5兆瓦并網(wǎng)光伏電站技術(shù)方案y

1、16兆瓦大型并網(wǎng)光伏電站技術(shù)方案二一二年一、項(xiàng)目概況本項(xiàng)目擬建設(shè) 5 兆瓦大型并網(wǎng)光伏電站。出于項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性及技術(shù)可靠性方面的考慮，采用固定式太陽(yáng)能電池方陣（方陣傾角 45º），暫不考慮采用跟蹤系統(tǒng)。5MWp光伏電站共安裝21744 塊 230Wp太陽(yáng)能電池組件（形成由 18 塊串聯(lián)，1208 列支路并聯(lián)的陣列），120 臺(tái)智能匯流箱，20 臺(tái)直流配電柜，20 臺(tái) 250kW并網(wǎng)逆變器，5 臺(tái)交流配電柜，5 臺(tái)S9-1250/35 變壓器和 1 套綜合監(jiān)控系統(tǒng)。項(xiàng)目建設(shè)工期 1 年， 25 年內(nèi)該系統(tǒng)年平均上網(wǎng)電量約為 400萬(wàn)kWh，每年約 5795.43 噸。光伏陣列分別接入 12

2、0 臺(tái)智能匯流箱，每 6 臺(tái)智能匯流箱經(jīng) 1 臺(tái)直流配電柜與 1 臺(tái)250kW 的逆變器連接，5MWp 電站共計(jì) 20 臺(tái) 250kW 的逆變器，經(jīng)逆變器轉(zhuǎn)換后的 400V 交流，經(jīng)站內(nèi)集電線路，每 4 臺(tái)逆變器與 1 臺(tái) S9-1250/35 變壓器連接升壓至 35kV，經(jīng) 35kV輸電線路接到匯流升壓站的 35kV 低壓側(cè)。電站周邊設(shè)圍墻，站內(nèi)建輕鋼結(jié)構(gòu)配電室。電站內(nèi)不設(shè)獨(dú)立的避雷針，但在太陽(yáng)能電池板金屬固定架上設(shè)置簡(jiǎn)易避雷針作為保護(hù)。防止太陽(yáng)電池板方陣設(shè)備遭直接雷擊。太陽(yáng)電池方陣通過(guò)電纜接入防雷匯流箱，匯流箱內(nèi)含有防雷保護(hù)裝置，經(jīng)過(guò)防雷裝置可有效地避免雷擊導(dǎo)致設(shè)備的損壞。按電力設(shè)備接地設(shè)

3、計(jì)規(guī)程，圍繞建筑物敷設(shè)閉合回路的接地裝置。電站內(nèi)接地電阻小于 4 歐，不滿(mǎn)足要求時(shí)添加降阻劑。光伏系統(tǒng)直流側(cè)的正負(fù)電源均懸空，不接地。太陽(yáng)電池方陣支架和機(jī)箱外殼接地，與主接地網(wǎng)通過(guò)鋼絞線可靠連接。二、方案設(shè)計(jì)2.1 方案總體思路2.1.1 設(shè)計(jì)依據(jù)Ø 中華人民共和國(guó)可再生能源法Ø IEC 62093光伏系統(tǒng)中的系統(tǒng)平衡部件-設(shè)計(jì)鑒定Ø IEC 60904-1光伏器件第一部分:光伏電流-電壓特性的測(cè)量Ø IEC 60904-2光伏器件第二部分:標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)電池的要求Ø DB37/T 729-2007光伏電站技術(shù)條件Ø SJ/T 11127-

4、1997光伏（PV）發(fā)電系統(tǒng)過(guò)電保護(hù)導(dǎo)則Ø CECS84-96太陽(yáng)光伏電源系統(tǒng)安裝工程設(shè)計(jì)規(guī)范Ø CECS 85-96太陽(yáng)光伏電源系統(tǒng)安裝工程施工及驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范Ø GB2297-89太陽(yáng)光伏能源系統(tǒng)術(shù)語(yǔ)Ø GB4064-1984電氣設(shè)備安全設(shè)計(jì)導(dǎo)則Ø 半導(dǎo)體逆變器 應(yīng)用導(dǎo)則Ø GB/T 14007-92陸地用太陽(yáng)電池組件總規(guī)范Ø GB/T 14549-1993電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波Ø GB/T 15543-1995電能質(zhì)量 三相電壓允許不平衡度Ø GB/T 18210-2000晶體硅光伏方陣 I-V 特性

