1MW光伏發(fā)電系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計

1MW光伏發(fā)電系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計1整體系統(tǒng)設(shè)計光伏電站的系統(tǒng)整體設(shè)計由光伏發(fā)電系統(tǒng)和機(jī)電設(shè)計兩個部分組成，其中光伏發(fā)電系統(tǒng)指從太陽電池組件至逆變器之間的所有電氣設(shè)備，包括太陽電池組件、直流接線箱、直流電纜、直流匯流柜、逆變器等；機(jī)電部分指從逆變器交流側(cè)至電站送出部分的所有電氣、控制保護(hù)、通信及通風(fēng)等。本項目光伏電站的建設(shè)規(guī)模為1MV，太陽電池方陣的運行方式采用固定傾角安裝。光伏并網(wǎng)逆變器單機(jī)功率不小于200kW，逆變器自身可以帶有變壓器（一般輸出為三相400V），也可以不帶自身變壓器，逆變后直接并入低壓公共電網(wǎng)，光伏電站的接入系統(tǒng)具有唯一的電網(wǎng)接入點。本設(shè)計1MV光伏并網(wǎng)發(fā)電項目采用多晶硅太陽能電池組件，裝機(jī)總?cè)萘繛?000.12kWp，整體占地面積為4471平方米，其中使用單件組件功率為280W的多晶硅太陽電池組件為4304件。多晶硅光伏方陣的安裝方式固定傾角30度，南北方向排列，每個支架安裝18件STP280-24/Vd型多晶硅組件。本項目采用分散發(fā)電、就地升壓、集中控制、單點并網(wǎng)的技術(shù)方案。整體1MV光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)由2個光伏并網(wǎng)發(fā)電單元組成，每個發(fā)電單元由2臺300kW光伏并網(wǎng)逆變器以及相應(yīng)的配電監(jiān)控單元等相關(guān)設(shè)備組成，除光伏方陣外，其他設(shè)備均安裝在一個電氣室內(nèi)。太陽能產(chǎn)生的直流電經(jīng)光伏并網(wǎng)逆變器逆變成交流電集中送到學(xué)校配電站房400V母線上匯集成1路接入并網(wǎng)接入點，具體參見以下原理框圖3.9：

1W1E嶼握1W1E嶼握光伏系筑并網(wǎng)搬圖圖5.11MV光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)原理示意圖2電氣結(jié)構(gòu)設(shè)計系統(tǒng)直流側(cè)最高工作電壓，在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，系統(tǒng)直流側(cè)的最高工作電壓主要取決于逆變器直流側(cè)最高電壓，以及在直流回路中直流斷路器額定工作電壓。但設(shè)備的工作電壓與設(shè)備所處的工作環(huán)境和海拔高度有關(guān)，洛陽處于沿海亞熱帶地區(qū)，空氣相對比較潮濕，根據(jù)GB311.1《高壓輸變電設(shè)備的絕緣配合》、GB/T16935《低壓系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的絕緣配合》及直流開關(guān)、并網(wǎng)逆變器的資料，電站現(xiàn)場設(shè)備的絕緣水平應(yīng)與正常使用條件基本相當(dāng)。目前，1000kW光伏并網(wǎng)逆變器MPPT直流輸入范圍一般在850V-1020V之間，最大輸入電壓為1080V，塑殼斷路器的額定絕緣水平為1000V（四極串聯(lián)使用），針對光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的直流微型斷路器（S800-PV）最高額定工作電壓為1200V（三極串聯(lián)使用），這樣在直流側(cè)，逆變器的所能承受的電壓較直流斷路器底，所以系統(tǒng)直流側(cè)最高工作電壓為1080V。組件串聯(lián)方式設(shè)計：在本系統(tǒng)中，使用的高效多晶硅組件STP280-24/Vd,在計算組件串聯(lián)數(shù)量時，必須根據(jù)組件的工作電壓和逆變器直流輸入電壓范圍，同時需要考慮組件的開路電壓溫度系數(shù)。