1MW光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)方案

1MW光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)方案1MW光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)

技術(shù)方案

深圳市盛弘電氣有限公司

2024年9月

目錄

1系統(tǒng)組成(1)

2相關(guān)規(guī)范和標準(1)

3總體設(shè)計方案(2)

3.1項目分析(2)

3.2方案簡介(2)

3.3電池組件串聯(lián)方案的設(shè)計(3)

3.4光伏防雷匯流箱的設(shè)計(4)

3.5直流防雷配電柜的設(shè)計(5)

3.6并網(wǎng)逆變器的設(shè)計（SW250KTL）(5)

3.6.1總體介紹(5)

3.6.2技術(shù)參數(shù)(7)

3.6.3方案優(yōu)點(8)

3.7溝通防雷配電柜的設(shè)計(9)

4系統(tǒng)監(jiān)控方案(9)

4.1低壓配電監(jiān)控(9)

5接入電網(wǎng)方案(10)

5.1升壓變壓器技術(shù)要求(11)

6接地及防雷(11)

7電氣設(shè)備配置清單及成本(11)

8發(fā)電量估算(12)

9補充說明(13)

1系統(tǒng)組成

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)主要組成如下：

1)光伏電池組件及其支架；

2)光伏陣列防雷匯流箱；

3)直流防雷配電柜；

4)光伏并網(wǎng)逆變器；

5)溝通防雷配電柜；

6)系統(tǒng)的通訊監(jiān)控裝置；

7)系統(tǒng)的防雷及接地裝置；

8)土建、配電房等基礎(chǔ)設(shè)施；

9)系統(tǒng)的連接電纜及防護材料。

2相關(guān)規(guī)范和標準

光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的制造、試驗和驗收可參考如下標準：

GB/T191包裝儲運圖示標志

GB/T19939-2024光伏系統(tǒng)并網(wǎng)技術(shù)要求

GB/T20246-2024光伏（PV）系統(tǒng)電網(wǎng)接口特性（IEC61727:2024,MOD）GB/Z19964-2024光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定

GB/T2423.1-2024電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗規(guī)程試驗A：低溫試驗方法GB/T2423.2-2024電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗規(guī)程試驗B：高溫試驗方法GB/T2423.9-2024電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗規(guī)程試驗Cb：設(shè)備用恒定濕熱試驗方法

GB4208外殼防護等級（IP代碼）（equIEC60529:1998）

GB3859.2-1993半導體變流器應(yīng)用導則

GB/T14549-1993電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波

GB/T15543-1995電能質(zhì)量三相電壓允許不平衡度

3總體設(shè)計方案

3.1項目分析

本項目共計1MW光伏發(fā)電系統(tǒng)，從逆變器角度考慮，可選用4臺250KW的逆變器系統(tǒng)組成。即本項目由4個光伏發(fā)電分系統(tǒng)組成，匹配4套250KW并網(wǎng)型逆變裝置。1MW的逆變系統(tǒng)再匹配1臺290V/10KV的雙分裂升壓變壓器并入10KV電網(wǎng)。

3.2方案簡介

本項目總?cè)萘繛?MW其中每個1MWp光伏發(fā)電系統(tǒng)由4臺250KW的獨立逆變單元組成。

ShineWise系列高效并網(wǎng)型光伏逆變器組成的光伏發(fā)電系統(tǒng)，其逆變器輸出電壓可兼容290VAC，50/60Hz電壓制式。從光伏逆變器輸出電壓與電網(wǎng)電壓制式匹配的角度而言，假如電網(wǎng)為380V電壓，則只需要增加一級290V/380V的升壓變壓器，假如接入電網(wǎng)為10KV電壓，則只需要增加一級290V/10KV的升壓變壓器即可。由于目前大功率太陽能逆變器應(yīng)用場合基本為大型發(fā)電系統(tǒng)，其輸出電壓絕大多數(shù)都是掛接10KV或35KV電網(wǎng)。而盛弘電氣ShineWise系列光伏逆變器全部為單級變換，增加一個290V/10KV的變壓器即可直接并入電網(wǎng)，相比較目前市場上許多雙級變換再增加升壓變壓器并入電網(wǎng)的方式來說，效率會高出許多。從系統(tǒng)配置角度考慮的話，在相同投資成本狀況下，發(fā)出的電能更多，由于相對來說節(jié)約了整個項目的投資成本，簡化了系統(tǒng)環(huán)節(jié)，因而也提高了系統(tǒng)的牢靠性。

