大型光伏電站的電氣設計與探究

茍曉衛

【摘 要】近年來，光伏產業逐漸得到重視，很多光伏電站不斷擴大其建設規模，并且電站的電氣方案可以說是直接影響著電廠的生產效率以及收益情況。根據多年工作經驗，對大型光伏電站電氣設計進行了簡要分析，希望可以為相關研究人員提供參考。

【Abstract】In recent years， the photovoltaic industry has gradually been paid attention to， many photovoltaic power plants continue to expand their scale of construction， and the power station's electrical program can be said to directly affect the power plant production efficiency and income. Based on many years of work experience， the electrical design of large-scale photovoltaic power station is briefly analyzed， hoping to provide reference for relevant researchers.

【關鍵詞】大型；光伏電站；電氣設計

【Keywords】large scale； photovoltaic power plant； electrical design

【中圖分類號】TM92 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）10-0158-02

1 引言

隨著我國經濟的快速發展，用電量已經變得十分巨大，光伏發電以其明顯的優勢被廣泛關注，大范圍的光伏電站建立起來。但是僅僅規模龐大的電站建設并不是我們真正追求的，只有整個領域得到長足發展、實現真正的經濟收益才是我們的目的。因此，電氣設計作為電站建設中的重要一環，我們應給以足夠的關注。

2 光伏電站簡介

光伏電站的能量來源主要是太陽能，電站所運用的材料設備通常有逆變器、晶硅板等特殊材料，光伏電站和電網進行連接，同時將電能傳輸給相連的電網，這樣便組成了一個完整的光伏發電體系[1]。光伏電站以其節能環保的優勢，已經獲得我國的大力支持和推廣。光伏電站主要包括并網發電系統以及獨立發電系統，兩者之間的差別為是否帶有蓄電池。光伏發電的產品目前被應用在以下三個方面：第一種是給沒有電能的地方供給電能；第二種是用于人們生活中的產品，例如太陽能電燈、太陽能充電器等；第三種是進行并發發電，這在我國暫時還沒有得到大范圍的普及應用，但在發達國家已被成熟應用。光伏電站示意圖如下圖1所示。

3 大型光伏電站電氣設計主要技術分析

3.1 逆變系統設計技術

通常情況下，光伏并網變電器的設計會用到逆變系統設計技術，變電器是整個系統中十分重要的使用設備，逆變系統設計技術可以實現的功能是：把光伏組件體系生產出來的直流電能向交流電能所轉變，這樣可以有效提升光伏并網的介入效率，提高光能利用率。

3.2 升壓系統設計技術

進行光伏電站設計時，需要根據光伏系統的真正情況，來進行分級處理，設計人員通常會將其分類為多級升壓系統或者一級升壓系統。通常情況下，一級升壓設計技術是被用于分布式光伏系統，多級升壓設計技術會被用于大型光伏電站當中。

3.3 接地系統設計技術

電網系統和光伏電站之間相互聯系的紐帶便是接地系統的設計，接地系統設計技術具有很強的專業性，需要相關部門的審批或是專業技術部門才可以進行操作。

4 大型光伏電站電氣設計分析

4.1 電氣主接線并網型

光伏電站的集電線路方案一般采用每個發電單元分別接入35kV配電裝置的方案。該方案簡單清晰、安全可靠、運行靈活、便于維護管理。站用電并網型光伏電站一般設置兩臺站用變壓器，一臺工作變壓器由市電電源引接，另一臺備用變壓器由發電廠內的高壓配電裝置引接[3]。站用變壓器一般主要為控制周邊負荷供電，不為就地逆變站的負荷供電。由于目前國內光伏發電的電價比當地農電或市電價格高，在實際運行中，通常將引接在施工電源的變壓器作為工作變壓器使用，以降低運行成本。

4.2 監控系統

光伏發電站中，可靠性是我們對于監控系統最重視的性能。我們通常選用光纖作為大型光伏電站中監控系統的使用，因為傳輸距離比較長，使用光纖可以避免電場等不良因素的干擾，能夠十分有效的保障監控系統的各項性能。監控環節應該盡可能多的設置，這樣對于電站的可把控性更高。常常將監控系統安裝在直流配電柜、光伏匯流箱、升壓變壓器、光伏逆變器、開關柜等位置。

4.3 光伏方陣的設計

光伏電池方陣設計要點：根據建筑光伏系統設計的容量和光伏組件的類型、規格、數量確定安裝位置和安裝方式；根據逆變器的額定直流電壓、最大功率跟蹤控制范圍、光伏組件的最大輸出工作電壓及其溫度系數，確定光伏組件的串聯數；根據逆變器容量及光伏組串的容量確定光伏方陣內光伏組串的并聯數；同一組串內，組件電性能參數宜盡可能一致，其最大工作電流Im的離散性應小于±3%；光伏方陣應高效利用太陽能的方位角和傾角方式安裝。

4.4 直流線路的選擇

耐壓等級應高于光伏方陣最大輸出電壓的1.25倍；額定載流量應高于過短路保護電器整定值；線路損耗在2%以內；額定功率狀態下，線路電壓損失應控制在3%。

4.5 設備配置

光伏系統中的設備和部件應按照系統設計整體要求來選擇，其性能應符合國家和行業的標準，產品應通過國家認證機構的認證。設備配置如下：光伏組件選擇；光伏接線（匯流）箱；光伏配電柜（交、直流）；逆變器選擇；蓄電池及充電控制器（獨立系統）；光伏系統監測裝置。

4.6 過電壓保護及接地

根據有關規定，我們一般不在普通地區的發電廠的主控制室、主廠房以及配電裝置室位置安裝預防直擊雷的設備，但是若處于雷電發生十分頻繁的地域，這些位置我們通常會安裝防雷設備。所以，10kV配電裝置室、并網光伏發電廠主控制室這些位置不會遭遇直擊雷，可以不進行防雷設備的安裝。

4.7 光伏安裝容量選擇

對光伏安裝容量進行選擇具有很重要的作用，一方面，可以確保光伏系統所產生的電能被充分利用，另一方面，又會保護電網系統不會被損壞。選擇安裝容量時，應該具體系統具體分析，在進行獨立系統安裝容量的選擇上，我們首要考量的是系統中的負荷情況，系統中所產生的電能恰好被使用是最佳狀態。我們通常將一天作為基礎，統計負載一天的用電情況，并且依據系統的產電特點以及系統中難以避免的電能損失，來計算系統產電數量，以此來選擇系統的安裝容量。對于并網系統來說，每個國家都有各自的安裝容量規定和限制。

5 結語

綜上所述，我國光伏并網裝備和關鍵技術逐漸被人們所重視，并且正在快速發展。電氣設計技術已經十分成熟，但是在系統造價方面還有一定的進步空間。相信隨著我們不斷的努力，加之科學技術的進步，我國光伏發電領域一定會取得更好的成果。

【參考文獻】

【1】曹子丕.大唐新能源光伏發電項目方案優化研究[D].長春：吉林大學，2016.

【2】葛慶.0.98MW并網光伏電站設計[D].湘潭：湖南科技大學，2016.

【3】明瑞.20MW光伏發電系統研究與設計[D].湘潭：湖南科技大學，2016.endprint