大型光伏电站的电气设计与分析 张文斐
2023发输专业考案例上下午原题及解析
2023年注册电气发输专业考试案例解析（上）专业案例题（共25题，每题2分。
考生解答应依据准确，解答过程完整，计算结果正确）题1-5：某光伏发电站规划安装容量250MWp 级，通过1回110kV 线路接入系统，升压站110kV 侧系统提供的三相短路容量5000MVA。
本期建设光伏发电安装容量125MWp 级，选择540Wp 单晶硅光伏组件和500kW 逆变器，容配比为1.3。
单晶硅光伏组件和逆变器相关主要技术参数分别见表1和表2。
请分析计算并解答下列各小题。
表1单晶硅光伏组件主要技术参数表技术参数单位参数峰值功率Wp 540开路电压（OC V ）V 49.6短路电流（SC I ）A 13.86工作电压（PM V ）V 41.64工作电流（PM I ）A 12.97工作电压温度系数%/K -0.35开路电压温度系数%/K -0.275短路电流温度系数%/K 0.045工作条件下的极限低温℃5工作条件下的极限高温℃65表2逆变器主要技术参数表技术参数单位参数额定功率kW 500最大输出功率kW 550最大输入直流电压V 1000最低启动电压V 540最小输入电压V 520MPPT 电压范围V 520V～850V交流额定输出电压V 400交流输出频率Hz50【2023案上01】该光伏电站场址年平均气温、极端最低气温和极端最高气温分别为16℃、-15℃和40℃，若每个光伏组件串安装于1个固定可调式支架上，呈2行n 列排布，则每个支架光伏组件安装容量宜为下列哪项数值？A.8.1kWpB.8.64kWpC.9.72kWpD.10.26kWp答案:［C ］解答过程：依据《光伏发电站设计规范》(GB50797-2012)，6.4.2条条文说明，按地面站考虑，仅需满足公式6.4.2-1max 100019.11[1(25)]49.6[1(525)(0.275%)]dc oc v V N V t K ≤==⨯+-⨯⨯+-⨯-，依题意每个光伏组件串“呈2行n 列排布”即取偶数，故取18（个），3max 18540109.72P kWp-=⨯⨯=注：本公式的中的温度需要代入的是工作条件下光伏组件的极限低温5℃，而不应代入小题干中提及的光伏站的极端最低气温-15℃，前者是设备温度，后者为环境温度，在工程中设备温度不易取得，一般用环境温度代替，以往真题中有采用环意温度，这个也符合工程实际，但本题给了设备温度，故采用设备温度。
大型水电与光伏互补运行的并网优先级研究
２０２３年１１月水 利 学 报ＳＨＵＩＬＩ ＸＵＥＢＡＯ第５４卷 第１１期文章编号：０５５９－９３５０（２０２３）１１－１２８７－１２收稿日期：２０２３－０４－２６；网络首发日期：２０２３－１１－０２网络首发地址：ｈｔｔｐｓ：??ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ?ｋｃｍｓ?ｄｅｔａｉｌ?１１．１８８２．ＴＶ．２０２３１１０２．１４２９．００２．ｈｔｍｌ基金项目：国家自然科学基金项目（５２００９０９８，Ｕ２２４３２１６）；博士后创新人才支持计划项目（ＢＸ２０２００２７６）；中国博士后科学基金面上项目（２０２０Ｍ６７３４５３）大型水电与光伏互补运行的并网优先级研究明 波１，郭肖茹１，程 龙２，方 伟１，于 淼３，黄 强１（１．西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室，陕西西安 ７１００４８；２．中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司，陕西西安 ７１００６５；３．青海黄河上游水电开发有限责任公司，青海西宁 ８１０００８）摘要：合理确定多能互补系统内不同能源的并网优先级对于效能提升具有重要作用。
为此，本文提出大型水电与光伏互补运行的并网优先级确定方法。
首先，建立长－短期嵌套调度模型对水光互补运行过程进行精细模拟；其次，从发电经济性、资源利用率以及供电可靠性三个维度，建立多能互补效能评估指标体系；最后，设置水电优先、光伏优先、汛期水电优先且非汛期光伏优先三种典型情景，对比效能指标以确定并网优先级。
以西藏忠玉水光互补、黄河上游龙羊峡水光互补电站为实例，结果表明：光伏优先并网的运行方式可以更好地发挥多能互补效能。
研究结果可为多能互补系统的高效运行提供决策支持。
关键词：水光互补；并网优先级；效能评估 中图分类号：ＴＭ７３文献标识码：Ａｄｏｉ：１０．１３２４３?ｊ．ｃｎｋｉ．ｓｌｘｂ．２０２３０２４９１ 研究背景在“双碳”目标驱动下，以风电和光伏为主的新能源已成为保证能源安全、应对全球气候变暖的重要途径［１］。