5、的現(xiàn)2.1.2 設(shè)計(jì)說(shuō)明本項(xiàng)目擬建設(shè) 5MWp 并網(wǎng)光伏電站，系統(tǒng)沒(méi)有儲(chǔ)能裝置，太陽(yáng)電池將日光轉(zhuǎn)換成直流電，通過(guò)逆變器變換成 400V 交流電，通過(guò)升壓變壓器與 35kV 高壓輸電線路相連，再通過(guò)輸電線路將電力輸送到變電站。有陽(yáng)光時(shí)，光伏系統(tǒng)將所發(fā)出的電饋入 35kV 線路，沒(méi)有陽(yáng)光時(shí)不發(fā)電。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障或變電站由于檢修臨時(shí)停電時(shí)，光伏電站也會(huì)自動(dòng)停機(jī)不發(fā)電；當(dāng)電網(wǎng)恢復(fù)后，光伏電站會(huì)檢測(cè)到電網(wǎng)的恢復(fù)，而自動(dòng)恢復(fù)并網(wǎng)發(fā)電。建設(shè)內(nèi)容如下：Ø 5MWp 光伏電站和高壓輸電網(wǎng)并網(wǎng)的總體設(shè)計(jì)Ø 大型光伏電站與高壓電網(wǎng)并網(wǎng)接入系統(tǒng)和保護(hù)裝置開(kāi)發(fā)Ø 單臺(tái)功率為 250kW 的

6、三相光伏并網(wǎng)逆變器的引進(jìn)、消化吸收Ø 研究采用多機(jī)并聯(lián)方式實(shí)現(xiàn)大型光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的控制調(diào)度策略Ø 研究多臺(tái)逆變器同時(shí)并網(wǎng)的互相影響及對(duì)抗策略Ø 大型光伏電站運(yùn)行參數(shù)監(jiān)測(cè)及遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸和遠(yuǎn)程控制技術(shù)Ø 開(kāi)發(fā)功能完備的大型光伏電站中心監(jiān)控軟件Ø 5MWp 大型并網(wǎng)光伏電站的施工建設(shè)和運(yùn)行Ø 大型并網(wǎng)光伏電站技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境評(píng)價(jià)2.1.3 設(shè)計(jì)原則5MWp 大型并網(wǎng)光伏電站，推薦采用分塊發(fā)電、集中并網(wǎng)方案。由于太陽(yáng)能電池組件和并網(wǎng)逆變器都是模塊化的設(shè)備，可以象搭積木一樣一塊塊搭起來(lái)，也特別適合于分期實(shí)施。5MWp 光伏電站可以分為 5 個(gè)

7、 1MWp 的子系統(tǒng)，而 1MWp 的子系統(tǒng)也必須由更小的子系統(tǒng)組合而成。按照 5 個(gè) 1MWp 的光伏并網(wǎng)發(fā)電單元進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且每個(gè) 1MWp 發(fā)電單元采用 4 臺(tái)250kW 并網(wǎng)逆變器的方案。每個(gè)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(gè)太陽(yáng)能電池陣列，太陽(yáng)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變壓配電裝置。設(shè)計(jì)的基本原則：1MWp 太陽(yáng)電池組件子系統(tǒng)可以分為 4 個(gè) 250kWp 方陣，分別與一臺(tái) 250kW 逆變器相連，4 臺(tái)逆變器的輸出并聯(lián)接入升壓變壓器的初級(jí)；每個(gè) 1MWp 光伏子系統(tǒng)配備一臺(tái)1250kVA 的升壓變壓器，

8、5MWp 光伏電站共需要 5 臺(tái)升壓變壓器。5 臺(tái)升壓變壓器的次級(jí)（高壓側(cè)）并聯(lián)與 35kV 高壓電網(wǎng)相連。2.1.4 進(jìn)度安排5 兆瓦大型并網(wǎng)光伏電站的建設(shè)周期不超過(guò)一年。2.2 具體方案2.2.1 系統(tǒng)構(gòu)成光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)由太陽(yáng)電池組件、方陣防雷接線箱、直流配電柜、光伏并網(wǎng)逆變器、配電保護(hù)系統(tǒng)、電力變壓器和系統(tǒng)的通訊監(jiān)控裝置組成。5MWp 大型并網(wǎng)光伏發(fā)電站主要組成如下：Ø 5MWp 晶體硅太陽(yáng)能電池組件及其支架建議采用 230Wp 晶體硅組件；Ø 方陣防雷接線箱設(shè)計(jì)采用帶組串監(jiān)控的智能匯流箱（室外方陣場(chǎng)）；Ø 直流防雷配電柜將若干智能匯流箱匯流輸入逆變器；&

