光伏电源引入变电站站用电源的实践与应用

光伏电源引入变电站站用电源的实践与应用

中国石能集团胜利石油管理局电力管理总公司 刘静 范永涛 李树军 向海

摘要：太阳能是资源丰富的可再生能源，具有独特的优势和巨大的并发利用潜力。充分利用太阳能有利于保持人与自然的和谐相处及能源与环境的协调发展。21世纪以来，世界太阳能光伏发电产业迅速发展，市场应用规模快速扩大。为了研究光伏并网发电应用技术，胜利油田电力总公司在变电站建立了光伏并网发电系统，作为站用电源的补充电源，进行了实践与应用。

关键词：光伏发电;变电站;站用电源

东营市地处中纬度，背陆面海，受欧亚大陆和太平洋的共同影响，属暖温带季风型大陆性气候。基本气候特征为冬寒夏热，四季分明。全年雨雪稀少，东营市全年平均日照时数2657.5小时，日均光照量7.3小时，日照率为60.8%。现场资源及环境条件优良，适合光伏发电站的运行和维护。

1概述

胜利油田电力总公司物探变电站担负着物探公司、现河采油厂的油井及牛庄镇附近居民生产、生活供电任务。该站现有SL7-5000主变两台，35kV进线3条，6kV出线6条，电容器两组。随着站用负荷的不断增加，交流系统供电能力明显不足。此外，本蛄站用负荷都取自两台站用变所带的交流屏，当发生全站失电故障时，交流屏失电，部分重要负荷由直流蓄电池所带的逆变器供电，供电时间有限，

不能保证全部站用负荷的供电，可靠性不足。当光伏发电系统作为站用主要供电电源时，大大节省站用电源的消耗，节能减排效果明显。

1.1光伏电源引入变电站站用电源的优势

光伏电源作为站用电源的补充，大大提高了站用电源的可靠性;一次投资，终生受益，太阳能清洁电源无辐射，无污染;使用寿命长，无需专人维护，太阳能电池使用寿命长达25年以上;安全可靠无噪声，无需消耗燃料，无需机械转动部件，无需架设输电线路，按照现场实际情况与建筑物结合安装;建设周期短，实际建设时间按规模大小来计算;太阳能电池板一般安装在建筑物屋顶，不破坏建筑外观，不影响环境(图1)。

1.2光伏电源引入变电站站用电源的技术内容

1.2.1总体思路

光伏发电系统作为变电站站用电源的补充电源，提高了交、直流系统测控电源的供电可靠性，减少了站用电的消耗，产生一定的经济和社会效益。

1.2.2技术方案

光伏发电系统的主要部件包括光伏发电系统、光伏并网单元、交流汇流箱组成。其运行模式是在有太阳辐射的条件下，光伏发电系统的太阳能电池组件阵列将太阳能转换输出的电能，由光伏并网单元变成交流电供给变电站交流屏，多余或不足的电力通过联接公共电网来调节(图2图3)。

1.2.3光伏发电并网技术要求

额定输入交流电源为三相380V±5%.50Hz±1%。

额定输出交流电压为380V和220V。

功率因数>0.9

系统效率≥85%：

2光伏电源引入变电站站用电源的创新点

2.1关键技术主要创新点

因为直接将电能输入电网，免除配置蓄电池，省掉了蓄电池储能和释放的过程，可以充分利用可再生能源所发出的电力，减小能量损耗，降低系统成本。并网发电系统能够并行使用站用电和可再生能源作为本地交流负载的电源，降低整个系统的负载缺电率。

2.2主要设备选型最优化

2.2,1多晶太阳能光伏组件

在单晶硅电池和多晶电池选择上，由于多晶硅电池组件的价格要比单晶硅低，从控制工程造价的方面考虑，本工程选用性价比较高的多晶硅电池组件，这也与国外的太阳能光伏电池使用情况的发展趋势相符合。

固定安装组件安装方位角采用正南方向，安装倾角按当地最佳倾角380设置。保证全年9~15点(真太阳时)时段内前后组件不遮挡。太阳能光伏组件阵列布置以变电站现场条件划分单元，分别设在主变电室屋顶和两个宿舍屋顶，这样可以优化组串与逆变器之间的接线长度，降低工程造价，减少线路损耗;同时光伏组件阵列划分清晰，有利于将来的运行管理。

2.2.2光伏并网型逆变器

这种型号的逆变器均有较高的转换效率、较高的效率、较高的可靠性、输入电压有较宽的适用范围。

2.2.3并网交流双投开关

双电源自动切换开关( WATSN)是施耐德万高(天津)电气有限公司利用微机技术开发研制的新一代自动转换开关。开关带有机电联锁保护，确保站用电源和光伏电源两路电源正常工作，互不干涉;特别适用于不容许电源断电的主要供电场合。

为满足现场需求，自动转换开关可以事先自投自复、自投不自复、互为备用三种不同的工作方式。两路交流输入电源，该两路交流输入电源可实现自动、电动和手动切换。

3经济效益与社会效益

物探变电站光伏发电站总装机容量为35kW，系统交流部分效率按照90%计算，平均每天峰值日照时间按3小时计算，年发电量：35×3×365×90%-34492kWh。

变电站光伏发电泵统利用太阳能这一绿色、环保、无污染的清洁能源，发电无需消耗燃料，没有环境污染，实现能源的清洁利用，对保护环境，节省能源做出很大贡献，而且增加了变电站站用系统的用电可靠性，总体上实现全年站用电量的零消耗。

4结语

将太阳能转换成直流电能，直流电接入并网逆变器，并网逆变器将直流电逆变成符合电网要求的交流电，经过交流防雷配电柜接入AG380V/50Hz三相交流电网进行发电，减小变电站能量损耗，降低系统成本，加强了站用电系统的可靠性和稳定性，对变电站的安全生产运行具有重要作用。

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