超大面积曲线屋面非晶硅太阳能光伏发电系统施工论文
超大面积曲线屋面非晶硅太阳能光伏发电系统与建筑的一体化施工工法威海建设集团股份有限公司李启东孙显辰柏宝平李文茂陈彪1、前言根据国家《可再生能源中长期发展规划》，到2010年，我国太阳能光伏发电装机总容量将达到400兆瓦，2020年达到2200兆瓦。
目前主流光伏产品多是晶体硅太阳能电池，其原材料是高纯度硅，在我国十分短缺。
为了提高太阳能光伏发电总峰值功率，需要超大面积场地，考虑到土地资源的紧缺，威海市民文化中心Array工程将整个光伏发电系统安装在屋面，屋面水平投影面积达6030㎡，且屋面为椭球状钢桁架结构，上表面呈南北对称双曲线形，如图1-1建筑效果图所示。
图1-1建筑效果图而采用的非晶硅电池是一种新型薄膜太阳能电池，本工程所用太阳能电池板是在工厂由钢化玻璃两层间夹非晶硅电池并抽为真空封装而成，电池的板块能更好地配合建筑屋面分格，既可替代屋面材料、耐久性好，也可以实现曲屋面变坡要求，同时完成并网发电，光电系统与建筑屋面融为一体。
非晶硅电池以其独特的美观性能、稳定可靠的发电性能、经济低廉的成本和设计选型的多样性，能够比较完美的实现光伏建筑一体化（BIPV）。
本工程光伏发电总峰值功率为273.24KW，面积仅次于上海世博中心，是目前世界最大规模的非晶硅BIPV光伏屋面系统之一。
本工法研究应用了超大面积曲线屋面非晶硅太阳能光伏发电系统的深化设计、整体构造、金属结构装配、电池组件安装固定、电气和防雷系统安装技术以及光电系统调试，突出了各专业间工序穿插与光伏建筑一体化施工技术。
2、工法特点2.1本工法采用非晶硅光伏发电系统与屋面结构相结合的建筑一体化，既避免了硅资源短缺的矛盾，又充分利用了屋顶空间作为光伏发电系统的载体，同时光伏玻璃又作为屋面永久围护结构，二者融合在一起，使建筑物更加绿色环保、美观洁净，使光伏发电不占用土地、无噪声、零排放不需要能量储存设备、在用电地点发电避免或减少了输配电损失等。
2.2本工法重点研究应用了超大面积下屋面结构消解伸缩变形技术、复杂曲线屋面下支座及纵横支撑龙骨变坡过渡技术、光电玻璃屋面的雨水收集排放技术、光电系统与建筑物防雷装置的一体化施工技术、BIPV 太阳能电池组件安装及电气线缆设备安装施工技术、光电系统调试及维护技术等，形成了超大面积曲线屋面非晶硅太阳能光伏发电系统与建筑的一体化施工的成套技术。
大型光伏电站的电气设计与分析 张文斐
大型光伏电站的电气设计与分析张文斐摘要：随着我国社会经济的不断发展，我国对于电力的需求量也正在不断的增加，而为了满足日益增长的电力需求，我国积极地进行新能源发电的研究并取得了巨大的成果。
光伏发电是我国现阶段着重开发的电力生产方式，所以光伏电站在现阶段的电力系统当中有着重要的价值。
目前，我国的大型光伏电站在运行上已经保持在了平稳的状态，但是一些电气设备问题却依然没有得到很好的解决。
利用可再生能源的太阳能光伏发电是目前在我国得到了快速的发展。
本文对大型光伏电站设计中有关太阳能资源、主要设备选择、系统配置以及电气设计进行了初步分析和研究。
关键词：光伏电站；电气设计；发展现状；主要设备1光伏电站在国内外的发展现状光伏电站对于我国的电力供应有着重要的作用，积极地强化光伏电站的发展，实现其运行效率的提升，可以进一步地缓解我国面对的能源压力。
从目前的大型光伏电站运行来看，其基本状态已经趋于稳定，但是电气设备在运行的过程中还会出现诸多的问题，所以积极进行电气设备的问题分析有着积极的意义。
有资料表明到2050年，美国电力供给的80％将来自可再生能源，其中光伏总装机将达到300GW，占总电力装机的27％。
预计到2030年美国国内50％的居民用电来自太阳能，相当于l00GW装机容量。
我国光伏产业在近几年发展得非常迅猛，组件产量全球份额过半，光伏发电工程如雨后春笋般遍地开花。
2015年我国明确了今后能源发展的总体方略、行动纲领和行动计划。
计划到2020年，非化石能源占一次能源消费比重达到15%，天然气比重达到10%以上，煤炭消费比重控制在62%以内。
加快发展太阳能发电势在必行，有资料表明，我国计划到2020年光伏装机累计达到150GW，其中地面电站70GW，分布式80GW。
在这种情况下，完善和提高我国光伏电站的设计水平，己成为光伏电站要进一步发展的大形势下的一个迫切的需求。
2光伏电站电气设备运行维护存在的问题2.1故障检测不到位故障检测不到位是目前光伏电站电气设备运行维护中出现的一个主要问题。