9、#216; 光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計(jì)采用帶工頻隔離變壓器的 250kW 光伏并網(wǎng)逆變器；Ø 35kV 開(kāi)關(guān)柜（交流配電和升壓變壓器）設(shè)計(jì)采用 1250kVA/35kV 升壓變壓器；Ø 系統(tǒng)的通訊監(jiān)控裝置設(shè)計(jì)采用光伏電站綜合監(jiān)控系統(tǒng)。表 2.1.1 5MWp 大型并網(wǎng)光伏電站主要配置表序號(hào)項(xiàng)目名稱(chēng)規(guī)格型號(hào)數(shù)量1總裝機(jī)容量5MWp25 年年均發(fā)電量 萬(wàn) kWh2太陽(yáng)電池組件多晶 230Wp21744 塊3太陽(yáng)電池組件支架鍍鋅角鋼1238 噸4方陣防雷接線箱噴塑密封120 臺(tái)5直流配電柜250kW20 臺(tái)6光伏并網(wǎng)逆變器250kW20 臺(tái)7交流配電柜1MW5 臺(tái)8升壓變壓器1250kV

10、A5 臺(tái)9電流互感器300/55 套10斷路器-5 套11隔離開(kāi)關(guān)-5 套12計(jì)量裝置-5 臺(tái)13防雷及接地裝置-20 套14控制檢測(cè)傳輸系統(tǒng)-1 套2.2.2 太陽(yáng)電池陣列設(shè)計(jì)1、太陽(yáng)電池組件選型目前使用較多的兩種太陽(yáng)能電池板是單晶硅和多晶硅太陽(yáng)電池組件。1> 單晶硅太陽(yáng)能電池目前單晶硅太陽(yáng)能電池板的單體光電轉(zhuǎn)換效率為 16%18%，是轉(zhuǎn)換效率最高的，但是制作成本高，還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的應(yīng)用。2> 多晶硅太陽(yáng)能電池多晶硅太陽(yáng)能電池板的單體光電轉(zhuǎn)換效率約 15%17%。制作成本比單晶硅太陽(yáng)能電池要便宜一些，材料制造簡(jiǎn)便，節(jié)約電耗，總生產(chǎn)成本較低，因此得到大量發(fā)展。本方案設(shè)計(jì)采用 23

11、0Wp 多晶硅太陽(yáng)電池組件，見(jiàn)圖。圖 太陽(yáng)電池組件 組件電性能參數(shù)型號(hào)電性能參數(shù)組件外形CLS-230PVoc(V)Isc(A)Vm(V)Im(A)Pm(W)電池片規(guī)格(mm)規(guī)格(mm)重量(kg)工作溫度()230156×1561650×992×50-40+85表 2.2.1 230Wp 太陽(yáng)電池組件技術(shù)參數(shù)注：標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件（STC）下、1000W/m2的輻照度、25的電池溫度。1> Isc 是短路電流：即將太陽(yáng)能電池置于標(biāo)準(zhǔn)光源的照射下，在輸出端短路時(shí)，流過(guò)太陽(yáng)能電池兩端的電流。測(cè)量短路電流的方法，是用內(nèi)阻小于 1 的電流表接在太陽(yáng)能電池的兩端。2&g

12、t; Im 是峰值電流。3> Voc是開(kāi)路電壓，即將太陽(yáng)能電池置于 100MW/cm2的光源照射下，在兩端開(kāi)路時(shí)，太陽(yáng)能電池的輸出電壓值?？捎酶邇?nèi)阻的直流毫伏計(jì)測(cè)量電池的開(kāi)路電壓。4> Vm 是峰值電壓。5> Pm 是峰值功率，太陽(yáng)能電池的工作電壓和電流是隨負(fù)載電阻而變化的，將不同阻值所對(duì)應(yīng)的工作電壓和電流值做成曲線就得到太陽(yáng)能電池的伏安特性曲線。如果選擇的負(fù)載電阻值能使輸出電壓和電流的乘積最大，即可獲得最大輸出功率，用符號(hào) Pm 表示。此時(shí)的工作電壓和工作電流稱(chēng)為最佳工作電壓和最佳工作電流，分別用符號(hào) Vm 和 Im 表示，即Pm=Im×Vm。太陽(yáng)能電池板的工作電

