1MWp光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)

1、 1MWp光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng) 技 術(shù) 方 案 目 錄 一 概述.2 二 系統(tǒng)組成.2 三 1MW發(fā)電系統(tǒng)方案.3 3.1 方案一.3 3.2 方案二.5 3.3 方案三.6 四 設(shè)備介紹.8 4.1并網(wǎng)逆變器.8 4.1.1性能特點(diǎn)簡(jiǎn)介.8 4.1.2電路結(jié)構(gòu).9 4.2光伏陣列匯流箱.10 4.3直流配電柜.11 4.4交流配電柜.11 4.5系統(tǒng)監(jiān)控裝置.12 4.5環(huán)境監(jiān)測(cè)儀.16 附 1MW戶外房方案（SG1000KS）.17 一 概述 太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電是通過光伏組件把太陽能轉(zhuǎn)化為直流電能，經(jīng)過直流配電后，通過并網(wǎng)逆變器，把直流電轉(zhuǎn)化為交流電能接入電網(wǎng)。目前國內(nèi)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)常見的類

2、型有地面光伏發(fā)電系統(tǒng)和光電建筑發(fā)電系統(tǒng)。不同類型的發(fā)電系統(tǒng)其設(shè)備選型和接入方式有所不同。本文主要介紹光伏發(fā)電系統(tǒng)三種常見方案：方案一適用于地面光伏發(fā)電系統(tǒng)，方案二和方案三適用于光電建筑發(fā)電系統(tǒng)。 二 系統(tǒng)組成 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)主要組成如下： 光伏電池組件及其支架； 光伏陣列匯流箱； 直流配電柜； 光伏并網(wǎng)逆變器； 接入系統(tǒng)設(shè)備； 系統(tǒng)的通訊監(jiān)控裝置； 系統(tǒng)的防雷及接地裝置； 土建、配電房等基礎(chǔ)設(shè)施； 系統(tǒng)的連接電纜及防護(hù)材料。 三 1MW發(fā)電系統(tǒng)方案 3.1 方案一 此方案適用于地面光伏發(fā)電系統(tǒng)，系統(tǒng)采用分塊發(fā)電，集中并網(wǎng)方式。此類電站一般采用1MW為一子系統(tǒng)，整個(gè)電站由若干個(gè)1MW子系統(tǒng)組成

3、，每個(gè)1MW子系統(tǒng)輸出經(jīng)匯流后集中并網(wǎng)。每個(gè)1MW子系統(tǒng)設(shè)計(jì)為2個(gè)500KW并網(wǎng)發(fā)電單元，配置2臺(tái)500KW并網(wǎng)逆變器，型號(hào)為SG500KTL，不含隔離變壓器，輸出額定電壓為三相270V，50Hz；經(jīng)過1臺(tái)高效10KV雙分裂升壓變壓器（0.27/0.27/10KV,1000KVA）T接入本地的10KV中壓電網(wǎng)（此雙分裂升壓變壓器需要定制，用戶自配），實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電功能。系統(tǒng)原理框圖如下： 設(shè)備配置清單 序號(hào) 設(shè)備名稱 型號(hào)規(guī)格 數(shù)量 備注 1 光伏陣列匯流箱 PVS-16M 16臺(tái) 2 直流配電柜 PMD-D500K 2臺(tái) 3 光伏并網(wǎng)逆變器 SG500KTL 2臺(tái) 4 環(huán)境檢測(cè)儀 Suninf

4、o EM 1臺(tái) 7 數(shù)據(jù)采集器 Suninfo Logger 1臺(tái) 8 監(jiān)控 裝置 工控機(jī) ARK-3360L 1臺(tái) 液晶顯示器 三星22寸 1臺(tái) 監(jiān)控軟件 Suninfo insight 1套 3.2 方案二 此方案適用于光電建筑發(fā)電系統(tǒng)，系統(tǒng)采用分布式并網(wǎng)的設(shè)計(jì)方案，將1MW系統(tǒng)分成4個(gè)250kW的并網(wǎng)發(fā)電單元，通過4臺(tái)SG25OK3（250kW）并網(wǎng)逆變器接入0.4kV交流電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電。此類電站一般容量較小，采用低壓側(cè)并網(wǎng)方式，自發(fā)自用，光伏電站總?cè)萘吭瓌t上不宜超過上一級(jí)變壓器供電區(qū)域的最大負(fù)荷的 25%。系統(tǒng)接線原理圖如下： 設(shè)備配置清單 序號(hào) 設(shè)備名稱 型號(hào)規(guī)格 數(shù)量 備注 1

