1、技术创新Modern IndustrialormationizationNo.10,20232023年第10 期Total232总第2 32 期现代工业经济和信息化D0I:10.16525/ki.14-1362/n.2023.10.036分布式光伏发电系统电气设计分析王珏（国网黄石供电公司，湖北黄石435000)摘要：光伏发电可以根据用户的实际用电需求，灵活利用太阳能进行发电，就近选址进行光伏发电系统设计及安装，保障电力电能的正常供给。从光伏电站电气系统设计背景入手，介绍了光伏电站系统的构成及工作原理，分析了分布式光伏发电系统电气设计的要点，从源头上保证分布式光伏电站运行质量，推动电力行业健康
2、发展。关键词：光伏电站；电气设计；运行质量中图分类号：TM615文献标识码：A文章编号：2 0 9 5-0 7 48(2 0 2 3)10-0 10 9-0 30引言我国电力资源分布不均匀，许多偏远地区不具备集中式发电的条件，依靠架空线缆进行电力资源的远距离传输，不仅造成电力资源的浪费，而且集中式发电无法根据外界电力负荷的变化而实时改变。为解决用电负荷不能灵活切换而引起的电力运转成本增加的问题，有效提高电力资源的利用率，分布式光伏电站应运而生。我国的光伏发电技术仍处于发展阶段，由于缺乏经验，设计人员还没有掌握光伏电站电气设计及安装的技术要点。另外，光伏发电站的电气设备部件均是精密度要求较高的材
3、料，如果不能正确选择设备及材料型号，就会导致电气设备及部件的质量不符合要求，进而造成光伏电站频繁发生设备故障 1。因此，对分布式光伏电站电气系统进行全面的设计分析和研究，以便提高电气系统的性能，保证其运行质量。1光伏电站系统的构成及工作原理光伏电站系统主要由光伏组件、汇流箱、交直流逆变器、配电箱、监控控制系统和安装支架等组成 2 ，如图1所示。其工作原理为：光伏电池采用串联或并联方式，以一定的角度在光伏支架上进行安装，组成光伏阵列，最大程度上吸收太阳量，并将太阳量转化为直流电，通过汇流箱进入逆变器。在逆变器中逆变为交流电后，输送到主电网中。监测仪可以对系统的实际发电、用电情况进行跟踪记录、显示
4、和储存等，并对输人主电网的电量进行统计 3发电检测系统升压发电并网低压配电箱监测仪逆变器直流配电箱汇流箱光伏阵列图1分布式光伏发电系统的主要原理结构2分布式光伏发电系统电气设计要点2.1接入方案设计根据分布式电源接人系统典型设计的内容要求，合理设置并网点总数及箱式变压器容量，在满足基地自身用电的基础上,将剩余电量接人电网，提高电能资源的利用效率。2.2电气主接线设计在进行光伏电站电气主接线设计过程中，工作人员需要综合考量光伏电站设计的装机容量、系统接人方式、枢纽布置情况和具体的设备特点等，在此数据上完成电气系统接线方案的初步拟定。此外，电站主接线的设计还必须满足接线简单、便于操作、运行灵活等条
5、件，方便后期作业人员的操作及维护检修。2.3主要电气设备选择安装2.3.1光伏电池选型目前市场上流行的光伏电池主要有两种，一是薄膜电池，该类电池价格便宜、成本低廉，环境适应性强，缺点是转化效率不高。另一种是晶硅电池，安全性好、热稳定性强、易于维护、寿命长，且能量转化率较高，占据大部分光伏电池市场 4。在环境温度正常情况下，晶硅电池工作功率输出为每包6 0 W280kW，从输出功率、用电成本等角度出发，选择2 0 0 kW的多晶硅电池，其基本性能参数如表1所示。表1200kW多晶硅电池性能参数参数名称参数数值型号200kW多晶硅光伏电池最大输出功率/kW200额定工作电压/V35.9额定工作电流
6、/A8.09工作温度/-40802.3.2光伏电站滤波器选择为提高光伏电站运行质量，保护光伏系统中各设备部件不受电磁干扰，需对光伏电站并网接人系统的滤波器进行设计。在光伏电站接入系统中，由于外界收稿日期：2 0 2 3-0 5-15作者简介：王珏（1991一），男，湖北黄石人，硕士，毕业于三峡大学，工程师，研究方向为电力的计量、采集、线损和营配贯通。.110:第13 卷现代工业经济和信息化环境的影响，辅助逆变器、开关电源工作频率等都会引起谐波电流，对光伏电站接入系统运行造成一定影响。滤波器可分为L型、LC型和LCL型三种类型，不同型号的滤波器差异很大，各具特色，需要根据光伏发电现场的实际工况进