根據(jù)以上得知，本系統(tǒng)逆變器最高電壓為1080V，最小MPPT電壓為480V，STP280-24/Vd多晶硅組件的開路電壓為44.8V,峰值工作電壓為35.2V,組件開路電壓溫度系數(shù)為-0.34%/°C,經(jīng)過計算，組件串聯(lián)數(shù)在15-18比較合適。，為了保證方陣的合理排列，我們采用18件STP280-24/Vd多晶硅組件為1個組件串。組件并聯(lián)方式設(shè)計：經(jīng)過計算，共有18件組件串聯(lián)的組件串18個。根據(jù)方陣排列方式，以及組件峰值工作電流大小，多晶硅光伏組件光伏方陣接線箱采用5路匯1路比較合適，每單元光伏方陣共需18個光伏方陣接線箱。3電氣系統(tǒng)構(gòu)成太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)由光伏組件、直流監(jiān)測配電箱、并網(wǎng)逆變器、計量裝置及上網(wǎng)配電系統(tǒng)組成。太陽能通過光伏組件轉(zhuǎn)化為直流電力，通過直流監(jiān)測配電箱匯集至并網(wǎng)型逆變器，將直流電能轉(zhuǎn)化為與電網(wǎng)同頻率、同相位的正弦波電流。由于本工程中發(fā)電功率為1MV，根據(jù)相關(guān)并網(wǎng)技術(shù)原則，直流逆變?yōu)?80V交流后接入當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)。本項目太陽能電池板分布在學(xué)校教學(xué)樓樓頂上。根據(jù)電池板分布情況以及各區(qū)域電池板出力情況，將整個光伏電站分為2個子系統(tǒng)。每個子系統(tǒng)相對獨立，分別由光伏組件、直流監(jiān)測配電箱、并網(wǎng)逆變器等組成。逆變器考慮選擇300kW容量。各子系統(tǒng)逆變器后380V三相交流電，接至低壓公共電網(wǎng)。并網(wǎng)型逆變器選型時除應(yīng)考慮具有過/欠電壓、過/欠頻率、防孤島效應(yīng)、短路保護(hù)、逆向功率保護(hù)等保護(hù)功能外，同時應(yīng)考慮其電壓（電流）總諧波畸變率較小，以盡可能減少對電網(wǎng)的干擾。每個逆變器都連接有若干串光伏電池組件，這些光電組件通過直流監(jiān)測配電箱連接到逆變器。直流監(jiān)測配電箱內(nèi)置組串電流監(jiān)測單元，具有監(jiān)測各組串電流的功能，并以數(shù)據(jù)格式將電流監(jiān)測信息傳輸至逆變器控制器。整個太陽能電池系統(tǒng)采用若干組逆變器，每個逆變器具有自動檢測功能，并能夠隨著太陽能組件接受的功率，以最經(jīng)濟(jì)的方式自動識別并投入運行。平面布置本工程采用單層布置，分別為逆變器室、升壓室、電子設(shè)備間、操作員站，電子設(shè)備間內(nèi)布置直流屏、保護(hù)屏、計量屏等。主設(shè)備選型：（一） 升壓變：不考慮升壓裝置。（二） 低壓進(jìn)線柜：選用MNS型低壓抽出式開關(guān)柜。（三） 高壓出線柜：不考慮高壓柜。計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)項目設(shè)置計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)一套，全面監(jiān)控升壓站運行情況。監(jiān)控系統(tǒng)采集高壓側(cè)的三相電流、電壓、功率、開關(guān)狀態(tài)等。采集各支路的發(fā)電量。監(jiān)控系統(tǒng)通過群控器實現(xiàn)多路逆變器的并列運行。群控器控制多臺逆變器的投入與退出，具備同步并網(wǎng)能力，具有均分逆變器負(fù)載功能，可降低逆變器低負(fù)載時的損耗，并延長逆變器的使用壽命。監(jiān)控系統(tǒng)通過群控器采集各臺逆變器的運行情況。監(jiān)控系統(tǒng)將所有重要信息傳送至監(jiān)控前臺。（1） 保護(hù)出線并網(wǎng)開關(guān)柜上裝設(shè)測控保護(hù)裝置。設(shè)過電壓保護(hù)、低電壓保護(hù)、過頻率保護(hù)、欠頻率保護(hù)。測控保護(hù)裝置將所有信息上傳至監(jiān)控系統(tǒng)。