光伏发电技术在变电站中的应用研究

【摘要】：随着经济的发展、人口的增加和社会生活水平的提高,世界能源消费需求量将持续增长。与此同时,化石能源的大量开发和利用,会造成大气和其他类型环境污染与生态破坏,人类正面临能源枯竭和环境恶化的双重压力。 太阳能是一种巨大的可再生能源,开发和利用丰富、广阔的太阳能,可以对环境不产生或产生很少污染。因此不论是从经济社会走可持续发展之路和保护人类赖以生存的地球生态环境的高度来审视,还是从解决现实能源供应问题出发,开发利用太阳能都具有重大的战略意义。在智能变电站中开展太阳能光伏发电技术的应用研究,有效降低电网运行中的电能损耗,减少一氧化碳等温室气体和主要污染物排放,是满足智能电网发展清洁能源对新技术的需求。 本文分析了我国太阳能资源的分布状况以及影响光伏发电系统发电能力的因素,给出了不同区域光伏发电系统建设的可行性；以《国家电网公司通用设计—2011年版》500-A-3、220-A3-3和110-A3-3三个通用设计方案为例对变电站内站用负荷进行了理论统计分析,同时调研了山东500kV、220kV、110kV三个电压等级的9个变电站的实际站用负荷,通过与变电站内理论装机容量进行对比,得出光伏发电系统所发电能可以被变电站内负荷及时消纳,电能不需要存储,实现电能即发即用,可减小负荷从所用电系统受电比例。另外,还可作为变电站“黑启动”电源,对黑启动负荷供电,可大大缩短事故恢复时间。 本文依据光伏发电系统的特点,结合变电站内用电负荷的特性和规律,通过对变电站内接入光伏发电系统的三种方式(接入站用交流系统、接入站用直流系统、接入站内微电网系统)对比分析,推荐将光伏发电系统接入站用电微网系统；接着介绍了太阳能光伏组件的发展阶段,对比了晶体硅光伏组件和非晶硅光伏组件性能、特点,综上考虑技术成熟度、可靠性、经济性的因素,根据不同区域特点给出了相应的应用建议；介绍了光伏组件与建筑物的结合方式,对比了其各自特点,着重研究了变电站内光伏组件的安装方式,根据变电站的各自特点给出了不同安装方式的选择策略。 最后,本文的研究内容已应用于山东某一220kV智能变电站,详细介绍了该站应用情况,为未来光伏发电技术在变电站中的应用提供借鉴和参考。 【关键词】：变电站 太阳能 光伏发电 站用电 负荷特性
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-9
• 第1章 绪论9-11
• 1.1 课题研究的背景及意义9
• 1.2 本文的主要内容及研究难点9-11
• 1.2.1 本文主要内容9-10
• 1.2.2 本文的研究难点10
• 1.2.3 本文的创新点和预期到达的目的10-11
• 第2章 变电站内建设光伏发电系统的可行性分析11-28
• 2.1 从太阳能资源角度分析11-13
• 2.1.1 我国太阳能资源分布状况11
• 2.1.2 影响光伏发电系统发电能力的因素11-12
• 2.1.3 不同区域光伏发电系统发电性能评估12-13
• 2.2 从变电站内用电负荷角度分析13-27
• 2.2.1 以国网变电站通用设计方案统计用电负荷13-19
• 2.2.2 各电压等级变电站实际年度用电量统计19-22
• 2.2.3 变电站中光伏发电系统的装机容量及发电量估算22-24
• 2.2.4 光伏发电系统估算发电量与实际负荷用电量的分析24-27
• 2.3 本章小结27-28
• 第3章 变电站内接入光伏发电系统的方式28-32
• 3.1 接入交流系统28
• 3.2 接入直流系统28-29
• 3.3 接入微电网系统29-31
• 3.4 本章小结31-32
• 第4章 光伏电池类型的对比和选择32-35
• 4.1 技术性比较32-33
• 4.2 经济性比较33-34
• 4.3 本章小结34-35
• 第5章 光伏电池组件的安装方式35-44
• 5.1 光伏组件与建筑物的结合方式35-36
• 5.1.1 常见的安装方式及特点35
• 5.1.2 BAPV与BIPV在变电站中的应用比较35-36
• 5.2 变电站内光伏电池组件的安装方式及位置选择36-37
• 5.2.1 常见安装方式及特点36-37
• 5.2.2 变电站内安装方式的选择37
• 5.3 光伏阵列的运行方式37-42
• 5.3.1 固定式37-38
• 5.3.2 单轴跟踪38-39
• 5.3.3 双轴跟踪39
• 5.3.4 光伏阵列运行方式选择39-42
• 5.4 特殊运行环境应对措施42
• 5.4.1 抗风沙措施42
• 5.4.2 抗污秽措施42
• 5.4.3 抗雨水浸泡42
• 5.4.4 抗积雪压覆42
• 5.5 本章小结42-44
• 第6章 光伏发电系统的设计计算方法44-51
• 6.1 工程中常用的计算太阳辐射的方法44-46
• 6.2 太阳辐射量与峰值日照时数的换算46-47
• 6.3 太阳能光伏电池组件总功率W的确定47
• 6.4 太阳能光伏电池方阵串并联组数的确定47-48
• 6.5 太阳能电池方阵前后间距D的计算48-49
• 6.6 光伏发电系统年发电量49
• 6.7 其他参数的计算49
• 6.8 太阳能光伏发电系统的推荐设计步骤49-50
• 6.9 太阳能光伏发电系统的建设条件50-51
• 第7章 光伏发电系统在变电站中的典型应用方案51-55
• 7.1 变电站设定51
• 7.1.1 变电站建设规模设定51
• 7.1.2 变电站站址气象条件设定51
• 7.2 光伏发电系统设计方案51-55
• 7.2.1 太阳能电池板安装51-52
• 7.2.2 光伏发电系统接线方式52-53
• 7.2.3 光伏发电系统防雷设计53
• 7.2.4 光伏发电系统保护及监控53-54
• 7.2.5 光伏发电系统主要设备材料54-55
• 第8章 结论55-56
• 参考文献56-60
• 致谢60-61
• 附件61

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