光伏行业必读的书籍 -回复
光伏行业必读的书籍-回复光伏行业是指利用太阳能光照转化为电能的产业，近年来发展迅速，引起了广泛的关注和研究。
想要了解光伏行业的读者可以从一些优秀的著作中获取重要的信息和知识。
本篇文章将以“光伏行业必读的书籍”为主题，为读者推荐一些在这个领域非常有价值的读物，并逐步介绍它们的内容和特点。
首先，我们介绍一本名为《光伏电池技术与工程：能量转换、材料和制造》的书籍。
这本由阿德林·洛尔和斯蒂芬·帕赫赫著作的书提供了光伏电池的基本原理和工程应用方面的深入介绍。
书中内容包括太阳能输入、光伏电池结构与工作原理、光伏电池的性能特征、光伏电池制造技术、光伏系统的设计和性能评估等。
通过阅读这本书，读者将能够全面了解光伏电池及其相关技术并掌握其工程应用的基本知识。
第二本书是《光伏市场》。
这本由早稻田大学的倉田明美、小玉律利和高木修三共同编写的书籍，通过对全球光伏市场的研究和分析，提供了有关光伏行业市场现状和未来发展的全面见解。
这本书涵盖了光伏市场的规模、结构和竞争格局，以及光伏产业的发展趋势、政策环境和市场机会。
读者通过阅读这本书，可以获得光伏市场的全球视野，并了解光伏行业的商业运作和潜在的投资机会。
第三本书是《光伏电池：设计与建模》。
这本由克里斯·德尔卡里奥编写的书籍，主要介绍了光伏电池的设计原理、建模方法和性能预测。
书中内容包括光伏电池的理论基础、电路模型和数学建模、光伏电池的性能测试和参数提取等。
通过阅读这本书，读者可以学习到如何设计和优化光伏电池的结构和材料，以提高其转换效率和稳定性。
第四本书是《光伏系统的设计和安装》。
这本由戴维·凯诺格编写的书籍，主要介绍了光伏系统的设计、安装和运营管理方面的知识。
书中内容包括光伏系统的组成部分、设计原则和参数计算，光伏组件的选择和安装，以及系统的性能评估和维护等。
通过阅读这本书，读者可以了解到光伏系统的设计和安装过程中需要注意的问题，并学习到如何对光伏系统进行运营和维护。
荒漠地区光伏电站电缆选型研究
太 阳 能第11期 总第355期2023年11月No.11 Total No.355 Nov., 2023SOLAR ENERGY0 引言目前，中国的环境问题日益严重，能源也越来越匮乏，光伏发电作为重要的新能源利用方式，已成为最理想的清洁能源利用技术[1]。
中国的西部荒漠地区面积广阔，日照时间长，太阳辐照量和地质条件都占据极大优势，可用于大力建设光伏电站[2]。
在光伏电站设计和建设过程中，高压、低压电缆的造价约占总造价的6%，因此，合理的电缆选型和排布可以节省电缆用量，降低工程造价，避免资源浪费[3]。
荒漠地区光伏电站(下文简称为“荒漠光伏电站”)所处地势海拔相对较高，环境具有温度高、污秽重等特点，因此，在满足设计要求及施工质量的前提下，荒漠地区合理的电缆选型不仅应具有经济性，还应具有运行可靠性。
电缆选型可遵循《电力工程设计手册》及GB 50217—2018《电力工程电缆设计标准》[4]中的规定进行研究与计算，但建于不同地形的光伏电站对电缆在选型、设计及施工等环节会略有不同。
由于气候和地形不同，荒漠光伏电站在电缆选型和敷设要求上均与其他类型光伏电站不同。
本文结合荒漠地区地形及气候特点，从电缆选型、敷设方式、经济电流密度等方面对荒漠光伏电站采用何种电缆更贴合荒漠地区实际情况及更具经济性进行分析。
1 光伏电站电缆选型及敷设方式中国不同地区光伏电站对其所用电缆的具体要求也有所不同，但都需要按照《电力工程设计手册》及GB 50217—2018中的规定执行[4]。
1.1 直流电缆选型及敷设方式光伏电站的直流电缆是指从直流汇流箱至箱逆变一体机之间的电缆。
1.1.1 绝缘材料类型低压直流电缆的绝缘材料一般选用聚氯乙烯或交联聚乙烯型挤塑绝缘材料[5]。
对于处在低于DOI: 10.19911/j.1003-0417.tyn20230824.02 文章编号：1003-0417(2023)11-12-06荒漠地区光伏电站电缆选型研究夏显威1，彭 月2*，张 娜2，李晋锋1，朱丽侠1(1. 中国石油天然气股份有限公司塔里木油田分公司，巴音郭楞蒙古自治州 841000；2. 西安隆基清洁能源有限公司，西安 710100)摘 要：随着实现碳达峰、碳中和目标的持续推进，清洁能源越来越受到关注，促使光伏发电得到大力发展，光伏电站的建设规模也日益扩大。
独立光伏电源系统设计方法
Telecom Power Technology设计应用独立光伏电源系统设计方法陈—涛（苏州中来民生能源有限公司，上海独立光伏电源系统为分布式光伏体系的重要构成部分，特别是在未达到电网接入需求的地区得以广泛应用。
