太阳能光伏发电系统控制方案浅析

Vol .32　No .4　　　2010年4月Huadian Technol ogy

Ap r .2010　

太阳能光伏发电系统控制方案浅析

王志刚

(山东电力工程咨询院有限公司,山东济南　250013)

摘　要:太阳能光伏发电是一种新型发电技术,结合山东济南力诺科技园1.6MW 太阳能光伏并网电站工程,探讨了太阳能光伏发电工程的控制方案。

关键词:太阳能光伏发电;电池组件;逆变器;控制方案

中图分类号:TK 519　　　文献标志码:B 　　　文章编号:1674-1951(2010)04-0018-02

收稿日期:2010-01-11

0　引言

全球气候变暖,传统的燃料资源日趋枯竭,全

球还有20亿人得不到正常的能源供应,此时全世界都把目光投向了可再生能源,希望可再生能源能够改变人类的能源结构,维持长远的可持续发展。在可再生能源中,太阳能以其独有的优势而成为人们关注的焦点。丰富的太阳辐射能是取之不尽、用之不竭、无污染、廉价、人类能够自由利用的能源。当今世界各国都在努力提高太阳能发电设备的生产规模和应用规模,据有关资料统计,全世界已有136个国家在普及推广应用太阳能发电技术,其中95个国家正在大规模研究、开发和生产各种太阳能发电设备和太阳能电池应用产品。我国在光伏研究和产业方面也取得了较快的进展,2006年1月1日实施的《可再生能源法》,标志着太阳能发电已纳入我国的能源发展规划之中。根据2007年9月发布的《可再生能源中长期发展规划》,2020年,我国太阳能发电设备累计装机容量将达到2000MW 。

本文结合山东济南力诺科技园1.2MW 太阳能光伏并网电站工程实例,来研究太阳能发电工程的控制方案。

1　太阳能光伏发电系统简介

太阳能光伏发电系统分为并网型和非并网型。并网型太阳能光伏电站是利用光伏组件将太阳能转换成直流电能,再通过逆变器将直流电逆变成50Hz 、230/400V 的三相或230V 的单相交流电。逆变器的输出端通过配电柜与变电所内的变压器低压端(230/400V )并联,对负载供电并将多余的电能通过变压器送入电网。并网型太阳能光伏发电系统主要由3大部分组成:太阳电池组件、并网逆变器和监控

系统。

2　系统构成

该工程建设1.2MW 太阳能光伏并网发电系统,太阳能电池方阵由5775块210W 组件组成,总

面积约15033m 2

。给力诺科技园供电,并通过上网输送,形成并网发电。2.1　太阳电池组件选型

太阳能光伏组件采用山东力诺瑞特新能源有限公司生产的单晶硅太阳能电池组件LN210,电池组件参数为:电池片,晶体硅太阳能电池片(156mm ×156mm );电池片排列,54(6×9)片;组件尺寸,1494mm ×996mm ×42mm 。

太阳能电池组件在光谱辐照度1000W /m 2

、光谱AM1.5、电池温度25℃标准测试条件下,开路电压为33.2V,短路电流为8.1A ,最大功率点电压为26.6V,最大功率点电流为7.A 。2.2　电池组件方阵安装角度的选择

在太阳能应用中,通常总是将采光面倾斜放置,所以选择最佳的倾角是太阳能工程设计的关键之一。对于太阳能并网光伏发电系统,只要求在全年中得到最大的太阳辐射量。该工程以倾斜面上接收到最大太阳辐射量时的倾角作为最佳倾角,经计算,确定最佳倾角为34°。2.3　电池组件布置方案该工程共分成S1,S2,S3,S44个区域,5775块电池组件成行列形式布置在4个区域中。电池组件布置明细见表1。2.4　逆变器的选择

根据现场情况选择分散式并网方案,即尽量采用小型并网逆变器,增加并网系统数量,增加系统的安全性,同时兼顾经济性。S1～S4子系统全部选用德国S MA 公司生产的Sunny Central SC150户外安装型逆变器,将太阳能电池方阵的直流电能转换成

　第4期王志刚:太阳能光伏发电系统控制方案浅析

・19・　

表1　电池组件布置明细

区域

面积(长×宽)/m 2

电池板行数

每行电池板个数/个

电池总数/块

实际容量(峰值)/k W

S1区域2196(61×36)2140840176.40S2区域3874(108×36)21711491313.11S3区域4680(130×36)21851785374.85S4区域

4284(119×36)

