分布式光伏发电系统的基本设备和各自的工作原理分别是?
分布式光伏发电系统的基本设备包括光伏电池组件、光伏方阵支架、汇流箱、直流配电柜、并网逆变器、交流配电柜等设备,另外还有供电系统监控装置和环境监测装置。
太阳能光伏组件:将光能转换成直流电能
常用的晶体硅光伏组件有多晶硅光伏组件和单晶硅光伏组件。光伏组件的使用寿命为25年,一般厂家的质保期是10年,即保证10年内光伏组件的功率衰减不超过10%。达到标准的光伏组件都可以在冰雪,暴雨和暴晒条件下不损坏。
逆变器:将直流电转换成交流电
并网光伏逆变器的工作原理是:利用单片机、DSP等高性能微处理器控制大功率电力电子开关器件工作,对光伏组件阵列输出的直流电进行转换,使设备输出满足电网电压、相位及频率要求的交流电并网光伏逆变器除了具有过欠电压、过欠频率、防孤岛效应、短路保护等功能外,同时应将其电压(或者电流)总谐波畸变率控制在较小的范围内,以尽可能减少对电网的干扰。太阳能并网光伏系统使用的并网光伏逆变器必须具有高品质的电能输出。目前,先进的光伏逆变器都配置有高性能滤波电路,使得逆变器交流输出的电能质量很高,能够满足各项国家标准对公共电网的电能质量的要求,不会对公共电网质量造成污染。更多信息可登录江苏能源云网了解。
配电柜:开关和电量计量
汇流箱:保证光伏组件有序连接和汇流功能
将一定数量、规格相同的光伏电池串联起来,组成一个个光伏串列,然后再将若干个光伏串列并联接入光伏汇流箱,在光伏汇流箱内汇流后,通过控制器,直流配电柜,光伏逆变器,交流配电柜,配套使用从而构成完整的光伏发电系统,实现与市电并网。汇流箱能够保障光伏系统在维护、检查时易于切断电路,当光伏系统发生故障时减小停电的范围。
一般有高压变压器、逆变变压器、高压开关柜(35KV)(10KV)以及低压开关柜、太阳能光板。一次设备、二次设备:一次设备开关柜、接地变、主变、箱变、逆变器、组件。
二次设备:保护、踪自系统设备等。光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。
这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件,再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。
光伏电站是指与电网相连并向电网输送电力的光伏发电系统,属国家鼓励的绿色能源项目。可以分为带蓄电池的和不带蓄电池的并网发电系统。太阳能发电分为光热发电和光伏发电。通常说的太阳能发电指的是太阳能光伏发电。
光伏发电产品主要用于三大方面:一是为无电场合提供电源二是太阳能日用电子产品,如各类太阳能充电器、太阳能路灯和太阳能草地各种灯具等三是并网发电,这在发达国家已经大面积推广实施。
到2009年,中国并网发电还未开始全面推广,不过,2008年北京奥运会部分用电是由太阳能发电和风力发电提供的。
光伏电站集中式和分布式区别:
分布式光伏电站基本原则:主要基于建筑物表面,就近解决用户的用电问题,通过并网实现供电差额的补偿与外送。
优点:
1、光伏电源处于用户侧,发电供给当地负荷,视作负载,可以有效减少对电网供电的依赖,减少线路损耗。
2、充分利用建筑物表面,可以将光伏电池同时作为建筑材料,有效减少光伏电站的占地面积。
3、与智能电网和微电网的有效接口,运行灵活,适当条件下可以脱稿电网独立运行。
缺点:
1、配电网中的潮流方向会适时变化,逆潮流导致额外损耗,相关的保护都需要重新整定,变压器分接头需要不断变换,等问题。
2、电压和无功调节的困难,大容量光伏的接入后功率因数的控制存在技术型难题,短路电力也将增大。
3、需要在配电网级的能量管理系统,在大规模光伏接入的情况下进行负载的同一管理。对二次设备和通讯提供了新的要求,增加了系统的复杂性。
