摘要：本文主要研究了大容量光伏电场区域场用电系统的优化问题，从当前用电的具体情况和应用的未来发展趋势出发，探讨了大容量光伏电场区域场用电系统的优化方法和具体的措施，供今后的工作参考和借鉴。
关键词：大容量；光伏电厂区域；用电系统；优化
前言
随着我国大容量光伏电场区域场用电系统的优化越来越好，很多地区也开是探讨创新更好的用电优化模式，优化要根据现实情况和现存问题开展，才能够取得更好的发展。
1 大容量光伏并发发电的基本原理及特点
能源是经济、社会发展中的必要元素和物质，没有能源也就没有发展，而现实生活中使用的能源有煤炭、石油、天然气等等，这些资源属于不可再生资源，在长久的使用下，这些不可再生资源的储量在逐渐的下降，而且在这些资源使用的过程中对环境的影响非常大，当前的环境受到严重污染。为此将环境问题改善和解决，对不可再生资源进行保护，需要大力的开发新的能源，利用可再生的清洁能源。
1.1 发电的基本原理
太阳能光伏发电是以光伏效应为基础，通过使用太阳能电池板对光子产生的电动势进行吸收和利用达到发电的目的。太阳能光伏阵列产生的直流电利用电子转换装置进行转换成可以满足电网使用的交流电后直接利用变压器接入到电网中。而大容量光伏电站一般都达到了兆瓦级别，通过利用集群控制方案来实现逆变器并联运行，并利用特定的中央控制中心对光伏电站的各个子系统进行指挥和写作，运行情况不同，变压器和逆变器的投运方案也不一致，可以有效解决日照率比较低的情况下变换效率问题，提升系统的可靠性。
1.2 大容量光伏发电的特点
太阳能作为可再生资源，受太阳光照、环境温度、天气因素的影响，太阳能光伏发电具有比较大的波动性，光伏发电并网逆变器容易产生三相电流不平衡、谐波、输出功率不确定性等，很容易导致电网电压出现闪变或波动，因此要为电网配置相应的质量治理装置。另外，电网质量不稳定会导致电压隆起、电压凹陷等情况，这些情况也会对变换器的正常运行造成影响。大量光伏电源连入到电网后，需要安装保护装置和自动化装置，而对于光伏电源造成的非常孤岛问题需要按照反孤岛保护设备。
集中式和分布式作为大容量光伏并网的主要发展方向，其中分布式太阳能光伏电站主要是就近对用户的相关问题进行解决，并利用并网达到供电差额的外送和补偿，可以降低电路损耗。通过微电网和智能电网的有效连接，在运行条件下可以单独运行，但是这种方式配电网潮流方向会随时变化，逆潮流会使所有的保护都重新进行设定，无功调节和电压调节难度增加，对通讯和二次设备也有了更高的要求，系统也更加的复杂化。
2 根据光伏电场的特点优化场用电系统
某项目光电装机容量为50MWp，按发电小时数为2000h，年平均上网电量约为7706.82万kW•h，与相同发电量的火电厂相比，每年可为电网节约标煤约27513t(火电煤耗按2007年全国平均值357g/(kW•h)计)，由此可见，光伏发电项目有明显的节能效益。
假设，整个太阳能光伏电场分两块场区布置，分别位于进站道路两侧，场区整体呈阶梯形布置。光伏发电系统采用地面上安装的阵列布置形式，整个太阳能光伏发电场总占地面积约在120hm2左右。
2.1 光伏电场占地面积大、负荷分散但具有规律性
光伏电场占地面积大、设备布置分散、负荷分散。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆考虑到在场区内不宜设置架空线，以避免遮挡光伏电池板影响发电量，如采用从光伏电场外部引入交流电源，无论是从市电引入，还是从集中升压站引入，无论是一路电源，还是二、三路电源，都需要在场区内敷设相当多的电源电缆和配电线缆。这种做法一是不经济，敷设线缆较多，二是线损高，线缆均较长。