5、 光伏陣列匯流箱 PVS-16M 16臺(tái) 2 直流配電柜 PMD-D500K 2臺(tái) 兩段母線3 光伏并網(wǎng)逆變器 SG250K3 4臺(tái) 4 交流配電柜 PMD-A1000K 1臺(tái) 7 環(huán)境檢測(cè)儀 Suninfo EM 1臺(tái) 8 數(shù)據(jù)采集器 Suninfo Logger 1臺(tái) 9 監(jiān)控 裝置 工控機(jī) ARK-3360L 1臺(tái) 液晶顯示器 三星22寸 1臺(tái) 監(jiān)控軟件 Suninfo insight 1套 3.3 方案三 此方案適用于光電建筑發(fā)電系統(tǒng)，系統(tǒng)采用分布式并網(wǎng)的設(shè)計(jì)方案，適用于建筑屋頂面積較小，如學(xué)校、住宅小區(qū)等。1MW系統(tǒng)分成10個(gè)100kW的并網(wǎng)發(fā)電單元，通過10臺(tái)SG100K（100k

6、W）并網(wǎng)逆變器接入0.4kV交流電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電。同方案二一樣，此類電站一般容量較小，采用低壓側(cè)并網(wǎng)方式，自發(fā)自用，光伏電站總?cè)萘吭瓌t上不宜超過上一級(jí)變壓器供電區(qū)域的最大負(fù)荷的 25%。系統(tǒng)接線原理圖如下： 設(shè)備配置清單 序號(hào) 設(shè)備名稱 型號(hào)規(guī)格 數(shù)量 備注 1 光伏陣列匯流箱 PVS-16M 16臺(tái) 2 直流配電柜 PMD-D300K 4臺(tái) 三段母線3 光伏并網(wǎng)逆變器 SG100K3 10臺(tái) 4 交流配電柜 PMD-A1000K 1臺(tái) 7 環(huán)境檢測(cè)儀 Suninfo EM 1臺(tái) 8 數(shù)據(jù)采集器 Suninfo Logger 1臺(tái) 9 監(jiān)控 裝置 工控機(jī) ARK-3360L 1臺(tái) 液晶顯示器

7、 三星22寸 1臺(tái) 監(jiān)控軟件 Suninfo insight 1套 注： 以上方案中匯流箱的數(shù)量是按照單塊光伏組件的功率為210Wp左右計(jì)算的，僅供參考，在實(shí)際應(yīng)用中，匯流箱的配置按實(shí)際組件參數(shù)確定。 對(duì)于光電建筑發(fā)電系統(tǒng)，需要考慮建筑美觀因素，導(dǎo)致光伏組件規(guī)格和朝向不一致，從而需要配置不同規(guī)格的逆變器，針對(duì)這種情況，需要綜合考慮實(shí)際情況，進(jìn)行系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。 低壓側(cè)并網(wǎng)接入方式分為可逆流和不可逆流，方案二和方案三按可逆流接入方式設(shè)計(jì)。 并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)際接入由當(dāng)?shù)毓╇姴块T進(jìn)行設(shè)計(jì) 四 設(shè)備介紹 4.1并網(wǎng)逆變器 4.1.1性能特點(diǎn)簡(jiǎn)介 光伏并網(wǎng)逆變器采用美國TI公司專用DSP控制芯片，主電路

8、采用國際知名品牌IGBT/IPM功率模塊組裝，可靠性高，保護(hù)功能齊全。 逆變器的主要性能特點(diǎn)如下： (1) 采用32為數(shù)字信號(hào)處理器作為控制CPU，運(yùn)用帶模糊控制的SVPWM調(diào)制策略，經(jīng)過優(yōu)化的最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)可以保證設(shè)備的高效輸出； (2) 自主研發(fā)的無差拍電流控制技術(shù)，最大程度保證輸送到電網(wǎng)的電能質(zhì)量； (3) 采用新型矢量控制技術(shù)，可以抑制三相不平衡對(duì)系統(tǒng)的影響，并同時(shí)提高直流電壓利用率，拓展了系統(tǒng)的直流電壓輸入范圍； (4) 采用國際先進(jìn)的優(yōu)質(zhì)的IGBT/ IPM功率模塊，有效地降低了開關(guān)損耗與導(dǎo)通損耗，提高系統(tǒng)的效率； (5) SG500KTL和SG250K3使用全光纖驅(qū)動(dòng)技術(shù)，可

