100KW分布式光伏電站設計方案

1、lOOKWp光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)技術方案一、總體設計方案2二、系統(tǒng)組成3三、相關規(guī)范和標準3四、設計過程44.1并網(wǎng)逆變器4性能特點簡介4電路結構5技術指標5液晶顯示及菜單簡介6并網(wǎng)逆變器圖片164.2光伏電池組件174.3光伏陣列防雷匯流箱174.4交直流防雷配電柜184.5系統(tǒng)接入電網(wǎng)194.6系統(tǒng)監(jiān)控裝置194.7環(huán)境監(jiān)測儀224.8系統(tǒng)防雷接地裝置22五、系統(tǒng)主要設備配置清單23六、系統(tǒng)電氣原理框圖25一、總體設計方案針對lOOKWp光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)項目，我公司建議采用分塊發(fā)電、集中并網(wǎng)方案，元，通過1臺SG100K3100KVV并網(wǎng)逆變器接入0.4KV交流電網(wǎng)，實現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電功能。系統(tǒng)的電

2、池組件可選用180Wp（35V單晶硅光伏電池組件，其工作電壓約為35V,開路電壓約為45V。根據(jù)SG100K3并網(wǎng)逆變器的MPP工作電壓范圍（450V820V），每個電池串列按照16塊電池組件串聯(lián)進行設計，100KW勺并網(wǎng)單元需配置35個電池串列，共560塊電池組件,其功率為100.8KWp為了減少光伏電池組件到逆變器之間的連接線，以及方便維護操作，建議直流側采用分段連接，逐級匯流的方式連接，即通過光伏陣列防雷匯流箱（簡稱“匯流箱”）和配電柜將光伏陣列進行匯流。匯流箱的防護等級為IP65，可在戶外安裝在電池支架上，每個匯流箱可接入6路電池串列，每100KW并網(wǎng)單元需配置6臺匯流箱，整個100K

3、W的并網(wǎng)系統(tǒng)需配置6臺匯流箱。并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)配置1臺交直流防雷配電柜，該配電柜包含了直流防雷配電單元和交流防雷配電單元。其中：直流防雷配電單元是將6臺匯流箱進行配電匯流，接入SG100K3逆變器；交流防雷配電單元提供一臺SG100K3逆變器的三相AC380V,50Hz交流并網(wǎng)接口，并經三相計量表后接入電網(wǎng)。另外，系統(tǒng)應配置1套監(jiān)控裝置，可采用RS485或Ethernet（以太網(wǎng)）的通訊方式，實時監(jiān)測并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的運行參數(shù)和工作狀態(tài)。、系統(tǒng)組成光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)主要組成如下:(1) 光伏電池組件及其支架；(2) 光伏陣列防雷匯流箱；(3) 交直流防雷配電柜；(4) 光伏并網(wǎng)逆變器(帶工頻隔離變壓器)

4、(5) 系統(tǒng)的通訊監(jiān)控裝置；(6) 系統(tǒng)的防雷及接地裝置；(7) 土建、配電房等基礎設施；(8) 系統(tǒng)的連接電纜及防護材料。三、相關規(guī)范和標準光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的制造、試驗和驗收可參考如下標準:GB/T191包裝儲運圖示標志GB/T19939-2005光伏系統(tǒng)并網(wǎng)技術要求GB/T20046-2006光伏(PV系統(tǒng)電網(wǎng)接口特性(IEC61727:2004,MOD)GB/Z19964-2005光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)技術規(guī)疋GB/T2423.1-2001電工電子產品基本環(huán)境試驗規(guī)程試驗A:低溫試驗方法GB/T2423.2-2001電工電子產品基本環(huán)境試驗規(guī)程試驗B:咼溫試驗方法GB/T2423.9-2

5、001電工電子產品基本環(huán)境試驗規(guī)程驗方法試驗Cb：設備用恒定濕熱試GB4208外殼防護等級(IP代碼)(equIEC60529:1998)GB3859.2-1993半導體變流器應用導則GB/T14549-1993電能質量公用電網(wǎng)諧波GB/T15543-1995電能質量三相電壓允許不平衡度四、設計過程4.1并網(wǎng)逆變器此次光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)設計為100KW并網(wǎng)發(fā)電單元，每個100KW并網(wǎng)發(fā)電單元配置1臺型號為SG100K3并網(wǎng)逆變器，整個系統(tǒng)配置1臺SG100K3并網(wǎng)逆變器，組成lOOKWp并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。性能特點簡介SG100K3并網(wǎng)逆變器采用美國TI公司專用DSPfi制芯片，主電路采用日本最先進的

