有的本地操作和维护功能n在智能监控系统内集成光伏逆变器监控软件，完成对光伏发电系统的监控。n主要功能如下：3）环境监测系统（风力、风向、太阳光辐射、温
23、度等）2）光伏监控功能光伏阵列工作点跟踪控制逆变器跟踪负荷控制对于孤岛效应的检测及控制对各自动跟踪系统、汇流箱和逆变器进行监控和管理实时监测电站的运行数据，包括太阳电池组件的电参数、累计电能、太阳辐射强度、直流输 入参数、交流输出参数、逆变器运行参数等1 1、上海汇泰大楼智能楼宇光伏发电微网项目、上海汇泰大楼智能楼宇光伏发电微网项目七、典型案例七、典型案例n 光伏组件采用单晶硅电池组件光伏组件采用单晶硅电池组件2 2、上海市漕溪能源转换基地车棚透光型光伏发电系统、上海市漕溪能源转换基地车棚透光型光伏发电系统n 采用非晶体硅薄膜电池采用非晶体硅薄膜电池3 3、崇明北沿风电场微网项目光伏发电系统、崇明北沿风电场微网项目光伏发电系统n 采用多晶硅双玻透光光伏组件，墙体外立面垂直安装采用多晶硅双玻透光光伏组件，墙体外立面垂直安装谢谢!
