廠房屋頂分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目電氣設(shè)計(jì)方案

1、廠房屋頂分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目電氣設(shè)計(jì)方案1.1接入系統(tǒng)方式廠區(qū)現(xiàn)共有6468KWp裝機(jī)容量。本項(xiàng)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(jí)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(gè)發(fā)電子系統(tǒng)。每個(gè)光伏發(fā)電單元經(jīng)1臺(tái)lOOOkVA升壓變壓器將逆變器輸出交流電壓進(jìn)行升壓。本電站以10kV電壓等級(jí)接入電網(wǎng)，結(jié)合組串布置情況，集電線路采用將6臺(tái)箱變并聯(lián)通過(guò)電纜線路與原配電房10kV段連接并網(wǎng)。1.3短路電流計(jì)算本工程暫按短路電流31.5kA來(lái)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(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部件，是將太陽(yáng)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(duì)經(jīng)濟(jì)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(gè)太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。逆變器的選型主要應(yīng)考慮以下幾個(gè)問(wèn)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(guò)程中逆變器自身消耗能量過(guò)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(jì)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(yùn)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(diǎn)效率根據(jù)加權(quán)公式計(jì)算）更能反映逆變器在不同輸入功率時(shí)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?yàn)楣夥姵氐亩穗妷弘S負(fù)載和日照強(qiáng)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(hù)功能并網(wǎng)逆變器還應(yīng)具有交流過(guò)壓、欠壓保護(hù)，超頻、欠頻保護(hù)，高溫保護(hù)，交流及直流的過(guò)流保護(hù)，直流過(guò)壓保護(hù)，防孤島保護(hù)等保護(hù)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(yùn)行時(shí)，為避免對(duì)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(jìn)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(cè)量日照和溫度等數(shù)據(jù)，便于整個(gè)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(shí)使用大功率并網(wǎng)逆變器，將多組太陽(yáng)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(shí)采用多臺(tái)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(tái)監(jiān)控器可管理多臺(tái)逆變器。根據(jù)國(guó)內(nèi)大型并網(wǎng)系統(tǒng)常用并網(wǎng)逆變器型號(hào)，對(duì)組串型逆變器（單機(jī)容量在幾kW、幾十kW）及集中型逆變器（

5、單機(jī)容量在幾百kW）進(jìn)行比較，如下表：表7-1兩種逆變器優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比表方案缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)組串型逆變器1、需逆變器較多，安裝維護(hù)復(fù)雜2、與逆變器配套的一、二次設(shè)備較多，總體費(fèi)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(tái)逆變器輸出容量小，設(shè)備損壞或停電維護(hù)對(duì)系統(tǒng)影響小4、逆變器轉(zhuǎn)換效率低5、逆變器每瓦單價(jià)高。集中型逆變器1、設(shè)備損壞或停電維護(hù)對(duì)系統(tǒng)影響大；1、逆變器數(shù)量少，安裝維護(hù)簡(jiǎn)單2、所需的一二次電氣設(shè)備較少，總體費(fèi)用較低3、逆變器數(shù)量少，監(jiān)控系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單4、逆變器轉(zhuǎn)換效率高5、逆變器每瓦單價(jià)低根據(jù)比較結(jié)果以及廠區(qū)的實(shí)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(tái)50K