13、壓和 Voc 均為輸出電壓, Voc 指太陽(yáng)能電池板無(wú)負(fù)載狀態(tài)下的輸出電壓，工作電壓指太陽(yáng)能電池板連接負(fù)載后的最低輸出電壓，工作電流指太陽(yáng)能電池板輸出的額定電流。太陽(yáng)能電池板的一個(gè)重要性能指標(biāo)是峰值功率 Wp，即最大輸出功率，也稱(chēng)峰瓦，是指電池在正午陽(yáng)光最強(qiáng)的時(shí)候所輸出的功率，光強(qiáng)在 1000 瓦左右。 I-V 曲線圖如圖 2.2.4I-V 曲線圖所示。圖 2.2.2 I-V 曲線圖 如何保證組件高效和長(zhǎng)壽命保證組件高效和長(zhǎng)壽命，主要取決于以下四點(diǎn)：高轉(zhuǎn)換效率、高質(zhì)量的電池片；高質(zhì)量的原材料，例如：高的交聯(lián)度的 EVA、高粘結(jié)強(qiáng)度的封裝劑（中性硅酮樹(shù)脂膠）、高透光率高強(qiáng)度的鋼化玻璃等；合理的封

14、裝工藝；員工嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。由于太陽(yáng)電池屬于高科技產(chǎn)品，生產(chǎn)過(guò)程中一些細(xì)節(jié)問(wèn)題，一些不起眼問(wèn)題如應(yīng)該戴手套而不戴、應(yīng)該均勻的涂刷試劑而潦草完事等都是影響產(chǎn)品質(zhì)量的大敵，所以除了制定合理的制作工藝外，員工的認(rèn)真和嚴(yán)謹(jǐn)是非常重要的。2、光伏陣列表面傾斜度設(shè)計(jì)從氣象站得到的資料，均為水平面上的太陽(yáng)能輻射量，需要換算成光伏陣列傾斜面的輻射量才能進(jìn)行發(fā)電量的計(jì)算。對(duì)于某一傾角固定安裝的光伏陣列，所接受的太陽(yáng)輻射能與傾角有關(guān)，較簡(jiǎn)便的輻射量計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式為：RS×sin(+)/sin+D式中：R傾斜光伏陣列面上的太陽(yáng)能總輻射量S 水平面上太陽(yáng)直接輻射量D 散射輻射量中午時(shí)分的太陽(yáng)高度角光伏陣列傾角

15、根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀缶痔峁┑奶?yáng)能輻射數(shù)據(jù)，按上述公式可以計(jì)算出不同傾斜面的太陽(yáng)輻射量，確定太陽(yáng)能光伏陣列安裝傾角。本方案假設(shè)設(shè)計(jì)太陽(yáng)能光伏陣列安裝傾角為 45°時(shí)，全年接受到的太陽(yáng)能輻射能量最大?？紤]到跟蹤系統(tǒng)雖然能提高系統(tǒng)效率，但需要維護(hù)，而且會(huì)增加故障率，因此本項(xiàng)目設(shè)計(jì)采用固定的光伏方陣。2.2.3 智能匯流箱設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)際情況，5 兆瓦大型并網(wǎng)光伏電站配置成 3 組 993.600kWp 和 2 組的太陽(yáng)電池陣列，總共需要 20 臺(tái) 250kW 的并網(wǎng)逆變器，其中每臺(tái)逆變器需配置 6 臺(tái)智能匯流箱，5MWp 光伏電站共需匯流箱 120 臺(tái)。2.2.4 直流配電柜設(shè)計(jì)每臺(tái)直流配電柜按照

16、250kWp 的直流配電單元進(jìn)行設(shè)計(jì)，1MWp 光伏并網(wǎng)單元需要 4臺(tái)直流配電柜。每個(gè)直流配電單元可接入 6 路光伏方陣防雷匯流箱，5MWp 并網(wǎng)光伏電站共需配置 20 臺(tái)直流配電柜。每臺(tái)直流配電柜分別接入 1 臺(tái) 250kW 逆變器，如下圖所示：圖 2.2.4 直流配電柜2.2.5 光伏并網(wǎng)逆變器本方案設(shè)計(jì)采用光伏并網(wǎng)變流器，每臺(tái)逆變器的額定功率為 250kW，均含有隔離并網(wǎng)變壓器，實(shí)現(xiàn)電氣隔離。逆變器的核心控制采用基于 SVPWM 的無(wú)沖擊同步并網(wǎng)技術(shù)，保證系統(tǒng)輸出與電網(wǎng)同頻、同相和同幅值。圖 2.2.5 250kW 光伏并網(wǎng)變流器 性能特點(diǎn) 大功率 IGBT 模塊并聯(lián)技術(shù)，過(guò)載能力強(qiáng) 功

