kV变电所微机综合自动化控制系统施工工法.DOC

光伏技术在变电站所用电系统中的应用 宋杰 刘建伟 宋靖瑶 姜文哲 孙岩 大庆油田电力工程设计院 【摘 要】本文根据光伏发电系统的原理及组成，针对具体安装地点进行计算分析，提出了太阳能光伏发电在大庆油田试应用的具体解决方案。通过工程实际验证，探讨了太阳能光伏发电系统在变电站应用的可行性，并提出了其在变电站新建工程中应用的设计方案。 【关键词】太阳能；光伏技术；变电站所用电源 0 引言 能源是人类赖以生存的基础，是社会经济可持续发展的物质保障。因此，开发利用新能源和可再生能源，提高能源利用效率是我国能源可持续发展的基本方向。在目前的几种新能源技术中，太阳能以其突出的优势被定位为最具前景的未来能源。 太阳能的利用主要有光热利用、光化学利用和光伏利用三种形式。热利用的主要形式是太阳能热水器、太阳能建筑以及太阳能热发电。太阳能热水器在太阳能热利用中商业化程度最高，太阳能建筑在目前城乡建筑结构中应用越来越多，太阳能热发电随着技术的发展，成本逐渐降低，变得越来越可行。光化学利用主要指太阳能光合作用、太阳能化学储存、太阳能催化光解水制氢、太阳能光电化学转换等方面的新技术，其中令人看好的太阳能制氢技术将可能是促进人类大规模利用太阳能的关键技术之一。光伏利用的主要形式是光伏发电，有独立供电、并网型和混合型三种工作方式。本文主要对并网型光伏发电系统在变电站新建项目中应用研究。 1 光伏发电系统原理及构成 1.1 光伏发电原理和组成部分 太阳能光发电技术通过转换装置把太阳辐射能转换成电能的，光电转换装置通常是利用半导体器件的光伏效应原理进行光电转换的(1) 光伏电池阵列；(2) 储能系统； (3) 逆变器；(4) 直流控制系统；（见图一） 图1 光伏发电典型结构框图 1.2 并网型光伏发电系统 并网光伏发电方式是将太阳能电池阵列所发出的直流电通过逆变器转变成交流电能输送到公用电网中，无需蓄电池进行储能，相比较而言，并网光伏发电造价低，而且完全无污染。并网光伏发电系统采用的并网逆变器具有自动相位和电压跟踪装置，能够非常好的配合电网的微小相位和电压波动，不会对电网造成影响。目前国际上90%以上的太阳能系统采用并网光伏发电，并网光伏发电是太阳能发电系统的趋势所在。 2 太阳能光伏发电应用中的技术难题及研究方向 2.1由于并网型光伏发电系统是不允许光伏系统发出的电力向上一级电网输送，要求必须就地消耗掉。因此，设计过程中考虑了让光伏系统的容量小于负载的容量，以免向上一级电网倒送功率。尽管如此，还是要考虑防止光伏系统的出力盈余情况的发生。这是并网光伏发电系统应用中的一个技术难点。 2.2 太阳能发电受天气因素影响明显，温度、光照强度、云雾天气空气质量(有无粉尘污染)等因素都会造成光伏发电效率降低。因此，设计中需着重于当地特定的条件下，实地研究天气因素对太阳能光伏系统光电板的目前建设一个太阳能发电系统的成本较高，从我国现阶段的太阳能发电成本来看，其花费在太阳电池组件的费用大约为60～70％因此，为了更加充分有效地利用太阳能，光电板的是十分重要的问题。倾斜角方位角太阳电池方阵的方位角是方阵的垂直面与正南方向的夹角（向东偏设定为负角度，向西偏设定为正角度）。一般情况下，方阵朝向正南（即方阵垂直面与正南的夹角为0°）时，太阳电池发电量是最大的。在偏离正南（北半球）30°度时，方阵的发电量将减少约10％～15％；在偏离正南（北半球）60°时，方阵的发电量将减少约20％～30％。但是，在晴朗的夏天，太阳辐射能量的最大时刻是在中午稍后，因此方阵的方位稍微向西偏一些时，在午后时刻可获得最大发电功率。在不同的季节，太阳电池方阵的方位稍微向东或西一些都有获得发电量最大的时候。方阵设置场所受到许多条件的制约，例如，在地面上设置时土地的方位角、在屋顶上设置时屋顶的方位角，或者是为了躲避太阳阴影时的方位角，以及布置规划、发电效率、设计规划、建设目的等许多因素都有关系。将方位角调整到在一天中负荷的峰值时刻与发电峰值时刻一致。倾斜角倾斜角是太阳电池方阵平面与水平地面的夹角，希望此夹角是方阵一年中发电量为最大时的最佳倾斜角度。一年中的最佳倾斜角与当地的地理纬度有关，当纬度较高时，相应的倾斜角也大。但是，和方位角一样，在设计中也要考虑到屋顶的倾斜角及积雪滑落的倾斜角（斜率大于50％60％）等方面的限制条件。此外，还要进一步考虑其它因素。对于正南（方位角为0°度），倾斜角从水平（倾斜角为0°度）开始逐渐向最佳的倾斜角过渡时，其日射量不断增加直到最大值，然后再增加倾斜角其日射量不断减少。特别是在倾斜角大于50°～60°以后，日射量急剧下降，直至到最后的垂直放置时，发电量下降到最小。阴影对发电量的影一般情况下，在计算发电量时，是在方阵面完全没有阴影的前提下得到的。因此，如果太阳电池