9、靠避免了系統(tǒng)的誤觸發(fā)并大大降低了電磁干擾對(duì)系統(tǒng)的影響，從而增強(qiáng)了整機(jī)的穩(wěn)定性與可靠性； (6) 具有直流輸入手動(dòng)分?jǐn)嚅_關(guān)、交流電網(wǎng)手動(dòng)分?jǐn)嚅_關(guān)和緊急停機(jī)操作按鈕，便于維護(hù)和操作； (7) 按照IEEE1547、UL1741等國際標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，具有先進(jìn)的孤島效應(yīng)檢測(cè)方案、完善的保護(hù)功能和監(jiān)控功能，提供RS485通訊接口，并遵循Modbus通訊協(xié)議； (8) 具有有功功率調(diào)節(jié)功能和功率因數(shù)調(diào)節(jié)功能； (9) 具有低電壓穿越功能，在電網(wǎng)電壓跌落一段時(shí)間內(nèi)可以持續(xù)并網(wǎng)發(fā)電，支撐電網(wǎng)電壓恢復(fù)正常； (10) 優(yōu)化的工藝結(jié)構(gòu)和電路設(shè)計(jì)，減少了的系統(tǒng)的構(gòu)成元件，降低了系統(tǒng)的成本，提高了系統(tǒng)的散熱效率

10、，增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性； (11) 友好的人機(jī)操作界面，中文顯示菜單，包含全面而又豐富的參數(shù)顯示與控制功能，采用國際流行的觸摸屏技術(shù)，大大增加了監(jiān)控的系統(tǒng)參數(shù)，圖形化的界面特地經(jīng)過人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)，方便了用戶及時(shí)掌握系統(tǒng)的整體信息； (12) 系統(tǒng)的電路與控制算法使用國際權(quán)威仿真軟件（SABER,PSPICE,MATLAB）進(jìn)行過嚴(yán)格的仿真和計(jì)算，所有的參數(shù)均為多次優(yōu)化設(shè)計(jì)的結(jié)果，整機(jī)經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)多種環(huán)境（不同濕度，溫度）的嚴(yán)酷測(cè)試，并根據(jù)測(cè)試結(jié)果對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行二次優(yōu)化，以達(dá)到最優(yōu)的性能表現(xiàn)； (13) 滿足CNCA/CTS0004:2009認(rèn)證技術(shù)規(guī)范，完全符合國網(wǎng)公司光伏電站接入技術(shù)規(guī)定的要求

11、，具有金太陽認(rèn)證、TV、Enel-GUIDA認(rèn)證、符合德國中壓電網(wǎng)BDEW指令。 4.1.2電路結(jié)構(gòu) SG500KTL并網(wǎng)逆變器主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) SG250K3并網(wǎng)逆變器主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) SG100K3并網(wǎng)逆變器主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 4.2光伏陣列匯流箱 為了減少電池組件到逆變器之間的連接線，以及方便維護(hù)操作，本系統(tǒng)在戶外配置光伏陣列匯流箱，該匯流箱可直接安裝在電池支架上。 光伏陣列匯流箱(型號(hào):PVS-16M)的性能特點(diǎn)如下： 1) 戶外壁掛式安裝，防水、防銹、防曬，滿足室外安裝使用要求； 2) 可同時(shí)接入16路電池串列，每路電池串列的最大開路電壓為DC900V；電池串列輸入的最大電流為15A； 3)

12、 每路電池串列配有光伏專用高壓直流熔絲進(jìn)行保護(hù)，其耐壓值為DC1000V； 4) 直流輸出母線的正極對(duì)地、負(fù)極對(duì)地、正負(fù)極之間配有光伏專用高壓防雷器，直流輸出母線端配有可分?jǐn)嗟闹绷鲾嗦菲鳎?5) 匯流箱內(nèi)部配有光伏組串監(jiān)控單元，通過霍爾電流傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光伏組串的電流進(jìn)行監(jiān)視，對(duì)外提供RS485通訊接口，支持標(biāo)準(zhǔn)Modbus RTU協(xié)議，通信協(xié)議對(duì)用戶開放，方便系統(tǒng)集成； 6) 光伏陣列匯流箱的電氣原理框圖如下圖所示： 4.3直流配電柜 直流配電柜的性能特點(diǎn)如下： 每臺(tái)直流配電柜最大可接入16臺(tái)16路匯流箱； 直流輸入回路都配有可分?jǐn)嗟闹绷鲾嗦菲骱头婪炊O管； 直流輸出回路配置光伏專用防雷器