17、率組件模塊化設(shè)計(jì)，便于組裝調(diào)試及維護(hù) DSP 全數(shù)字化矢量控制，性能優(yōu)異 先進(jìn)的最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)（MPPT） 寬電壓輸入范圍，提高發(fā)電效益 高效工頻變壓器隔離，安全可靠，提高效率 全新的整機(jī)散熱方案，提高散熱效率 完善的故障自檢、保護(hù)和顯示功能，系統(tǒng)的可靠性更高 標(biāo)準(zhǔn)通訊接口，便于遠(yuǎn)程監(jiān)控 智能觸摸人機(jī)界面 可適應(yīng)惡劣的電網(wǎng)環(huán)境 技術(shù)指標(biāo)表 2.2.2 250kW 光伏并網(wǎng)變流器（SunVert250）額定輸出電流380 A并網(wǎng)電壓范圍380 VAC（-15% +10%）并網(wǎng)電壓頻率50 ± 0.5 Hz電流畸變率（THD）< 4%（額定功率）功率因數(shù)（額定功率）系統(tǒng)最大效率

18、97%工作溫度-25 +55冷卻方式強(qiáng)迫風(fēng)冷防護(hù)等級(jí)IP20顯示/操作液晶觸摸屏通信接口以太網(wǎng)外形尺寸寬×高×深2200×2000×850 (mm)重量2000 kg直流側(cè)推薦光伏組件功率275 kWp最大直流輸入電壓880 VDCMPPT 電壓范圍450 VDC 820 VDC最大額定電流600 A交流側(cè)額定輸出功率250 kW2.2.6 配電保護(hù)裝置配電保護(hù)裝置包括并網(wǎng)解列點(diǎn)、可視斷點(diǎn)、保護(hù)接觸器、三相電度表或采用智能網(wǎng)絡(luò)儀表（用于計(jì)量太陽(yáng)能電池組件的發(fā)電量）等。以 250kWp 單元為例，250kWp 太陽(yáng)電池組件方陣配備一臺(tái) 250kW 并網(wǎng)逆變

19、器，逆變器的輸出接到匯流總線，通過(guò)匯流總線接到35kV/1250kVA 升壓電力變壓器的低壓側(cè)。配電線路如下圖所示。圖 單元配電線路圖2.2.7 升壓變壓器擬選用全密封電力變壓器，該產(chǎn)品為免維護(hù)型箱式變壓器，其裝配采用防松緊固件，油箱與箱蓋可采用焊接型式連接，變壓器油不會(huì)吸收空氣中的水份，絕緣強(qiáng)度不會(huì)降低，因油箱內(nèi)氧氣無(wú)法進(jìn)入，從而減緩了絕緣材料的老化，大大提高了產(chǎn)品的使用壽命。圖 2.2.7 35kV 級(jí) S9 型雙繞組無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓配電變壓器表 2.2.3 35kV 級(jí) S9 型雙繞組無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓配電變壓器技術(shù)數(shù)據(jù)2.2.8 發(fā)電計(jì)量系統(tǒng)配置方案1、發(fā)電計(jì)量?jī)x表配置示意圖、儀表類(lèi)型光伏發(fā)電設(shè)備的

20、計(jì)量點(diǎn)通常設(shè)在光伏并網(wǎng)逆變器的并網(wǎng)側(cè)，該電度表是一塊多功能數(shù)字式電度表，不僅要具有優(yōu)越的測(cè)量技術(shù)，還要有非常高的抗干擾能力和可靠性。同時(shí)，該表還可以提供靈活的功能：顯示電表數(shù)據(jù)、顯示費(fèi)率、顯示損耗、狀態(tài)信息、報(bào)警等。此外，顯示的內(nèi)容、功能和參數(shù)可通過(guò)光電通訊口用維護(hù)軟件來(lái)修改，通過(guò)光電通訊口還可處理報(bào)警信號(hào)，讀取電度表數(shù)據(jù)。（1）發(fā)電計(jì)量?jī)x表配置示意圖（2）儀表類(lèi)型本項(xiàng)目擬采用三相感應(yīng)式交流電能表，該產(chǎn)品性能穩(wěn)定可靠，可以用于計(jì)量三相電網(wǎng)中有功電能，提供雙向計(jì)量。圖 2.2.9 三相感應(yīng)式交流電能表2、數(shù)據(jù)采集方案并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)綜合監(jiān)控系統(tǒng)的基本功能包括：Ø 光伏并網(wǎng)逆變器運(yùn)行狀態(tài)

