光伏發(fā)電設(shè)備及基本原理

1、光伏組件：

光伏發(fā)電的主要原理是半導(dǎo)體的光電效應(yīng)，是根據(jù)光生伏特效應(yīng)原理，利用太陽能電池將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能，光—電轉(zhuǎn)換的基本裝置就是太陽能電池。

2、匯流箱

交/ 直流支路匯集、傳輸，電流/電壓采集

3、集中式逆變器

       集中式逆變器顧名思義是將光伏組件產(chǎn)生的直流電匯總轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姾筮M行升壓、并網(wǎng)。因此，逆變器的功率都相對較大。光伏電站中一般采用500kW以上的集中式逆變器。
（一）集中式逆變器的優(yōu)點如下：
1.功率大，數(shù)量少，便于管理；元器件少，穩(wěn)定性好，便于維護；
2.諧波含量少，電能質(zhì)量高；保護功能齊全，安全性高；
3.有功率因素調(diào)節(jié)功能和低電壓穿越功能，電網(wǎng)調(diào)節(jié)性好。
（二）集中式逆變器存在如下問題：
1.集中式逆變器MPPT電壓范圍較窄，不能監(jiān)控到每一路組件的運行情況，因此不可能使每一路組件都處于最佳工作點，組件配置不靈活；
2.集中式逆變器占地面積大，需要專用的機房，安裝不靈活；
3.自身耗電以及機房通風(fēng)散熱耗電量大。

4、組串式逆變器

        光伏組串直接接入逆變器，單臺容量一般在100kW以下。組串式并網(wǎng)逆變器的體積小、重量輕，搬運和安裝都非常方便，不需要專業(yè)工具和設(shè)備，也不需要專門的配電室，在各種應(yīng)用中都能夠簡化施工、減少占地，直流線路連接也不需要直流匯流箱和直流配電柜等。組串式還具有自耗電低、故障影響小、更換維護方便等優(yōu)勢。

2. 組串式逆變器MPPT電壓范圍寬，一般為250-800V，組件配置更為靈活。在陰雨天，霧氣多的地區(qū)，發(fā)電時間長。

3. 組串式逆變器采用模塊化設(shè)計，直流端具有多路MPPT功能，交流端并聯(lián)并網(wǎng)，其優(yōu)點是不受組串間模塊差異，和陰影遮擋的影響，同時減少光伏電池組件最佳工作點與逆變器不匹配的情況，最大程度增加了發(fā)電量。

組串式逆變器劣勢

1. 多個逆變器并聯(lián)時，總諧波高，單臺逆變器THDI可以控制到2%以上，但如果超過40臺逆變器并聯(lián)時，總諧波會迭加，而且較難抑制，容易產(chǎn)生諧振。

2. 電子元器件較多，功率器件和信號電路在同一塊板上，設(shè)計和制造的難度大，可靠性稍差。功率器件電氣間隙小，不適合高海拔地區(qū)。

5、箱式變壓器

        箱變作用：逆變器將直流逆變?yōu)榻涣骱?，電壓通常?70V~800V，將若干逆變器交流電流匯集后，升壓至35kV（10kV），再通過集電線路將電能送出。通常一個光伏區(qū)，配備一臺箱變。

我們常用的組合式美式箱變是將變壓器器身、高壓負(fù)荷開關(guān)、熔斷器等元件一同放在變壓器油箱內(nèi),因浸在油中,元件體積大為縮小,結(jié)構(gòu)更為緊湊,安裝方便、靈活。

對于集中式逆變器，配備箱變低壓側(cè)采用雙分裂繞組，每個低壓繞組接入一臺逆變器，低壓側(cè)有兩個斷路器。

對于組串式逆變器，配備雙繞組變壓器，低壓側(cè)只有一個繞組，故低壓側(cè)只有一臺斷路器。

6、高壓開關(guān)柜

在光伏電力系統(tǒng)中起通斷、控制或保護等作用。

主要由：斷路器、隔離刀閘（小車）、接地刀閘、五防機構(gòu)、電流/電壓互感器、保護測控裝置、操控裝置、指示儀表、一、二次回路及相關(guān)輔助設(shè)施構(gòu)成。

