10MW光伏電站設計方案

1、10MW光伏電站設計方案10兆瓦的太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，推薦采用分塊發(fā)電、集中并網(wǎng)方案，將系統(tǒng)分成 10個1兆瓦的光伏并網(wǎng)發(fā)電單元，分別經(jīng)過0.4KV/35KV變壓配電裝置并入電網(wǎng)，最終實現(xiàn) 將整個光伏并網(wǎng)系統(tǒng)接入35KV中壓交流電網(wǎng)進行并網(wǎng)發(fā)電的方案。本系統(tǒng)按照10個1兆瓦的光伏并網(wǎng)發(fā)電單元進行設計，并且每個1兆瓦發(fā)電單元采用4臺 250KW并網(wǎng)逆變器的方案。每個光伏并網(wǎng)發(fā)電單元的電池組件采用串并聯(lián)的方式組成多個 太陽能電池陣列，太陽能電池陣列輸入光伏方陣防雷匯流箱后接入直流配電柜，然后經(jīng)光伏 并網(wǎng)逆變器和交流防雷配電柜并入0.4KV/35KV變壓配電裝置。(一)太陽能電池陣列設計1、太陽

2、能光伏組件選型單晶硅光伏組件與多晶硅光伏組件的比較單晶硅太陽能光伏組件具有電池轉(zhuǎn)換效率高，商業(yè)化電池的轉(zhuǎn)換效率在15%左右，其穩(wěn) 定性好，同等容量太陽能電池組件所占面積小，但是成本較高，每瓦售價約36-40元。多晶硅太陽能光伏組件生產(chǎn)效率高，轉(zhuǎn)換效率略低于單晶硅，商業(yè)化電池的轉(zhuǎn)換效率在 13%-15%，在壽命期內(nèi)有一定的效率衰減，但成本較低，每瓦售價約34-36元。兩種組件使用壽命均能達到25年，其功率衰減均小于15%。根據(jù)性價比本方案推薦采用165WP太陽能光伏組件。2、并網(wǎng)光伏系統(tǒng)效率計算并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的總效率由光伏陣列的效率、逆變器效率、交流并網(wǎng)等三部分組成。光伏陣列效率n1：光伏陣列

3、在1000W/E太陽輻射強度下，實際的直流輸出功率與標稱功率之比。光伏陣列在能量轉(zhuǎn)換過程中的損失包括：組件的匹配損失、表面塵埃遮擋損失、不可利用的太陽輻射損失、溫度影響、最大功率點跟蹤精度、及直流線路損失等，取效率85%計算。逆變器轉(zhuǎn)換效率n2：逆變器輸出的交流電功率與直流輸入功率之比，取逆變器效率 95%計算。交流并網(wǎng)效率n3：從逆變器輸出至高壓電網(wǎng)的傳輸效率，其中主要是升壓變壓器的 效率，取變壓器效率95%計算。系統(tǒng)總效率為：n 總=nixn2xn3=85%x95%x95%=77%3、傾斜面光伏陣列表面的太陽能輻射量計算從氣象站得到的資料，均為水平面上的太陽能輻射量，需要換算成光伏陣列傾斜

4、面的輻 射量才能進行發(fā)電量的計算。對于某一傾角固定安裝的光伏陣列，所接受的太陽輻射能與傾角有關，較簡便的輻射量 計算經(jīng)驗公式為：R B =S X sin( a + B )/sin a +D式中：RB-傾斜光伏陣列面上的太陽能總輻射量S-水平面上太陽直接輻射量D-散射輻射量a-中午時分的太陽高度角B-光伏陣列傾角根據(jù)當?shù)貧庀缶痔峁┑奶柲茌椛鋽?shù)據(jù)，按上述公式計算不同傾斜面的太陽輻射量，具 體數(shù)據(jù)見下表：不同傾斜面各月的太陽輻射量(KWH/m2)胡3妒，36 = /療，42J .心戚frOD .1S6. S.地一 3.1蚣144.145.6.147，i4S. 3i. 4.151 4.146. 7.