7、行合理选型。如果光伏电站接人系统的发电量较低，可以选择L型滤波器或者LC型滤波器。如果光伏发电接人系统的发电量较高，则需要选择LCL型滤波器。对于L型和LC型滤波器而言，其采购价格较高、且滤波效果不太理想，不利于整个光伏电站接人系统及主供电电网的平稳可靠运行。2.3.3光伏电站逆变器选择逆变器是整个分布式光伏电站接人系统设计当中最为关键的备件，可以对不同电压进行逆变，提高电网需要的电压值，对分布式光伏电站并网系统的电能质量有重要影响。选用逆变器部件时，需要统筹考虑其容量、工作电压、工作电流、谐波电流及输出功率等环节的技术要求，按照分布式光伏电站并网系统的实际情况进行逆变器的采买。当逆变器遇见不
8、并网故障时，经常发生在与电网未正确连接的情况下，主要排查交流开关是否闭合。若闭合，则查看连接逆变器输出口的线缆是否松动，并采用数字式万用表对此处电压进行测量。若无松动，则检查逆变器输出口与电网的连接处是否存在虚接或脱落现象。在有电检查过程中，要穿戴好劳保防护用品，切勿用手直接接触电线及端子排，避免意外触电，对作业人员造成伤害。此外，为了充分保障分布式光伏电站发电系统的运行质量，提高作业效率，要合理选择分布式光伏电站电网接人点的电压。一般情况下，分布式光伏电站接人点额定电压范围是8 9%115%。因此，需要通过交直流逆变器来对接人电网的电压进行相应调节及控制 5 。同时，根据分布式光伏发电系统的
9、实际应用情况，电网的频率需要恒定在断点。若无松动且电压数值在110 2 2 0 V区间之内，说明此处线路无问题。在运行过程中，一旦超出49.5 5 0.5 Hz频率区间，立即切换到逆变器运行模式。2.3.4主变压器选择以湖北黄石某光伏电站为例，对主变压器选择进行说明。该项目基于11个村级电站用电总容量，对子方阵容量进行科学配置。该项目所处地域内地下有很多光缆及水沟，将该地段划分为分散的很多区域。为了适应此地段不规则的地形，实现地形空间最大化利用，避免电力资源浪费，故选用1.2 MW、1.45 MW、1.8MW和2.2 MW光伏电站子方阵。考虑到逆变器的输出电压值较小，倘若光伏电站的矩阵选取的功
10、率较高，将导致升压变压器单侧工作电流过大，从而造成线路能量损失较大，增加了设备选型的难度，故不采用容量较高的子方阵。为保证系统的供电安全性，建议选择主变压器多个子系统的安装方案。各子方阵容量如表2 所示。表2子方阵容量及箱变分配表名称子方阵容量/kW箱变容量/kVA1号保安镇3.4442.000+16002号金牛镇7218003号金山店镇193220004号灵乡镇3.6962.000+1 6005号还地桥镇39132 000+2 0006号大箕铺镇4.77431600合计18 48018800为降低成本，增加经济效益，在分布式光伏发电系统并网设计时，相关人员必须慎重选择电压等级，避免资源浪费。
11、目前市场上常见的分布式光伏发电站配置主要有三种：小型光伏电站所选择并人的配电网一般是低压电网（0.4kV），中型光伏电站所选择并入的配电网一般是中压电网（10 35 kV），而大型光伏发电站所选择并人的配电网级别一般高于110 kV。设计人员应结合所在电网实际情况，秉承保证运行质量、提升经济效益的原则，合理选择并网电压等级，若高低两种等级的电压都与光伏电站匹配，则首选为低电压并网方式，既能最大限度保障光伏电站发电系统的工作效率，又能充分降低经济成本。3乡经济效益分析该分布式光伏发电2 0 0 kW并网电站实际投资情况如表3所示。表3200kW光伏电站投资成本项目名称费用/万元占比/%电缆95.