斷路器作為其核心元件，可用于開斷故障電流。

根據(jù)滅弧介質(zhì)，可分為真空斷路器及 SF6斷路器。

7、SVG動態(tài)無功補償裝置

        SVG作用：穩(wěn)定系統(tǒng)電壓、提升功率因素、降低電網(wǎng)諧波、改善電能質(zhì)量。

可分為：直掛式、降壓式。

        對于直掛機型，通過電抗器與中高壓母線直接連接，節(jié)約了變壓器昂貴的造價成本，但是模塊數(shù)量的增加，使整機系統(tǒng)成本上升。

        進行成本對比，對于10 MVar以上的機型，采用直掛方案，成本比較有優(yōu)勢。對于10 MVar以下的機型，采用降壓方案，成本比較有優(yōu)勢。

        相對于相同無功配置容量來講，直掛機型由于無變壓器遲滯作用，響應(yīng)速度相比較降壓機型更快。

       從能耗及后期維護程度來說，各有優(yōu)缺點。

     冷卻方式：風(fēng)冷外循環(huán)、水冷內(nèi)循環(huán)

8、接地變壓器

        10kV/ 35kV電網(wǎng)中一般都采用中性點不接地的運行方式。接地變壓器的作用是為中性點不接地的系統(tǒng)提供一個人為的中性點，便于采用消弧線圈或小電阻的接地方式，以減小配電網(wǎng)發(fā)生接地短路故障時的對地電容電流大小，提高配電系統(tǒng)的供電可靠性

特點：高壓側(cè)Z型接線，零序阻抗很小，

消弧補償電流容易流通

中性點經(jīng)消弧線圈接地

優(yōu)點：發(fā)生單相接地，可抑制接地點電容電流，系統(tǒng)線電壓不變，允許可運行2小時；缺點：不能快速找到故障線路

中性點經(jīng)小電阻接地

優(yōu)點：快速定位、切除故障線路

缺點：接地故障電流相對較大。

9、綜自監(jiān)控系統(tǒng)

通過計算機系統(tǒng)，

可查看全站設(shè)備的運行狀態(tài)

如：電流、電壓、通訊、位置等信息

發(fā)生異常時，發(fā)出告警：

畫面閃動、顏色變化、聲音告警

推送事故報文

提醒值班人員及時檢查設(shè)備

設(shè)備遠程遙控操作功能；

常用的有南瑞、南自、四方 等廠家

10、AGC、AVC系統(tǒng)

自動有無/無功控制系統(tǒng)

根據(jù)調(diào)度指令，對電站逆變器、SVG裝置進行有功、無功功率進行調(diào)節(jié)

對調(diào)節(jié)的精度及響應(yīng)時間均有相關(guān)要求

11、光功率預(yù)測系統(tǒng)

      預(yù)測系統(tǒng)就是將天氣預(yù)報數(shù)據(jù)和環(huán)境檢測儀所采集的數(shù)據(jù)加以分析，最后將生成的數(shù)據(jù)文件通過非實時交換機發(fā)送給省調(diào)。省調(diào)接收數(shù)據(jù)文件，入庫并加以分析，得到該站的日常發(fā)電情況。便于對該地區(qū)整個新能源發(fā)電的集中管控。  目前做預(yù)測系統(tǒng)比較不錯的廠家有國能日新、南瑞繼保、東潤環(huán)能等。

（Matériel de production d'énergie photovolta?que et principes de base

1. Module photovolta?que:



Le principe principal de la production d'énergie photovolta?que est l'effet photoélectrique des semi - conducteurs. Selon le principe de l'effet photovolta?que, la cellule solaire est utilisée pour convertir directement l'énergie solaire en énergie électrique. Le dispositif de base de la conversion photoélectrique est la cellule solaire.



2. Combination box



Collecte et transmission des branches AC / DC, acquisition de courant / tension



3. Onduleur centralisé



Comme son nom l'indique, l'onduleur centralisé convertit le transfert de courant continu généré par les modules photovolta?ques en courant alternatif pour augmenter la tension et se connecter au réseau. Par conséquent, la puissance de l'onduleur est relativement grande. L'onduleur centralisé de plus de 500 kW est généralement utilisé dans les centrales photovolta?ques.

Les avantages de l'onduleur centralisé sont les suivants:

1. Grande puissance, petite quantité, facile à gérer; Moins de composants, une bonne stabilité et un entretien facile;

2. Faible teneur en harmoniques et haute qualité de puissance; Fonctions de protection complètes, haute sécurité;

3. Avec la fonction de régulation du facteur de puissance et la fonction de passage à basse tension, la régulation du réseau électrique est bonne.