5、瑚一 3lIjL 1-La2知Ii3.4.154. 3.i5j. 1.155. r.156.5.3月.L散L194.7聞土國&136, !196. 2-EG Lg195. b180.ISO. 2.179. 9-兩4=.173.9.17S. 9.177. 45 76. J.5月rZ17.勤跖亂6.3；：；,7痢涂都灑*威徭；卜6團2-11.5238.236.234.232.5230. 1-227. a-233. -了甲叫 Q. 7/38. 1-22B. E224. 7.-222.7.220.521S. 17215. &209. 8,5月。踐6-咨搬一 &254. 3.5.222.5c220. 9

6、.219, S.217.213. L9 +1搶3,197,619S-193. 190.2-196, 1-197, 7-197.2-19&機ID131.9.13S. 3.1ST. LI.SS. J=1S9.6.190. 6.19J. L】*192. &U有-H2- 314&. 514S,咨Eg豆.A1強i-f必.斗iZT.iUl,7-1的.。施AHI-.-&；全年3251.W7.2268. 4-2270.-S2702SC& 224、太陽能光伏組件串并聯(lián)方案太陽能光伏組件串聯(lián)的組件數(shù)量Ns=560/23.50.5=24（塊），這里考慮溫度變化系數(shù)， 取太陽能電池組件18塊串聯(lián)，單列串聯(lián)功率P=18

7、X165Wp=2970Wp;單臺250KW逆變器需要配置太陽能電池組件串聯(lián)的數(shù)量Np=250000：2970e85列，1 兆瓦太陽能光伏電伏陣列單元設計為340列支路并聯(lián)，共計6120塊太陽能電池組件，實際功 率達到 1009.8KWp。整個10兆瓦系統(tǒng)所需165Wp電池組件的數(shù)量M1=10X6120=61200（塊），實際功率達 到10.098兆瓦。該工程光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)需要165Wp的多晶硅太陽能電池組件61200塊，18塊串聯(lián)， 3400列支路并聯(lián)的陣列。5、太陽能光伏陣列的布置（1）光伏電池組件陣列間距設計為了避免陣列之間遮陰，光伏電池組件陣列間距應不小于D：D=0.707H/tana

8、rcsin(0.648cos-0.399sin)式中中為當?shù)氐乩砭暥龋ㄔ诒卑肭驗檎?，南半球為負），H為陣列前排最高點與后排組 件最低位置的高度差）。根據(jù)上式計算，求得：D=5025mm。取光伏電池組件前后排陣列間距5.5米。太陽能光伏組件陣列單列排列面布置見下圖:（三）直流配電柜設計每臺直流配電柜按照250KWp的直流配電單元進行設計，1兆瓦光伏并網(wǎng)單元需要4臺直流配電柜。每個直流配電單元可接入10路光伏方陣防雷匯流箱，10兆瓦光伏并網(wǎng)系統(tǒng)共 需配置40臺直流配電柜。每臺直流配電柜分別接入1臺250KW逆變器，如下圖所示:=一 ( i 4.=一 ( i 4.b.6.l24%l5.&La-3.L

9、&6!L2.3.4i5.s孚t-直流配電柜每個1MW并網(wǎng)單元可另配備一套群控器(選配件)，其功能如下：群控功能的解釋：這種網(wǎng)絡拓樸結構和控制方式適合大功率光伏陣列在多臺逆變器公用可分斷直流母線時使用，可以有效增加系統(tǒng)的總發(fā)電效 率。當太陽升起時，群控器控制所有的群控用直流接觸器KM1KM3閉合，并指定一臺逆變器INV1首先工作，而其他逆變器處于待機狀態(tài)。隨 著光伏陣列輸出能量的不斷增大，當INV1的功率達到80%以上時，控制直流接觸器KM2斷 開，同時控制INV3進行工作。隨著日照繼續(xù)增大，將按上述順序依次投入逆變器運行太陽 落山時，則按相反順序依次斷開逆變器。從而最大限度地減少每臺逆變器在低

