这是一个非常经典的光伏电站电气结构问题。在整个能量传输流程中,电压等级的变化趋势可以清晰地分为直流侧升压、直流变交流和交流侧升压三个主要阶段。
下面我们来详细分解各个环节的电压变化趋势:
总趋势概括:
组件(低直流电压) → 汇流箱(直流电压小幅提升/汇集) →逆变器(直流中压 → 交流低压) →升压变(交流低压 → 交流高压) → 电网(交流高压)
各环节详细分析:
1.光伏组件
电压性质:直流电
电压等级:低电压
一块标准的光伏组件,工作电压通常在30V至40V之间(如72片电池片的组件),开路电压可达40V以上。
在电站中,为了减少损耗和提高效率,会将多块组件串联起来,形成一个“组串”。一个组串的电压就是所有单个组件电压之和。
典型值:一个由20-30块组件串联的组串,其直流工作电压可达600V ~ 1500V。目前主流的大型电站普遍采用1500V直流系统。
变化趋势:从单个组件的低电压,通过串联提升到较高的直流组串电压。
2.汇流箱
电压性质:直流电
电压等级:与输入组串电压基本一致
汇流箱的主要功能是将多个光伏组串并联在一起,汇集电流。
并联的特性是电压不变,电流相加。因此,汇流箱输出端的直流电压与输入的单个组串电压基本相同(忽略线损导致的微小压降)。
它的主要作用是实现“多串汇一”,方便布线和管理。
变化趋势:电压基本保持不变,主要功能是汇集电流。
3.逆变器
这是整个流程中能量形式发生根本转变的环节。
输入端(DC侧):
电压性质:直流电
电压等级:直流中高电压(例如,600V, 1000V, 1500V)。这是从汇流箱来的直流电。
输出端(AC侧):
电压性质:交流电
电压等级:交流低电压。逆变器将直流电转换成工频交流电,其输出电压通常是三相380V(对于分布式小型电站)或更高一些如480V、540V等,但总体上属于低压交流电范畴,以便与升压变压器的低压侧匹配。
变化趋势:实现【直流电→交流电】的转换,电压等级从直流中高电压转变为交流低电压。
4.升压变压器
电压性质:交流电
电压等级:从低电压升至高电压
低压侧:连接逆变器的输出端,通常为400V或690V等低压。
高压侧:升至电网接入所需的电压等级。根据电站规模和接入点要求,通常是10kV, 35kV,甚至110kV或更高。
目的:为了远距离输电并减少线损,必须将电压升高。
变化趋势:实现【交流低压→交流高压】的转换,电压等级大幅提升。
5. 电网
电压性质:交流电
电压等级:高电压
接收从升压变压器高压侧输送过来的电能,并入区域电网进行分配。电压等级固定,由电网决定(如10kV, 35kV, 110kV等)。
变化趋势:电压等级与升压变压器输出端一致,保持高压传输状态。
总结与示意图
为了更直观地理解,可以看下面的简化示意图:
记忆点:
直流侧:通过组件串联提升电压。
逆变环节:完成直流到交流的质变,电压降至交流低压。
交流侧:通过变压器再次大幅提升电压至电网等级。
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