光伏电站类型及主要设备集中式光伏扶贫项

一、光伏电站的发电原理

太阳电池在阳光照射时产生光电压现象称为光伏效应。太阳能光伏发电是利用太阳电池的光伏效应原理把太阳辐射能直接转变为电能的发电方式。

光伏发电是指利用太阳能电池这种半导体电子器件的P-N结光生伏打效应原

理有效地吸收太阳光辐射能，通过转换装置使之转变成电能的直接发电方式。

二、光伏电站的分类

2.1、光伏发电站根据是否并网分类

光伏发电站根据是否并网分为：离网光伏发电系统；并网光伏发电系统。

离网光伏发电系统适用没有并网或并网电力不稳定的地区，离网光伏系统通常由太阳能组件、控制器、逆变器、蓄电池组和支架系统组成。他们产生直流电源可直接通过白天发电储存在蓄电池组中，用于在夜间或在多云或下雨的日子提供电力。离网电站的规模和应用形式各异，系统规模跨度很大，小到0.3～2W的太阳能庭院灯，大到kW级的太阳能光伏电站。其应用形式也多种多样，在家用、交通、通信、空间应用等诸多领域都能得到广泛的应用。尽管光伏系统规模大小不一，但其组成结构和工作原理基本相同。

并网光伏发电系统可以将太阳能电池阵列输出的直流电转化为与电网电压同幅、同频、同相的交流电，并实现与电网连接并向电网输送电能。这种发电系统的灵活性在于，在日照较强时，光伏发电系统在给交流负载供电的同时将多余的电能送入电网；而当日照不足，即太阳能电池阵列不能为负载提供足够电能时，又可从电网索取电能为负载供电。并网电站又分为集中式地面电站：集中安装在地面区域的光伏电站，一般采用高压、特高压并网。分布式屋顶电站：组件安装在屋顶的光伏电站，多数为V电压并网，自发自用。光伏大棚：光伏电站与农业大棚相结合，一般采用高压并网。

2.2、光伏发电站按安装容量分类

光伏发电系统按安装容量可分为下列三种系统:

小型光伏发电系统安装容量小于或等于1MWp；中型光伏发电系统安装容量大于lMWp和小于或等于30MWp；大型光伏发电系统安装容量大于30MWp。

大中型集中式地面光伏电站的基本特点是：光伏电站安装整体容量大，占地面积广阔；很多电站是建设在偏僻的人烟稀少的地方，光伏电站土建工程量较大；为了光伏电站正常运行与维护，光伏电站需要专业人员驻守维护，相应的附属设施较多。大中型集中式地面光伏电站通常由太阳能光伏组件方阵、光伏逆变/光伏电气系统和光伏电站并网接入系统等三大部分组成。大中型集中式地面光伏电站的基本器件与设备包括：光伏方阵、光伏方阵地基/基础/支架、直流汇流箱、直流配电柜、并网逆变器、交流配电柜、高压柜（进线柜、出线柜）、计量柜、电能监测仪、升压变压器、消防配套设施等设备，另外还有电站监控装置和环境监测装置等。

分布式发电（DistributedGeneration，简称DG），通常是指发电功率在几千瓦至数百兆瓦（也有的建议限制在30～50兆瓦以下）的小型模块化、分散式、布置在用电用户附近的高效、可靠的发电单元。分布式屋顶并网光伏电站基本组成通常包括如下几个部分：与建筑屋面结合的基础、光伏方阵光伏方阵支架安装形式、光伏组件方阵布局、光伏直流/交流电气结构、并网接入部分等。大部分分布式光伏电站与集中式光伏电站相比安装容量偏小、接入电压等级较低，接近负荷，对电网影响小等特点，可以应用在大中型工业厂房、公共建筑以及居民屋顶等建筑上。