21、的監(jiān)視；Ø 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量計(jì)量與統(tǒng)計(jì)；Ø 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)環(huán)境檢測(cè)；Ø 光伏并網(wǎng)逆變器運(yùn)行調(diào)度。（1）監(jiān)控系統(tǒng)功能介紹光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)采用具有國(guó)際先進(jìn)技術(shù)水平的國(guó)產(chǎn)化設(shè)備。自動(dòng)化通訊、數(shù)據(jù)采集技術(shù)，結(jié)合了 SCADA 系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，是一套完整高效的光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)，具備本地和遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。本地監(jiān)控系統(tǒng)采用安裝在變流柜上觸摸屏，監(jiān)控范圍包括環(huán)境參數(shù)、匯流箱、光伏并網(wǎng)逆變器等。主要監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)包括光伏發(fā)電單元的直流輸出電壓、電流和功率，光伏并網(wǎng)逆變器進(jìn)出側(cè)電壓、電流、功率、并網(wǎng)頻率和內(nèi)部參數(shù)，另外還有環(huán)境溫度、光照度等。遠(yuǎn)程中心監(jiān)控系統(tǒng)采集各本地監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行

22、數(shù)據(jù)匯總、查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)、報(bào)警等功能。用戶(hù)在辦公室也能實(shí)時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，并能查詢(xún)發(fā)電量統(tǒng)計(jì)和故障信息。光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)具備開(kāi)放性和很好的可維護(hù)性，用戶(hù)界面友好，易于管理和應(yīng)用，其數(shù)據(jù)管理和分析工具，能滿(mǎn)足企業(yè)生產(chǎn)管理的需要，具備很好的實(shí)用性。（2）監(jiān)控體系結(jié)構(gòu)光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控設(shè)備（如光伏并網(wǎng)逆變器、匯流箱、光照強(qiáng)度傳感器、溫度傳感器、電池檢測(cè)器等），本地觸摸屏、遠(yuǎn)程監(jiān)控中心等組成。如下結(jié)構(gòu)示意圖：圖 2.2.10 光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)示意圖光照強(qiáng)度傳感器、環(huán)境溫度傳感器和基準(zhǔn)電池等可通過(guò)模擬信號(hào)（如 4-20mA 信號(hào)）進(jìn)入就近變流柜，用模擬量采集模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。采集模塊帶 RS485

23、 接口，采用 modbus RTU協(xié)議。匯流箱信號(hào)也采用串口 modbus RTU 協(xié)議，就近的諾干個(gè)匯流箱可掛在一條 485 總線上，接入對(duì)應(yīng)變流柜。光伏并網(wǎng)逆變器通過(guò)本地觸摸屏來(lái)進(jìn)行操作和數(shù)據(jù)監(jiān)視，同時(shí)光伏并網(wǎng)逆變器數(shù)據(jù)由觸摸屏的 RJ45 端口采用 Modbus/Tcp 協(xié)議傳到遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。如圖，能比較清楚地了解變流柜內(nèi)數(shù)據(jù)流。監(jiān)控中心將與各設(shè)備通訊的數(shù)據(jù)存入自己的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)通訊速率，動(dòng)態(tài)更新數(shù)據(jù)。監(jiān)控中心的顯示界面的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)從自己的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)獲取。圖 2.2.11 光伏并網(wǎng)逆變器數(shù)據(jù)流示意圖3、本地觸摸屏監(jiān)控觸摸屏與光伏并網(wǎng)逆變器、采集模塊以及匯流箱采用 485 串口通訊，通過(guò)

24、 485 協(xié)議進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)收發(fā)，數(shù)據(jù)交換是雙向的，也能對(duì)設(shè)備進(jìn)行命令控制和參數(shù)修改。通過(guò)運(yùn)行界面，用戶(hù)能查看設(shè)備運(yùn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，也能根據(jù)需要，對(duì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整和對(duì)設(shè)備的啟?；蚬ぷ鳡顟B(tài)進(jìn)行控制。數(shù)據(jù)顯示方式多樣化，有直接數(shù)據(jù)顯示、柱狀圖顯示、趨勢(shì)曲線顯示、動(dòng)畫(huà)顯示等，以下是用戶(hù)界面示例：圖 2.2.12 數(shù)據(jù)顯示示例本地觸屏還可保持部分歷史數(shù)據(jù)在自己的存儲(chǔ)器中，單由于存儲(chǔ)空間有限，不能保持大量長(zhǎng)期歷史數(shù)據(jù)。以下是歷史報(bào)表示例：圖 2.2.13 歷史報(bào)表示例當(dāng)有故障發(fā)生時(shí)，報(bào)警提示窗產(chǎn)生提示信息，另外歷史報(bào)警內(nèi)容可在報(bào)警表查詢(xún)到。以下是報(bào)警查詢(xún)界面，系統(tǒng)提供完備的用戶(hù)管理機(jī)制，為不同用戶(hù)設(shè)定不同的權(quán)限