2179

1659348.39合计

15034

84

5775

1212.75

380V 的三相交流电并入电网。SC 150户外安装型

逆变器技术参数为:最大光伏输入功率P pv (峰值功率),175k W ;额定交流功率P ac,nom ,150k W ;MPPT 输入电压范围U pv ,450～820V;额定交流输出电流I ac,nom ,216A;最大直流输入电压U dc,max ,880V;出厂设定电网工作电压范围U ac (3×400V ±10%)V;最大直流输入电流I pv,max ,354A;设定电网工作频率

f ac ,49.5～50.5Hz;最多输入路数,5;最大效率,

95%;待机时自耗电,小于50W ;运行时自耗电,小于1%P ac,nom ;防护等级,I P 54;温度,-20～+40℃;湿

度,15%～95%。

3　系统控制方案

3.1　各子系统的并网方式

整个电池组件方阵采用2种逆变输入接入方式。第1种:21串7并为1路,共计35路,平均接入7台SC150逆变器;第2种:21串6并为1路,共计5路,接入1台SC150逆变器。整个系统共使用8台SC150逆变器。

(1)S1子系统并网方案。每21块光伏组件串为1组,加上S2系统就近的2组共组成42组,每7组合并为1路,总计6路。S1子系统连接组件为882块。

(2)S2子系统并网方案。每21块光伏组件串

为1组,加上S3系统就近的1组共组成70组,每7组合并为1路,总计10路。S2子系统连接组件为1470块。

(3)S3子系统并网方案。每21块光伏组件串为1组,共组成84组,每7组合并为1路,总计12路。S3子系统连接组件为17块。

(4)S4子系统并网方案。每21块光伏组件串为1组,共组成79组。其中的49组每7组合并为1路,总计7路;另外30组每6组合并为1路,总计5路。S4子系统连接组件为1659块。3.2　系统的防雷接地

(1)在每路直流输入主回路内装设浪涌保护装

置,并分散安装在直流配电箱内。光伏并网发电系统在组件与逆变器之间加入直流配电箱,不仅对太阳能电池组件起到防雷保护作用,还为系统的检测、维修、维护提供了方便。

(2)在并网接入的交流配电箱中安装避雷元件,以防护从低压配电线侵入的雷电波及浪涌。

(3)为保证人身和设备的安全,所有设备的可导电部分均应可靠接地。每件金属物品都要单独接到接地干线,不允许串联后再接到接地干线上。3.3　系统的监控

该工程设置1套监控系统,用于监控并网逆变器的运行状态。监控系统包括数据采集控制器、监控软件、显示终端、就地测量仪表等设备。并网逆变器及电网的数据信息通过通讯的方式(RS485总线)传输至数据采集控制器,数据采集控制器与控制室的操作员站(PC 机)相连,操作人员通过监控软件在操作员站上对并网逆变器进行监控。就地设有大屏幕显示器,大屏幕显示器与操作员站相连,在操作员站上显示的数据,大屏幕显示器上也可实时显示。此外,并网型太阳能光伏发电系统还需要对就地的温度、风力、太阳能辐射强度进行监测。该工程在就地设置了温度、风力、太阳能辐射强度传感器各1个,传感器将就地温度、风力、太阳能辐射强度等信号输出至数据采集控制器。操作人员可在控制室对整个系统进行监控。

4　结束语

随着可再生能源利用比例及水平的提高,太阳能光伏发电将越来越普及,技术也将越来越完善,不但要替代部分常规能源,而且将成为世界能源供应的主体。

(编辑:刘芳)

作者简介:

王志刚(1976—),男,吉林长春人,工程师,从事火力发电厂热控专业设计方面的工作。

10-04-01　Study on techn i ca l changes and i n flu2 ence factorsi n power genera ti n g equ i p m en t manu2 facture

GO NG J i n g2kun,Y U Bo,HAO Sheng2b i n(School of Man2 age ment of Harbin I nstitute of Technol ogy,Harbin150001,Chi2 na)

Abstract:The technical changing track of the ther mal power generati on,the hydr opower generati on,the nuclear power gener2 ati on and ne w energy power generati on were analyzed.On this basis,the influence fact ors on the technical changes of power generati on equi pment manufacture,which includes eight as pects such as the devel opment invest m ent,the organizati on,the man2 ufacturing scale and s o on,are analyzed e mphatically.The re2 search of the technical changes in power generating equi pment manufacturing and the influence fact ors p resented in this paper can p r ovide a basis f or the power generating equi pment manufac2 turer t o find the innovati on opportunities and t o select the suit2 able innovati on mode.