13、； 直流輸出回路配置1000V直流電壓顯示表； 直流配電柜可根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際要求定制，直流輸出母線可根據(jù)接入的逆變器數(shù)量進(jìn)行分段，原理框圖如下： 4.4交流配電柜 交流配電柜的性能特點(diǎn)如下： 交流配電柜主要滿足交流配電，方便逆變器交流接入的匯流； 交流配電柜輸入輸出配置交流斷路器，方便維護(hù)和操作； 交流輸出母線配置電度表，實(shí)現(xiàn)對(duì)并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的計(jì)量； 交流輸出母線安裝交流防雷器，防止感應(yīng)雷對(duì)設(shè)備造成損壞； 交流配電柜可根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際要求定制，交流輸出母線可根據(jù)系統(tǒng)需要進(jìn)行分段，原理框圖如下： 4.5系統(tǒng)監(jiān)控裝置 采用高性能工業(yè)控制PC機(jī)作為系統(tǒng)的監(jiān)控主機(jī)，配置光伏并網(wǎng)系統(tǒng)多機(jī)版監(jiān)控軟件，采用RS485

14、通訊方式，連續(xù)對(duì)所有并網(wǎng)逆變器的運(yùn)行參數(shù)和工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。 4.4.1 數(shù)據(jù)采集器： 數(shù)據(jù)采集器用于并網(wǎng)系統(tǒng)中對(duì)各種陽光電源公司生產(chǎn)的逆變器、匯流箱和環(huán)境檢測(cè)儀的通訊。本設(shè)備采用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)通訊接口，包括RS485/232標(biāo)準(zhǔn)串口，USB，網(wǎng)絡(luò)通訊等多種方式，最大限度的與用戶現(xiàn)有系統(tǒng)相兼容，降低成本。 數(shù)據(jù)采集器具有以下特性: 連續(xù)的電站運(yùn)行監(jiān)測(cè) 1.遠(yuǎn)程控制和監(jiān)測(cè) 2.通過RS232， RS485或以太網(wǎng)與上位機(jī)進(jìn)行通訊 3.內(nèi)置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 4.數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)方便 5.具有多路模擬量采集端口 設(shè)備圖片 接線示意圖 4.4.2工業(yè)PC機(jī)及監(jiān)控軟件 1) 監(jiān)控主機(jī)的照片和系統(tǒng)特點(diǎn)如下： ARK-

15、3360L最大安裝厚度僅為69mm， 完全適合空間有限的安裝條件低功耗下的高擴(kuò)展性能，采用Pentium M 處理器，支持寬范圍電源DC 12V-24V。 系統(tǒng)芯片組 Intel 852GM GMCH 或 Intel 855GME芯片組 Intel ICH4芯片組 400 MHz FSB BIOS 4M 位Flash BIOS，支持即插即用和APM 1.2 系統(tǒng)內(nèi)存 1 x 200線 SODIMM 插槽 1 x DDR 200線 SODIMM 內(nèi)存，最大支持1G 。 動(dòng)態(tài)視頻內(nèi)存，最高32M。顯示接口：CRT 接口，支持 36 位 LVDS 接口。 以太網(wǎng) 以太網(wǎng)控制器 Intel 82551

16、ER 10/100BaseT，鍵盤/鼠標(biāo) 支持 PS/2 鼠標(biāo)和PS/2 鍵盤。 工作溫度 當(dāng)系統(tǒng)安裝工業(yè)級(jí)CF卡時(shí)： -20-60 當(dāng)系統(tǒng)安裝2.5寸硬盤時(shí)： 0-45 相對(duì)濕度95% 40，無凝結(jié)。 2) 并網(wǎng)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)版監(jiān)控軟件（suninfo insight）功能如下： 實(shí)時(shí)顯示電站的當(dāng)前發(fā)電總功率、日總發(fā)電量、累計(jì)總發(fā)電量、累計(jì)CO2總減排量以及每天發(fā)電功率曲線圖； 可查看每臺(tái)逆變器的運(yùn)行參數(shù)，主要包括（但不限于）： A、直流電壓 B、直流電流 C、直流功率 D、交流電壓 E、交流電流 F、逆變器機(jī)內(nèi)溫度 G、時(shí)鐘 H、頻率 I、功率因數(shù) J、當(dāng)前發(fā)電功率 K、日發(fā)電量 L、累計(jì)發(fā)電