25、。圖 2.2.14 報(bào)警查詢(xún)示例4、遠(yuǎn)程監(jiān)控中心遠(yuǎn)程監(jiān)控中心軟件采用北京能高 NSPM 光伏電站監(jiān)控軟件，硬件采用專(zhuān)門(mén)的工控機(jī)和數(shù)據(jù)服務(wù)器，能對(duì)現(xiàn)場(chǎng)所有設(shè)備進(jìn)行管理。系統(tǒng)具有強(qiáng)大的分析和查詢(xún)工具，滿(mǎn)足如設(shè)備狀態(tài)分析和集中監(jiān)視、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢(xún)、生產(chǎn)報(bào)表、歷史趨勢(shì)分析、故障診斷等需求。監(jiān)控中心由工程師站、歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器、操作員站等組成，通過(guò)核心交換機(jī)采用以太網(wǎng)連接，本地觸摸屏接入核心交換機(jī)。結(jié)構(gòu)示意圖如下：圖 2.2.15 監(jiān)控中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖工程師站負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)組態(tài)，歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器用于存儲(chǔ)大量歷史數(shù)據(jù)，操作員站用于數(shù)據(jù)瀏覽和操作。必要時(shí)，這三個(gè)站能合并為一個(gè)站。NSPM 由通訊組件，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，界面

26、顯示組件，WEB 發(fā)布組件等組成，是一款專(zhuān)門(mén)針對(duì)光伏電站監(jiān)控的軟件系統(tǒng)。通訊組件用于和本地設(shè)備通訊，根據(jù)不同的接口，可選擇串口、現(xiàn)場(chǎng)總線接口、以太網(wǎng)、OPC 等接口；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是整個(gè)軟件的核心，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和報(bào)警處理，并能提供關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)接口；界面顯示是系統(tǒng)與用戶(hù)的接口，用于顯示和查詢(xún)數(shù)據(jù)以及修改參數(shù)，數(shù)據(jù)顯示方式多樣化，有直接數(shù)據(jù)顯示、柱狀圖分析、報(bào)表、趨勢(shì)曲線、動(dòng)畫(huà)顯示和報(bào)警提示等。圖 2.2.16 NSPM 顯示示例通過(guò)數(shù)據(jù)服務(wù)器，系統(tǒng)能夠長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)從光伏發(fā)電系統(tǒng)中檢測(cè)的數(shù)據(jù)。NSPM可對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行組織，查詢(xún)?nèi)請(qǐng)?bào)、月報(bào)、年報(bào)，還可對(duì)歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。系統(tǒng)具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析能力，例如對(duì)發(fā)電

27、量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，換算成等效煤炭消耗，CO2、SO2減排量等，還能顯示當(dāng)前發(fā)電功率,日發(fā)電量累計(jì),月發(fā)電量累計(jì),年發(fā)電量累計(jì),總發(fā)電量累計(jì)等。報(bào)表數(shù)據(jù)能進(jìn)行打印。圖 2.2.17 報(bào)表查詢(xún)示例報(bào)警的產(chǎn)生主要有三種，一種是設(shè)備傳來(lái)的報(bào)警信號(hào)或故障代碼，第二種是根據(jù)采集數(shù)據(jù)產(chǎn)生報(bào)警（如數(shù)據(jù)越限或偏差，變化過(guò)快等），第三種是通訊故障報(bào)警。根據(jù)報(bào)警嚴(yán)重性不同，可分三個(gè)優(yōu)先級(jí)，在實(shí)時(shí)報(bào)警顯示和系統(tǒng)報(bào)警窗口顯示中，首先顯示高優(yōu)先級(jí)報(bào)警。報(bào)警提示方式有多種，有報(bào)警指示燈提示、顏色變化、彈出式提示、聲音報(bào)警等。系統(tǒng)提供了完備的安全保護(hù)機(jī)制，以保證生產(chǎn)過(guò)程的安全可靠。用戶(hù)管理將用戶(hù)分為操作人員、工程師、開(kāi)發(fā)人員等多個(gè)

28、級(jí)別，并可根據(jù)級(jí)別限制對(duì)重要工藝參數(shù)的修改，以有效避免生產(chǎn)過(guò)程中的誤操作。另外系統(tǒng)具有 C/S 和 B/S 雙重結(jié)構(gòu)。采用 C/S 模式，本地客戶(hù)端能查詢(xún)服務(wù)器數(shù)據(jù)，進(jìn)行交互式操作。采用 B/S 模式系統(tǒng)通過(guò) web 發(fā)布，客戶(hù)端不需要安裝監(jiān)控軟件，也能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視（以瀏覽器通過(guò) Internet/Intranet 方式），在辦公室之外通過(guò)訪問(wèn)企業(yè)的 Web 服務(wù)器也能夠?yàn)g覽光伏發(fā)電的生產(chǎn)實(shí)況。為了能保證監(jiān)控機(jī)能不間斷的記錄電站數(shù)據(jù)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)專(zhuān)門(mén)提供一套 UPS 電源系統(tǒng)為監(jiān)控系統(tǒng)提供電源，UPS 系統(tǒng)和室內(nèi)供電系統(tǒng)連接，在電網(wǎng)停電、掉電的情況下，盡可能保證電站運(yùn)行數(shù)據(jù)的正常記錄和對(duì)電站的監(jiān)控