此1MWp光伏發(fā)電系統(tǒng)除了光伏電池組件和逆變器外，還配置了光伏防雷匯流箱、直流防雷配電柜、溝通防雷配電柜。另外，整個系統(tǒng)配置了1套監(jiān)控裝置，可采納RS485或Ehternet（以太網(wǎng)）的通訊方式，實時監(jiān)測并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的運行參數(shù)和工作狀態(tài)。

1MW光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)配電結(jié)構(gòu)示意圖如圖3.1：

圖3.11MW光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)配電結(jié)構(gòu)示意圖

從上圖可以看出系統(tǒng)的構(gòu)成，首先太陽能電池板的正負極接入直流匯流箱，每4個直流匯流箱的輸出均進入直流防雷配電柜，經(jīng)過直流防雷配電柜中的直流斷路器及直流浪涌愛護后，進入到250KW的逆變系統(tǒng)中。再由每4個250KW的逆變系統(tǒng)將直流逆變?yōu)闇贤ê髤R合進入溝通配電柜，經(jīng)過溝通防雷配電柜中的溝通斷路器及溝通浪涌愛護裝置后，接入290V/10KV的升壓變壓器并入10KV的電網(wǎng)中。

3.3電池組件串聯(lián)方案的設(shè)計

環(huán)境條件：湖北襄陽近5年最高氣溫為37.6℃，最低氣溫為﹣8.8℃，年均氣溫在15℃—17℃之間。

方案：系統(tǒng)的電池組件選用SK6610P-230，單組功率為230W的多晶硅太陽能電池板，其工作電壓約為29.5V，開路電壓約為36.6V。依據(jù)ShineWise并網(wǎng)逆變器的MPPT工作電壓范圍（470V~850V），每個電池串列根據(jù)20塊電池組件串聯(lián)進行設(shè)計，每14串接入一個匯流箱，每4個匯流箱接入一個250kW逆變單元，每個250kW的并網(wǎng)單元需配置56個電池串列，1120塊電池組件，其功率為257.6kWp，整個1MW系統(tǒng)需要224個電池串列，共4480塊電池組件。（20×14×4×4=4480塊）

3.4光伏防雷匯流箱的設(shè)計

為了削減光伏電池組件到逆變器之間的連接線，以及便利維護操作，建議直流側(cè)采納分段連接，逐級匯流的方式連接，即通過光伏陣列防雷匯流箱（簡稱“匯流箱”）將光伏陣列進行匯流。