6、智能功率IPM模塊組裝，運用電流控制型PW有源逆變技術和優(yōu)質進口高效隔離變壓器，可靠性高，保護功能齊全，且具有電網(wǎng)側高功率因數(shù)正弦波電流、無諧波污染供電等特點。該并網(wǎng)逆變器的主要性能特點如下：（1）采用美國TI公司DSP芯片進行控制；（2）采用日本三菱公司第五代智能功率模塊（IPM）;（3）太陽電池組件最大功率點跟蹤技術（MPPT）;（4）50Hz工頻隔離變壓器，實現(xiàn)光伏陣列和電網(wǎng)之間的相互隔離；（5）具有直流輸入手動分斷開關，交流電網(wǎng)手動分斷開關，緊急停機操作開關；（6）具有先進的孤島效應檢測方案及具有完善的監(jiān)控功能；（7）具有過載、短路、電網(wǎng)異常等故障保護及告警功能；（8）寬直流輸入電壓范

7、圍，整機最大效率可達96.2%;（9）適應電網(wǎng)電壓波動較大的特點。并網(wǎng)逆變器正常工作允許電網(wǎng)三相線電壓范圍為：AC330SAC450V頻率范圍為：4751.5Hz;（10）人性化的LCD液晶界面，中英文菜單，通過按鍵操作，液晶顯示屏可顯示實時各項運行數(shù)據(jù)、實時故障數(shù)據(jù)、歷史故障數(shù)據(jù)、總發(fā)電量數(shù)據(jù)和歷史發(fā)電量數(shù)據(jù)；（11）提供RS485或Ethernet（以太網(wǎng)）遠程通訊接口。其中RS485遵循Modbus通訊協(xié)議；Ethernet（以太網(wǎng)）接口支持TCP/IP協(xié)議，支持動態(tài)（DHCP或靜態(tài)獲取IP地址；（12）SG100K群網(wǎng)逆變器具有CETUV認證證書。電路結構rm収rm収/*1Z屮網(wǎng)SG1

8、00K3并網(wǎng)逆變器主電路拓撲結構如上圖所示，SG100K：并網(wǎng)逆變器的的主電路拓撲結構，并網(wǎng)逆變電源通過三相橋式變換器，將光伏陣列輸出直流電壓變換為高頻的三相斬波電壓，并通過濾波器濾波變成正弦波電壓接著通過三相變壓器隔離升壓后并入電網(wǎng)發(fā)電。為了使光伏陣列以最大功率發(fā)電，在直流側使用了先進的MPP算法。技術指標型號SG100K3隔離方式工頻變壓器最大太陽電池陣列功率110KWp最大陣列開路電壓880Vdc太陽電池最大功率點跟蹤（MPPT范圍450Vdc820Vdc最大陣列輸入電流250A額定交流輸出功率100KW總電流波形畸變率0.99最大效率96.2%歐洲效率95.2%允許電網(wǎng)電壓范圍（二相）

9、330V450AC允許電網(wǎng)頻率范圍4751.5Hz夜間自耗電30W保護功能極性反接保護、短路保護、孤島效應保護、過熱保護、過載保護、接地保護等通訊接口RS485（標配）；Ethernet（選配）使用環(huán)境溫度20C+40C使用環(huán)境濕度095%不結露冷卻方式風冷噪音P(1)按鍵操作介紹按鍵的功能，如下表所示:按鍵功能ESC返回、結束向上選擇待設置值/參數(shù)設置時增加設定值注：按任一鍵，液晶的背光燈亮持續(xù)2分鐘向下選擇待設置值/參數(shù)設置時減少設定值向左選擇待設置值向右選擇待設置值ENTER確認進入菜單確認設置值（2）LED指示燈說明LED燈含義POWER逆變電源工作電源燈（控制板開始工作）RUN并網(wǎng)運