10、負載、低效率 狀態(tài)下的運行時間，提高系統(tǒng)的整體發(fā)電效率。群控器可以通過RS485總線獲取各個逆變器的運行參數(shù)、故障狀態(tài)和發(fā)電參數(shù)，以作出運行方式判斷。群控器同時提供友好的人機界面。用戶可以直接通過LCD和按鍵實現(xiàn)運行參數(shù)察看、運行模式設定等功能。（5 ）用戶可以通過手動方式解除群控運行模式。（6）群控器支持至少20臺逆變器按照群控模式并聯(lián)運行。（四）太陽能光伏并網(wǎng)逆變器的選擇此太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)設計為10個1兆瓦的光伏并網(wǎng)發(fā)電單元，每個并網(wǎng)發(fā)電單元 需要4臺功率為250KW的逆變器，整個系統(tǒng)配置40臺此種型號的光伏并網(wǎng)逆變器，組成10 兆瓦并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。選用性能可靠、效率高、可進行多機并聯(lián)

11、的逆變設備，本方案選用額定 容量為250KW的逆變器，主要技術參數(shù)列于下表：表：250KW并網(wǎng)逆變器性能參數(shù)表容量，_碰離專式.工饋變壓器，最太太詛也池除列功幸.ETiKWp.最大陣列開路電壓“9O0dc.-丈的包池最大面舉臣我誦cyppi）芨臥45OVdc-S50VdQ最大硅列輸入電窯膈0$99 3 j定交流糠出動綁US總電流波形畸變率一通（額定功率時）功率園鼓.0. 9認9環(huán)充許皂網(wǎng)電壓范國（三施），S20-4AC允許*阿裁攣弛虱牛板1一迎.夜間旨桂電-保護功唆性反接匡護、通芬保護、孤島覽應保護*過照 保護 過栽保護、螳均俁護、火咆殳近壓保護翠-通訊搓口【擊隆，酸褊或以大網(wǎng).使期環(huán)境溫度-

12、海 Jim使用環(huán)境濕欖.0300X1200X2260-MM那朗護等暮-IP2O （室內(nèi) J -電眸監(jiān)控， 電蹲兼容性，按髀LU 1苛、準，迎煩囑遍蹈igni崽阿于捷EWOd-S-i- ,1、性能特點選用光伏并網(wǎng)逆變器采用32位專用DSP(LF2407A)控制芯片，主電路采用智能功率IPM 模塊組裝，運用電流控制型PWM有源逆變技術和優(yōu)質(zhì)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(cè)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 的主要技術性能特點如下：采用32位DSP芯片進行控制；采用智能功率模塊(IPM);太陽電池組件最大功率跟蹤技術(MPPT);50Hz工頻隔離變壓器

13、，實現(xiàn)光伏陣列和電網(wǎng)之間的相互隔離；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。有先進的孤島效應檢測方案；有過載、短路、電網(wǎng)異常等故障保護及告警功能；(8)直流輸入電壓范圍(450V880V)，整機效率高達94%;人性化的LCD液晶界面，通過按鍵操作，液晶顯示屏(LCD)可清晰顯示實時各項運 行數(shù)據(jù)，實時故障數(shù)據(jù)，歷史故障數(shù)據(jù)(大于50條)，總發(fā)電量數(shù)據(jù)，歷史發(fā)電量(按月、按 年查詢)數(shù)據(jù)。逆變器支持按照群控模式運行，并具有完善的監(jiān)控功能；可提供包括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

