摘要：社会的繁荣发展离不开能源的支持，然而目前的石油、煤炭等传统能源面临着严峻的供需问题，阻碍了社会的可持续发展。面对能源短缺的问题，各国都加大了科技研发的力度，试图开发新型能源。光伏发电具有高效、环保、可再生等特点，我国的光伏发电技术经过多年的发展，已经取得了阶段性的成效，因此应当把光伏发电作为开发研究的重点。本文对大型光伏电站设计中有关太阳能资源、主要设备选择、系统配置以及电气设计进行了初步分析和研究。
关键词：光伏电站；电气设计；研究；应用
1、前言
随着我国经济的快速发展，用电量已经变得十分巨大，光伏发电以其明显的优势被广泛关注，大范围的光伏电站建立起来。但是仅仅规模庞大的电站建设并不是我们真正追求的，只有整个领域得到长足发展、实现真正的经济收益才是我们的目的。因此，电气设计作为电站建设中的重要一环，我们应给以足够的关注。
2、大型光伏电站电气设计主要技术分析
2.1逆变系统设计技术
通常情况下，光伏并网变电器的设计会用到逆变系统设计技术，变电器是整个系统中十分重要的使用设备，逆变系统设计技术可以实现的功能是：把光伏组件体系生产出来的直流电能向交流电能所转变，这样可以有效提升光伏并网的介入效率，提高光能利用率。
2.2升压系统设计技术
进行光伏电站设计时，需要根据光伏系统的真正情况，来进行分级处理，设计人员通常会将其分类为多级升压系统或者一级升压系统。通常情况下，一级升压设计技术是被用于分布式光伏系统，多级升压设计技术会被用于大型光伏电站当中。
2.3接地系统设计技术
接地系统的设计是保证电网系统和光伏电站之间安全运行的关键，接地系统设计技术具有很强的专业性，需要相关部门的审批才可以进行操作。
3、大型光伏电站电气设计分析
3.1电气主接线并网型
光伏电站的集电线路方案一般采用每个发电单元分别接入35kV/10kV配电装置的方案。该方案简单清晰、安全可靠、运行灵活、便于维护管理。站用电并网型光伏电站一般设置两台站用变压器，一台工作变压器由市电电源引接，另一台备用变压器由发电厂内的高压配电装置引接。站用变压器一般主要为控制周边负荷供电，不为就地逆变站的负荷供电。由于目前国内光伏发电的电价比当地农电或市电价格高，在实际运行中，通常将引接在施工电源的变压器作为工作变压器使用，以降低运行成本。
3.2监控系统
光伏发电站中，可靠性是我们对于监控系统最重视的性能。我们通常选用光纤作为大型光伏电站中监控系统的使用，因为传输距离比较长，使用光纤可以避免电场等不良因素的干扰，能够十分有效的保障监控系统的各项性能。监控环节应该尽可能多的设置，这样对于电站的可把控性更高。常常将监控系统安装在光伏直流汇流箱、光伏逆变器、升压变压器、高压开关柜等位置。
3.3光伏方阵的设计
光伏电池方阵设计要点：根据光伏系统设计的总容量和光伏组件的类型、规格、数量确定安装位置和安装方式；根据逆变器的额定直流电压、最大功率跟踪控制范围、光伏组件的最大输出工作电压及其温度系数以及项目所在地的环境温度条件确定光伏组件的串联数；根据逆变器容量及光伏组串的容量确定光伏方阵内光伏组串的并联数；同一组串内，组件电性能参数宜尽可能一致，其最大工作电流Im的离散性应小于±3％；光伏方阵应高效利用太阳能的方位角和倾角方式安装。
3.4直流线路的选择
耐压等级应高于光伏方阵最大输出电压的1.25倍；额定载流量应高于过短路保护电器整定值；线路损耗在2％以内；额定功率状态下，线路电压损失应控制在3％。
3.5设备配置
光伏系统中的设备和部件应按照系统设计整体要求来选择，其性能应符合国家和行业的标准，产品应通过国家认证机构的认证。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆设备配置如下：光伏组件选择；光伏接线（汇流）箱；逆变器选择；升压变压器选择；蓄电池及充电控制器（独立系统）；光伏系统监测装置。
3.6光伏安装容量选择