光伏农业科技大棚是一种与农业生产相结合，棚顶太阳能发电、棚内发展农业生产的新型光伏系统工程，是现代农业发展的一种新模式。它通过建设棚顶光伏电力工程实现清洁能源发电，最终并入国家电网，同时在棚下将光伏科技与现代物理农业发展有机结合，发展现代物理高效农业，探索农作物生产安全高效新模式，有效地利用有限的资源、空间，提高单位土地经济效益。

2.3、根据并网光伏电站的接入电压等级分类

根据光伏电站接入电网的电压等级可分为小型、中型和大型光伏电站。

小型光伏电站-通过V电压等级接入电网的光伏电站。

中型光伏电站-通过10~35kV电压等级接入电网的光伏电站。

大型光伏站-通过66及以上电压等级接入电网的光伏电站。

三、（点击查看→）光伏发电项目接入系统的注意事项

四、（点击查看→）光伏电站项目各阶段的办理流程

五、（点击查看→）中国部分省市光伏电站最佳安装倾角及发电量速查表

六、光伏电站的主要设备及其功能

6.1、电池组件

太阳能电池的基本单元是“电池片”，一定数量的电池片通过封装工艺串联在一起形成电池组件。

目前光伏电站常用的电池组件有以下三种：

单晶硅电池组件：光电转换效率为18%左右，最高的达到24％，是目前所有种类的太阳能电池中光电转换效率最高的，坚固耐用，使用寿命最高可达25年，但制作成本高。

多晶硅电池组件：制作工艺与单晶硅电池相近，光电转换效率约14％左右，制作成本比单晶硅电池低，但寿命比单晶硅电池短。

非晶硅电池组件：是新型薄膜式电池组件，制作工艺与单晶硅和多晶硅电池的完全不同，制作成本低。弱光性能优于晶硅电池。但光电转换效率偏低，且衰减较快。

电池组件安装、维护注意事项

（1）光伏组件的安装、接线、相关操作或维护工作之前，相关操作人员应详细阅读并理解所有相关安全细则；

（2）当光伏组件暴露在阳光或其他光源下时，光伏组件会产生直流电动势。无论是否光伏组件连接，直接接触光伏组件的带电部分例如接线端子等，都有可能导致人员伤亡情况发生；

（3）当光伏组件有电流或具有时，不得连接或断开组件；

（4）光伏组件在进行安装与接线工作时，应使用不透明材料覆盖在光伏方阵中光伏组件的正面，以防止光伏组件由于发电导致的人员触电情况的发生；

（5）对光伏方阵进行安装、清洗工作时，不要携带珠宝、戒指等贵金属首饰，以免划伤甚至戳穿组件，导致组件损伤，同时避免引起触电危险；

（7）光伏组件安装时应轻拿轻放，严禁暴力安装、踩踏光伏组件；

（8）光伏组件要严格按照光伏电站系统设计施工的大样图安装，避免安装不规范导致组件受力不均而损坏；

（9）光伏组件间的电缆或者是汇流之后的光伏电缆需采用PVC穿管或从金属槽盒内穿过；

（10）光伏组件清洗时必须使用柔软洁净的布料擦拭光伏组件表面，严禁使用腐蚀性溶剂或用硬物擦拭光伏组件表面；

（11）应在太阳辐照度低于W/m2的情况下清洁光伏组件表面，不宜使用与组件温差较大的液体清洗光伏组件。

6.2、光伏支架

固定支架

跟踪系统

光伏大棚以大棚为载体

6.3、光伏防雷汇流箱

光伏防雷汇流箱安装于太阳能电池方阵阵列内，它的主要作用是将太阳能电池组件串的直流电缆，接入后进行汇流，再与并网逆变器或直流防雷配电柜连接，以方便维修和操作。汇流箱的电气原理框图如下图所示