集中式光伏电站基本原则:充分利用荒漠地区丰富和相对稳定的太阳能资源构建大型光伏电站,接入高压输电系统供给远距离负荷。
优点:
1、由于选址更加灵活,光伏出力稳定性有所增加,并且充分利用太阳辐射与用电负荷的正调峰特性,起到削峰的作用。
2、运行方式较为灵活,相对于分布式光伏可以更方便地进行无功和电压控制,参加电网频率调节也更容易实现。
3、建设周期短,环境适应能了强,不需要水源、燃煤运输等原料保障,运行成本低,便于集中管理,受到空间的限制小,可以很容易地实现扩容。
缺点:
1、需要依赖长距离输电线路送电入网,同时自身也是电网的一个较大的干扰源,输电线路的损耗、电压跌落、无功补偿等问题将会凸显。
2、大容量的光伏电站由多台变换装置组合实现,这些设备的协同工作需要进行同一管理,目前这方面技术尚不成熟。
3、为保证电网安全,大容量的集中式光伏接入需要有LVRT等新的功能,这一技术往往与孤岛存在冲突。
光伏电站,是指一种利用太阳光能、采用特殊材料诸如晶硅板、逆变器等电子元件组成的发电体系,与电网相连并向电网输送电力的光伏发电系统。
概念
集中式大型并网光伏电站就是国家利用荒漠,集中建议大型光伏电站,发电直接并入公共电网,接入高压输电系统供给远距离负荷。
分布式小型并网光伏系统,特别是光伏建筑一体化发电系统,由于投资小、建设快、占地面积小、政策支持力度大等优点,是发达国家并网光伏发电的主流。
区别
集中式基本原则:充分利用荒漠地区丰富和相对稳定的太阳能资源构建大型光伏电站,接入高压输电系统供给远距离负荷。
分布式基本原则:主要基于建筑物表面,就近解决用户的用电问题,通过并网实现供电差额的补偿与外送。
中文名分布式光伏发电
类别发电
采用光伏组件
作用将光能转换成电能
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特点分布式光伏发电具有以下特点:
分布式光伏发电一是输出功率相对较小。一般而言,一个分布式光伏发电项目的容量在数千瓦以内。与集中式电站不同,光伏电站的大小对发电效率的影响很小,因此对其经济性的影响也很小,小型光伏系统的投资收益率并不会比大型的低。二是污染小,环保效益突出。分布式光伏发电项目在发电过程中,没有噪声,也不会对空气和水产生污染。三是能够在一定程度上缓解局地的用电紧张状况。但是,分布式光伏发电的能量密度相对较低,每平方米分布式光伏发电系统的功率仅约100瓦,再加上适合安装光伏组件的建筑屋顶面积有限,不能从根本上解决用电紧张问题。四是可以发电用电并存。大型地面电站发电是升压接入输电网,仅作为发电电站而运行;而分布式光伏发电是接入配电网,发电用电并存,且要求尽可能地就地消纳。[2]优势(1)输出功率相对较小一般而言,一个分布式光伏发电项目的容量在数千瓦以内。与集中式电站不同,光伏电站的大小对发电效率的影响很小,因此对其经济性的影响也很小,小型光伏系统的投资收益率并不会比大型的低。[3](2)污染小,环保效益突出分布式光伏发电项目在发电过程中,没有噪声,也不会对空气和水产生污染。(3)在一定程度上缓解局地的用电紧张状况但是,分布式光伏发电的能量密度相对较低,每平方米分布式光伏发电系统的功率仅约100瓦,再加上适合安装光伏组件的建筑屋顶面积有限,不能从根本上解决用电紧张问题。解决方案应用场景分布式光伏发电系统应用范围:可在农村、牧区、山区,发展中的大、中、小城市或商业区附近建造,解决当地用户用电需求。解决方案分布式光伏发电系统,又称分散式发电或分布式供能,是指在用户现场或靠近用电现场配置较小的光伏发电供电系统,以满足特定用户的需求,支持现存配电网的经济运行,或者同时满足这两个方面的要求。分布式光伏发电系统的基本设备包括光伏电池组件、光伏方阵支架、直流汇流箱、直流配电柜、并网逆变器、交流配电柜等设备,另外还有供电系统监控装置和环境监测装置。