探究20MW光伏發(fā)電系統(tǒng)與電氣一次設計

朱輝

摘 要：文章以推動電力行業(yè)發(fā)展為前提，針對20MW光伏發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)以及電氣一次設計展開分析，介紹了光伏組件、20MW光伏發(fā)電系統(tǒng)設計以及電氣一次設計，目的在于提高供電的穩(wěn)定性，并且推動社會發(fā)展。

關鍵詞：20MW；光伏發(fā)電系統(tǒng)；電氣一次設計

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.12.160

1 光伏組件

系統(tǒng)設備內部，太陽能電池是其運行的核心。由于太陽能電池涉及到諸多類型，種類不同，優(yōu)劣勢也不同，然而單晶硅、多晶硅這兩種形式的太陽能在制造技術方面質量最高，產(chǎn)品性能也更加穩(wěn)定，使用壽命相對較長[1]。此外，在實際應用中，單靠其轉化效率高這一優(yōu)勢，便得到廣大工作人員的青睞，在大規(guī)模并網(wǎng)光伏電站中得到廣泛運用。以電站所處位置的環(huán)境和光資源等作為前提，結合施工條件，對光伏電站中年整體發(fā)電量進行明確，利用多晶硅太陽能電池組件展開處理，可以獲得非常理想的效果。由于20 MW光伏發(fā)電系統(tǒng)的組件涉及到非常大的用量，且占地面積廣，這便導致組件安裝量超出標準要求，因此可以使用大單位面積功率的電池作為組件，對占地面積加以控制。多晶硅太陽能組件在這大規(guī)模并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)十分常見，針對各個組件的價格、技術術成熟性等進行考慮，選擇最佳的組件。

2 20 MW 光伏發(fā)電系統(tǒng)設計

2.1 光伏組件方陣

光伏組件運行模式主要分為固定安裝式以及自動跟蹤式。針對自動跟蹤式而言，該模式的傾斜面可以有效接收太陽總輻射量，提供發(fā)電量，但是卻存在一些問題，主要體現(xiàn)為以下幾點：（1）裝置內部十分繁瑣，電池陣列本身帶有同步性的特點，這對機電控制、機械傳動器件提出非常好的要求，相應的提高了初始與維護成本。（2）自動跟蹤式系統(tǒng)使用的電池組件非常多，所以場址占地面積要遠遠超出固定式安裝[2]。（3）自動跟蹤式系統(tǒng)運行期間會消耗電量，所使用的逆變器也是以并聯(lián)分散式布置為主，很難實現(xiàn)集中控制，相較于相對固定式的逆變器要追加很多投資。配備了跟蹤裝置收獲的額外太陽能輻射會形成效益，但是這卻不能將投入的成本抵消。所以，此光伏組件方陣建議使用固定安裝式系統(tǒng)。

2.2 逆變器

逆變器是一種轉換裝置，即將直流電轉變?yōu)榻涣麟?。該系統(tǒng)的規(guī)模非常大，按照當前市場占有率、產(chǎn)品成熟性分析，此次分析以并網(wǎng)型光伏逆變器為例，數(shù)量為35臺的500 kW逆變器，最終所呈現(xiàn)的輸出電壓是320 V，最大效率則是99.6%。并網(wǎng)逆變電源使用三相橋式變換器，進行光伏陣列輸出直流電壓向高頻三相斬波電壓的轉換，隨后再利用濾波器濾波轉變?yōu)檎也妷?，并且將其并入到電網(wǎng)中進行發(fā)電。為了保證光伏陣列發(fā)電的最大功率，直流側可以使用MPPT算法。

2.3 組件陣列平面設計

光伏組件支架一般是以固定式安裝式為主，其傾斜角是23°，支架內部包括光伏組件，將數(shù)十個串聯(lián)成為直流回路，最終的總容量是5720 W。各個光伏發(fā)電單元中配備了光伏組件支架。此外，光伏組件的排列方式為 2×11方式，使用的光伏組件參數(shù)是1640mm×992 mm，每兩塊組件的間距是25mm，所以支架中的光伏組件參數(shù)則可以確定為3305×11162mm。

2.3.1 方陣間距設計

太陽能陣列設計時，需要對前后排陰影遮擋這一問題加以考慮?？梢酝ㄟ^計算的方式明確陣列最佳距離。如果光伏陣列的傾斜角是23 °，這時通過計算可以得知，冬至日方陣時刻的電池組件陰影長度在時間推移下形成的曲線。該方陣的南北間距以5.2 m為最佳，陰影長度則以2.1 m為最佳，只有保證該數(shù)值，才能夠使冬至日9：00am～15：00pm期間的太陽能陣列免于被遮擋。

3 電氣一次設計

3.1 電氣主接線

電氣一次開關站內，電氣主接線中主要有以下幾部分：開關站側接線、箱式變電站、站用電源等，下面展開分析：

3.1.1 開關站側接線

系統(tǒng)接入電壓等級是35 kV，以單母線接線方法進行側接線，在35 kV 的母線中一共配備 6 面高壓開關柜，電壓等級均為35 kV，也就是總出線開關柜一面、集電線路開關柜兩面、無功補償裝置開關柜兩面、站用接地變開關柜1面、PT 柜1面[4]。

3.1.2 箱式變電站

此次設計所使用的雙分裂箱式變電站的高壓側電壓等級是35 kV，其中設置了光伏發(fā)電單元，發(fā)電單元容量是1178.32 kW。發(fā)電單元中均配備1000 kV·A 容量的雙分裂箱式變壓器。

3.2 站用電源研究

在光伏電站工程中，主要以三相四線制接地系統(tǒng)當做站用電源，為了保證電源運行的正常性，一般會使用2回低壓交流進線。在站內，用電系統(tǒng)需要與兩個站用變進行搭配，對系統(tǒng)的正常運行提供保障，不同的站用變均可帶母線，針對一些重要負荷，操作人員可以在多個母線位置展開雙回源引處理，使其中一臺站用變在母線內引取，另一臺站用變則連接電源，通過交直流一體化系統(tǒng)完成建設工作。

4 結束語

綜上所述，20 MW光伏發(fā)電系統(tǒng)與電氣一次設計，一方面這有利于實現(xiàn)正常供電，另一方面則對推進社會發(fā)展起到重要意義，但是該項工作目前依然處于發(fā)展階段，還需要專業(yè)人員繼續(xù)深入研究。

參考文獻：

[1]鐘偉東，劉繼文，雷象兵.分布式光伏發(fā)電20kV并網(wǎng)系統(tǒng)設計[J].現(xiàn)代建筑電氣，2017（04）：42-48.

[2]王祥群.光伏發(fā)電系統(tǒng)分析及典型系統(tǒng)設計[J].價值工程，2013（04）：17-18.

[3]孫錄貴.山區(qū)大型光伏發(fā)電系統(tǒng)防雷接地技術探究與應用[J].安徽農(nóng)學通報，2015（23）：106-108.

[4]張虎潤，陳啟華，陳思銘等.海南島并網(wǎng)風光互補電站發(fā)電性能分析[J].廣東科技，2016（02）：30-31，57.