針對逆變器和光伏組件的選擇，建議配置型號為SDDL-16-1智能光伏防雷匯流箱16臺，每臺均有16路直流輸入，匯流箱每路均有電流檢測，其線路圖如下圖所示：

直流輸出

1234567891011121314151612345678910111213141516

圖3.2匯流箱線路圖

該匯流箱的接線方式為16進1出，即把相同規(guī)格的16路電池串列輸入經(jīng)匯流后輸出1路直流。該匯流箱具有以下特點：

智能光伏防雷匯流箱具有以下特點

1)SDDL-16-1采納2mm的鋼板熱鍍噴塑而成；

2)防護等級IP65，防水、防灰、防銹、防曬，能夠滿意室外安裝使用要求；

3)可同時接入16路電池串列；

4)配置防反二極管防止逆流，最大耐壓值≥1000VDC；

5)具有16路愛護掌握，每路的正負極都配置高壓直流熔斷器（最大電流

為16A），其耐壓值可達DC1000V；

6)匯流箱配有16路電流監(jiān)控裝置，對每1路電池串列進行電流監(jiān)控，通

過RS485通訊接口上傳到上位機監(jiān)控裝置；

7)直流匯流的輸出正極對地、負極對地、正負極之間配有光伏專用防雷器；

8)直流匯流的輸出端配有可分斷的直流斷路器；

9)匯流箱安裝維護便利；

3.5直流防雷配電柜的設(shè)計

光伏陣列匯流箱通過電纜接入到直流防雷配電柜，根據(jù)4個250KW并網(wǎng)發(fā)電單元進行設(shè)計，需要配置1臺直流防雷配電柜，主要是將匯流箱輸出的直流電纜接入后，經(jīng)直流斷路器和防反二極管匯流、防雷，再分別接入4臺SW250KTL（250KW）并網(wǎng)逆變器，便利操作和維護。

直流防雷配電柜的形狀尺寸為600×1000×2000mm3，柜內(nèi)由16臺ABB125A斷路器、直流浪涌愛護裝置、防反二極管、風扇、散熱器及銅排等連接部分組成。每臺直流配電柜是針對1MW系統(tǒng)進行設(shè)計。直流防雷配電柜基本配置見下表：

表3.1直流防雷配電柜基本配置

序號項目數(shù)量（pcs）說明

1直流斷路器16額定電流125A，PV專用

2直流浪涌愛護器1DC1000V，PV專用

3微型斷路器1

4二極管8正極

5風扇12

6散熱器4

7銅牌、電纜若干

3.6并網(wǎng)逆變器的設(shè)計（SW250KTL）

3.6.1總體介紹

并網(wǎng)逆變器是光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的重要設(shè)備之一。太陽電池組件把太陽能轉(zhuǎn)化為直流電能，經(jīng)并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)變?yōu)榕c溝通電網(wǎng)同頻率、同相位的正弦波電流，饋入電網(wǎng)實現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電功能。

SW250KTL（250KW）光伏并網(wǎng)逆變器智能化程度高，每天自動啟停工作，無需人為掌握。

250KW逆變器是由一面600×1000×2000mm3的機柜、5臺SW50K-Module（50KW模塊）、交直流斷路器及銅排等配電連接部分組成。250KW逆變器外觀圖如下：

圖3.3250kW逆變器外觀示意圖

SW250KTL（250KW）采納美國TI公司32位專用DSP掌握芯片精確掌握；主電路采納德國最先進的IGBT智能功率模塊，有效地降低了開關(guān)損耗與導通損耗，提高系統(tǒng)的效率；運用電流掌握型PWM有源逆變技術(shù)，牢靠性高，愛護功能齊全，并具有電網(wǎng)側(cè)高功率因數(shù)正弦波電流、無諧波污染供電等技術(shù)特點。

該并網(wǎng)逆變器的主要性能特點如下：

1)完全根據(jù)國際標準設(shè)計，符合電氣規(guī)范化要求；

2)單級三電平變換，最高效率98.6%，歐洲效率97.5%；

3)智能MPPT算法，快速響應(yīng)光強變化，MPPT效率達99.9%；

4)模塊化設(shè)計，降低故障影響，便于安裝維護；

5)智能休眠，依據(jù)輸入狀況自動選擇輸出功率（100%，80%，60%，40%，

20%，0%）；

6)濾除自身諧波功能，最大程度保證輸入電網(wǎng)的電能質(zhì)量；

7)低電壓穿越功能；

8)過/欠壓、過/欠頻及過流愛護；

9)主動、被動結(jié)合防孤島，快速精確?????；

10)無功功率可調(diào)，功率因數(shù)范圍超前0.95至滯后0.95；

11)有功功率降額；

12)適應(yīng)嚴酷的電網(wǎng)環(huán)境，工作頻率50/60±4.5Hz；

13)幫助電源冗余設(shè)計；

14)供應(yīng)RS485標準通訊接口，以太網(wǎng)可選；

15)強大的后臺監(jiān)控軟件，真正實現(xiàn)遠程管理。

3.6.2技術(shù)參數(shù)