其运行模式是在有太阳辐射的条件下,光伏发电系统的太阳能电池组件阵列将太阳能转换输出的电能,经过直流汇流箱集中送入直流配电柜,由并网逆变器逆变成交流电供给建筑自身负载,多余或不足的电力通过联接电网来调节。方案特点系统相互独立,可自行控制,避免发生大规模停电事故,安全性高;弥补大电网稳定性的不足,在意外发生时继续供电,成为集中供电不可或缺的重要补充;可对区域电力的质量和性能进行实时监控,非常适合向农村、牧区、山区,发展中的大、中、小城市或商业区的居民供电,大大减小环保压力;输配电损耗低,甚至没有,无需建配电站,降低或避免附加的输配电成本,土建和安装成本低;调峰性能好,操作简单;由于参与运行的系统少,启停快速,便于实现全自动。国家补贴政策《分布式光伏发电补贴政策》最新的分布式光伏发电补贴政策在国内部分地区相继出台,其补贴力度超过业内预期。其中嘉兴光伏产业园对建成的分布式项目给予每度电2.8元的补贴,在行业上下引起震动。在嘉兴之后江西、安徽等地关于个人分布式光伏电站补贴政策也先后出炉。新能源行业分析师认为,分布式光伏发电政策力度超预期,将有利于分布式光伏电站市场加速发展[4]。2013年6月18日举行的“2013长三角嘉兴投资贸易洽谈会暨嘉兴太阳能光伏产业投资推介会”上传出,嘉兴光伏产业园内建成的个人分布式项目将得到每度电2.8元的补贴,补贴三年,逐年下降5分钱。“平均下来,三年半就可以收回成本。”业内人士戏称,这下全国人民都要去嘉兴建分布式电站了。
光伏发电系统的核心部件是光伏组件,而光伏组件又是由光伏电池串、并联冰封装而成,它将太阳的光能直接转化为电能。光伏组件产生的电为直流电,我们可以利用,也可以用逆变器将其转化为交流电,加以应用。从另一个角度来看,对于光伏系统产生的电能可以即发即用,也可以用蓄电池等储能装置将电能存放起来,根据需要随时释放出来使用。
简要概述
光伏电站发生孤岛效应发生时,无法对逆变器输出的电压、频率进行调节,一旦出现过压、欠压或者是过频、欠频时,易损坏用户设备。如果光伏发电系统并网同时接有负载,且负载容量大于光伏系统容量时,一旦孤岛效应发生,会产生光伏电源过载现象。也会产生二次合闸会导致再次跳闸,损害光伏发电设备和逆变器。为防止孤岛效应带来的危害,一般光伏系统中都必须配备分布式光伏并网防孤岛保护装置。主要是用来防止电网出现孤岛效应,产生故障时断开并网点开关,保障了线路上施工检修人员的安全。避免电网的故障而引起光伏电站的不正常运行。适用于10KV及低压380V光伏电站的小电源并网供电系统。
特点
●装置设有自动有压合闸功能,由软压板和投退控制字进行投退,只有软压板和投退控制字均为投入时,保护才投入。
●发生外部联跳时装置采用跳闸保护。
●在发生孤岛现象时,可以快速切除并网点,使本站与电网侧迅速脱离,从而保证整个电站和相关维护人员的生命安全。
●过电压跳闸 (可选择投退)。
●分布式光伏并网防孤岛保护装置装置的插件上包括CPU 插件、AC交流采样插件、DIDO插件和对话HMI插件。
●分布式光伏并网防孤岛保护装置过频率跳闸(可选择投退)。
●可选择的自动恢复合闸功能。
功能
●当频率波动值超过所设定值时,保护动作,对于即将并网发电的分布式光伏发电来说防孤岛保护设备是必须装设的设备,采集模拟量包括电流、电压。一般并网开关上的电压互感器、电流互感器是属电网侧,因此孤岛保护装置采的模拟量取自并网开关。
●外部故障联跳。
●分布式光伏并网防孤岛保护装置具有方向闭锁速断。
●分布式光伏并网防孤岛保护装置具有过流Ⅲ(定时限过流)方向保护。
●方向闭锁限时速断。
太阳能光伏发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池(组)和太阳跟踪控制系统组成。如输出电源为交流220V或 110V,还需要配置逆变器。 太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分,也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能,或送往蓄电池中存储起来,或推动负载工作。太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本。
