廠房屋頂分布式光伏發(fā)電項目電氣設(shè)計方案

1、廠房屋頂分布式光伏發(fā)電項目電氣設(shè)計方案1.1接入系統(tǒng)方式廠區(qū)現(xiàn)共有6468KWp裝機容量。本項目采用“自發(fā)自用，余電上網(wǎng)”方式并網(wǎng)，擬采用將光伏發(fā)電以1路10kV電壓等級接入電網(wǎng)。1.2電氣主接線本期工程建設(shè)規(guī)模為6468KWp,全部采用275Wp單晶硅光伏組件，電站共設(shè)6個發(fā)電子系統(tǒng)。每個光伏發(fā)電單元經(jīng)1臺lOOOkVA升壓變壓器將逆變器輸出交流電壓進行升壓。本電站以10kV電壓等級接入電網(wǎng)，結(jié)合組串布置情況，集電線路采用將6臺箱變并聯(lián)通過電纜線路與原配電房10kV段連接并網(wǎng)。1.3短路電流計算本工程暫按短路電流31.5kA來選擇電氣設(shè)備。L4主要電氣設(shè)備選擇L4.1并網(wǎng)逆變器選擇并網(wǎng)逆變器

2、是太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部件，是將太陽能電池板所發(fā)出的直流電能轉(zhuǎn)化為可與系統(tǒng)連接的交流電能的核心設(shè)備，并網(wǎng)逆變器的質(zhì)量和效率直接影響到發(fā)電量的輸出，對經(jīng)濟效益和能源的利用都具有重要的影響。所以，并網(wǎng)逆變器的選擇是整個太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的一個重要環(huán)節(jié)。逆變器的選型主要應(yīng)考慮以下幾個問題。（1）性能可靠，效率高光伏發(fā)電系統(tǒng)當(dāng)前的發(fā)電成本較高，如果在發(fā)電過程中逆變器自身消耗能量過多或逆變失效，必然導(dǎo)致總發(fā)電量的損失和系統(tǒng)經(jīng)濟性下降，所以要求逆變器可靠、效率高，并能根據(jù)光伏電池組件當(dāng)前的運行狀況輸出最大功率（MPPT）O逆變器的效率包括最大效率、歐洲效率和MPPT效率。光伏逆變器的工作范圍很寬，

3、歐洲效率（按照在不同功率點效率根據(jù)加權(quán)公式計算）更能反映逆變器在不同輸入功率時的綜合效率特性。（2）要求直流輸入電壓有較寬的適合范圍因為光伏電池的端電壓隨負載和日照強度而變化，這就要求逆變電源必須在較大的直流輸入電壓范圍內(nèi)保證正常工作，并保證交流輸出電壓穩(wěn)定。（3）具有保護功能并網(wǎng)逆變器還應(yīng)具有交流過壓、欠壓保護，超頻、欠頻保護，高溫保護，交流及直流的過流保護，直流過壓保護，防孤島保護等保護功能。（4）波形畸變小，功率因數(shù)高當(dāng)大型光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運行時，為避免對公共電網(wǎng)的電力污染，要求逆變電源輸出正弦波，電流波形必須與外電網(wǎng)一致，波形畸變小于5%,高次諧波含量小于3%,功率因數(shù)接近于1。（5）

4、監(jiān)控和數(shù)據(jù)釆集逆變器應(yīng)有多種通訊接口進行數(shù)據(jù)采集并發(fā)送到主監(jiān)控室，其控制器還應(yīng)有模擬輸入端口與外部傳感器相連，測量日照和溫度等數(shù)據(jù)，便于整個電站數(shù)據(jù)處理分析。在并網(wǎng)控制方面，有集中和分散兩種控制方式。集中控制時使用大功率并網(wǎng)逆變器，將多組太陽能電池板串并聯(lián)后，以直流母線形式匯集后送到大功率并網(wǎng)逆變器，經(jīng)DC/AC變換升壓輸送到電網(wǎng)；分散控制時采用多臺小容量逆變器，各逆變器輸出并聯(lián)在同一交流母線升壓后輸送至電網(wǎng)。本工程初步采用并網(wǎng)逆變器集中控制。逆變器由監(jiān)控器統(tǒng)一控制，每臺監(jiān)控器可管理多臺逆變器。根據(jù)國內(nèi)大型并網(wǎng)系統(tǒng)常用并網(wǎng)逆變器型號，對組串型逆變器（單機容量在幾kW、幾十kW）及集中型逆變器（