低壓進(jìn)線開關(guān)具備過流脫扣功能。逆變器具備極性反接保護(hù)、短路保護(hù)、孤島效應(yīng)保護(hù)、過熱保護(hù)、過載保護(hù)、接地保護(hù)等，裝置異常時自動脫離系統(tǒng)。（2） 直流本站直流系統(tǒng)電壓為220V，為節(jié)省開支，設(shè)置直流分電屏，由學(xué)校用直流母線給兩回路直流電源至本站，每回直流容量為20A。（3） 計量計量裝置設(shè)置在本站10kV側(cè)，10kV側(cè)分別裝設(shè)計量電流互感器和電壓互感器。計量屏就地布置于電子設(shè)備間。（4） 同期本工程選用的并網(wǎng)型逆變器根據(jù)電網(wǎng)側(cè)頻率、相位自動捕同期。（5） 照明站內(nèi)控制室裝設(shè)熒光燈，各配電裝置室采用廣照型，配照型及各種乳白色玻璃罩照明器。本站設(shè)置部分事故照明燈，燈具采用原有照明配電電源。供配電采用TN-C-S系統(tǒng)。電源系統(tǒng)中性點接地方式。380V采用中性點直接接地方式。（6） 防雷本工程電氣配電裝置采用全戶內(nèi)布置，為使光伏電池組件和電氣建筑在受到直擊雷和感應(yīng)雷的雷擊時能有可靠的保護(hù)，在光伏電池組件支架的非導(dǎo)電體的屋頂上裝設(shè)了避雷帶或避雷針作為防雷保護(hù)，并且避雷帶設(shè)有數(shù)個獨立引下線。（7） 接地為保證人身安全，所有電氣設(shè)備都裝設(shè)接地裝置，并將電氣設(shè)備外殼接地。本發(fā)電項目采用以水平接地體為主，以垂直接地體為支撐的接地網(wǎng)。接地電阻值小于1Q。站用電本站站用電源由原有建筑配電電源提供2路進(jìn)線電源，兩路進(jìn)線電源有失壓自切裝置，以保證站用電源的可靠性。站用電源按20kVA考慮。站用配電裝置采用抽出式開關(guān)柜型式。接入系統(tǒng)方案本工程太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，擬定總裝機(jī)容量為：裝設(shè)光伏電池組件容量約為650kWp；根據(jù)光伏發(fā)電系統(tǒng)裝機(jī)容量和周邊電網(wǎng)實際接線情況，提出如下接入系統(tǒng)方案：該工程通過一回400V線路并網(wǎng)，400V并網(wǎng)線路用戶側(cè)，應(yīng)在公共區(qū)域安裝開關(guān)，并設(shè)置明顯斷開點，以利于檢修和事故處理安全。方案分析本工程中太陽能光伏發(fā)電場的總裝機(jī)容量在系統(tǒng)中所占比例較小，但由于太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的一些特點，發(fā)電裝置接入電網(wǎng)時對系統(tǒng)電網(wǎng)會有一定不利影響。太陽能光伏發(fā)電場并網(wǎng)時在電壓偏差、頻率、諧波和功率因數(shù)方面應(yīng)滿足實用要求并符合標(biāo)準(zhǔn)。本工程光伏發(fā)電場總裝機(jī)容量占上級變電站主變?nèi)萘勘壤^小，經(jīng)計算光伏發(fā)電場并網(wǎng)時對系統(tǒng)側(cè)電壓波動影響較小，在標(biāo)準(zhǔn)允許范圍以內(nèi)。太陽能光伏發(fā)電場運行時，選用的逆變器裝置產(chǎn)生的諧波電壓的總諧波畸變率控制在2.5%以內(nèi)，遠(yuǎn)小于GB14549-1993《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》規(guī)定的5%。光伏發(fā)電場并網(wǎng)運行(僅對三相輸出)時，電網(wǎng)公共連接點的三相電壓不平衡度不超過GB15543-1995《電能質(zhì)量三相電壓允許不平衡度》規(guī)定的數(shù)值，接于公共連接點的每個用戶，電壓不平衡度允許值一般為1.3%。系統(tǒng)保護(hù)由于太陽能光伏發(fā)電容量很小，接入系統(tǒng)電壓等級較低，且不提供短路電流，建議僅在系統(tǒng)側(cè)配置相應(yīng)的保護(hù)設(shè)備快速切除故障即可，光伏發(fā)電場側(cè)不配置線路保護(hù)。