表3.2250KW光伏并網(wǎng)逆變器技術(shù)參數(shù)

型號SW250KTL

直流側(cè)參數(shù)

最大直流電壓900Vdc

MPP電壓范圍470~850Vdc

最大直流功率275KWp

最大輸入電流585A溝通側(cè)參數(shù)

額定輸出功率250kW

額定電網(wǎng)電壓290Vac最大溝通輸出電流500A電網(wǎng)頻率45.5~54.5/55.5~64.5Hz（允許）

總電流波形畸變率<3%(額定功率)

功率因素0.99轉(zhuǎn)換效率

最大效率98.6%（無變壓器）

歐洲效率97.5%（無變壓器）

防護等級IP20（室內(nèi)）

常規(guī)數(shù)據(jù)

夜間自耗電<40W

+50°C允許環(huán)境溫度–20

~冷卻方式風冷

允許相對濕度0~95%，無冷凝

允許最高海拔3000米

顯示與通訊

顯示液晶屏

型號SW250KTL

標準通訊方式RS485

可選通訊方式以太網(wǎng)

機械參數(shù)

mm3

形狀尺寸（寬*高*深）600*2000*1000

凈重400kg3.6.3方案優(yōu)點

1)提升系統(tǒng)效率

目前，對于一般低壓隔離變壓器，一般效率在97～98％左右，這樣通過一

級變壓器的隔離后，就會使得整個系統(tǒng)發(fā)電效率降低2～3%百分點。對于1MW

光伏系統(tǒng)，按平均每天4小時，80%滿載發(fā)電，低壓隔離變壓器損耗按2%計算，

采納建議方案后，每年可多發(fā)電23360度電，20年即可多發(fā)電46.7萬度電，具

有很高的經(jīng)濟效益。

2)節(jié)約投資成本

建議方案中光伏發(fā)電輸出不需要配置低壓隔離變壓器即可直接與10KV交

流電網(wǎng)匹配，可以節(jié)約幾十萬的投資費用。

3)提高牢靠性

方案中光伏逆變器不需要配置低壓隔離變壓器，系統(tǒng)配置得以簡化，提高了

系統(tǒng)的牢靠性，而且也節(jié)約了系統(tǒng)安裝、維護的成本。

4)智能化啟動與休眠

z光伏陣列的輸出功率大于500Wp且開路電壓大于逆變器的喚醒電壓時逆變器自動開啟；

z光照加強時，光伏陣列的輸出功率漸漸上升，每增加50KW，逆變器對應(yīng)開啟一個模塊，直到全部模塊全部開啟；

z光照減弱時，光伏陣列輸出功率漸漸降低，每降低50KW，逆變器對應(yīng)掌握一個模塊休眠；

z光伏陣列輸出功率小于500Wp時，逆變器自動休眠。

3.7溝通防雷配電柜的設(shè)計

溝通防雷配電柜按1MW系統(tǒng)容量設(shè)計，即四臺250KW逆變系統(tǒng)共用一個溝通配電柜。主要是由一面600×1000×2000mm3的機柜、4臺支路開關(guān)、2個溝通總開關(guān)、溝通浪涌愛護裝置以及銅排等配電部分組成。溝通防雷配電柜配置清單如下：

表3.3溝通防雷配電柜配置清單

序號項目數(shù)量（pcs）說明

1溝通斷路器630A4

2溝通斷路器1250A2

3溝通浪涌愛護器2

4急停掌握開關(guān)1

5電源指示燈2

6銅牌、電纜若干

4系統(tǒng)監(jiān)控方案

4.1低壓配電監(jiān)控

低壓配電監(jiān)控對象為光伏系統(tǒng)中除變壓器和高壓配電柜外帶有通訊接口的設(shè)備或裝置。

系統(tǒng)可選配1套監(jiān)控裝置及1套環(huán)境監(jiān)測儀，采納RS485（標配）或以太網(wǎng)（選配）的通訊方式，對于逆變器，其監(jiān)控軟件可實時顯示工作狀態(tài)和運行參數(shù)；對于光伏陣列現(xiàn)場的環(huán)境參數(shù)（含風速、風向、日照強度、環(huán)境溫度），可通過選配的環(huán)境監(jiān)測儀采集。