光伏电场内的负荷具有规律性，即每MW单元的布置及用电负荷大致相同，且每MW单元区域内均有1台升压箱变，此箱变增加AC400V输出角后，即可提供本区域内的用电电源。
这种方式取消了常规的集中电源供电模式，采用了分散电源供电方式，节省了大量的高压电源电缆和低压动力配电线缆，极大地降低了场用电线损。
2.2 场区内不能有遮挡光伏电池板的物体
光伏电场场区内不能有遮挡光伏电池板的物体，以避免影响光伏电池板发电。夜间光伏阵列不发电，场区内不需要巡视检修，故场区内不设置户外照明。这样做减少了一个电池板的遮挡因素，同时也剔除了不必要的场用电负荷，降低了场用电率。
2.3 光伏电场场用变压器的低负载率
本工程中，发电装置输出功率随日照、天气、季节、温度等自然因素而变化，输出功率极不稳定。太阳能光伏发电场的实际输出功率随光照强度的变化而变化，白天光照强度最强时，发电装置输出功率最大，夜晚几乎无光照以后，输出功率基本为零，空载损耗尤为突出。不论发电装置是否输出功率，只要变压器接入系统，变压器始终产生空载损耗。
根据光伏发电系统输出容量的特性变化，应用于太阳能发电的升压变压器常年平均负载率仅在20%左右，变压器空载时间特别长;根据光伏电场用电负荷情况，其用电负荷多发生于发电期间，即其场用电规律类同于发电情况。本工程中，光伏电场内的升压箱变既是升压输出变压器，又是场用降压变压器，因此合理选择升压箱变的容量，并采用低损耗变压器特别是低空载损耗的变压器，以减低变压器铁损。
目前小容量配电变压器的铁心材料常用有普通硅钢片和非晶合金材料两种。
非晶合金带材的厚度仅为27μm，是冷轧硅钢片的1/11左右，电阻率是冷轧硅钢片的3倍左右，由非晶合金制成的铁心涡流损耗小;非晶合金的矫顽力远小于4A/m，是冷轧硅钢片的1/7左右，磁滞回线所包络的面积小，磁滞损耗小，铁心损耗非常低，非晶合金铁心变压器比传统硅钢片铁芯变压器的空载损耗低;非晶合金变压器损耗低、发热少、温升低，运行性能非常稳定。
非晶合金变压器特别适合使用于年平均负载率低的场所，非常适合应用于太阳能发电系统。以容量1100kVA的S11型硅钢油变和SBH15型太阳能专用非晶合金油变为例，太阳能专用非晶合金油变的空载损耗要比S11型硅钢油变低60%左右。
若用SBH15型非晶合金油浸式变压器替代S11型硅钢油浸式变压器后，由于空载损耗、空载电流等性能参数不同，每年的运行费用将有很大的差异。1100kVA的SBH15型非晶合金油浸式变压器替代S11型硅钢油浸式变压器后，年运行能耗为20403.8kW•h，每年可节约16206kW•h，电费单价若以2.0元/(kW•h)计，每年可节约电费为32412元。
目前，SBH15型非晶合金油浸式变压器的售价大约是S11型硅钢油浸式变压器的1.15倍，1台1100kVA的SBH15型非晶合金油浸式变压器售价比同容量S11型硅钢油浸式变压器的多5万元左右，投资回收年限约在1.5a。因此选用非晶合金变压器的经济性强。
3结语
综上所述，做好大容量光伏电场区域场用电系统的优化工作，为的是更好的提升大容量光伏电场区域场用电系统的使用效果，提高大容量光伏电场区域场用电系统的的运行效率，所以，今后还应该坚持做好各个方面的优化工作。
参考文献
[2]郭延军,司德亮,何军,刘霄.大规模并网光伏电站逆变器室辅助电源供电方案研究[J].华东电力.2016(01)：26
论文作者:李莉
论文发表刊物:《电力设备》2017年第26期
论文发表时间:2017/12/23
标签：光伏论文; 电场论文; 变压器论文; 合金论文; 大容量论文; 太阳能论文; 电网论文; 《电力设备》2017年第26期论文;