17、量 M、累計(jì)CO2減排量 N、每天發(fā)電功率曲線圖 監(jiān)控所有逆變器的運(yùn)行狀態(tài)，采用聲光報(bào)警方式提示設(shè)備出現(xiàn)故障，可查看故障原因及故障時(shí)間，監(jiān)控的故障信息至少因包括以下內(nèi)容： A、電網(wǎng)電壓過高； B、電網(wǎng)電壓過低； C、電網(wǎng)頻率過高； D、電網(wǎng)頻率過低； E、直流電壓過高； F、逆變器過載； G、逆變器過熱； H、逆變器短路； I、散熱器過熱； J、逆變器孤島； K、DSP故障； L、通訊失??； 3) 監(jiān)控軟件具有集成環(huán)境監(jiān)測(cè)功能，能實(shí)現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測(cè)功能，主要包括日照強(qiáng)度、風(fēng)速、風(fēng)向、環(huán)境溫度和電池板溫度（選配）等參量。 4) 可每隔5分鐘存儲(chǔ)一次電站所有運(yùn)行數(shù)據(jù)，包括環(huán)境數(shù)據(jù)。故障數(shù)據(jù)需要實(shí)時(shí)存儲(chǔ)。

18、 5) 能夠分別以日、月、年為單位記錄和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、運(yùn)行事件、警告、故障信息等。 6) 可以連續(xù)存儲(chǔ)20年以上的電站所有的運(yùn)行數(shù)據(jù)和所有的故障紀(jì)錄。 7) 可以以電子表格的形式存儲(chǔ)運(yùn)行數(shù)據(jù)，并可以圖表的形式顯示電站的運(yùn)行情況。 8) 可提供多種遠(yuǎn)端故障報(bào)警方式，至少包括： SMS（短信）方式，E_MAIL方式。 9) 監(jiān)控主機(jī)同時(shí)提供對(duì)外的以太網(wǎng)接口，即用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)方式，異地實(shí)時(shí)查看并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)以及歷史數(shù)據(jù)和故障數(shù)據(jù)。 10) 下圖是本公司的并網(wǎng)逆變器的監(jiān)控界面： 4.5環(huán)境監(jiān)測(cè)儀 本系統(tǒng)可配置1套環(huán)境監(jiān)測(cè)儀(如下圖所示)，用來監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境情況： 該裝置由風(fēng)速傳感器、風(fēng)向傳感

19、器、日照輻射表、測(cè)溫探頭、控制盒及支架組成，適用于氣象、軍事、船空、海港、環(huán)保、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通等部門測(cè)量水平風(fēng)參量及太陽輻射能量的測(cè)量。可測(cè)量環(huán)境溫度、風(fēng)速、風(fēng)向和輻射強(qiáng)度等參量，其RS485通訊接口可接入并網(wǎng)監(jiān)控裝置的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)記錄環(huán)境數(shù)據(jù)。 附 1MW戶外房方案（SG1000KS） 1. 產(chǎn)品簡(jiǎn)介 最大直流輸入功率：1100KWp SG1000KS大功率光伏并網(wǎng)逆變房主要應(yīng)用于大中型的光伏電站，采用戶外移動(dòng)房的方式將并網(wǎng)逆變器、交直流配電柜和監(jiān)控單元進(jìn)行了集成設(shè)計(jì)，滿足大中型光伏電站模塊化設(shè)計(jì)、快速安裝的需要，保證光伏電站長期、可靠、安全的發(fā)電。 SG1000KS大功率光伏并網(wǎng)逆變房

20、 2. 基本參數(shù) 外形尺寸（長x寬x高）：8760x2460x2900mm 重量：10噸（含設(shè)備） 內(nèi)含設(shè)備： 一. 直流配電柜：PMD-D500K,2臺(tái) 一. 光伏并網(wǎng)逆變器：SG500KTL，2臺(tái) 一. 交流配電柜：PMD-A1000K（選配） 一. 綜合柜：1臺(tái) 一. 連接電纜：1套（選配） 一. 直流輸入路數(shù)：2*16路 最大直流輸入電壓：DC900V 最大功率電壓跟蹤范圍：DC450V-DC820V 交流輸出額定功率：1000KW 最大效率：98.5% 歐洲效率：98% 額定電網(wǎng)電壓及頻率：三相AC270V，50Hz（2路） 允許電網(wǎng)電壓及頻率范圍：AC210V-310V，47Hz-51.5Hz 輔助電源：AC380/220V、50Hz（10kW） 通訊接口：RS485（標(biāo)配），以太網(wǎng)(選配) 使用溫度范圍：-25-+5