本文首先对独立光伏电源系统作用原理及整体设计系统加以阐述，其次对独立光伏电源系统中蓄电池组容量设计方法、光伏电池阵列设计方法及系统平衡点设计方法等加以探讨，最后以苏州某地面卫星接收站为例展开具体分析，以供参考。
独立光伏电源系统；设计方法；蓄电池组Design Method of Independent Photovoltaic Power SystemCHEN TaoSuzhou Zhonglai Minsheng Energy Co.，Ltd.，ShanghaiIndependent photovoltaic power systems are an important part of distributed photovoltaic systemsare widely used in areas that do not meet grid access requirements. This article first explains the principle of the independent photovoltaic power supply system and the overall design system. Second，it discusses the battery pack capacity design method photovoltaic cell array design method and system balance point design method in the independent photovoltaic power system.图1独立光伏电源系统运行特点图设计实例以苏州地区某地面卫星接收站为研究对象，展开分析。
基于PVsyst的某高校20 kW光伏电站仿真与分析
ｄｏｉ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１００９－３２３０.２０２１.０１.０１６基于ＰＶｓｙｓｔ的某高校２０ｋＷ光伏电站仿真与分析杜文强ꎬ刘雄飞ꎬ张㊀超(中国矿业大学银川学院ꎬ银川７５００２１)摘㊀要:文中主要以中国矿业大学银川学院校内２０ｋＷ光伏发电系统项目为例ꎬ介绍了Ｐｖｓｙｓｔ软件的基本设置㊁光伏发电系统的基本参数和影响系统效率的各个因素ꎮ通过研究系统功率的损耗机制ꎬ从系统设计角度出发ꎬ利用Ｐｖｓｙｓｔ光伏系统仿真平台针对该系统功率损耗量大㊁树木阴影遮较多㊁综合效率较低的特点ꎬ进行了实例仿真与分析ꎮ结果表明:该电站年发电量达到２９.９ＭＷｈ㊁光伏系统发电效率为７１ ５％ꎬ与光伏电站实际运行数据进行对比㊁误差较小ꎬ说明该项目基于Ｐｖｓｙｓｔ光伏系统仿真平台仿真结果较为准确ꎬ光伏发电站所在地点适合利用太阳能进行光伏发电ꎬ且能产生可观的经济效益ꎮ关键词:ＰＶｓｙｓｔꎻ光伏电站仿真ꎻ光伏发电量中图分类号:ＴＫ８３㊀㊀文献标志码:Ａ㊀㊀文章编号:１００９－３２３０(２０２１)０１－００５２－０４ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄＡｎａｌｙｓｉｓｏｆａ２０ｋＷＰｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃＰｏｗｅｒＳｔａｔｉｏｎｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＢａｓｅｄｏｎＰＶｓｙｓｔＤＵＷｅｎ－ｑｉａｎｇꎬＬＩＵＸｉｏｎｇ－ｆｅｉꎬＺＨＡＮＧＣｈａｏ(ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｎｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＹｉｎｃｈｕａｎＣｏｌｌｅｇｅꎬＹｉｎｃｈｕａｎ７５００２１ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｍａｉｎｌｙｔａｋｅｓｔｈｅ２０ｋＷｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｐｒｏｊｅｃｔｏｎｃａｍｐｕｓｏｆＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｎｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＹｉｎｃｈｕａｎＣｏｌｌｅｇｅａｓａｎｅｘａｍｐｌｅｔｏｉｎｔｒｏｄｕｃｅｔｈｅｂａｓｉｃｓｅｔｔｉｎｇｓｏｆｔｈｅＰＶｓｙｓｔｓｏｆｔｗａｒｅꎬｔｈｅｂａｓｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍａｎｄｖａｒｉｏｕｓｆａｃｔｏｒｓｔｈａｔａｆｆｅｃｔｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ.ＢｙｓｔｕｄｙｉｎｇｔｈｅｐｏｗｅｒｌｏｓｓｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍꎬｆｒｏｍｔｈｅｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｏｆｓｙｓｔｅｍｄｅｓｉｇｎꎬｔｈｅＰＶｓｙｓｔｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｓｙｓｔｅｍｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｐｌａｔｆｏｒｍｉｓｕｓｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅａｎｄａｎａｌｙｚｅｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｌａｒｇｅｐｏｗｅｒｌｏｓｓꎬｍｏｒｅｔｒｅｅｓｈａｄｏｗｓꎬａｎｄｌｏｗｏｖｅｒａｌｌｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅａｎｎｕａｌｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｃａｐａｃｉｔｙｏｆｔｈｅｐｏｗｅｒｓｔａｔｉｏｎｒｅａｃｈｅｓ２９.９ＭＷｈꎬａｎｄｔｈｅｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｓｙｓｔｅｍｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｉｓ７１.５％.ＣｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅａｃｔｕａｌｏｐｅｒａｔｉｎｇｄａｔａｏｆｔｈｅｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｐｏｗｅｒｓｔａｔｉｏｎꎬｔｈｅｅｒｒｏｒｉｓｓｍａｌｌꎬｉｎｄｉｃａｔｉｎｇｔｈａｔｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｐｒｏｊｅｃｔｂａｓｅｄｏｎｔｈｅＰＶｓｙｓｔｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｓｙｓｔｅｍｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｐｌａｔｆｏｒｍａｒｅｍｏｒｅａｃｃｕｒａｔｅ.Ｔｈｅｌｏｃａｔｉｏｎｉｓｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｕｓｉｎｇｓｏｌａｒｅｎｅｒｇｙａｎｄｃａｎｐｒｏｄｕｃｅｃｏｎｓｉｄｅｒａｂｌｅｅｃｏｎｏｍｉｃｂｅｎｅｆｉｔｓ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ＰＶｓｙｓｔꎻｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｐｏｗｅｒｓｔａｔｉｏｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎꎻｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ０㊀引㊀言收稿日期:２０２０－１１－２３㊀㊀修订日期:２０２０－１２－１２基金项目:宁夏回族自治区一流本科能源与动力工程专业项目ꎻ教高厅函 ２０１９ ４６号作者简介:杜文强(１９９１－)ꎬ男ꎬ本科ꎬ助教ꎬ从事新能源发电技术方面的研究ꎮ光伏发电因其绿色环保㊁技术可靠㊁制造工艺成熟ꎬ是新能源技术的典型代表之一ꎮ随着节能减排理念的不断推进及光伏技术的研究需求ꎬ越来越多的高校开始在校内建立光伏发电站ꎮ根据斯坦福大学一项最新的研究结果ꎬ如果充分利用可用空间安装太阳能发电系统ꎬ可用满足学校７５％的电力需求ꎬ并减少２８％的碳排放ꎮ但因光伏电站设计选型㊁树木建筑阴影遮挡等问题影响ꎬ电站效益难以估算㊁效率问题难以分析ꎬ是当前光伏技术推广的难题之一ꎮ随着计算机仿真模拟技术在光伏发电领域的不断应用ꎬＰＶｓｙｓｔ软件适用面广㊁稳定性好㊁精度高等特点成为行业的主流ꎬ文中通过ＰＶｓｙｓｔ软件对中国矿业大学银川学院２０ｋＷ光伏发电系统项目进行仿真㊁对比实际数据ꎬ得出电站建设的可靠性和效益等结论ꎮ１㊀仿真流程及设备选型２１.