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(1)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。(1)光伏陣列效率

3、n 1 ：光伏陣列在1000W/怦太陽輻射強度下， 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、表面塵埃遮擋損不同傾斜面各月的太陽輻射量(KWH/m2)3、傾斜面光伏陣列表面的太陽能輻射量計 從氣象站得到的資料，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，計算經(jīng)驗公式為：R3 =S x sin( a + 3 sin a +D式中：R3 -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3 -光伏陣列傾角根據(jù)當?shù)貧庀缶痔峁┑奶柲茌椛鋽?shù)據(jù)，體數(shù)據(jù)見下表：均為水平面上的太陽能輻射量,需要換算成

4、光伏陣列傾斜面的輻所接受的太陽輻射能與傾角有關，較簡便的輻射量按上述公式計算不同傾斜面的太陽輻射量， 具失、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。(2)逆變器轉(zhuǎn)換效率n 2 :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。(3)交流并網(wǎng)效率 n 3: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=n 1 n 2 Xn 3=85% x 95% x 95%=77%rss e:30*-*36*，3S；4C* 4S ； 3 d193.1-194. J-隔靠195.8

5、-廉1-陝：-呃1-195L b” hISO 2-m s-m &173.9.173. 2174.)76. 4-5月，二時” C-巧 4 ! q雀4 *環(huán):：jf. ?鍬無曲3-2JLS-23S. &234. 了232. 230. 1-b ii dr224. S，-213. R7 Mi72S 1“站.52?1 7nL0月18L9137, 2血,4-1甌齡!01.劇192.11 3M2一乩U&. &148 a15(. 3-1514151假仰15?坤”12不137- 41313-L33.L13兀$137.1強 S-金戦2251. X僅i 7- 2肝乩和2270.幣妙4、太陽能光伏組件串并聯(lián)方案太陽能

6、光伏組件串聯(lián)的組件數(shù)量Ns=560/23.5 0.5=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 X 165Wp=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 十2970疋85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 M仁10 X 6120=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

7、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/tan arcsin(0.648cos-0.399sin )式中為當?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=5025 mm。取光伏電池組件前后排陣列間距5.5米。（2）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

8、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:L23.L23.L L&-&.&-&.r ra.a.s!.s!.&1-2?.1-2?.氣5.&5.&I-I-2 2 d-d- s.s.d d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:(1)群控功能的解釋：這種網(wǎng)絡拓樸結(jié)構(gòu)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。(2)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

9、，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。(3)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。(4)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。(五)太陽能光伏并網(wǎng)逆變器的

10、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)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S費jB5QKV謁寄市武工狠變壓甞.晝大太陽電池牌列功率2T5KWp.量丈萍列幵菊理壓*goovdc 女陽電曲最大功率點跟稼范EB*4同譏k閃OVdcr560.MFPT特務-99h.寒定交浪埔出功萋-23OK1總電盤波乖勞變率，4% Essst功率吋） ）.功率國

11、範0.颶9虬允許電阿電壓范囲三相)320V-JJOAC允詳電網(wǎng)癲宰羅劭475Hz-禪護勒殺扱憧眞接倔護、槿覇操護、乩易枚應保護迥斟 保護*過哉保護、摟地星護.索岳我過壓件護等還訊接口 妊配)R弟或或宏網(wǎng)”便電環(huán)境涅喪-2CU+ :陀0-9=%巳寸(薜乂宅X高1噸600 K 12002260*鯛.rm訂# j 卜 匸工VI.1WK（七）系統(tǒng)組成方案原理框圖 1000備JF&C I-I謖變器5臺35KV0*來毆壓器1000KWP接錢湮變體/ 也4低 壓 配電(五)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

12、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 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

13、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，以保護帝違臺sEJJiM其準確度和穩(wěn)定設備。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

14、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)。(3)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

15、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。 可以配置自動脫離裝置，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

16、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,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。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)

17、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)及工作參數(shù)并上傳到監(jiān)控主機。(2)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、交流電流可查看故障原因F、逆變器機內(nèi)溫度G、時鐘H、頻率I、 功率因

18、數(shù)J、 當前發(fā)電功率K、日發(fā)電量L、 累計發(fā)電量M、 累計C02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,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、 通訊失敗；(3)要求監(jiān)控軟件集成環(huán)境監(jiān)測功能，主要包括日照強度、風速、風向、室外溫度、室 內(nèi)溫度和電池板溫度等參量。(4)要求最短每隔5分鐘存儲一次電站所有運行數(shù)據(jù)，包括環(huán)境數(shù)據(jù)。故障數(shù)據(jù)需要實時存儲。(5)要求至少可以連續(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。(6)要求至少提供中文和英文兩種語言版本。(7)要求可以長期24小時不間斷運行在中文 WINDOWS