L'onduleur centralisé présente les problèmes suivants:

1. La plage de tension MPPT de l'onduleur centralisé est étroite et ne peut pas surveiller l'état de fonctionnement de chaque composant de circuit, de sorte qu'il est impossible de placer chaque composant de circuit au meilleur point de fonctionnement et que la configuration des composants n'est pas flexible;

2. L'onduleur centralisé occupe une grande superficie et nécessite une salle informatique spéciale, de sorte qu'il ne peut pas être installé de fa?on flexible;

3. La consommation d'énergie de l'auto - consommation et de la ventilation et de la dissipation de chaleur de la salle des machines est importante.



4. Onduleur de série



Les groupes photovolta?ques sont connectés directement à l'onduleur en série et la capacité d'un seul ensemble est généralement inférieure à 100 kW. L'onduleur série connecté au réseau a un petit volume, un poids léger, une manipulation et une installation très pratiques, n'a pas besoin d'outils et d'équipements professionnels, n'a pas besoin d'une salle de distribution spéciale, peut simplifier la construction et réduire l'occupation des sols dans diverses applications, et n'a pas besoin d'une bo?te de jonction DC et d'une armoire de distribution DC pour la connexion de ligne DC. En outre, la série de groupes présente les avantages d'une faible consommation d'énergie, d'un faible impact des défaillances et d'un remplacement et d'un entretien pratiques.



2. La gamme de tension MPPT de l'onduleur série est large, généralement 250 - 800V, et la configuration des composants est plus flexible. Par temps pluvieux et brumeux, la production d'électricité prend beaucoup de temps.



3. La conception modulaire est adoptée pour l'onduleur en série. L'extrémité en courant continu a la fonction MPPT multicanal, et l'extrémité en courant alternatif est connectée au réseau en parallèle. L'avantage de l'onduleur en série n'est pas affecté par la différence entre les modules en série et l'occlusion de l'ombre. En même temps, l'inadéquation entre le point de fonctionnement optimal des modules de cellules photovolta?ques et l'onduleur est réduite et la production d'énergie est augmentée dans la



Inconvénients de l'onduleur en série



1. Lorsque plusieurs onduleurs sont connectés en parallèle, l'harmonique totale est élevée et le thdi d'un seul onduleur peut être contr?lé à plus de 2%. Cependant, si plus de 40 onduleurs sont connectés en parallèle, l'harmonique totale sera superposée, et il est difficile de supprimer et facile de générer la résonance.



2. Il y a beaucoup de composants électroniques, les composants de puissance et les circuits de signal sont sur la même carte, de sorte que la conception et la fabrication sont difficiles et la fiabilité est un peu faible. Le dégagement électrique des dispositifs électriques est faible et ne convient pas aux zones de haute altitude.



5. Transformateur de type bo?te



Fonction du transformateur de bo?te: après que l'onduleur Convertit l'onduleur en courant continu en courant alternatif, la tension est généralement de 270v ~ 800V. Après avoir recueilli le courant alternatif de plusieurs onduleurs, augmenter la tension à 35kV (10kV), puis envoyer l'énergie électrique par la ligne de collecte. Habituellement une zone photovolta?que avec un transformateur de bo?te.



Le transformateur de type combiné américain couramment utilisé est de placer le corps du transformateur, l'interrupteur de charge haute tension, le fusible et d'autres composants dans le réservoir d'huile du transformateur ensemble. En raison de l'immersion dans l'huile, le volume des composants est considérablement réduit, la structure est plus compacte, l'installation est pratique et flexible.



Pour les onduleurs centralisés, le c?té basse tension du transformateur de bo?te est équipé d'enroulements à double division, chaque enroulement basse tension est relié à un onduleur, et le c?té basse tension a deux disjoncteurs.



Pour l'onduleur en série, un transformateur à double enroulement est fourni avec un seul enroulement du c?té basse tension, de sorte qu'il n'y a qu'un seul disjoncteur du c?té basse tension.



6. Appareillage de commutation haute tension



Dans le système d'alimentation photovolta?que, il joue un r?le de coupure, de commande ou de protection.