5、單機容量在幾百kW）進行比較，如下表：表7-1兩種逆變器優(yōu)缺點對比表方案缺點優(yōu)點組串型逆變器1、需逆變器較多，安裝維護復(fù)雜2、與逆變器配套的一、二次設(shè)備較多，總體費用較高3、因逆變器數(shù)量較多，監(jiān)控系統(tǒng)復(fù)雜1、單臺逆變器輸出容量小，設(shè)備損壞或停電維護對系統(tǒng)影響小4、逆變器轉(zhuǎn)換效率低5、逆變器每瓦單價高。集中型逆變器1、設(shè)備損壞或停電維護對系統(tǒng)影響大；1、逆變器數(shù)量少，安裝維護簡單2、所需的一二次電氣設(shè)備較少，總體費用較低3、逆變器數(shù)量少，監(jiān)控系統(tǒng)相對簡單4、逆變器轉(zhuǎn)換效率高5、逆變器每瓦單價低根據(jù)比較結(jié)果以及廠區(qū)的實際情況綜合考慮，本工程初步選用50KW組串式逆變器網(wǎng)逆變器，擬采用131臺50K

6、W組串式逆變器，產(chǎn)品均己獲得相關(guān)認證。逆變器主要技術(shù)參數(shù)見表7-2o表7-2逆變器主要技術(shù)參數(shù)表50kW組串式逆變器參數(shù)表額定容量50kW最大直流輸入電壓1000VMPPT范圍250-950V最大直流輸入功率56kW最大直流輸入電流108A額定交流輸出功率50kW最大交流輸出電流80A功率因數(shù)0.8超前/滯后最大效率98.6%歐洲效率98.2%額定電網(wǎng)頻率50/60HZ總電流波形畸變率3%使用環(huán)境溫度-25C+60C冷卻方式智能風(fēng)冷防護等級IP65尺寸（WXLXD）636X958X260mm重量68kg通訊接口RS4851.4.2并網(wǎng)柜并網(wǎng)柜選用金屬封閉抽屜式開關(guān)柜。1.5電氣設(shè)備布置箱變布置

7、在室外空閑地上，并網(wǎng)柜布置在相對應(yīng)開閉所內(nèi)。1.6過電壓保護防雷及接地為保證電力系統(tǒng)的安全運行和光伏發(fā)電及附屬設(shè)施的安全，大型并網(wǎng)光伏電站必須有良好的避雷、防雷及接地保護裝置。避雷、防雷裝置應(yīng)符合GB50057-2000要求，接地應(yīng)符合電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗收規(guī)范GB50169-2006要求。1）過電壓保護每個光伏子陣列直流防雷匯流箱內(nèi)有直流防浪涌保護裝置;控制室內(nèi)直流防雷配電柜配置直流防浪涌保護裝置；并網(wǎng)逆變器內(nèi)部直流側(cè)及交流側(cè)均具有防浪涌保護裝置。在并網(wǎng)線路至原高壓母線處設(shè)置過電壓保護器。雷擊保護光伏發(fā)電系統(tǒng)防雷包括直擊雷和感應(yīng)雷，太陽電池方陣結(jié)構(gòu)件通過接地體接地防止直擊雷，防雷

8、接地電阻小于10Q,接地電阻通過電阻測量儀測量。(1)直擊雷的防護光伏組件支架利用鋼支架與原屋頂避雷帶可靠連接導(dǎo)通。各建筑物光伏配電系統(tǒng)低壓配電室因為布置在各建筑物里，所以利用各個建筑物本身的防雷裝置來實現(xiàn)直擊雷的防護。(2)感應(yīng)雷的防護光伏系統(tǒng)交流匯流箱、并網(wǎng)逆變器內(nèi)部的直流側(cè)均具有防雷保護裝置；對線路作感應(yīng)雷保護。“孤島效應(yīng)”保護“孤島效應(yīng)”指在電網(wǎng)失電情況下，發(fā)電設(shè)備仍作為孤立電源對負載供電這個現(xiàn)象?！惫聧u效應(yīng)”對設(shè)備和人員的安全存在重大隱患，體現(xiàn)在以下兩方面：一方面是當(dāng)檢修人員停止電網(wǎng)的供電，并對電力線路和電力設(shè)備進行檢修時，若并網(wǎng)太陽能電站的逆變器仍繼續(xù)供電，會造成檢修人員傷亡事故；

9、另一方面，當(dāng)因電網(wǎng)故障造成停電時，若并網(wǎng)逆變器仍繼續(xù)供電，一旦電網(wǎng)恢復(fù)供電，電網(wǎng)電壓和并網(wǎng)逆變器的輸出電壓在相位上可能存在較大差異，會在這個瞬間產(chǎn)生很大的沖擊電流，從而損壞設(shè)備。逆變器均采用了兩種”孤島效應(yīng)”檢測方法，包括被動式和主動式兩種檢測方法。被動式檢測方法指實時檢測電網(wǎng)電壓的幅值、頻率和相位，當(dāng)電網(wǎng)失電時，會在電網(wǎng)電壓的幅值、頻率和相位參數(shù)上，產(chǎn)生跳變信號，通過檢測跳變信號來判斷電網(wǎng)是否失電；主動式檢測方法指對電網(wǎng)參數(shù)產(chǎn)生小干擾信號，通過檢測反饋信號來判斷電網(wǎng)是否失電，其中一種方法就是通過測量逆變器輸岀的諧波電流在并網(wǎng)點所產(chǎn)生的諧波電壓值，從而得到電網(wǎng)阻抗來進行判斷，當(dāng)電網(wǎng)失電時，會在