Key words:power generating equi pment manufacture;technical change;influence fact or

10-04-08　Effect of S O FA sw i n g angle i n co m2 busti on adjust m en t of600MW supercr iti ca l un it ZHO U L i2qun,ZHANG B i2zhu(Fujian Huadian Ke men Pow2 er Generati on Cor porati on L i m ited,Fuzhou350512,China) Abstract:Based on the boiler combusti on adjust m ent experi2 ment,the second air fl ow,the O2content and the flue gas te m2 perature were calibrated and verified.The influence of the S OF A s wing angle adjust m ent on the stea m te mperature deviati on was tested,and the op ti m ized operati on para meters of horizontal s wing angle of S OF A were recommended.

Key words:supercritical boiler;combusti on adjust m ent;stea m te mperature deviati on;s wing angle of separated over2fired air (S OF A);op ti m izati on

10-04-12　Refor ma ti on of nor ma l dra i n syste m of low pressure hea ter i n600MW supercr iti ca l un it LΒPeng2fe i(Huadian Anhui Suzhou Power Generati on Cor pora2 ti on L i m ited,Suzhou234101,China)

Abstract:The p r oble m s existed in nor mal drain syste m s of l ow p ressure heaters of2×600MW supercritical units in a company were intr oduced.The reas on of i m peded drain water of the nor2 mal drain syste m s was analyzed,s ome i m p r oving measures and p r oposal were put for ward,and better effects were obtained in p ractical operati on.

Key words:600MW supercritical unit;l ow p ressure heater; drain syste m;refor mati on

10-04-14　V i bra ti on caus a ti on ana lysis of turbo2 feed pu m p i n a supercr iti ca l un it and trea t m en t m ea sures

ZHU Bao2sen(Huadian W eifang Power Generati on Cor porati on L i m ited,W eifang261204,China)

Abstract:I n trail operati on of a turbo2feed pu mp,the sudden vi2 brati on was occurred.After operati on a peri od,the sudden vi2 brati on became frequently,the vibrati on a mp litude became lar2 ger,and the vibrati on durati on beca me l onger.According t o the diagnosis and analysis of the vibrati on fault,obvi ous l ow2fre2 quency vibrati on component had been found,and it is deter2 m ined that there was fault in bearing shell of feed pu mp.The bearing shell had been treated;and then the sudden vibrati on was weakened and less than alar m li m it,s o the sudden vibrati on was decreased obvi ously or was eli m inated basically.

Key words:feed pu mp;bearing;sudden vibrati on;oil fil m ed2 dy;t op clearance

10-04-16　Ana lysis of c i rcul a ti n g wa ter syste m opti m i za ti on for ultra2super c i r i ca l coa l2f i red un its CHANG Ha i2long(SEPCO III Electric Power Constructi on Cor2 porati on,Laoshan266100,China)

Abstract:For coal2fired power p lant constructi on,in order t o se2 lect better water circulating pu mp,condenser and cooling equi p2 ment,and t o deter m ine the size of structures,it is necessary t o op ti m ize the circulating water syste m.According t o the natural conditi ons of the p lant site and technical and econom ical condi2 ti ons,based on the designed back p ressure of the turbine(ex2 haust p ressure),the op ti m izati on thinking and method f or whole circulating water syste m were given.

Key words:coal2fired power p lant;600MW unit;circulating water;op ti m izati on

10-04-18　Ana lysis of con trol sche m e for sol ar energy photovolt a i c power genera ti on syste m

W ANG Zh i2gang(Shandong Electric Power Engineering Con2 sulting I nstitute Cor porati on L i m ited,J inan250013,China) Abstract:The s olar energy phot ovoltaic power generati on is a ne w power generati on technique,combining with the1.6MW s olar energy phot ovoltaic power stati on p r oject,which was con2 nected with power grid,in L inuo Science Park,J inian,Shan2 dong,the contr ol sche me f or s olar energy phot ovoltaic power generati on p r oject was researched.

Key words:s olar enerdy phot ovoltaic power generati on;phot o2 voltaic cell module;inverter;contr ol scheme

10-04-20　I nfluence ana lysis of exc it a ti on sys2 te m on the st ab ility of the power gr i d ba sed on si n2 gle2mach i n e i n f i n ite bus power syste m

W ANG P i n g2bo(Xiangjiaba B ranch of Yangtze Hydr oelectric Company,China Three Gorges Cor porati on,Shuifu657800, China)