12、6548.18逆变器、汇流箱、电缆等44.2822.30安装支架18.689.41工控机等数据采集系统3.51.76安装调试费用36.4218.35合计198.53100假设光伏系统发电效率为8 0%，则该单位年发电量为2 0 948 4kWh。随着设备使用时间的增加，设备会有一定程度折损，若将光伏电池组件质量按生命周期内总折的2 0%进行计算，2 5 a（光伏设备的使用总寿命)内总发电量为418 90 0 0 0 kWh。依据当前的实际使用情况，该单位5:0 0 17:0 0时段电价为1.2 元/（kWh），按照光伏系统年衰减幅度为0.4%计算，只需2 年就可收回投资成本，如表4所示。此后服
13、务期间，可有效节省电费，具有较高的经济效益。4结语文章介绍了光伏电站系统的构成及工作原理，探讨了光伏电站电气系统的接人方案设计、电气主接线(编辑：白龙）上接第1 0 8 页（编辑：郭评如）与设计,2 0 1 8(1 2)：1 1 4-1 1 7.2023年第1 0 期：分布式光伏发电系统电气设计分析表4200kW光伏电站经济指标发电量/电价元年限节约电费/元累计节约电费/元(kWh)kW-I.h-1)12094831.2251379.6251 379.6022086451.20251375.6502755.232078101.21251371.6754136.74206.9791.21251
14、367.51005494.252061511.22251363.51256857.762053271.22251359.51508217.272045051.23251355.51759.572.74设计、光伏电池、光伏电站滤波器、光伏电站逆变器和主变压器等电气设备的选型等的关键设计要点，从根本上保证分布式光伏电站总体运行质量，在提高用电体验的同时，也提高了光伏电站的经济效益。参考文献1王海超，贾文华.光伏电站电气设备选择探讨 J.电工技术，2 0 1 7(8):144-145.2朱文杰.分布式光伏发电系统的并网技术应用 J.集成电路应用,2 0 2 0(8）：4 2 0-4 2 2.3严华江
15、，章坚民，胡瑛俊，等.考虑空间相关性的分布式光伏发电出力预测及误差评价指标研究 J.浙江电力，2 0 2 0(3）：9 1-9 2.4魏晓蔚，岳玉先.不同用电量下分布式光伏发电功率自动跟踪方法 J.自动化与仪器仪表，2 0 1 8（1 2）：1 6 0-1 6 35许崇伟.分布式光伏发电集成系统设计及优化建议 J.工程建设Analysis of ElectricalistrihutedPhotowotaieenerationSystemWang Jue(State Grid Huangshi Power Supply Company,Huangshi Hubei 435000,China)Ab
16、stract:Photovoltaic power generation can be based on the users actual power needs,flexible use of solar energy for power generation,near the site of the photovoltaic power generation system design and installation,to ensure the normal supply of electric power.Starting fromthe background of the desig
17、n of the electrical system of photovoltaic power station,introduced the composition and working principle of thephotovoltaic power station system,analysed the main points of the electrical design of distributed photovoltaic power generation system,toensure the quality of the distributed photovoltaic
18、 power plant operation from the source,and to promote the healthy development of theelectricpowerindustry.Key words:photovoltaic power station;electrical design;operation quality次经济性计算以工作30 0 d为例，改造后每台该型号起重机在整个工程当中能够降低成本为30 0 d8h/d77.04元/h=184896元，由此可见，行走系统节能改造能够有效降低企业的成本投人。4结论1)从空载大功率工况、带载中功率工况、空载小
19、功率工况方面入手，建立节能控制策略。2）利用AMESim和MATLAB/Simulink软件对行走系统节能措施进行仿真模拟，结果显示节能控制策略下发动机动态调控性能更佳，发动机输出功率和变量泵吸收功率匹配率达到9 0.2 6,具有良好的匹配效果。3)将节能控制策略应用于某企业起重机中,经过统计计算可知每小时能够节约燃油成本7 7.0 4 元，从整个工程角度分析每台起重机能够降低成本1 8 4 8 9 6元，具有良好的节能经济效应参考文献1赵仕兵，胡胜方，杨雪莹.船厂门座式起重机节能改造中的关键技术 .设备管理与维修，2 0 2 3（3）：6 3-6 5.2翟红彦.混合动力起重机节能系统关键技术
20、研究 .内燃机与配件,2 0 1 8(1 7):2 0 5-2 0 6.Research on EneystemWangWei(Ganzhou Inspection Branch of Special Equipment Inspection and Testing Research Institute of JiangxiProvincial Inspection and Certification General Hospital,Ganzhou Jiangxi 341000,China)Abstract:Based on electronic information technology
21、 and adaptive fuzzy PID control algorithms,the establishment of walking systemenergy-saving strategies,according to the different working conditions of the crane were used in dfferent energy-saving control methods,andthen use AMESim and MATLAB/Simulink simulation simulation of the energy-saving cont
22、rol strategy,to verify the feasibility of energy-savingmeasures,and finally the energy-saving measures applied to the operation of an enterprise crawler crane,to analyse the economic benefits ofenergy-saving transformation of the walking system.Finally,the energy-saving measures are applied to an enterprise crawler crane operation,and the economic benefits of energy-saving transformation of the travelling system are analysed and studied.Key words:crane;travelling system;economic benefits