１㊀设计流程文中使用ＰＶｓｙｓｔ６.８.４版本ꎬ软件自带有丰富的组件库及３Ｄ建模功能ꎬ界面如图１所示ꎮ图１㊀ＰＶｓｙｓｔ光伏仿真软件界面设计基本流程如图２所示ꎮ图２㊀设计基本流程图１.２㊀光伏组件及并网逆变器的选择㊀按照实际项目参数ꎬ选用的太阳能电池组件型号为天合光能ＴＳＭ－２７５ＰＤ０５多晶硅及ＴＳＭ－３１５ＤＤ０５Ａ(ＩＩ)单晶硅ꎬ逆变器选用深圳茂硕新能源科技有限公司的的ＳＴ１００００ＴＬ型逆变器ꎬ主要参数见表１ꎮ㊀表１光伏组件及并网逆变器主要参数多晶硅峰值功率开路电压短路电流效率单晶硅３１５Ｗ４０.５Ｖ１０Ａ１９.２％多晶硅２７５Ｗ３７.９Ｖ９.２２Ａ１６.５％逆变器输入功率ＭＰＰＴ电压范围最大输入电压最大输入电流１０.２ｋＷ３００~８００Ｖ１０００Ｖ２０Ａ输出功率功率因数最大效率输出电压１０ｋＷ０.８９８％２２０Ｖ２㊀项目设计(Ｐｒｏｊｅｃｔ)项目设计是ＰＶｓｙｓｔ的核心部分ꎬ设计按照小时为步长进行仿真并计算发电量ꎬ设计界面如图３所示ꎮ借助Ｍｅｔｅｏｎｏｒｍ软件分析银川市的气象资料可得相应的气象数据如图４所示ꎮ图３㊀项目设计界面图４㊀光伏电站气象信息２.１㊀最佳倾角及间距设置[１]根据银川地区纬度[５]㊁全年辐射量最大时的安装倾斜角为３９ʎꎬ如图５所示ꎮ安装时考虑方阵不被遮挡ꎬ一般以冬至日早晨９点至下午３点ꎬ选择冬至日正午１２点ꎬ通过计算得出光伏阵列间距为１０ｍꎮ图５㊀最佳倾角设置２.２㊀设备参数设置经过计算后确认ꎬ太阳能电池组件数７２块ꎬ并联数为１ꎬ方阵中单个组串的最大断路电压为７５５㊁８０３Ｖꎬ选择的逆变器的断路电压限值１０００Ｖꎬ设置合理ꎮ多晶硅电池方阵设置如图６所示ꎮ图６㊀多晶硅电池方阵设置２.３㊀光伏电站仿真建模根据光伏电站实景布置为光伏电站建立架构和树木遮挡物等模型ꎬ如图７－图８所示ꎮ２.４㊀光伏电站的各类损失设置[５]项目仿真的２０ｋＷ光伏电站位于学院的西南角ꎬ地势较低㊁周围有树木的遮挡ꎬ按照实际项目图７㊀光伏电站实景图８㊀光伏电站３Ｄ模型情况主要设置:ＦｉｅｌｄＴｈｅｒｍａｌＬｏｓｓＦａｃｔｏｒ(场的热损失系数)ꎬ即阵列的热损失ꎮ由于设计的是地面的光伏发电站ꎬ选择自由安装模块与空气循环ꎬ即恒定损耗因数为２９Ｗ/ｍ２ｋ㊁风损耗因数为０Ｗ/ｍ２ｋ/ｍ/ｓꎻＯｈｍｉｃＬｏｓｓｅｓ(欧姆损耗)考虑在直流电路中ꎬ损耗选择默认值１.５％ꎻ交流电路中ꎬ场内的损耗约为０.５％ꎬ对光伏电站到电网之间的线损需要考虑到输电线的长度和电压等级ꎬ一般选择不低于２％ꎬ因此交流电路线损耗为２ ５％ꎻＭｏｄｕｌｅｑｕａｌｉｔｙ－ＬＩＤ－Ｍｉｓｍａｔｃｈ(模块不匹配损失和光致衰减)组件的效率损耗一般为３％ꎬ光致衰减为２％ꎬ组件不匹配损耗为２.５％ꎻＳｏｉｌｉｎｇＬｏｓｓ(污物损耗)每年的污物损耗设置为３％ꎻＵｎａｖａｉｌ￣ａｂｉｌｉｔｙ(不可利用)设置不可利用率为１％ꎬ不可利用持续时间为３.６５ｄａｙｓ/ｙｒꎬ周期为３周ꎮ３㊀仿真结果及分析[３]在ＲｕｎＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ中完成仿真分析后ꎬ输出该光伏系统总装机容量为２１.２４ｋＷꎬ经过组件逆变器后交流输出功率为２０ｋＷꎬ模拟年发电量２９.９ＭＷｈ/ｙｅａｒꎬ光伏系统发电效率为７１.５％ꎬ峰瓦发电量３.８６ｋＷｈ/ｄａｙꎬ年利用小时数为１４０９ｋＷｈ/ｙｅａｒꎬ光伏阵列损耗１.３０ｋＷｈ/ｄａｙꎬ系统损耗０.２４ｋＷｈ/ｄａｙꎮ单晶硅组件仿真结果如图９所示ꎮ图９㊀项目设计仿真结果(单晶硅)３.１㊀光伏电站各月实际辐射值[１]仿真结果还详细展示了光伏发电系统的接收到的辐射值㊁未利用的辐照值㊁光伏发电系统所处环境温度㊁组件接收太阳辐射量㊁不含损失的组件有效接收量㊁逆变器接收量㊁公共电网所接收到的有效电量㊁发电效率等信息ꎬ如图１０所示ꎮ图１０㊀光伏电站年发电量仿真结果３.２㊀光伏电站各月实际发电量与损耗[４]系统各月实际发电量与损耗如图１１所示ꎬ紫色条形为光伏组件方阵造成的电量损失ꎬ绿色条形为系统传输及逆变器造成的损失ꎬ红色条形为系统各月的实际发电量ꎬ系统逐月逐日平均峰瓦发电量为３.８６ｋＷｈ/ｋＷｐ/ｄａｙꎬ通过分析光伏电站的每日实际发电量均在３ｋＷｈ/ｋＷｐ/ｄａｙ以上ꎬ说明该校园建立光伏发电站所在地点合适利用太阳能进行光伏发电ꎮ图１１㊀系统各月实际发电量与损耗示意图３.