10、行燈（并網(wǎng)發(fā)電，燈亮）STOP停止并網(wǎng)FAULT故障燈（出現(xiàn)故障，燈亮）COM通訊測試燈（通訊正常，燈亮）在LCD面板的上方有POWER,RUN,FAUL個狀態(tài)指示燈，在下方有1個STO緊急停機按鈕，3個指示燈的含義與LCDS板上的指示燈含義相同，STO為緊急停機按鈕，當用戶需要緊急停機時按下此按鈕，效果如同在LCDS作下關機，系統(tǒng)自動停機，此時STO燈（3）液晶顯示界面介紹狀態(tài)：運2007/01/2510:15:25220V72A功率：47.300KW220V220V1A72A參數(shù)設啟?？刂普嫌涍\行4060809040608090120000日輸68出功率曲線圖故1天運總運行時排放量1200

11、7/007/41/12減少C1量發(fā)電總量出功率頻率電網(wǎng)天發(fā)電量關機開機11:12:082:1歷02直流直壓過00.0H00.0A0|.pv000r00000h000.000KW000000DKgKW0000000.0KWH0000000.0KW機內直流電流電壓00.0C。用1通訊參保驢參S正參統(tǒng)參r/JFjT/數(shù)確認關機？功率相電相電相電壓通訊參數(shù)攵調整設備波號率整整為【】無保護參數(shù)設置確認校0Ad0A000A確認開機？L_設置完畢！1置0:西班牙1時間日期:值整設置14:28704/1:英文2請輸入密碼出廠0000:0.00030000000VCBA時鐘調語言設補償96001發(fā)電量補償:48

12、002000KWH2400請輸入相電相電相電流無效設置!語言設置密碼錯誤!說明：顯示產品公司名稱、產品名稱:中主界面徒ir切肆：U.aooKf2007/01/2SI：Q：1F；2徒ir切肆：U.aooKf2007/01/2SI：Q：1F；2說明：顯示當前的直流輸入電流和電壓、三相交流輸出電流和電壓、交流輸出功率、運行狀態(tài)、當前運行時間。主菜單界面KF運行佶息且故障記錄啟停控制參數(shù)設譽說明：為了了解并網(wǎng)逆變電源的詳細信息以及對其進行控制和運行參數(shù)設置，特設計此菜單。其包括：參數(shù)信息、故障信息、啟?？刂啤?shù)設置。通過鍵進行選擇。運行信息子界面人發(fā)屯爪OCOOOOO.OKll電網(wǎng)電床000.0Vr

13、t流電壓000.0VAH電流O(XL0A自-流電流ooa0A屯網(wǎng)頻率00.OUz機內濕度00.oV輸出功率000.oocort發(fā)電總冰0000000.o減少CQ2排放量OTO,QKgH發(fā)電笊0000000.0OH總運彳亍時教OOOOOh天運行分鐘OOOndn叫H輸山功率I11J線圖b$10】zMmis吧U変電鼠柱狀闍說明：在主菜單界面中當箭頭指向“參數(shù)信息”并按ENTE鍵后，可得到詳細的參數(shù)信息。其包括：輸出功率、交流電壓、交流電流、電網(wǎng)頻率、陣列電壓、陣列電流、機內溫度和較少二氧化碳排放量等信息。運行信息還包括日輸出功率曲線圖：直坐標是當天的時間，縱坐標是輸出功率占總功率100KW的百分比。

14、日發(fā)電量柱狀圖：直坐標是當天的時間，縱坐標是輸出能量占總100KW的百分比。故障信息子界面歷史故障記錄總數(shù)022M7/01/1210=12:18直漩過斥2007/01/1411：12：|門淀過壓說明：在主菜單界面中當箭頭指向“故障信息”并按ENTE鍵后，可進入此界面。其包括：當前故障信息和歷史故障信息。有如下的故障：直流過壓、直流欠壓、直流過流、交流過壓、交流欠壓、交流過流、頻率異常、孤島效應、溫度異常、DS異常、接地異常、模塊異常、通訊異常。系統(tǒng)保留最近的20條故障的名稱和時間。啟?？刂谱咏缑鍵開機關機說明：在主菜單界面中當箭頭指向“啟停控制”并按ENTE鍵后，可進入此界面。其包括：開機和關

15、機控制。通過ENTE鍵進行開關機。參數(shù)密碼確認界面零數(shù)設逬諭輸入密碼：0000說明：為防止非用戶對并網(wǎng)逆變器的參數(shù)進行修改，參數(shù)設置需通過密碼認證。默認的密碼為：1111。參數(shù)設置調整界面I語言設置I語言設置時鐘調整發(fā)電量補償恢復出廠值說明：在參數(shù)設置密碼確認屏中輸入正確密碼后并按ENTE鍵即可進入此界面。其包括：語言設置、時鐘調整、發(fā)電量補償、恢復出廠值。語言設置界面語療設置L)0：西班牙1：英文2：中文說明：通過此界面設置可以進行中英文和西班牙文的切換顯示時間調整界面時鐘調整設置日期：07/04/12時間：14:28:30說明：時鐘顯示與當前時間不一致時，通過按鍵調整時間從而與當前時間一致