光伏阵列防雷汇流箱

上图所示之光伏阵列防雷汇流箱为6路输入，针对具体设计情况需求，输入电池串列可相应增加或减少。

为了确保直流汇流箱的安全正常运行，需确保直流汇流箱在使用过程中注意如下事项：

1）直流汇流箱不应存在变形、锈蚀、漏水、积灰等现象；

2）直流汇流箱箱体外表面的安全警示标识应完整无破损，箱体上的防水锁启闭应灵活

3）直流汇流箱内各个接线端子不应出现松动、锈蚀现象；4）直流汇流箱内的高压直流熔丝的规格应符合设计规定；

5）直流输出母线的正极对地、负极对地的绝缘电阻应大于2兆欧；

6）直流输出母线端配备的直流断路器，其分断功能应灵活、可靠；

7）直流汇流箱内浪涌保护器应有效。

6.4、并网逆变器

光伏并网逆变器是光伏发电系统中的核心设备。逆变器将光伏方阵产生的直流电（DC）逆变为三相正弦交流电（AC），输出符合电网要求的电能。逆变器原理如下图：

6.4.1、逆变器分类:按逆变器输出交流电能的频率可分为：

工频逆变器工频逆变器的频率为50～60Hz的逆变器;

中频逆变器中频逆变器的频率一般为Hz到十几kHz;

高频逆变器高频逆变器的频率一般为十几KHz到MHz;

按逆变器输出的相数可分为

单相逆变器;三相逆变器。

集中式逆变器

微型逆变器

组串式逆变器

6.4.2、并网逆变器的技术要求

（1）输入要求

逆变器最大输入电流或功率要求不超过额定输入的%。（2）输出要求

逆变器输出电流或输出功率的偏差应在标称的额定输出的%以内。

（3）逆变器效率

逆变器的效率是指在规定的工作条件下，其输出功率与输入功率之比，以百分数表示，一般情况下，光伏逆变器的标称效率是指纯阻负载，80％负载情况下的效率。为了尽可能的降低光伏电站系统的电能损耗，我们有必要最大限度地提高光伏逆变器的效率，并降低系统成本，提高光伏电站系统的收益与性价比，一般情况下，我们要求不带隔离变压器型逆变器的转换效率最大值应不低于96%，带隔离变压器型逆变器的转换效率最大值应不低于94%。

（4）自动开关机

逆变器应能根据电压输入情况，或故障及故障恢复后等情形，实现对应的自动开、关机操作。（5）软启动

逆变器启动运行时，输出功率应缓慢增加，不应对电网造成冲击。逆变器输出功率从启动至额定值的变化速率可根据电网的具体情况进行设定且最大不超过50kW/s，逆变器输出电流从启动至额定值的过程中电流最大值不超过逆变器额定值的%。（6）输入反接保护：当输入端正、负极接反时，逆变器应有防护功能和显示（7）防雷保护：逆变器应有交直流防雷保护。

（8）过电压保护等：对无电压稳定措施的逆变器，逆变器还应有输出过电压防护措施，以使负载免受过电压的损害。（9）防孤岛效应保护：逆变器并入10kv及以下电压等级配电网时，应具有防孤岛效应保护功能。若逆变器并入的电网供电中断，逆变器应在2s内停止向电网供电。同时发出警示信号。（10）噪声电力电子设备中的变压器、滤波电感、电磁开关及风扇等部件均会产生噪声。逆变器正常运行时，其噪声应不超过80dB，户用型逆变器的噪声应不超过65dB。

（11）包装与运输

1）逆变器的结构和电气连接保持完整，不存在锈蚀积灰；

2）警示标识完整无破损；

3）逆变器安装场所散热环境应良好，模块、电抗器、变压器等散热器风扇应根据温度自动启闭功能正常，风扇运行时不应有较大振动及异常噪声，如有异常应断电检查；

4）定期将交流输出侧（网侧）断路器断开进行检测，逆变器应立即停止向

电网馈电；

5）逆变器直流母线电容温度过高或超过使用年限，联系厂家并及时更换。

6.5、高低压配电装置

高、低压配电装置主要用于控制站内电能的通、断，分配及交换，一般有V、10KV、35KV等电压等级。配电柜是光伏电站配电系统重要的设备之一，包含由各种断路器、抽屉、控制器等电气元件，它具有场地占用面积小、结构通用性好、组装灵活性好、安全性强、技术性能高等特点。常见配电柜主要由以下部件组成：