10、電網(wǎng)阻抗參數(shù)上發(fā)生較大變化，從而判斷是否出現(xiàn)了電網(wǎng)失電情況。此外，在并網(wǎng)逆變器檢測到電網(wǎng)失電后，會立即停止工作，當(dāng)電網(wǎng)恢復(fù)供電時，并網(wǎng)逆變器并不會立即投入運行，而是需要持續(xù)檢測電網(wǎng)信號在一段時間（如90秒鐘）內(nèi)完全正常，才重新投入運行。需要指出的是，任何一種”孤島效應(yīng)”的檢測方法均具有其局限性，需要同時從電站管理上來杜絕檢修人員傷亡事故的發(fā)生，當(dāng)停電對設(shè)備和線路進行檢修時，需要先斷開并網(wǎng)逆變器。4）接地本光伏發(fā)電系統(tǒng)不再設(shè)置單獨的接地系統(tǒng)，利用廠區(qū)原有接地裝置，光伏新增設(shè)備的接地均與原廠接地網(wǎng)可靠連接。L7電纜敷設(shè)及防火封堵敷設(shè)至屋內(nèi)設(shè)備及箱變的電纜原則上利用電纜橋架，在可利用原有橋架電纜通道

11、的地方可利用原有橋架。1）光伏組件陣列至逆變器直流電纜可綁扎固定在光伏支架上或敷設(shè)在電纜槽盒里，穿過過道處穿鍍鋅鋼管。2）逆變器至交流匯流箱、匯流箱至箱變電纜敷設(shè)在電纜槽盒里。3）箱變至配電室并網(wǎng)柜電纜：利用原有電纜溝。1.9計量關(guān)口點設(shè)置在并網(wǎng)處，并網(wǎng)柜內(nèi)設(shè)置計量專用的CT、PT及關(guān)口計量表，該表作為與電網(wǎng)公司光伏補貼計費的依據(jù)，另10kV光伏并網(wǎng)柜內(nèi)還安裝一臺有功0.2S級的電子式多功能電度表，該表作為與就地用電方電能計費的依據(jù)，且兩面電表可互為主備表，相互校核備用。1.10光伏發(fā)電監(jiān)控部分設(shè)置1套光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)，負責(zé)本廠區(qū)光伏發(fā)電系統(tǒng)的電力監(jiān)控、故障報警等功能。每個建筑物的光伏陣列的運

12、行數(shù)據(jù)及工作狀態(tài)，通過通訊口連接到主監(jiān)控室進行實時監(jiān)控、故障報警、電力監(jiān)測等功能。光伏監(jiān)控室設(shè)置在中核內(nèi)集控中心，龍海光伏電站通過信息釆集裝置及相對應(yīng)通訊設(shè)備將檢測數(shù)據(jù)傳輸至國家電投公司集控中心。集中監(jiān)控系統(tǒng)的對象包括光伏陣列組件檢測、逆變器及其附助設(shè)備。光伏陣列組件檢測：在每個一級直流匯流箱內(nèi)設(shè)置電壓及電流檢測裝置，當(dāng)回路中出現(xiàn)電池板故障或接線故障時，通過檢測電流及電壓，在中控室發(fā)出報警信號，顯示故障部位，提示工作人員及時維修。逆變器組件檢測：數(shù)據(jù)釆集器通過RS485總線獲取配電室內(nèi)逆變器及直流配電柜的運行參數(shù)、故障狀態(tài)和發(fā)電參數(shù)，接至監(jiān)控系統(tǒng)，光伏監(jiān)控裝置即可實時獲取電站信息。逆變器設(shè)置極性反接保護、短路保護、孤島效應(yīng)保護、過熱保護、過載保護、接地保護、欠壓及過壓保護等，除逆變器自身的電網(wǎng)斷電和加強保護外，還應(yīng)設(shè)置過/欠頻率保護，即當(dāng)電網(wǎng)接口處頻率心&時，過/欠頻率保護應(yīng)在0.2s內(nèi)動作，將光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)斷開。1）光伏系統(tǒng)監(jiān)控裝置監(jiān)控裝置包括監(jiān)控主機、監(jiān)控軟件和顯示設(shè)備。監(jiān)控裝置的監(jiān)測軟件應(yīng)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(dāng)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