大型光伏电站的电气设计与探究

苟晓卫

【摘 要】近年来，光伏产业逐渐得到重视，很多光伏电站不断扩大其建设规模，并且电站的电气方案可以说是直接影响着电厂的生产效率以及收益情况。根据多年工作经验，对大型光伏电站电气设计进行了简要分析，希望可以为相关研究人员提供参考。

【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.

【关键词】大型；光伏电站；电气设计

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

【中图分类号】TM92 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）10-0158-02

1 引言

随着我国经济的快速发展，用電量已经变得十分巨大，光伏发电以其明显的优势被广泛关注，大范围的光伏电站建立起来。但是仅仅规模庞大的电站建设并不是我们真正追求的，只有整个领域得到长足发展、实现真正的经济收益才是我们的目的。因此，电气设计作为电站建设中的重要一环，我们应给以足够的关注。

2 光伏电站简介

光伏电站的能量来源主要是太阳能，电站所运用的材料设备通常有逆变器、晶硅板等特殊材料，光伏电站和电网进行连接，同时将电能传输给相连的电网，这样便组成了一个完整的光伏发电体系[1]。光伏电站以其节能环保的优势，已经获得我国的大力支持和推广。光伏电站主要包括并网发电系统以及独立发电系统，两者之间的差别为是否带有蓄电池。光伏发电的产品目前被应用在以下三个方面：第一种是给没有电能的地方供给电能；第二种是用于人们生活中的产品，例如太阳能电灯、太阳能充电器等；第三种是进行并发发电，这在我国暂时还没有得到大范围的普及应用，但在发达国家已被成熟应用。光伏电站示意图如下图1所示。

3 大型光伏电站电气设计主要技术分析

3.1 逆变系统设计技术

通常情况下，光伏并网变电器的设计会用到逆变系统设计技术，变电器是整个系统中十分重要的使用设备，逆变系统设计技术可以实现的功能是：把光伏组件体系生产出来的直流电能向交流电能所转变，这样可以有效提升光伏并网的介入效率，提高光能利用率。

3.2 升压系统设计技术

进行光伏电站设计时，需要根据光伏系统的真正情况，来进行分级处理，设计人员通常会将其分类为多级升压系统或者一级升压系统。通常情况下，一级升压设计技术是被用于分布式光伏系统，多级升压设计技术会被用于大型光伏电站当中。

3.3 接地系统设计技术

电网系统和光伏电站之间相互联系的纽带便是接地系统的设计，接地系统设计技术具有很强的专业性，需要相关部门的审批或是专业技术部门才可以进行操作。

4 大型光伏电站电气设计分析

4.1 电气主接线并网型

光伏电站的集电线路方案一般采用每个发电单元分别接入35kV配电装置的方案。该方案简单清晰、安全可靠、运行灵活、便于维护管理。站用电并网型光伏电站一般设置两台站用变压器，一台工作变压器由市电电源引接，另一台备用变压器由发电厂内的高压配电装置引接[3]。站用变压器一般主要为控制周边负荷供电，不为就地逆变站的负荷供电。由于目前国内光伏发电的电价比当地农电或市电价格高，在实际运行中，通常将引接在施工电源的变压器作为工作变压器使用，以降低运行成本。

4.2 监控系统

光伏发电站中，可靠性是我们对于监控系统最重视的性能。我们通常选用光纤作为大型光伏电站中监控系统的使用，因为传输距离比较长，使用光纤可以避免电场等不良因素的干扰，能够十分有效的保障监控系统的各项性能。监控环节应该尽可能多的设置，这样对于电站的可把控性更高。常常将监控系统安装在直流配电柜、光伏汇流箱、升压变压器、光伏逆变器、开关柜等位置。

4.3 光伏方阵的设计

光伏电池方阵设计要点：根据建筑光伏系统设计的容量和光伏组件的类型、规格、数量确定安装位置和安装方式；根据逆变器的额定直流电压、最大功率跟踪控制范围、光伏组件的最大输出工作电压及其温度系数，确定光伏组件的串联数；根据逆变器容量及光伏组串的容量确定光伏方阵内光伏组串的并联数；同一组串内，组件电性能参数宜尽可能一致，其最大工作电流Im的离散性应小于±3%；光伏方阵应高效利用太阳能的方位角和倾角方式安装。

4.4 直流线路的选择

耐压等级应高于光伏方阵最大输出电压的1.25倍；额定载流量应高于过短路保护电器整定值；线路损耗在2%以内；额定功率状态下，线路电压损失应控制在3%。

4.5 设备配置

光伏系统中的设备和部件应按照系统设计整体要求来选择，其性能应符合国家和行业的标准，产品应通过国家认证机构的认证。设备配置如下：光伏组件选择；光伏接线（汇流）箱；光伏配电柜（交、直流）；逆变器选择；蓄电池及充电控制器（独立系统）；光伏系统监测装置。

4.6 过电压保护及接地

根据有关规定，我们一般不在普通地区的发电厂的主控制室、主厂房以及配电装置室位置安装预防直击雷的设备，但是若处于雷电发生十分频繁的地域，这些位置我们通常会安装防雷设备。所以，10kV配电装置室、并网光伏发电厂主控制室这些位置不会遭遇直击雷，可以不进行防雷设备的安装。

4.7 光伏安装容量选择

对光伏安装容量进行选择具有很重要的作用，一方面，可以确保光伏系统所产生的电能被充分利用，另一方面，又会保护电网系统不会被损坏。选择安装容量时，应该具体系统具体分析，在进行独立系统安装容量的选择上，我们首要考量的是系统中的负荷情况，系统中所产生的电能恰好被使用是最佳状态。我们通常将一天作为基础，统计负载一天的用电情况，并且依据系统的产电特点以及系统中难以避免的电能损失，来计算系统产电数量，以此来选择系统的安装容量。对于并网系统来说，每个国家都有各自的安装容量规定和限制。

5 结语

综上所述，我国光伏并网装备和关键技术逐渐被人们所重视，并且正在快速发展。电气设计技术已经十分成熟，但是在系统造价方面还有一定的进步空间。相信随着我们不断的努力，加之科学技术的进步，我国光伏发电领域一定会取得更好的成果。

【参考文献】

【1】曹子丕.大唐新能源光伏发电项目方案优化研究[D].长春：吉林大学，2016.

【2】葛庆.0.98MW并网光伏电站设计[D].湘潭：湖南科技大学，2016.

【3】明瑞.20MW光伏发电系统研究与设计[D].湘潭：湖南科技大学，2016.endprint