太陽能光伏系統在變電站直流系統中的應用分析

作者：劉峰 珠海瓦特電力設備有限公司 　上傳時間：2011-10-9 17:13:34
摘要：針對變電站直流系統的特點，論述了太陽能光伏系統在變電站直流系統中的應用，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，如何設備控制策略等具體技術方案。 敘詞：光伏太陽能 變電站 直流系統 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，具有獨特的優勢和巨大的開發利用潛力。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境的協調發展。進入21世紀以來，世界太陽能光伏發電產業快速發展，市場應用規模迅速擴大，中國光伏產業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成為可能。

2 110kV變電站光伏直流系統的應用

110kV變電站作為典型的無人值守變電站，其直流負荷正常不超過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110kV變電站試用非常理想。變電站直流系統為獨立的太陽能發電系統，在白天有日照的情況下，由太陽能光伏系統產生的電能向變電站內的直流系統供電，同時再和變電站原有的交直流系統連接。通過光伏控制器來實現當光伏發電系統發電量不足時的電源自動切換，增強直流系統供電的可靠性。變電站光伏直流系統原理圖見圖1所示。

圖1 變電站太陽能光伏直流系統連接原理圖

3 變電站光伏直流系統的特點

在變電站原有直流系統的基礎上，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生并輸出電能，經光伏控制器穩壓后輸出至直流系統的合閘母線上。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部已經加裝了防反二極管）。這樣，當太陽能電池組件輸出電壓在直流系統的要求范圍內時，由光伏系統給直流系統供電，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。當太陽能電池組件輸出電壓不符合直流系統的要求范圍時，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的供電可靠性。

4 變電站光伏直流系統的配置

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太陽能電池組件方陣的最大輸出功率為5.1kW。采用高品質單晶硅太陽能電池組件進行鋪設，單片太陽能電池組件面積為1.3m2 ，能夠在可利用面積內鋪設30塊。此發電系統的最大發電功率能夠保證達到6kW，既滿足了蓄電池均充的需要，又保證了對負荷的供電。

表1 GCS-165C太陽能電池組件技術參數表

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荷各1路。

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

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

4.5 系統參數設置
系統參數的設置見表3。
表3 系統參數設置

5 經濟效益與社會效益分析
根據測算，使用太陽能光伏系統后，變電站每年可節省電量近5萬kWh，經濟效益3萬元。太陽能是綠色、環保無污染的清潔能源，面對傳統能源日益緊張的形勢和嚴重的污染，利用太陽能無疑是未來社會發展的必然趨勢。
參考文獻
國家電網公司光伏電站接入電網技術規定

（3） 具備完善的保護功能。

（4） 具有RS-485或以太網通信接口。

（5） 具有溫度補償功能。

4.4 控制器技術參數

控制器的技術參數見表2 。

表2 控制器技術參數

4.5 系統參數設置

系統參數的設置見表3。

表3 系統參數設置

5 經濟效益與社會效益分析
根據測算，使用太陽能光伏系統后，變電站每年可節省電量近5萬kWh，經濟效益3萬元。太陽能是綠色、環保無污染的清潔能源，面對傳統能源日益緊張的形勢和嚴重的污染，利用太陽能無疑是未來社會發展的必然趨勢。
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國家電網公司光伏電站接入電網技術規定

5 經濟效益與社會效益分析

根據測算，使用太陽能光伏系統后，變電站每年可節省電量近5萬kWh，經濟效益3萬元。太陽能是綠色、環保無污染的清潔能源，面對傳統能源日益緊張的形勢和嚴重的污染，利用太陽能無疑是未來社會發展的必然趨勢。

參考文獻

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