并网光伏电站电气系统设计的关键技术研究

1 绪论 (1)

1.1 光伏并网发电系统的发展 (1)

1.2 光伏电站接入电网的关键技术 (1)

1.2.1光伏阵列最大功率跟踪技术 ................................................ 错误!未定义书签。

1.2.2并网逆变器 ............................................................................ 错误!未定义书签。

1.2.3光伏发电量预测技术 ............................................................ 错误!未定义书签。

1.3 相关技术的国内外研究现状 ......................................................... 错误!未定义书签。

1.3.1 光伏阵列模块工作点跟踪控制研究现状 ........................... 错误!未定义书签。

1.3.2 逆变器控制技术研究现状 ................................................... 错误!未定义书签。

1.3.3 光伏发电量预测技术研究现状 ........................................... 错误!未定义书签。

1.4 本文研究内容 (3)

2 光伏电站接入方案设计 (7)

2.1电气一次 (7)

2.1.1接入系统方式 (7)

2.1.2电气主接线 (7)

2.2 电气二次 (11)

2.2.1 计算机监控系统 (11)

2.2.2 继电保护与安全自动装置 (13)

2.2.3 二次接线 (15)

2.3 本章小结 (15)

3 光伏阵列设计 (17)

3.1 电池阵列的运行方式 (17)

3.1.1 电池阵列的运行方式分类 (17)

3.1.2 电池阵列的运行方式比较 (17)

3.1.3 电池阵列的运行方式确定 (18)

3.2 电池阵列最佳倾角计算 (18)

3.2.1 地理位置 (18)

3.2.2 全年太阳辐射分布 (19)

3.2.3 全年气温和风速分布 (20)

3.2.4 光伏阵列最佳倾角的确定计算 (20)

3.3 电池阵列间距计算 (22)

3.4 电站布阵方案设计 (23)

3.4.1 电站布阵方案设计的主要原则 (23)

西安理工大学工程硕士专业学位论文

V I

3.4.2 太阳能电池组件的串、并联设计 (23)

3.4.3 太阳能电池组串单元的排列方式 (25)

3.5 本章小结 (28)

4.1 发电量的主要影响因素 (29)

4.1.1 太阳辐射量 (29)

4.1.2 太阳能电池组件的倾斜角度 (29)

4.1.3 系统损失 (29)

4.1.4 其他影响因素 (30)

4.2 主要功率预测方法对比分析 (31)

4.3 光伏并网发电量预测模型 (31)

4.3.1 样本选择 (31)

4.3.2 分类 (31)

4.3.3 确定一步转移概率矩阵 (31)

4.3.4 确定初始状态概率向量 (32)

4.3.5 预测计算 (32)

4.4 实例分析 (32)

4.4.1 样本空间 (32)

4.4.2 数据分类( 离散化) (33)

4.4.3 一步转移概率矩阵 (34)

4.4.4初始状态概率向量 (34)

4.4.5 发电量预测 (35)

4.5 本章小结 (36)

5 结论及展望 (37)

5.1 结论 (37)

5.2 展望 (37)

致谢 (39)

参考文献 (41)

1 绪论

1.1 光伏并网发电系统的发展

与公共电网相连接的太阳能光伏发电系统被称为并网型太阳能光伏发电系统。它是太阳能光伏发电进入商业化模式的重要指征，又可分为：

分散式小型并网光伏系统：并入低压配电网，通常与偏远山村、建筑或景观结合（BIPV、BAPV），光伏装机容量只需满足偏远山村用户、建筑或景观用电需求即可。

集中式大中型并网光伏系统：并入高压或中压输电网，通常建设在荒漠或戈壁（VLS-PV），大型光伏电站的装机容量一般在30MW以上。

进入21世纪以来，经济和社会发展都取得了巨大的成就，在这些发展的背后，化石能源的大规模应用至关重要。当今社会还在不断发展，然而石油、煤炭等不可再生的化石能源的储量却在快速消耗，如不改变人类将不得不陷入无能源可用的困境【1】。与此同时化，环境污染问题的日益突出是因为化石能源的肆意滥用。环境问题的日益严峻和能源的日益短缺构成了当今人类社会的两大议题。

今天我国的工业化刚刚步入正轨，对资源和能源的消耗激增，中国的重工业发展、加速城镇化进程和人口增长，都使得对能源的需求大增【2】。为保证国家经济高速发展和提高人民生活水，必须加快对清洁的新能源的开发和利用。根据相关部门的统计和预测，到2020年，重工业占中国工业总量的比重估计将高达82%，城市化水平预计将高达57%，在2030年或2040年，估计中国人口总数将高达14.7亿【3】。在这样的发展趋势下，加快新能源的高效大规模应用是一刻都不能耽误的。

太阳能一直以来都是科研人员重点关注的清洁无污染的新能源，经过近二十年的努力，光伏发电已经在世界范围内得到了广泛的应用。而中国光伏并网发电系统也历经了由分散式小型并网光伏系统到并网式大型并网光伏系统的发展和转变。

大型地面光伏电站利用可再生能源——太阳能发电，积极开发太阳能符合社会环保、节能发展的趋势。同时，光伏电站项目的建设还具有周期短，发展灵活、方便，不受水源、煤炭资源及交通条件等限制的优点，可以对地方电力的缺额起到一定的补充作用。

1.2 并网光伏电站的电气设计

一座并网光伏电站的设计步骤主要有：可行性研究设计、初步设计、施工图设计和竣工图设计，如图1-1所示。每个设计阶段都有不同的设计任务和设计要点。

1.2.1可行性研究设计

在可行性研究设计阶段，电气专业的主要任务有：太阳能资源分析、选择光伏组件、逆变器及变压器、计算最佳倾角、光伏阵列设计、电气主接线机厂用电设计、进行发电量估算。

首先，要了解拟建电站场址的地理位置，由气象专业收集当地气象资料，并提供工程