16、發(fā)電量補償界面發(fā)電量補償：+000KWH說明：發(fā)電量補償用來補償，顯示的總發(fā)電量與專用電表不一致的部分，通過鍵可選擇+或補償量。此界面按ENTE鍵后會顯示“補償完畢！”恢復出廠值界面恢復出廠值請輸入密碼：0000說明：恢復出廠值用來清空歷史故障記錄和發(fā)電量記錄。需輸入密碼，默認值為1111串口調整界面通訊參數(shù)調整波特率調整為：【0】通訊參數(shù)調整波特率調整為：【0】0:96001:48002:2400設備占號調整為：【0】說明：通過此界面來設置占號和波特率校正參數(shù)設置屏請輸入真實值A相電壓:000VB相電壓:000VC相電壓:000V功率因數(shù):0.000A相電流:000AB相電流:000AC相電

17、流:000A確認校正么？說明：當實際測量參數(shù)與液晶顯示參數(shù)不一致時，需要在此屏進行調整，用戶可以將真實測量值輸入，供內部校正系數(shù)用。保護參數(shù)設置屏系統(tǒng)保護參數(shù)調聚無保護參數(shù)設灣!說明：此軟件版本暫無保護參數(shù)設置密碼錯誤提示屏密碼錯誤!說明：當用戶輸入錯誤密碼時此界面會出現(xiàn)設置完畢提示屏設聞瓷畢!說明：當用戶設置完畢后此界面會出現(xiàn)并網(wǎng)逆變器圖片4.2光伏電池組件目前在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，特別是在大型光伏電站中，普遍選用具有較大功率的光伏電池組件，本系統(tǒng)選用單塊180Wp（35V）單晶硅光伏電池組件，其工作電壓約為35V,開路電壓約為45V。當然，也可選用其它類型的光伏電池組件。SG100K群網(wǎng)逆

18、變器的直流工作電壓范圍為：450Vdc820Vdc,最佳直流電壓工作點為：560VdQ經過計算:560V/35V=16,得出：每個電池串列可采用16塊光伏電池組件串聯(lián)。每個電池串列的峰值工作電壓：560V,開路電壓：720V,滿足逆變器的MPP工作電壓范圍。對于每個100KW并網(wǎng)發(fā)電單元，需要配置560塊180Wp光伏電池組件，組成35個4.3光伏陣列防雷匯流箱為了減少電池組件到逆變器之間的連接線，以及方便維護操作，本系統(tǒng)在戶外配置光伏陣列防雷匯流箱，該匯流箱可直接安裝在電池支架上。光伏陣列防雷匯流箱（型號:SPVCB-6）的性能特點如下：1）戶外壁掛式安裝，防水、防銹、防曬，滿足室外安裝使用

19、要求；2）可同時接入6路電池串列，每路電池串列輸入的最大電流為10A3）電池串列的最大開路電壓為DC900V4）每路電池串列配有光伏專用高壓直流熔絲進行保護，其耐壓值為DC1000V5）直流輸出母線的正極對地、負極對地、正負極之間配有光伏專用高壓防雷器，防雷器采用菲尼克斯品牌;6）直流輸出母線端配有可分斷的直流斷路器，斷路器采用ABB品牌;7）光伏陣列防雷匯流箱的電氣原理框圖如下圖所示：電池串剋1克池申列2電池率列3電池串列4電池串列5電池串列S電池審列1電池審列Z電池審列3電池串列4電池串列5電池串列6S1+S2+S5+54+S5+SS+S1-S5-4-5ft-每個100KW并網(wǎng)單元配置6臺