此監(jiān)控方案按1MW系統(tǒng)設(shè)計，監(jiān)控板采集到的數(shù)據(jù)可由路由器及光纖轉(zhuǎn)換器最終經(jīng)TCP/IP方式傳輸給總監(jiān)控，系統(tǒng)監(jiān)控方案見圖4.1。

圖4.11MW光伏系統(tǒng)監(jiān)控方案圖

并網(wǎng)系統(tǒng)的后臺監(jiān)控軟件功能如下：

?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（但不限于）：直流電壓、直流電流、直流功率、溝通電壓、溝通電流、時鐘、頻率、功率因數(shù)、當前發(fā)電功率、日發(fā)電量、累計發(fā)電量、日無功量、總無功量、累計CO2減排量、每天發(fā)電功率曲線圖。

?監(jiān)控全部逆變器的運行狀態(tài)，可查看故障緣由及故障時間，監(jiān)控的故障信息至少應(yīng)包括以下內(nèi)容：電網(wǎng)電壓過低、電網(wǎng)頻率過高、電網(wǎng)頻率過低、直流電壓過高、逆變器過溫、逆變器故障、風扇故障、逆變器孤島、CAN通訊

失敗。

5接入電網(wǎng)方案

本系統(tǒng)采納升壓設(shè)計方案，將4臺SW250KTL經(jīng)過1臺290V/10KV雙分裂升壓變壓器（0.29/0.29/10KV，1000KVA）接入本地的10KV的電網(wǎng)中，實現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電功能。

注：高壓并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)由供電部門進行接入系統(tǒng)設(shè)計。

5.1升壓變壓器技術(shù)要求

290V/10KV雙分裂升壓并網(wǎng)變壓器一般是由變壓器主體、愛護外殼、冷卻風機以及溫控系統(tǒng)組成。

適用標準：GB1094.11，GB/T10228，IEC60076；

運行條件：海拔＜2000m；

環(huán)境溫度：-10℃~+40℃；

繞組連接方式：290V側(cè)為星形接法，N線懸空，不與PE相連，10KV側(cè)為三角形接法。

6接地及防雷

為了保證本工程光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)平安牢靠，防止因雷擊、浪涌等外在因素導致系統(tǒng)器件的損壞等狀況發(fā)生，系統(tǒng)的防雷接地裝置必不行少。用戶可依據(jù)整個系統(tǒng)狀況合理設(shè)計溝通防雷配電、接地裝置及防雷措施。

7電氣設(shè)備配置清單及成本

依據(jù)上述1MW系統(tǒng)的設(shè)計，主要設(shè)備清單如表7.1所示。

表7.11MW光伏系統(tǒng)電氣設(shè)備配置清單及成本

序號名稱規(guī)格和型號單位單價/RMB數(shù)量總價/RMB

1智能光伏防雷匯

流箱

10A*16路

SDDL-16-1

臺9，00016144,000

2直流防雷配電柜600×1000×2000mm

3面120,0001120,000

3250kW逆變

器

SW250KTL

(600×1000×2000mm3)

面250,00041,000,000

4溝通防雷配電柜600×1000×2000mm3面100,0001100,000

5

雙分裂

升壓變壓器

1MVA，變比

0.29/10KV

臺260,0001260,000

6其他輔材套1

8發(fā)電量估算

總裝機容量：10MW，即107W；

安裝地點：湖北襄陽；

年均峰值日照時間：1843.2h；

日均峰值日照時間：5.05h；

逆變器歐洲效率（平均效率）