14、支持TCP/IP協(xié)議，支持動態(tài)(DHCP)或靜態(tài)獲取IP地址；逆變器具有CE認證資質(zhì)部門出具的CE安全證書。2、電路結構250KW并網(wǎng)逆變器主電路的拓撲結構如上圖所示，并網(wǎng)逆變電源通過三相半橋變換器，將光伏陣列的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(cè)加入了先進的MPPT算法。交流防雷配電柜設計按照2個250KWp的并網(wǎng)單元配置1臺交流防雷配電柜進行設計，即每臺交流配電柜可接入2臺250KW逆變器的交流防雷配電及計量裝置，系統(tǒng)共需配置20臺交流防雷配電柜。每臺逆變器的交流輸出接入交流配電柜

15、，經(jīng)交流斷路器接入升壓變壓器的0.4KV側(cè)，并 配有逆變器的發(fā)電計量表。每臺交流配電柜裝有交流電網(wǎng)電壓表和輸出電流表，可以直觀地 顯示電網(wǎng)側(cè)電壓及發(fā)電電流。交流升壓變壓器并網(wǎng)逆變器輸出為三相0.4KV電壓，考慮到當?shù)仉娋W(wǎng)情況，需要采用35KV電壓并網(wǎng)。由于低壓側(cè)電流大，考慮線路的綜合排部，選用5臺S9系列(0.4)KV/(35-38.5)KV，額定容 量2500KVA升壓變壓器分支路升壓，變壓器技術參數(shù)如下:表：變壓器技術參數(shù)表爐g牌樣液皂電匝高應KY-0.43.2.-岫牌-20.7.壑敦電而.V理躇國I-，V1.弘斐壓囂身，7.i.l.總地Xx x w :血1）20 X 1S20 X 31C

16、KKJ皿一系統(tǒng)組成方案原理框圖1OOOK.WP接蛇-辿變器mKV低壓配電箱DC逆變器逆靠逆變器5合1OOOK.WP接蛇-辿變器mKV低壓配電箱DC逆變器逆靠逆變器5合3時W/O一 4W變玉器高壓臺網(wǎng)及防匪系統(tǒng)接入電網(wǎng)設計本系統(tǒng)由10個1兆瓦的光伏單元組成，總裝機10兆瓦，太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)接入 35KV/50HZ的中壓交流電網(wǎng)，按照2兆瓦并網(wǎng)單元配置1套35KV/0.4KV的變壓及配電系統(tǒng) 進行設計，即系統(tǒng)需要配置5套35KV/0.4KV的變壓及配電系統(tǒng)。每套35KV中壓交流電網(wǎng)接 入方案描述如下：1、系統(tǒng)概述2、重要單元的選擇(1)35KV/0.4KV配電變壓器的保護35KV/0.4KV

17、配電變壓器的保護配置采用負荷開關加高遮斷容量后備式限流熔斷器組 合的保護配置，既可提供額定負荷電流，又可斷開短路電流，并具備開合空載變壓器的性能， 能有效保護配電變壓器。系統(tǒng)中采用的負荷開關，通常為具有接通、隔斷和接地功能的三工位負荷開關。變壓器 饋線間隔還增加高遮斷容量后備式限流熔斷器來提供保護。這是一種簡單、可靠而又經(jīng)濟的 配電方式。(2 )高遮斷容量后備式限流熔斷器的選擇由于光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的造價昂貴，在發(fā)生線路故障時，要求線路切斷時間短，以保護設備。熔斷器的特性要求具有精確的時間-電流特性(可提供精確的始熔曲線和熔斷曲線);有良 好的抗老化能力;達到熔斷值時能夠快速熔斷;要有良好的切斷

18、故障電流能力，可有效切斷故 障電流。根據(jù)以上特性，可以把該熔斷器作為線路保護，和并網(wǎng)逆變器以及整個光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的 保護使用，并通過選擇合適的熔絲曲線和配合，實現(xiàn)上級熔斷器與下級熔斷器及熔斷器與變 電站保護之間的配合。對于35kV線路保護，3-110kV電網(wǎng)繼電保護裝置運行整定規(guī)程要求：除極少數(shù)有穩(wěn) 定問題的線路外，線路保護動作時間以保護電力設備的安全和滿足規(guī)程要求的選擇性為主要 依據(jù)，不必要求速動保護快速切除故障。通過選用性能優(yōu)良的熔斷器，能夠大大提高線路在故障時的反應速度，降低事故跳閘率， 更好地保護整個光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。中壓防雷保護單元該中壓防雷保護單元選用復合式過電壓保護器，可有效限制大