1）镀锌铜母排、绝缘子、电缆、线鼻2）断路器、空气开关3）双电源控制器4）SPD浪涌保护器5）电压表、电流表、功率因数表、多功能液晶显示表、电能表、指示灯、按钮6）电流互感器、熔断器7）三相转换开关

6.6、变压器

变压器是一种静止的电器，它利用电磁感应原理把交流电压转换成相同频率的另一种交流电压。变压器按相数区分可以分为三相变压器和单相变压器；

按绕组数目来区分，可以分为两绕组和三绕组变压器、自耦变压器；按冷却介质分，可以分为油浸式变压器、干式变压器（空气冷却式）以及SF6气体绝缘变压器。

变压器并列运行的条件：1）变比差不超过0.5％；

2）短路电压差不超出10％；

3）线圈结线组别相同；

4）变压器的容量比，不得超过3:1；

5）相序相同。

6）变压器第一次并列前必须作好相序校验；7)无载调压变压器不允许带电倒换分接头；8)变电所的主变压器，每班要进行一次详细检查。其它变压器每10天至少检查一次；

9)大修后或新装变压器。开始运行的48小时，每班要进行两次检查；10)变压器在异常情况下运行时(温度高，声音不正常，有严重漏油现象等)应加强监视，增加检查次数；

11)变压器投入运行进行巡视检查时，必须由2名值班电工同时进行。巡视者在视线较暗时，应先打开照明开关。巡视者应保持与电气线路的安全距离，另1人应进行监护，防止误撞入或接近带电体。

6.7、保护测控柜

1）35kV馈线保护柜

对35kV电压等级的线路和设备进行监测和保护。

35kV馈线保护柜

2）远动通讯柜

以计算机为基础的生产过程与调度自动化系统，可以对现场的运行设备进行监视和控制、以实现数据采集、设备测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。通过与逆变器室内的通信柜连接，监测35KV电压等级以下线路和设备，并远程操控电气设备的开关、合断。

远动通信柜

3）计量柜

计量柜，安装专用计量表（装置）的柜体，称为计量柜。通过电流互感器（CT）、电压互感器（PT）、电功表、电流表、电压表等计算设备用电情况，和发电情况。

计量柜

6.8、通讯系统

典型的大中型分布式光伏电站数据采集与监控系统1）实时监控光伏电站环境监测仪、直流汇流装置、直流柜、逆变器、交流柜、电表、电能质量分析仪等设备运行情况，及时发现电池组件、汇流箱和逆变器故障并快速定位故障设备，缩小设备巡查范围。

2）运行实时监控：包括全站实时监控、监测统计查询、各设备运行监控、日负荷曲线显示和监控设置功能。系统实时显示电站发电量数据、环境监测数据和节能减排数据，汇总计算电站设备效率和综合效率，绘制功率-辐射曲线。

3）建立用户光伏数据中心和统一运维中心，对电站生产运行历史数据进行挖掘分析，评估电站生产运行情况，提高电站运维管理水平。系统采集数据可实时上传国家可再生能源信息管理中心，企业集团数据中心，满足电网相关上传数据要求，并为分布式电站集中监控提供接口。

6.9、其他

气象站：采集风速、风向、辐照度、温湿度等气象数据。

天气预报数据处理器柜，根据气象站采集的数据，提供直观的天气预报信息。

　功率预测服务系统，该系统具备短期预测及超短期预测功能，短期预测能够实现光伏电站次日0时至72时的光伏输出功率预测，时间分辨率为15分钟。超短期预测能够实现光伏电站未来0-4小时的输出功率的滚动预测。预测系统分为实时状态监测、曲线展示、气象信息展示、报表统计、系统管理共五个应用模块，每个应用模块又根据应用包含了若干个具体操作的子模块。

天气预报数据处理服务器柜

光功率预测柜

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