29、。2.2.9 環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置在太陽(yáng)能光伏發(fā)電場(chǎng)內(nèi)配置 1 套環(huán)境監(jiān)測(cè)儀，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)日照強(qiáng)度、風(fēng)速、風(fēng)向、溫度等參數(shù)。圖 2.2.18 環(huán)境監(jiān)測(cè)儀該裝置由風(fēng)速傳感器、風(fēng)向傳感器、日照輻射表、測(cè)溫探頭、控制盒及支架組成?？蓽y(cè)量環(huán)境溫度、風(fēng)速、風(fēng)向和輻射強(qiáng)度等參量，其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)。三、初步工程設(shè)計(jì)3.1 土建設(shè)計(jì)1、5MWp 光伏電站圍墻設(shè)計(jì)光伏電站為了防止圍墻遮擋太陽(yáng)光及從安全、美觀、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用考慮，采用磚圍墻與鐵柵欄相結(jié)合，總高為。圍墻基礎(chǔ)采用平毛石砌筑，磚砌圍墻寬為，高為，以上為鐵柵欄 2m 高， 鐵柵欄圍墻每隔 4.5m 固定鍍鋅鋼管立柱，鋼管立柱之間為

30、 10 號(hào)鍍鋅鋼絲網(wǎng)，網(wǎng)孔 100×100。光伏方陣與四周?chē)鷫嚯x為 6m。圍墻南北中部各設(shè)鋼管柵欄門(mén)一個(gè)。2、方陣支架基礎(chǔ)設(shè)計(jì)該項(xiàng)目單板如果采用 230Wp的太陽(yáng)電池組件，一斜排 4 塊太陽(yáng)電池組件。其中，230Wp單板尺寸為：1650mm×992mm×50mm，假設(shè)方陣傾角為 45o。方陣支架基礎(chǔ)采用C25 混凝土現(xiàn)澆，預(yù)埋安裝地角螺栓，單個(gè)基礎(chǔ) 0.06m³。3、光伏電站配電室設(shè)計(jì)光伏電站配電室采用輕鋼及彩鋼夾芯板圍護(hù)結(jié)構(gòu)，建筑面積約 100m²。4、計(jì)算太陽(yáng)電池方陣間距和光伏電站占地計(jì)算當(dāng)太陽(yáng)能電池組件子陣前后安裝時(shí)的最小間距 D。一般

31、確定原則：冬至當(dāng)天早 9:00 至下午 3:00 太陽(yáng)能電池組件方陣不應(yīng)被遮擋。計(jì)算公式如下：)式中：為緯度(在北半球?yàn)檎?、南半球?yàn)樨?fù))，根據(jù)項(xiàng)目地點(diǎn)經(jīng)緯度計(jì)算；假設(shè)方陣傾角設(shè)計(jì)為 45º（可以根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目地點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整）；H：為光伏方陣陣列的高度；光伏方陣陣列間距應(yīng)不小于 D。太陽(yáng)電池組件組件排布方式為：根據(jù)并網(wǎng)逆變器的輸入要求，采用 230Wp 組件 18 塊串聯(lián)為 1 組串。方陣采用 4 行×9列方式排列，方陣間距。5MWp 太陽(yáng)能電池共安裝 230Wp 太陽(yáng)能電池組件 21744 塊（實(shí)際功率達(dá)），每陣 36 塊組件，共 604 陣。604 個(gè)子陣組成 5MWp的太陽(yáng)能電池組件方陣場(chǎng)。東西方向放置 25 子陣、南北方向放置 25 子陣。占地 400×200=80000m2，約 120 畝。此用地面積為根據(jù)通常情況得出的估值，實(shí)際使用面積應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行計(jì)算，考慮盈余，建議規(guī)劃用地 150 畝。3.2 電站防雷和接地設(shè)計(jì)為了保證本工程光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)安全可靠，防止因雷擊、浪涌等外在因素導(dǎo)致系統(tǒng)器件的損壞等情況發(fā)生，系統(tǒng)的防雷接地裝置必不可少。（1）地線是避雷、防雷的關(guān)鍵，在進(jìn)行配電室基礎(chǔ)建設(shè)和太陽(yáng)電池方陣基礎(chǔ)建