３㊀光伏电站效益分析该光伏电站属于校内实验性质分布式电站㊁按运营期２０年㊁地方国家补贴为０.４２元/千瓦时测算ꎬ２０年运行期内年总发电量为５９.８万千瓦时ꎬ总效益２５.１２万元ꎬ年均效益１.２６万元ꎮ４㊀结束语文中主要对中国矿业大学银川学院的２０ｋＷ光伏电站进行仿真与分析ꎬ对光伏发电站的辐射值㊁发电量及损耗进行评估分析ꎬ结果表明:(１)该电站年发电量达到２９.９ＭＷｈ㊁光伏系统发电效率为７１.５％ꎬ与光伏电站实际运行数据进行对比㊁误差较小ꎬ说明该本项目基于Ｐｖｓｙｓｔ光伏系统仿真平台仿真结果较为准确ꎻ(２)光伏发电站所在地点适合利用太阳能进行光伏发电ꎬ且能产生可观的经济效益ꎮ参考文献[１]㊀张臻宇.基于Ｐｖｓｙｓｔ的建筑屋顶并网光伏发电系统设计及效益研究[Ｄ].宁夏大学ꎬ２０１６ꎬ２３－２４:３０－３３.[２]㊀余茂全ꎬ张㊀磊.基于ＰＶＳＹＳＴ的光伏发电系统仿真研究[Ｊ].安徽水利水电职业技术学院学报ꎬ２０１９ꎬ２:３５－３９.[３]㊀王林青ꎬ王军军.ＰＶＳＹＳＴ软件在光伏发电技术课程设计中的应用[Ｊ].科技风ꎬ２０１９ꎬ８:４６－４７.[４]㊀陆旦宏ꎬ吴雅玲ꎬ黄㊀瑛.基于ＰＶｓｙｓｔ的建筑光伏发电系统的优化设计[Ｊ].电工技术ꎬ２０１９ꎬ１５:８６－８８.[５]㊀郭㊀玮.宁夏２０ＭＷｐ光伏电站的设计与仿真研究[Ｄ].华北电力大学ꎬ２０１８.。
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大型光伏电站的电气设计与分析张文斐
发表时间：2018-02-28T10:32:06.533Z 来源：《基层建设》2017年第33期作者：张文斐
[导读] 摘要：随着我国社会经济的不断发展，我国对于电力的需求量也正在不断的增加，而为了满足日益增长的电力需求，我国积极地进行新能源发电的研究并取得了巨大的成果。
信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司嘉兴分公司浙江嘉兴 314000
摘要：随着我国社会经济的不断发展，我国对于电力的需求量也正在不断的增加，而为了满足日益增长的电力需求，我国积极地进行新能源发电的研究并取得了巨大的成果。
光伏发电是我国现阶段着重开发的电力生产方式，所以光伏电站在现阶段的电力系统当中有着重要的价值。
目前，我国的大型光伏电站在运行上已经保持在了平稳的状态，但是一些电气设备问题却依然没有得到很好的解决。
利用可再生能源的太阳能光伏发电是目前在我国得到了快速的发展。
本文对大型光伏电站设计中有关太阳能资源、主要设备选择、系统配置以及电气设计进行了初步分析和研究。
关键词：光伏电站；电气设计；发展现状；主要设备
1光伏电站在国内外的发展现状
光伏电站对于我国的电力供应有着重要的作用，积极地强化光伏电站的发展，实现其运行效率的提升，可以进一步地缓解我国面对的能源压力。
从目前的大型光伏电站运行来看，其基本状态已经趋于稳定，但是电气设备在运行的过程中还会出现诸多的问题，所以积极进行电气设备的问题分析有着积极的意义。
有资料表明到2050年，美国电力供给的80％将来自可再生能源，其中光伏总装机将达到300GW，占总电力装机的27％。
预计到2030年美国国内50％的居民用电来自太阳能，相当于l00GW装机容量。
我国光伏产业在近几年发展得非常迅猛，组件产量全球份额过半，光伏发电工程如雨后春笋般遍地开花。
2015年我国明确了今后能源发展的总体方略、行动纲领和行动计划。
计划到2020年，非化石能源占一次能源消费比重达到15%，天然气比重达到10%以上，煤炭消费比重控制在62%以内。
加快发展太阳能发电势在必行，有资料表明，我国计划到2020年光伏装机累计达到150GW，其中地面电站70GW，分布式80GW。
在这种情况下，完善和提高我国光伏电站的设计水平，己成为光伏电站要进一步发展的大形势下的一个迫切的需求。
2光伏电站电气设备运行维护存在的问题
2.1故障检测不到位
故障检测不到位是目前光伏电站电气设备运行维护中出现的一个主要问题。
在光伏电站系统当中，电气设备结构复杂，位置多样化显著，而这样的特点主要目的是为了维持光伏电站的稳定运行。
在整体运行当中，电气设备的差异性较强，所以运行方式也比较多样。
在多样化的电气设备运行当中，准确地找出故障设备并对其进行问题检修可以有效地提升运维工作的效率和质量，但是目前的检测方式单一等问题显著，所以在进行故障检测的时候，准确性比较低。
2.2故障分析不足
