光伏发电场的电气设备选型分析

邵小雷

（中冶华天工程技术有限公司 江苏南京 210019）

光伏发电场的电气设备选型分析

邵小雷

（中冶华天工程技术有限公司 江苏南京 210019）

可再生能源应用作为符合能源可持续发展，解决不可再生能源紧张问题的重要手段之一，目前在社会各个行业与领域中得到了相当深入的研究与应用。光伏发电作为其中最具综合效益的重要形式之一，近年来得到了快速的发展与进步。光伏发电场中电气设备的使用性能直接关系到光伏发电场的运行效益，与光伏发电及其应用质量之间存在非常紧密的联系。本文即对光伏发电场中电气设备选型方面的相关问题展开探讨，望能够引起重视。

光伏发电；分布式；电气设计

现阶段的环境污染问题不断加剧，环境污染治理以及节能减排已成为当前社会所面临的共同问题。尽管在环境污染治理的过程中社会经济存在下行压力，稳定增长面临巨大挑战，但仍然必须坚定的推行节能减排相关措施。光伏发电是目前可再生能源应用中的主要形式，在近年来得到了国家的大力支持并迅速发展。本文即对光伏发电场电气设备选型方面的相关问题进行分析与探讨，并结合实例分析电气设备的选型思路与选型过程，望能够进一步优化电气设备总体性能，促进光伏发电场运行质量的提升。

1 光伏发电场电气设备构成

并网光伏发电场系统构成主要包括四个部分，分别为并网逆变器、输配电系统、光伏方阵、以及远程监测通信系统。其中所涉及到的主要电气设备包括：直流电缆、电池组件、汇流箱、直流防雷配电柜、高低压开关柜、箱式升压变、交流电缆等。目前技术条件支持下，典型的光伏发电场电气系统原理示意图如图1所示。

图1 典型光伏发电场电气系统原理示意图

其中，可用于光伏发电场系统中的太阳能电池组件主要包括单晶硅电池、非晶硅薄膜电池、碲化镉薄膜电池、以及多晶硅电池这几种类型。晶硅类电池组件由于制造技术成熟、产品性能稳定、使用寿命长、光电转化效率相对较高的特点，被广泛应用于大型并网光伏电站项目，当中又以对多晶硅电池组件的应用最为普遍。

防雷接线箱即汇流箱，其主要功能是将太阳能电池组件按照一定方式有序连接起来并实现防雷功能。汇流箱作为整个光伏发电场中最为重要的接线装置之一，能够确保整个光伏发电系统在后期维护检查中以最为简便的方法对电路进行分离，同时也可在光伏发电系统出现运行故障的情况下最大限度的缩小停电影响范围。

直流配电柜多安装于光伏发电场方阵场输出汇总点位置，即若干台防雷接线箱与并网逆变器之间的直流开关设备。直流配电柜是光伏并网电站直流侧的二次汇流设备。

并网逆变器也可称之为静态功率变换器，可将直流电转换为交流电以供配电网应用。该装置兼顾控制、保护、以及滤波功能。在我国当前大型并网光伏发电场系统中，对并网逆变器的选型多≥100kW。并网逆变器常见功率等级包括100kW、150kW、500kW、630kW、以及1MW等。一般情况下，并网逆变器交流输出端同步配置有隔离变压器装置。

2 电气设备选型实例

结合xx地区10MWp光伏发电项目实例，对光伏发电场电气设备的选型过程进行分析：结合××地区实际情况（包括对工程地质条件的调查以及对××地区气象资料的分析），确定本实例中光伏组件方阵子场容量为240Wp。其中，1MWp多晶硅方阵子场布置240Wp晶硅电池组件（共配置4180块），以20块/组为单位构成209组电池串，本工程选用16路输入型汇流箱。

光伏发电场中，直流配电柜多选型为8路输入型，该设备选型条件下1MWp多晶硅方阵子场每7个防雷接线箱接入箱式逆变站内1台直流配电柜中。即防雷接线箱*7＋直流柜*2。在分布式发电场内，每个箱式逆变站内部均设置为2台直流配电柜，即对于整个10MWp多晶硅方阵子场而言，共需配置20台直流配电柜。具体选型及配置方案如表1所示。

表1 1MWp多晶硅组件方阵子场电气设备配置选型示意表

光伏发电场项目整体共由10个1MWp光伏发电分系统构成，每个1MWp光伏发电分系统经2台额定功率为500kW的逆变器由直流逆变为交流后再经箱式变压器升压，每1MWp光伏发电分系统设一个箱式逆变站（内部配置有2台500kW逆变器、1台1MVA箱式变）。根据当地电压等级及接入系统距离确定箱式变升压后电压等级为35kV。在光伏发电场电气设备运行过程中，电池板通过电缆串联达到额定电压取值，与防雷汇流箱进行连接，汇流箱内通过多回路并联的方式满足额定功率需求。多个汇流箱以并联方式连接直流配电柜，经过直流侧二次回流处理后连接至逆变器，以此种方式转化为交流电并直接接入配电网内。

3 结束语

光伏发电作为新时期最具应用潜力的清洁型能源，如何在各行业领域中推广应用是值得相关人员高度重视的问题之一。但结合我国实际情况来看，随着光伏电站项目建设、应用的加速发展，个别地区并网送电的难度不断凸显出来。为弥补这一问题，缩小国内光伏发电与国外先进水平之间的差距，就必须做好对光伏发电场内关键电气设备的选型工作，以更好的适应光伏发电场的功能需求，同时兼顾缩短投资回收期、降低资金需求的目的。

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