原材料特点:
电池片:采用高效率(16.5%以上)的单晶硅太阳能片封装,保证太阳能电池板发电功率充足。
玻璃: 采用低铁钢化绒面玻璃(又称为白玻璃), 厚度3.2mm,在太阳电池光谱响应的波长范围内(320-1100nm)透光率达91%以上,对于大于1200 nm的红外光有较高的反射率。此玻璃同时能耐太阳紫外光线的辐射,透光率不下降。
EVA:采用加有抗紫外剂、抗氧化剂和固化剂的厚度为0.78mm的优质EVA膜层作为太阳电池的密封剂和与玻璃、TPT之间的连接剂。具有较高的透光率和抗老化能力。
TPT:太阳电池的背面覆盖物—氟塑料膜为白色,对阳光起反射作用,因此对组件的效率略有提高,并因其具有较高的红外发射率,还可降低组件的工作温度,也有利于提高组件的效率。当然,此氟塑料膜首先具有太阳电池封装材料所要求的耐老化、耐腐蚀、不透气等基本要求。
边框:所采用的铝合金边框具有高强度,抗机械冲击能力强。 太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态,并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方,合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项。
主要特点:
1、使用了单片机和专用软件,实现了智能控制;
2、利用蓄电池放电率特性修正的准确放电控制。放电终了电压是由放电率曲线修正的控制点,消除了单纯的电压控制过放的不准确性,符合蓄电池固有的特性,即不同的放电率具有不同的终了电压。
3、具有过充、过放、电子短路、过载保护、独特的防反接保护等全自动控制;以上保护均不损坏任何部件,不烧保险;
4、采用了串联式PWM充电主电路,使充电回路的电压损失较使用二极管的充电电路降低近一半,充电效率较非PWM高3%-6%,增加了用电时间;过放恢复的提升充电,正常的直充,浮充自动控制方式使系统由更长的使用寿命;同时具有高精度温度补偿;
5、直观的LED发光管指示当前蓄电池状态,让用户了解使用状况;
6、所有控制全部采用工业级芯片(仅对带I工业级控制器),能在寒冷、高温、潮湿环境运行自如。同时使用了晶振定时控制,定时控制精确。
7、取消了电位器调整控制设定点,而利用了E方存储器记录各工作控制点,使设置数字化,消除了因电位器震动偏位、温漂等使控制点出现误差降低准确性、可靠性的因素。 1、太阳能取之不尽,用之不竭,地球表面接受的太阳辐射能,能够满足全球能源需求的1万倍。只要在全球4%沙漠上安装太阳能光伏系统,所发电力就可以满足全球的需要。太阳能发电安全可靠,不会遭受能源危机或燃料市场不稳定的冲击。
2、太阳能随处可取,可就近供电,不必长距离输送,避免了长距离输电线路的损失;
3、太阳能不用燃料,运行成本很低;
4、太阳能发电没有运动部件,不易用损坏,维护简单,特别适合于无人值守情况下使用;
5、太阳能发电不会产生任何废弃物,没有污染、噪声等公害,对环境无不良影响,是理想的清洁能源;
6、太阳能发电系统建设周期短,方便灵活,而且可以根据负荷的增减,任意添加或减少太阳能方阵容量,避免浪费。 1、地面应用时有间歇性和随机性,发电量与气候条件有关,在晚上或阴雨天就不能或很少发电;
2、能量密度较低,标准条件下,地面上接收到的太阳辐射强度为1000W/M^2。大规格使用时,需要占用较大面积;
3、价格比较贵,为常规发电的3~15倍,初始投资高。
4、后期投资较大,储能的蓄电池平均每2-3年要更换一次。