6、W組串式逆變器，產(chǎn)品均己獲得相關(guān)認(rèn)證。逆變器主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)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(hù)等級(jí)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(kāi)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(duì)應(yīng)開(kāi)閉所內(nèi)。1.6過(guò)電壓保護(hù)防雷及接地為保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)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(hù)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(yàn)收規(guī)范GB50169-2006要求。1）過(guò)電壓保護(hù)每個(gè)光伏子陣列直流防雷匯流箱內(nèi)有直流防浪涌保護(hù)裝置;控制室內(nèi)直流防雷配電柜配置直流防浪涌保護(hù)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(hù)裝置。在并網(wǎng)線路至原高壓母線處設(shè)置過(guò)電壓保護(hù)器。雷擊保護(hù)光伏發(fā)電系統(tǒng)防雷包括直擊雷和感應(yīng)雷，太陽(yáng)電池方陣結(jié)構(gòu)件通過(guò)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(guò)電阻測(cè)量?jī)x測(cè)量。(1)直擊雷的防護(hù)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?yàn)椴贾迷诟鹘ㄖ锢铮岳酶鱾€(gè)建筑物本身的防雷裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)直擊雷的防護(hù)。(2)感應(yīng)雷的防護(hù)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(hù)裝置；對(duì)線路作感應(yīng)雷保護(hù)。“孤島效應(yīng)”保護(hù)“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(duì)負(fù)載供電這個(gè)現(xiàn)象?！惫聧u效應(yīng)”對(duì)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(duì)電力線路和電力設(shè)備進(jìn)行檢修時(shí)，若并網(wǎng)太陽(yáng)能電站的逆變器仍繼續(xù)供電，會(huì)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(shí)，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(huì)在這個(gè)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(cè)方法，包括被動(dòng)式和主動(dòng)式兩種檢測(cè)方法。被動(dòng)式檢測(cè)方法指實(shí)時(shí)檢測(cè)電網(wǎng)電壓的幅值、頻率和相位，當(dāng)電網(wǎng)失電時(shí)，會(huì)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(hào)，通過(guò)檢測(cè)跳變信號(hào)來(lái)判斷電網(wǎng)是否失電；主動(dòng)式檢測(cè)方法指對(duì)電網(wǎng)參數(shù)產(chǎn)生小干擾信號(hào)，通過(guò)檢測(cè)反饋信號(hào)來(lái)判斷電網(wǎng)是否失電，其中一種方法就是通過(guò)測(cè)量逆變器輸岀的諧波電流在并網(wǎng)點(diǎn)所產(chǎn)生的諧波電壓值，從而得到電網(wǎng)阻抗來(lái)進(jìn)行判斷，當(dāng)電網(wǎng)失電時(shí)，會(huì)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(cè)到電網(wǎng)失電后，會(huì)立即停止工作，當(dāng)電網(wǎng)恢復(fù)供電時(shí)，并網(wǎng)逆變器并不會(huì)立即投入運(yùn)行，而是需要持續(xù)檢測(cè)電網(wǎng)信號(hào)在一段時(shí)間（如90秒鐘）內(nèi)完全正常，才重新投入運(yùn)行。需要指出的是，任何一種”孤島效應(yīng)”的檢測(cè)方法均具有其局限性，需要同時(shí)從電站管理上來(lái)杜絕檢修人員傷亡事故的發(fā)生，當(dāng)停電對(duì)設(shè)備和線路進(jìn)行檢修時(shí)，需要先斷開(kāi)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(dú)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(guò)過(guò)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(jì)量關(guān)口點(diǎn)設(shè)置在并網(wǎng)處，并網(wǎng)柜內(nèi)設(shè)置計(jì)量專用的CT、PT及關(guān)口計(jì)量表，該表作為與電網(wǎng)公司光伏補(bǔ)貼計(jì)費(fèi)的依據(jù)，另10kV光伏并網(wǎng)柜內(nèi)還安裝一臺(tái)有功0.2S級(jí)的電子式多功能電度表，該表作為與就地用電方電能計(jì)費(fèi)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(fù)責(zé)本廠區(qū)光伏發(fā)電系統(tǒng)的電力監(jiān)控、故障報(bào)警等功能。每個(gè)建筑物的光伏陣列的運(yùn)

12、行數(shù)據(jù)及工作狀態(tài)，通過(guò)通訊口連接到主監(jiān)控室進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、故障報(bào)警、電力監(jiān)測(cè)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(guò)信息釆集裝置及相對(duì)應(yīng)通訊設(shè)備將檢測(cè)數(shù)據(jù)傳輸至國(guó)家電投公司集控中心。集中監(jiān)控系統(tǒng)的對(duì)象包括光伏陣列組件檢測(cè)、逆變器及其附助設(shè)備。光伏陣列組件檢測(cè)：在每個(gè)一級(jí)直流匯流箱內(nèi)設(shè)置電壓及電流檢測(cè)裝置，當(dāng)回路中出現(xiàn)電池板故障或接線故障時(shí)，通過(guò)檢測(cè)電流及電壓，在中控室發(fā)出報(bào)警信號(hào)，顯示故障部位，提示工作人員及時(shí)維修。逆變器組件檢測(cè)：數(shù)據(jù)釆集器通過(guò)RS485總線獲取配電室內(nèi)逆變器及直流配電柜的運(yùn)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(shí)時(shí)獲取電站信息。逆變器設(shè)置極性反接保護(hù)、短路保護(hù)、孤島效應(yīng)保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、接地保護(hù)、欠壓及過(guò)壓保護(hù)等，除逆變器自身的電網(wǎng)斷電和加強(qiáng)保護(hù)外，還應(yīng)設(shè)置過(guò)/欠頻率保護(hù)，即當(dāng)電網(wǎng)接口處頻率心&時(shí)，過(guò)/欠頻率保護(hù)應(yīng)在0.2s內(nèi)動(dòng)作，將光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)斷開(kāi)。1）光伏系統(tǒng)監(jiān)控裝置監(jiān)控裝置包括監(jiān)控主機(jī)、監(jiān)控軟件和顯示設(shè)備。監(jiān)控裝置的監(jiān)測(cè)軟件應(yīng)連續(xù)記錄運(yùn)行數(shù)據(jù)和故障數(shù)據(jù)如下：實(shí)時(shí)顯示電站的當(dāng)前發(fā)電總功率、日總發(fā)電量、累計(jì)總發(fā)電量、累計(jì)C02總減排量以及每天發(fā)電功率曲線圖。可查看每臺(tái)逆變器的運(yùn)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(jī)內(nèi)溫度G、時(shí)鐘H