Il se compose principalement d'un disjoncteur, d'un interrupteur de couteau d'isolement (chariot), d'un interrupteur de couteau de mise à la terre, de cinq mécanismes de prévention, d'un transformateur de courant / tension, d'un dispositif de protection, de mesure et de commande, d'un dispositif de commande, d'instruments Indicateurs, de circuits primaires et secondaires et d'installations auxiliaires connexes.



En tant qu'élément central, le disjoncteur peut être utilisé pour débrancher le courant de défaillance.



Selon le milieu d'extinction d'arc, il peut être divisé en disjoncteur à vide et disjoncteur SF6.



7. SVG Dynamic Reactive Power Compensation Device



Fonction SVG: stabiliser la tension du système, augmenter le facteur de puissance, réduire les harmoniques du réseau électrique et améliorer la qualité de l'énergie.



Il peut être divisé en: type de suspension directe, type de chute de tension.



En ce qui concerne le modèle de pendaison directe, le co?t élevé du transformateur est économisé par la connexion directe entre le réacteur et le bus à moyenne et haute tension, mais le co?t de l'ensemble du système est augmenté par l'augmentation du nombre de modules.



En comparant les co?ts, pour les modèles de plus de 10 mvar, le système de suspension directe présente des avantages. Pour les modèles de moins de 10 mvar, l'adoption d'un système de dépressurisation présente un avantage sur le plan des co?ts.



En raison de l'absence d'hystérèse du transformateur, la vitesse de réponse du modèle de suspension directe est plus rapide que celle du modèle de descente.



Du point de vue de la consommation d'énergie et de l'entretien ultérieur, chacun présente des avantages et des inconvénients.



Mode de refroidissement: circulation externe refroidie à l'air et circulation interne refroidie à l'eau



8. Transformateur de mise à la terre



Le mode de fonctionnement neutre sans mise à la terre est généralement utilisé dans le réseau électrique de 10 kV / 35 KV. La fonction du transformateur de mise à la terre est de fournir un point neutre artificiel pour le système dont le point neutre n'est pas mis à la terre, ce qui facilite l'adoption d'une bobine de suppression d'arc ou d'un mode de mise à la terre à faible résistance, afin de réduire le courant du condensateur de Mise à la terre en cas de défaillance du court - circuit de mise à la terre dans le réseau de distribution et d'améliorer la fiabilité de l'alimentation électrique du système de distribution.



Caractéristiques: cablage de type Z du c?té haute tension, faible impédance de séquence nulle,



Le courant de compensation de l'extinction d'arc est facile à écouler



Point neutre mis à la Terre par bobine de suppression d'arc



Avantages: la mise à la terre en une seule phase peut supprimer le courant capacitif de mise à la terre, la tension de la ligne du système reste inchangée et peut fonctionner pendant 2 heures; Inconvénients: impossible de localiser rapidement la ligne défectueuse



Le point neutre est mis à la Terre par une faible résistance



Avantages: positionnement rapide, coupure de la ligne défectueuse



Inconvénients: le courant de défaillance au sol est relativement élevé.



9. Système intégré de surveillance et de contr?le



Grace à un système informatique,



L'état de fonctionnement de l'équipement de la station peut être visualisé



Par exemple: courant, tension, communication, position, etc.



En cas d'anomalie, une alarme est donnée:



Flash d'image, changement de couleur, alarme sonore



Pousser le message d'accident



Rappeler au personnel de service de vérifier l'équipement en temps opportun



Fonction de télécommande de l'équipement;



Les fabricants couramment utilisés sont nanrui, Nanzi, Sifang, etc.



10. AGC, système AVC



Système automatique de contr?le actif / passif



Régler la puissance active et réactive de l'onduleur et du dispositif SVG de la centrale électrique conformément aux instructions de répartition.



Il existe des exigences relatives à la précision du réglage et au temps de réponse.



11. Système de prévision de la Puissance optique



Le système de prévision consiste à analyser les données météorologiques et les données recueillies par l'instrument de surveillance de l'environnement, puis à envoyer le fichier de données généré à l'inspecteur provincial par l'intermédiaire d'un commutateur non en temps réel. L'expédition provinciale re?oit les fichiers de données, les stocke et les analyse pour obtenir la production quotidienne d'électricité de la station. Faciliter le contr?le centralisé de l'ensemble de la production d'énergie nouvelle dans la région. à l'heure actuelle, le système de prévision est relativement bon pour les fabricants tels que GUONENG rixin, nanrui Jibao, Dongrun Huaneng, etc.
）