19、氣過電壓及各種真空斷路 器引起的操作過電壓，對相間和相對地的過電壓均能起到可靠的限制作用。該復合式過電壓保護器不但能保護截流過電壓、多次重燃過電壓及三相同時開斷過電 壓，而且能保護雷電過電壓。過電壓保護器采用硅橡膠復合外套整體模壓一次成形，外形美觀，引出線采用硅橡膠高 壓電纜，除四個線鼻子為裸導體外，其他部分被絕緣體封閉，故用戶在安裝時，無需考慮它 的相間距離和對地距離。該產(chǎn)品可直接安裝在高壓開關柜的底盤或互感器室內(nèi)。安裝時，只 需將標有接地符號單元的電纜接地外，其余分別接A、B、C三相即可。設置自控接入裝置對消除諧振過電壓也具有一定作用。當諧振過電壓幅值高至危害電氣 設備時，該防雷模塊接入電

20、網(wǎng)，電容器增大主回路電容，有利于破壞諧振條件，電阻阻尼震 蕩，有利于降低諧振過電壓幅值。所以可以在高次諧波含量較高的電網(wǎng)中工作，適應的電網(wǎng) 運行環(huán)境更廣。另外，該防雷單元可增設自動控制設備，如放電記錄器，清晰掌控工作動作狀況?？梢?配置自動脫離裝置，當設備過壓或處于故障時，脫離開電網(wǎng)，確保正常運行。中壓電能計量表中壓電能計量表是真正反應整個光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量的計量裝置，其準確度和穩(wěn)定性十分重要。采用性能優(yōu)良的高精度電能計量表至關重要。為保證發(fā)電數(shù)據(jù)的安全，建議在高壓計量回路同時裝一塊機械式計量表，作為IC式電 能表的備用或參考。該電表不僅要有優(yōu)越的測量技術，還要有非常高的抗干擾能力和可靠性

21、。同時，該電表 還可以提供靈活的功能：顯示電表數(shù)據(jù)、顯示費率、顯示損耗ZV)、狀態(tài)信息、警報、參數(shù) 等。此外，顯示的內(nèi)容、功能和參數(shù)可通過光電通訊口用維護軟件來修改。通過光電通訊口， 還可以處理報警信號，讀取電表數(shù)據(jù)和參數(shù)。3、監(jiān)控裝置系統(tǒng)采用高性能工業(yè)控制PC機作為系統(tǒng)的監(jiān)控主機，可以每天24小時不間斷對所有的 并網(wǎng)逆變器進行運行數(shù)據(jù)的監(jiān)測。光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的監(jiān)測軟件使用本公司開發(fā)的大型光伏并網(wǎng)系統(tǒng)專用網(wǎng)絡版監(jiān)測軟件 SPS-PVNET(Ver2.0)。該軟件可連續(xù)記錄運行數(shù)據(jù)和故障數(shù)據(jù)：要求提供多機通訊軟件，采用RS485或Ethernet(以太網(wǎng))遠程通訊方式，實時采集 電站設備運行狀態(tài)及工

22、作參數(shù)并上傳到監(jiān)控主機。要求監(jiān)控主機至少可以顯示下列信息：可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CO2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、逆變器機內(nèi)溫度G、時鐘H、頻率I、功率因數(shù)J、當前發(fā)電功率心日發(fā)電量L、累計發(fā)電量M、累計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、直流電壓過低；G、逆變器過載；H、逆變器過熱；I、逆變器短路;J、散熱器過熱；K、逆變器孤島；L、DSP故障；M、通訊失??；要求監(jiān)控軟件集成環(huán)境監(jiān)測功能，主要包括