对光伏安装容量进行选择具有很重要的作用，一方面，可以确保光伏系统所产生的电能被充分利用，另一方面，又会保护电网系统不会被损坏。选择安装容量时，应该具体系统具体分析，在进行独立系统安装容量的选择上，我们首要考量的是系统中的负荷情况，系统中所产生的电能恰好被使用是最佳状态。我们通常将一天作为基础，统计负载一天的用电情况，并且依据系统的产电特点以及系统中难以避免的电能损失，来计算系统产电数量，以此来选择系统的安装容量。对于并网系统来说，每个国家都有各自的安装容量规定和限制。
4、光伏电站电气设计典型方案
4.1方阵及逆变器室设计
方阵的设计需充分考虑光伏电站的安装容量、电站安装地的地形地貌。本文所介绍的光伏电站安装容量20MWp。由于安装地理条件较理想性，故采用按照容量进行分区域布置方阵的方案。以1MWP作为单元，将整个电站分为20个子方阵，而每子方阵则以500kWp为单位，构成两个发电单元。电池组件选用350Wp的多晶硅电池组件，为了获得理想的直流电压和传输容量，电池组件通过串并联的方式构成电池组串。电池组串则通过直流电缆和直流汇流箱相连。
最终由汇流箱出线至直流配电柜处汇流，接入逆变器室中。由于逆变器是按照子方阵为单元进行配置的，所以逆变器室安装位置可以设置在子方阵的中心。子方阵由2个发电单元构成，在逆变器室中设置两台500kWp的逆变器，在逆变器交流侧设置1台交流柜，两进一出。同时为了满足光伏电站二次系统的需要，逆变器、交流柜、直流柜、直流汇流箱中均设置监视装置，并配置RS485通信接口，完成向站内中控系统数据传送任务。
4.2一次系统设计
对于大型光伏电站在接入时通常采用专线方式接入电力系统，通常按照容量和所在地区电力供应情况接入不同电压等级，本设计中的光伏电站通过一回110kV线路接入。500kWp逆变器交流侧额定电压为380/400/415V±10（可设置），每个发电单元的逆变器室室外安装1台1000kVA、35kV箱式升压变压器。35kV系统采用电缆连接，35kV变压器采用中性点不接地方式。同时考虑光伏电站调压要求，在35kV设置容量为±4Mvar的SVG进行无功补偿。
4.3二次系统设计
光伏电站的信息一般要上传至光伏电站所在区域的省调和区调。远动信息的内容主要包括遥测和遥信两部分内容。其中遥测信息包括：110kV出线有功功率、无功功率、电流；110kV母线频率、电压；光伏电站的发电量、辐照度。遥信信息包括：所有断路器、隔离刀闸位置信号、光伏电站并网状态、逆变器保护动作信号、孤岛效应保护动作信号。
远动信息可以采用“直采直送”的方式，即直接从测控装置获取远动信息，并向调度端传送。也可以采用“监控转发”的方式，即通过站内监控系统，对采集到得站内数据向调度端转发。
监控子系统采用常规变电站的监控子系统，需增加对直流汇流箱、直流柜等新增测点的监测、完成站内110kV线路、主变压器、35kV线路、站用变压器、SVG装置、光伏发电设备及逆变器等电气设备的自动监控。
继电保护主要设置110kV侧线路保护。线路保护类型为相间距离、接地距离及零序电流方向保护。该保护不保护线路全长，本线路剩余部分，由所接入的变电站内的保护负责完成。主变保护则主要设置为一套电量保护和一套非电量保护。其它保护包括：35kV线路保护测控装置、SVG保护测控装置、站用变保护测控装置、并网逆变器保护。
5、结语
当前，我国的电网建设水平有了非常显著的提升，我国电力部门对光伏工程也十分的重视，很多光伏工程设计的规范和要求在工程中都得到了应用，这也使得我国的光伏系统设计的质量和水平都得到了十分显著的提升，电气设计水平提高的非常的明显，相信在以后的发展中，这一技术一定会得到更加广泛的应用。开发利用可再生资源已成为我国缓解能源供需矛盾、减轻环境污染、调整能源结构的重要举措，建设光伏电站对实现可持续发展的能源战略起到积极的促进作用。在光伏电站设计时，光伏组件和光伏逆变器是重点选型设备，光伏电站主接线方案需要认真计算和分析。
参考文献：
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论文作者:姬斌
论文发表刊物:《基层建设》2018年第7期
论文发表时间:2018/6/8
标签：光伏论文; 电站论文; 系统论文; 逆变器论文; 方阵论文; 变压器论文; 容量论文; 《基层建设》2018年第7期论文;