故障分析不足是目前光伏电站电气设备运行维护中存在的另一个显著问题。
一般而言，光伏电站的电气设备故障有明确的分类，但是在具体的实践应用中，因为环境的不同以及接触因素的差异，整个故障的原因显得更加复杂。
这时候，为了更快地找出针对性的解决策略，必须要对故障进行全面的分析，无论是系统层面的，还是细节层面的都不能放过。
但是在目前的工作中，往往是在因素分析不明确的情况下进行措施的采取，因此会出现较多效率低下和资源浪费的情况。
2.3运行维护的专业性不强
运行维护的专业性不强也是目前光伏电站电气设备运行维护中的一个显著问题。
专业性不强主要是两方面的原因：第一是人员的专业性不足。
在问题处理的过程中，一方面要加强工作人员的基本理论培养；另一方面是要加强对工作人员的实践操作培养，这样，理论和实践才能综合提升，运行维护才会具有专业性，但是就目前的情况来看，两方面都存在缺陷。
第二是在问题解决的过程中，对于技术的研究深入也不够，因此技术对于运行维护的针对性比较差，所以运行维护的专业性也很难获得有效的提升。
3主要设备选择
3.1光伏组件
在最近几年，由于硅材料成本直线下降，晶硅组件占有绝对优势，薄膜电池几乎处于停滞状态。
3.2光伏逆变器
光伏逆变器是光伏并网发电系统的技术核心，决定系统整体方案的设计，决定系统整体寿命的长短，决定系统整体效率的高低，决定系统故障率的高低，决定系统智能化的高低。
根据光伏逆变器与系统连接方式分类1）集中型逆变器（单机功率≥100Kw）；2）组串型逆变器（分单相和三相输出，单机功率≤60kW）；3）微型逆变器（与单件组件配合使用，单机功率≤3kW）。
3.3光伏汇流箱
光伏汇流箱是连接太阳电池方阵和逆变器专用器件，主要功能有太阳电池过载保护、雷击保护、过压保护、多路太阳能方阵并联等功能。
在设计选型时，重点要求箱体结构、光伏组串过流保护、防雷、通信、显示功能、外壳防护等级、安全、浪涌、环境要求、温升等十个方面的因素。
4光伏系统配置
在光伏系统进行布置设计时必须考虑几个因素：（1）光伏组件安装方式；（2）最佳倾角设计；（3）前后排间距计算；（4）组串设计；（5）组件性能及影响因素（a、负载阻抗b、辐射的影响c、温度的影响d、阴影）。
5光伏电站电气设计
光伏电站电气设计包括升压站的主接线方式、光伏电站集电线路接线方式、光伏电站发电单元以及就地升压变的连接。
光伏电站和变电站设计中电气主接线占据着至关重要的地位，是构成了变电站以及光伏电站电气部分的主体。
通过对主接线方案进行科学的选择，能够有效的提高变电站运行的经济性、稳定性以及安全性。
光伏电站集电线路的设计过程中，需要合理的设计发电单元分组连接方式以及科学的选择集电线路电压等级。
通过对国内电网实际运行状况进行分析，光伏场区至升压站的输电线路电压等级通常选用两种方案，即lOkV和35kV。
发电单元分组连接方式主要包括三种，星形、环形以及链形。
由于光伏电站度电投资成本过高，在很大程度上制约了光伏发电的发
展，为了推动光伏发电的发展，在系统设计时应努力降低成本提高光伏发电的竞争力。
同时由于电气设备生产技术的提高，电气设备的安全可靠运行得到了保障，所以光伏发电单元分组连接方式推荐采用链式连接，可以有效降低光伏电站投资成本。
升压站的电气主接线是电力系统接线的关键组成部分，同时电表明在升压站内各种电气设备之间的连接方式。
一个升压站的电气主接线包括高压侧、低压侧以及变压器的接线。
因各侧所接的系统情况不同，进出线回路数不同，其接线方式也不同。
升压站的电气主接线又称一次接线，它是汇集和分配电能的通路。
电气主接线的选择应充分考虑供电可靠性、运行灵活性、操作简便性，经济性以及便于扩建等基本条件。
典型的电气主接线，大致可分为两大类：有汇流母线的接线形式、无汇流母线的接线形式。
开发利用可再生资源已成为我国缓解能源供需矛盾、减轻环境污染、调整能源结构的重要举措，建设光伏电站对实现可持续发展的能源战略起到积极的促进作用。
在光伏电站设计时，光伏组件和光伏逆变器是重点选型设备，光伏电站主接线方案需要认真计算和分析。
6结语
大型光伏电站在我国目前的电力系统当中有着重要的应用，积极的进行光伏电站的运行分析，维持电站运行的稳定和持续无论是对电力系统的发展还是对我国的经济发展都有着重要的意义。
在光伏电站运行中，电气设备的运行问题会影响到电站的效率，因此强化电气设备的运维工作十分的必要。
在探讨运维工作问题的基础上实现针对性的问题解决，可以有效地提高问题电气设备运维效率和质量。
参考文献：
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