監(jiān)控自動化太陽能發(fā)電場配置計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，由計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)完成實施整個發(fā)電場的監(jiān)視控制,并向主站端發(fā)送信息。計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)能實現(xiàn)所有開關(guān)量的采集，并與太陽能逆變器等裝置實現(xiàn)通信。在校內(nèi)設(shè)置一個就地的工程師站，在調(diào)試和檢修期間可以在就地進(jìn)行調(diào)試檢修。正常運行情況下，由設(shè)置在集控室內(nèi)的終端進(jìn)行監(jiān)控。

4設(shè)備清單主要設(shè)備清單如圖5.1表5.1系統(tǒng)設(shè)備清單編號設(shè)備名稱及規(guī)格數(shù)量一、 機(jī)電設(shè)備及安裝工程1.1發(fā)電設(shè)備及安裝工程1.1.1太陽能電池組件43041.1.2支架2281.1.4并網(wǎng)逆變器300KW41.1.5集電線路11.1.6組件安裝費1.2變配電設(shè)備及安裝工程1.2.1低壓交流配電柜41.2.5變配電設(shè)備安裝費1.3其他機(jī)組配套電氣設(shè)備1.3.1直流匯線箱461.3.2直流匯流柜41.3.4計量柜11.3.5UPS電源11.3.6其他機(jī)組配套電氣設(shè)備安裝費1.4接地設(shè)備1.4.1接地設(shè)備11.4.2接地工程安裝費1.5通信和控制設(shè)備及安裝工程1.5.1監(jiān)控系統(tǒng)11.5.2監(jiān)控系統(tǒng)安裝費1.6其他設(shè)備11.6其他設(shè)備11.6.1其他設(shè)備安裝費1.7其它安裝材料11.8設(shè)備及材料運費圖3.35系統(tǒng)節(jié)能量計算節(jié)能法律法規(guī)依據(jù)本工程節(jié)能分析依據(jù)的主要法律法規(guī)有:一《節(jié)能中長期專項規(guī)劃》一《中華人民共和國節(jié)約能源法》—《綜合能耗計算通則》GB/T2589-90《用能單位節(jié)能量計算方法》GB/T13234-1991光伏發(fā)電是一種清潔的能源，既不直接消耗資源，同時又不釋放污染物、廢料，也不產(chǎn)生溫室氣體破壞大氣環(huán)境，也不會有廢渣的堆放、廢水排放等問題，有利于保護(hù)周圍環(huán)境，是一種綠色可再生能源。太陽能光伏發(fā)電是一種清潔能源，與火電相比，可節(jié)約大量的煤炭或油氣資源，有利于環(huán)境保護(hù)。同時，太陽能是取之不竭用之不盡的可在生能源，早開發(fā)早受益。本工程推薦方案擬裝機(jī)650kWp，年均上網(wǎng)電量73.7萬度電。按照火電煤耗平均350g標(biāo)煤/KWh，每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤258噸，減少煙塵排放量約3.49噸，二氧化碳約778.7噸、二氧化硫約2.83噸。6檢測預(yù)留方案太陽能方陣前后左右之間留有寬度不低于0.5米的檢修通道，檢修人員可通過該通道訪問到方陣中任一塊太陽能板進(jìn)行檢測更換等工作。直流匯流箱安裝在方陣中太陽能板背面或側(cè)面支架上，一般位于縱橫通道的交匯處，整體布局整齊劃一，易于訪問。當(dāng)直流側(cè)出現(xiàn)故障時，可檢測匯流箱內(nèi)各個之路的電壓，判斷出有問題的支路，再沿問題之路逐一排查，直到找到故障或失效組件。直流側(cè)橋架沿方陣背面和檢修通道而四通八達(dá)，匯集支路干路電纜直至并網(wǎng)逆變器。橋架采用支托架安裝，蓋板式橋架易于展開檢修電纜，做電纜絕緣測試等工作。并網(wǎng)逆變器/交流配電柜等電氣設(shè)備安裝在通風(fēng)良好的設(shè)備室，交流配電柜中各路輸出均設(shè)有電流互感器，檢測時可直接使用相關(guān)接口，取電壓電流值，進(jìn)行相關(guān)分析。交流配電柜面板上設(shè)有電能分析儀，外部儀器的分析結(jié)果可與電能分析儀數(shù)據(jù)對照。并網(wǎng)逆變器各路輸入輸