太陽能光伏系統(tǒng)在變電站直流系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

作者：劉峰 珠海瓦特電力設(shè)備有限公司 　上傳時間：2011-10-9 17:13:34
摘要：針對變電站直流系統(tǒng)的特點，論述了太陽能光伏系統(tǒng)在變電站直流系統(tǒng)中的應(yīng)用，并給出了如何選擇太陽能光伏電池，如何組建太陽能光伏系統(tǒng)，如何設(shè)備控制策略等具體技術(shù)方案。 敘詞：光伏太陽能 變電站 直流系統(tǒng) Abstract：The paper elaborates the application of solar photovoltaic system in DC system of electric substations,based on the features of DC system of electric substations. Meanwhile, the author provides technical solutions to solve problems of how to choose solar PV battery, how to organize solar PV system and how to select strategies for equipment control. Keyword：PV Solar, Electric substation, DC System
1 引言

太陽能是資源最豐富的可再生能源，具有獨特的優(yōu)勢和巨大的開發(fā)利用潛力。充分利用太陽能有利于保持人與自然的和諧相處及能源與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。進入21世紀(jì)以來，世界太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，市場應(yīng)用規(guī)模迅速擴大，中國光伏產(chǎn)業(yè)在國家大型工程項目、推廣計劃和國際合作項目的推動下，正以前所未有的速度迅速發(fā)展。隨著太陽能光伏電池價格的逐漸降低，變電站使用太陽能供電已經(jīng)成為可能。

2 110kV變電站光伏直流系統(tǒng)的應(yīng)用

110kV變電站作為典型的無人值守變電站，其直流負(fù)荷正常不超過1kW，配置的蓄電池容量為200Ah，直流充電機的額定電壓、額定電流分別為220V、40A，太陽能光伏直流系統(tǒng)110kV變電站試用非常理想。變電站直流系統(tǒng)為獨立的太陽能發(fā)電系統(tǒng)，在白天有日照的情況下，由太陽能光伏系統(tǒng)產(chǎn)生的電能向變電站內(nèi)的直流系統(tǒng)供電，同時再和變電站原有的交直流系統(tǒng)連接。通過光伏控制器來實現(xiàn)當(dāng)光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量不足時的電源自動切換，增強直流系統(tǒng)供電的可靠性。變電站光伏直流系統(tǒng)原理圖見圖1所示。

圖1 變電站太陽能光伏直流系統(tǒng)連接原理圖

3 變電站光伏直流系統(tǒng)的特點

在變電站原有直流系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加了太陽能電池組件和光伏控制器，太陽能電池組件方陣在太陽光的照射下產(chǎn)生并輸出電能，經(jīng)光伏控制器穩(wěn)壓后輸出至直流系統(tǒng)的合閘母線上。在充電機輸出回路上加防反二極管（實際上，在光伏控制器和充電模塊內(nèi)部已經(jīng)加裝了防反二極管）。這樣，當(dāng)太陽能電池組件輸出電壓在直流系統(tǒng)的要求范圍內(nèi)時，由光伏系統(tǒng)給直流系統(tǒng)供電，同時向蓄電池充電，此時充電機輸入端交流接觸器受光伏控制器控制而斷開。當(dāng)太陽能電池組件輸出電壓不符合直流系統(tǒng)的要求范圍時，光伏控制器自動停止輸出且控制充電機輸入端交流接觸器吸合，此時由充電機給變電站直流系統(tǒng)供電。光伏控制器和充電機交替工作，互為備用，以提高變電站直流系統(tǒng)的供電可靠性。

4 變電站光伏直流系統(tǒng)的配置

4.1 太陽能電池組件

110kV變電站蓄電池容量為200Ah，正常充電限流電流為0.1C10（即20A），要求變電站光伏直流系統(tǒng)太陽能電池組件方陣的最大輸出功率為5.1kW。采用高品質(zhì)單晶硅太陽能電池組件進行鋪設(shè)，單片太陽能電池組件面積為1.3m2 ，能夠在可利用面積內(nèi)鋪設(shè)30塊。此發(fā)電系統(tǒng)的最大發(fā)電功率能夠保證達(dá)到6kW，既滿足了蓄電池均充的需要，又保證了對負(fù)荷的供電。

表1 GCS-165C太陽能電池組件技術(shù)參數(shù)表

4.2 太陽能控制器的功能

太陽能控制器采用階梯式逐級限流充電方法，依據(jù)蓄電池組端電壓的變化趨勢，自動控制多路太陽能電池方陣的依次接通或斷開，既可充分利用寶貴的太陽能電池資源，又可保證蓄電池組的安全和可靠的工作。

4.3 太陽能控制器的性能特點

（1） 光伏電池組件輸入：配置3+1路防雷器1路；蓄電池輸入和直流輸出負(fù)荷各1路。

（2） 微機控制，中文大屏幕液晶顯示，充放電參數(shù)可根據(jù)變電站的運行情況設(shè)定，能適應(yīng)不同場合的特殊要求，可避免充電機開關(guān)和光伏電池開關(guān)同時開啟或關(guān)斷。

（3） 具備完善的保護功能。
（4） 具有RS-485或以太網(wǎng)通信接口。
（5） 具有溫度補償功能。
4.4 控制器技術(shù)參數(shù)
控制器的技術(shù)參數(shù)見表2 。
表2 控制器技術(shù)參數(shù)

4.5 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置
系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置見表3。
表3 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置

5 經(jīng)濟效益與社會效益分析
根據(jù)測算，使用太陽能光伏系統(tǒng)后，變電站每年可節(jié)省電量近5萬kWh，經(jīng)濟效益3萬元。太陽能是綠色、環(huán)保無污染的清潔能源，面對傳統(tǒng)能源日益緊張的形勢和嚴(yán)重的污染，利用太陽能無疑是未來社會發(fā)展的必然趨勢。
參考文獻(xiàn)
國家電網(wǎng)公司光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定

（3） 具備完善的保護功能。

（4） 具有RS-485或以太網(wǎng)通信接口。

（5） 具有溫度補償功能。

4.4 控制器技術(shù)參數(shù)

控制器的技術(shù)參數(shù)見表2 。

表2 控制器技術(shù)參數(shù)

4.5 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置

系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置見表3。

表3 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置

5 經(jīng)濟效益與社會效益分析
根據(jù)測算，使用太陽能光伏系統(tǒng)后，變電站每年可節(jié)省電量近5萬kWh，經(jīng)濟效益3萬元。太陽能是綠色、環(huán)保無污染的清潔能源，面對傳統(tǒng)能源日益緊張的形勢和嚴(yán)重的污染，利用太陽能無疑是未來社會發(fā)展的必然趨勢。
參考文獻(xiàn)
國家電網(wǎng)公司光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定

5 經(jīng)濟效益與社會效益分析

根據(jù)測算，使用太陽能光伏系統(tǒng)后，變電站每年可節(jié)省電量近5萬kWh，經(jīng)濟效益3萬元。太陽能是綠色、環(huán)保無污染的清潔能源，面對傳統(tǒng)能源日益緊張的形勢和嚴(yán)重的污染，利用太陽能無疑是未來社會發(fā)展的必然趨勢。

參考文獻(xiàn)

國家電網(wǎng)公司光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定