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摘要：随着经济的不断发展和科学技术的飞速进步，我国越来越重视新能源领域的发展。光伏发电是具有环保属性的一种可再生能源发电形式，在近年来得到了越来越广泛的应用。目前，光伏发电不仅在工厂、企业中得到了广泛的应用，有的家庭用户也使用了微型分布式光伏发电来进行节能发电。因此，光伏发电系统的设计不但可以为工厂、企业的生产节约成本，同时还与人民群众的生活息息相关。
关键词：光伏发电；电气；设计
1光伏电场建设的必要性
开发利用太阳能资源，符合能源产业发展方向。我国具有较丰富的太阳能资源，建设光伏发电站可以满足能源需求，促进经济发展，增加财政收入，提高当地人民的生活水平，同时有利于保护自然环境。
2电气设计在光伏电场建设中的作用
光伏发电系统是将可再生能源太阳能通过太阳能电池板转化为电能，由发电、集电、变电、输电等环节构成。为实现电力系统获得安全、经济、优质的电能，光伏发电系统在各个环节和不同层次应具有相应的信息和控制系统，在电能的生产过程中应实时进行测量、调节、控制、保护、通信和调度。
3光伏电场建设规模规划
根据工程地理位置、供电范围、电网结构和电网发展规划情况考虑，规划布置光伏电场最终建设规模。根据光伏电场区域建设规模，电力系统的接入条件，选择合适的电压等级接入系统；根据光伏电场内电池板方阵的布置，结合检修、运行维护、道路建设等方面考虑，选择光伏升压站位置，选择位置应便于升压站进、出线，同时兼顾周边光伏电场分布情况，并尽可能减少汇流线路长度，以节省投资。例如某光伏电场最终规划建设规模20MWP，建设2个10MWP光伏电场，2个光伏电场共用一座35KV开关站，开关站电压等级35KV，升压站通过单回35KV线路接入系统。某大型光伏电场最终建设规模100MWP。应建设1座升压站，升压站电压等级推荐110KV，以110KV电压等级接入系统。
4光伏电场集电线路建设方案
光伏电场区域面积大、分布区域广，光伏电场宜采用二次升压，接线方式采用单元接线方式（1机1变）。该接线损耗电能少、操作方便、接线简单。因光伏场区内一般为平原场地，箱变布置位置集中，集电线路接线一般采用电缆直埋方式。
逆变器选型有两种方案，一种为集中式逆变器，一种为组串式逆变器。当采用集中式逆变器方案时，电池板并接后出口电压一般为0.6KV左右，通过低压电缆接至直流防雷汇流箱。数台直流防雷汇流箱接到一台光伏逆变器；一台光伏逆变器接入一台35KV箱式变，升压后通过电缆直埋至光伏升压站（开关站）。箱变容量应根据逆变器容量大小选择，位置安装在逆变器附近。当采用组串式逆变器方案时，电池板并接后出口电压一般也为0.6KV左右，通过低压电缆接至组串式逆变器。数台组串式逆变器接到一台交流汇流箱；几台光伏逆变器并接入一台35KV箱式变，升压后通过电缆直埋至光伏升压站（开关站）。箱变容量应根据阵列中逆变器容量大小之和选择，位置宜安装在场区中间。
5光伏发电系统电气设计方案分析
5.1设备的选择
5.1.1逆变器
逆变器指的是通过晶闸管对于不同导通时间所进行的控制，并把直流电变成了交流电。根据电源的属性，可把逆变器分为电压型及电流型；依据激磁方式，又可分成自动型与他动型；依据波形的方式，又能把逆变器分成方波逆变器以及正弦波逆变器。电压型逆变器电路如图2所示进行了分析。但在实际进行操作的过程中，可以为光伏发电系统中交流、直流转变成了能量通道，而且并联了逆变桥和二极管，逆变器线路回路在过电流保护装置及电压保护器中进行设置，并通过直流负荷对开关进行一定的操控。还要设置一套自启的开关系统，白天可以自己打开，晚上就能够自己进行关闭。加之电容量极大，所以要选取合适的逆变器进行控制。
图2 电压类型的三相桥式逆变电路
5.1.2太阳能光伏组件
它指的是通过不同的电池所形成的组合体，在串联光伏片状态下，形成了电池板，它们具有不同规格。
5.1.3箱变
智能有监控装置具有箱变模拟量的采集、通讯等方面的功能，还能够与传统自动化监控系统的通信管理机、光纤交换机的功能相融合，负责接入或者传输数据通信，进而能够实现设备通讯信息的集中与传输功能，然后通过光纤接入到自动化的监控中，并有效实现了光伏电站的远程管理与监控工作，进而满足了智能化以及没有人值守的模式。此装置的安装是在低压开关柜内进行了，除了具备通讯管理机功能以外，还起到了测控与保护的功能。箱变装置的有效应用，大大减少了通讯管理机与光纤交换机的数量，进而提升了集成度，简化了监控设备的配置，进而大大降低造价及运行成本。
5.2对光伏发电系统进行监控
通过选取分层分布的形式，在设计时，要设置一套监测元件及其管理设备。（1）对于现场的运行情况进行实时监测，其内容主要包括电流、电压及其温度。在检测过程当中，数字通讯及其监控设备之间关联起来，进而实现了实时性的操作监控。（2）要安装监控设备。还要对电流与电压适应的检测元件进行设置，此外，还要设置一套防雷装置，实时进行监测。
5.3光伏发电一次系统设计
光伏发电站一次系统是根据电站的类型而确定的。对于那些中小型的光伏电站来说，并网电压的等级是非常低的，常常是10kV或者0.4kV，所以，一般情况下，仅设置一级的升压变压器。对于那些大型的光伏电站来说，安装的容量非常大、光伏的阵列分布也比较广，若运用一级升压的方式，势必会给成功率带来很大的损耗，进而也大大减少了效率。因此，在大型的光伏电站当中，常常会采取两级升压方式进行。而交流系统大都采取的是10kV或35kV电压等级的配电，设置升压站完成要与光伏电站系统进行并网。
5.4光伏发电二次系统设计
光伏电站的远动信息包括遥测与遥信两部分。而遥测包括110kV出线的有功功率、无功功率以及电流；110kV母线频率、电压；光伏电站发电量及其辐照度。遥信包括断路器、隔离刀闸、并网、逆变器。远动信息是在测控装置中获取远动信息，并传送到调度端。也可以通过站内的监控系统，实现对于站内数据向调度方面的转发。对子系统进行监控，要增加对于直流汇流箱、直流柜等的监测，并完成了对于站内设备的监控。继电保护设置侧线路保护。类型是相间距离、接地距离以及零序电流方向的保护。此项保护不对全长进行保护，剩余部分由接入变电站内保护完成的。主变保护可设置成一套电量保护与非电量保护。
光伏直流电缆进行选型。在对于直流电缆进行选型的过程，要根据所处的特殊环境下，所设计的光伏设备专用无卤PV1-F电缆，对组件之间的汇流连接及跳线功能进行支持。需特别关注的是，它运行的环境要在大于60℃的情况下进行，并对于载流量予以修正。
结论
太阳能资源是取之不尽用之不竭的可再生能源。光伏电场建成后，不仅提供电力，减少污染，节约资源，有着积极的社会、环境意义，而且对经济效益、社会效益和环境效益诸方面均是有积极影响意义的。
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论文作者:薛念平
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年2期
论文发表时间:2019/6/14
标签：光伏论文; 逆变器论文; 电场论文; 电压论文; 系统论文; 电站论文; 电池板论文; 《建筑学研究前沿》2019年2期论文;