毛繼磊 李樺芃

摘要：隨著能源危機問題的不斷加劇，尋找替代能源的緊迫性己越來越高。作為一種可再生清潔能源，太陽能取之不盡用之不竭，己被作為化石能源的替代能源，被廣泛開發(fā)和利用。目前，太陽能發(fā)電可以采用光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)將光能轉(zhuǎn)換成電能再并入電網(wǎng)。因此，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的研宄與設計具有十分重要的意義。本文研宄和設計村級光伏扶貧電站建設項目，光伏扶貧貧困村擴容項目設計施工使用可利用魚塘建設漁光互補光伏電站，建設容量合計1.8MW。全部采用固定式支架安裝，采用單晶300Wp組件，每20塊組件為1串（少量為16/17塊1串），每8/9串接入1臺50kW逆變器，逆變器接入380V低壓并網(wǎng)箱，并網(wǎng)箱接入變壓器低壓側(cè)，場區(qū)設1臺200kVA、4臺400kVA的變壓器，各變壓器最終以10kV接入電網(wǎng)。

關(guān)鍵詞：光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng);硬件電路

1引言：

能源是人類社會存在與發(fā)展的重要物質(zhì)基礎。目前的世界能源結(jié)構(gòu)是以煤炭、石油、天然氣等化石能源為主體的結(jié)構(gòu)。而化石能源是不可再生的資源，在生產(chǎn)和消費過程中有大量的污染物排放，破壞生態(tài)與環(huán)境。不論是從今年兩會提出的碳達峰、碳中和的國家戰(zhàn)略，還是從特殊用途解決現(xiàn)實能源供應問題出發(fā)，開發(fā)利用太陽能都具有重大戰(zhàn)略意義。我國屬世界上太陽能資源豐富的國家之一，全國總面積2/3以上地區(qū)年日照時數(shù)大于2000小時，屬世界太陽能資源豐富地區(qū)之一。

2總體設計方案

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的總體設計方案，系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖2-2所示。集中式光伏陣列受到光照后將光能轉(zhuǎn)換成電能，以直流電壓的形式傳給后級。直流側(cè)的大電容對直流側(cè)電壓起到穩(wěn)壓的作用。光伏陣列輸出的直流電壓經(jīng)過Boost電路升壓成幅值更大的直流電壓，接著被逆變器變換成三相交流電壓。逆變器接入380V低壓并網(wǎng)箱，并網(wǎng)箱接入變壓器低壓側(cè)，各變壓器最終以10kV接入電網(wǎng)。為了盡可能減少光伏并網(wǎng)對電網(wǎng)造成的不利影響，輸出電壓必須盡可能與電網(wǎng)電壓幅值相等、相位相同。因此，系統(tǒng)還需要采樣電路，采樣電路對電壓和電流進行檢測，將采樣到的實際值與參考值進行對比，從而及時調(diào)整逆變器開關(guān)管的占空比，使得輸出電壓和電流處于合理的范圍內(nèi)。

3光伏系統(tǒng)的分析與硬件選型

3.1區(qū)域太陽能資源分析

安徽省太陽能資源空間分布趨勢為北高南低，碭山縣、亳縣的太陽能資源最好;由此向南，隨著云雨天氣的增多，總輻射量隨之減少。安徽的太陽能水平面總輻射量在1250～1400kWh/m2之間，屬于太陽能資源“豐富”地區(qū)。安徽省屬于太陽能資源“豐富”地區(qū)，但由于安徽省目前僅有合肥、屯溪2日射觀察站，項目所在安慶市望江縣，無直接太陽能資源數(shù)據(jù)。本項目采用光伏行業(yè)權(quán)威氣象數(shù)據(jù)庫軟件Meteonorm 7的太陽能輻射數(shù)據(jù)進行了相關(guān)分析，詳細情況見表3-1

3.2太陽能資源評價結(jié)論

安慶的年平均氣溫約為17℃，冬季各月的平均氣溫均在5℃左右，并不算冷;夏季各月的平均溫度在25-28℃左右，極端最高氣溫也未超過40℃，不算太熱，無霜期在250天左右。安慶降水充沛，年平均降水量1300mm-1500mm，主要集中在4-8月，占年降水總量的70%以上，特別是6-7月的梅雨期間，常有大到暴雨出現(xiàn)。經(jīng)計算，場址區(qū)域全年平均年太陽輻射量4831.2MJ/m2。根據(jù)太陽能資源評估方法得知，場址區(qū)域太陽能資源豐富，適宜建設太陽能電站。

3.3光伏發(fā)電系統(tǒng)的光伏組件選型

光伏組件是光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部件，其各項參數(shù)指標的優(yōu)劣直接影響著整個光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電性能。光伏組件性能的各項參數(shù)主要包括：標準測試條件下組件峰值功率、峰值電流、峰值電壓、短路電流、開路電壓、最大系統(tǒng)電壓、組件效率、短路電流溫度系數(shù)、開路電壓溫度系數(shù)、峰值功率溫度系數(shù)等。綜合以上條件，本設計選用晉能清潔能源科技股份公司生產(chǎn)的300Wp單晶硅高效光伏組件。

3.4光伏陣列運行方式

光伏系統(tǒng)方陣支架的類型有簡單的固定支架和復雜的跟蹤系統(tǒng)。光伏組件的安裝方式有固定安裝式和自動跟蹤式兩種型式。

固定方式與自動跟蹤各有優(yōu)點，固定式初始投資較低，且支架系統(tǒng)基本免維護;自動跟蹤式初始投資較高、需要一定的維護，但發(fā)電量較傾角最優(yōu)固定相比有較大的提高。設計采用漁光互補模式建在地面上，考慮投資和性價比及本項目安裝位置，光伏組件方陣采用固定式安裝

3.5逆變器選型

合理的逆變器配置方案對于提高太陽能光伏系統(tǒng)發(fā)電效率，減少運行損耗。目前市場上的逆變器主要有3個主流方向：組串式逆變器、集中式逆變器、集散式逆變器。根據(jù)國內(nèi)主流逆變器供應情況，組串式逆變器功率能級較多，單機容量與本項目單體電站容量匹配，故本設計采用組串式逆變器為最優(yōu)選擇。本方案按照50kW組串式逆變器設計。

3.6光伏陣列設計

在光伏系統(tǒng)設計中，光伏組件方陣的放置形式和放置角度對光伏系統(tǒng)接收到的太陽輻射有很大的影響，從而影響到光伏系統(tǒng)的發(fā)電能力。地面電站組件宜采用正南向最佳傾角布置。光伏組件一般可采用橫向或豎向布置方式，其中豎向布置方式在降雨或沖洗情況下的自清潔能力較強，因此應用較為廣泛?？紤]到本項目在地面建設光伏電站，組件形式采用豎向雙排布置。

4結(jié)語

國家讓我們接受高等教育的目的，不是為了讓我們擺脫貧困的家鄉(xiāng)，而是讓我們幫助家鄉(xiāng)擺脫貧困。本次設計以高裝機量光伏發(fā)電作為扶貧項目，本項目建設在3個廢棄魚塘內(nèi)，通過逆變器接入380V低壓并網(wǎng)箱，并網(wǎng)箱接入變壓器低壓側(cè)，各變壓器最終以10kV接入電網(wǎng)。并且通過加裝電能表，將電能表采集信息接入電網(wǎng)管理部門電力用戶用電信息采集系統(tǒng)，作為電能量計量和電價補貼依據(jù)，增加村民收入，穩(wěn)固脫貧成果。助力鄉(xiāng)村振興。

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