随着世界经济不断发展,社会不断进步,人类对能源的需求越来越大,环境污染也越来越严重。传统能源的储量如石油、煤炭等不断减少,太阳能作为一种清洁的可再生能源,进行光伏发电系统研究具有重大意义。本文基于湖南省株洲市县区太阳能资源和工程地质条件,进行20MW光伏发电系统研究与设计,主要研究内容如下。(1)该系统采用交流母线式并网光伏系统型式,系统总体方案采用分块发电、集中并网方式。选用260W多晶硅电池组件,光伏阵列运行控制采用固定安装式、光伏阵列最佳倾角为23°,500k W并网逆变器具有最大功率点跟踪(MPPT)。经设计计算得出:光伏电站总容量为20.03MW,电站运营期内平均年上网电量为1795.4万k W·h,年等效满负荷利用小时896.4h,容量系数为0.102。(2)进行了电气一次35k V开关站电气主接线设计。开关站35k V侧接线方式为单母线接线方式,光伏电站集电线选择电缆,站用电源采用380/220V三相四线制接地系统;对电气一次主要设备进行了选择与计算,设计了防雷、接地及过电压保护、照明等,对电气一次设备进行了布置。(3)对电气二次系统和通信系统进行了设计。开关站计算机监控系统按“无人值班(少人值守)”的方式设计,监控系统采用分层分布式系统结构;并网逆变器的就地监控保护主要通过其配套的测控、保护装置实现,并网逆变器的集中监控由开关站计算机监控系统实现;开关站内主要电气设备(35k V母线、35k V线路等)的继电保护和自动装置,选用微机型保护装置;系统调度自动化中远动系统采用远动和监控系统综合的方式;交直流一体化电源系统实现站用电源信息共享;视频安防监视系统包括控制站、摄像头、视频电缆、控制电缆等;开关站二次设备采用集中布置的方式。对系统通信和站内通信进行了分析和设计。(4)系统节能与降耗分析。通过选择节能型设备和产品,对主要电气设备采取各种节能降耗措施,本系统平均每年可为电网提供清洁电能1795.4万k W·h,可减少化石资源的消耗,有利于缓解环境保护压力,可实现经济与环境的协调发展,节能和环保效益良好。