20、匯流箱，整個100KW并網(wǎng)系統(tǒng)需配置6臺光伏陣列防雷匯流箱。4.4交直流防雷配電柜交直流防雷配電柜包含直流防雷配電單元和交流防雷配電單元，其中，直流防雷配電單元按照100KW直流配電單元設計，每個直流配電單元可接6臺光伏陣列防雷匯流箱，經直流斷路器和防反二極管后匯流、防雷，再接至SG100K3逆變器；交流防雷配電提供1路SG100K3并網(wǎng)逆變器的三相AC380V,50Hz交流并網(wǎng)接口，經三相計量表、三相電壓和電流表接入公用交流電網(wǎng)，并在網(wǎng)側配置總交流斷路器和防雷器。交直流防雷配電柜的電氣原理接線圖如下圖所示:匯雄箱2宜流配電單元1斷翳器二輟営EH1白防丄01W=二=_|逆變器15G100E3T

21、交流電阿一IAC36D/220V,50Hr斷跨器防JEfB田器斷路蠱_X交流防雷配電單元斯路器田器斷路闊二極管|*3三神電度表逆變器2SG1C0K3逆變弱15G1OOK3SGlOtJES4.5系統(tǒng)接入電網(wǎng)本系統(tǒng)采用的SG100K3并網(wǎng)逆變器直接并入三相低壓交流電網(wǎng)(AC380V50HZ),使用獨立的N線和接地線，適應的電網(wǎng)參數(shù)如下表：丿序號項目內容1配電系統(tǒng)方式TN-S母線(獨立的N線和PE線)2系統(tǒng)電壓AC380/220V3額定頻率50Hz4系統(tǒng)接地方式中性點直接接地4.6系統(tǒng)監(jiān)控裝置采用高性能工業(yè)控制PC機作為系統(tǒng)的監(jiān)控主機，配置光伏并網(wǎng)系統(tǒng)多機版監(jiān)控軟件，采用RS485通訊方式，連續(xù)對所

22、有并網(wǎng)逆變器的運行參數(shù)和工作狀態(tài)進行監(jiān)測。(1) 監(jiān)控主機的照片和系統(tǒng)特點如下:嵌入式低功耗VIAC3處理器；帶LCD/CRTVG；以太網(wǎng)口；RS232/RS485通訊接口；USB2.0;256M內存(可升級)；40G筆記本硬盤(可升級)；光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的監(jiān)測軟件可連續(xù)記錄運行數(shù)據(jù)和故障數(shù)據(jù)如下： 實時顯示電站的當前發(fā)電總功率、日總發(fā)電量、累計總發(fā)電量、累計C02總減排量以及每天發(fā)電功率曲線圖。 可查看每臺逆變器的運行參數(shù)，主要包括：A. 直流電壓直流電流B. 交流電壓交流電流C. 頻率當前發(fā)電功率D. 日發(fā)電量累計發(fā)電量E. 逆變器機內溫度時鐘F. 累計CO減排量每天發(fā)電功率曲線圖 監(jiān)控所有逆

23、變器的運行狀態(tài)，采用聲光報警方式提示設備出現(xiàn)故障，可查看故障原因及故障時間，監(jiān)控的故障信息至少包括以下內容：A、電網(wǎng)電壓過高；B電網(wǎng)電壓過低；C電網(wǎng)頻率過咼；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?。?2) 監(jiān)控軟件具有集成環(huán)境監(jiān)測功能，主要包括日照強度、風速、風向、和環(huán)境溫度等監(jiān)控裝置可每隔5分鐘存儲一次電站所有運行數(shù)據(jù)，可連續(xù)存儲20年以上的電站所有的運行數(shù)據(jù)和所有的故障紀錄。(3) 可提供中文和英文兩種語言版本。可長期24小時不間斷運行在中文WINDOWS2O0OXP操作系統(tǒng)。監(jiān)控主機同時提供對外的數(shù)據(jù)接口，即用戶可以通過網(wǎng)絡方式，異地實時查看整個電源系統(tǒng)的實時運行數(shù)據(jù)以及歷史數(shù)據(jù)和故障數(shù)據(jù)。(8)顯示單元可采用大液晶電視，具有非常好的展示效果。下圖是本公司的并網(wǎng)逆變器的監(jiān)控界面：気斗!1：*MH*2*審ifWti*iWi気斗!1：*MH*2*審ifWti*iWi4.7環(huán)境監(jiān)測儀本系統(tǒng)可配置1套環(huán)境監(jiān)測儀（如下圖所示），用來監(jiān)測現(xiàn)場的環(huán)境情況:該裝置由風速傳感器、風向傳感器、日照輻射表、測溫探頭、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)、農業(yè)、交通等部門測量水平風參量及太陽輻射能量的測量。