兆瓦并网光伏电站技术方案.docx
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兆瓦并网光伏电站技术方案
1.816兆瓦大型并网光伏电站技术方案
二〇一二年
一、项目概况
本项目拟建设5兆瓦大型并网光伏电站。
出于项目经济性及技术可靠性方面的考虑，采用固定式太阳能电池方阵（方阵倾角45º），暂不考虑采用跟踪系统。
5MWp光伏电站共安装21744块230Wp太阳能电池组件（形成由18块串联，1208列支路并联的阵列），120台智能汇流箱，20台直流配电柜，20台250kW并网逆变器，5台交流配电柜，5台S9-1250/35变压器和1套综合监控系统。
项目建设工期1年，25年内该系统年平均上网电量约为400万kWh，每年约5795.43吨。
光伏阵列分别接入120台智能汇流箱，每6台智能汇流箱经1台直流配电柜与1台
250kW的逆变器连接，5MWp电站共计20台250kW的逆变器，经逆变器转换后的400V交流，经站内集电线路，每4台逆变器与1台S9-1250/35变压器连接升压至35kV，经35kV输电线路接到汇流升压站的35kV低压侧。
电站周边设围墙，站内建轻钢结构配电室。
电站内不设独立的避雷针，但在太阳能电池板金属固定架上设置简易避雷针作为保护。
防止太阳电池板方阵设备遭直接雷击。
太阳电池方阵通过电缆接入防雷汇流箱，汇流箱内含有防雷保护装置，经过防雷装置可
有效地避免雷击导致设备的损坏。
按《电力设备接地设计规程》，围绕建筑物敷设闭合回路的接地装置。
电站内接地电阻
小于4欧，不满足要求时添加降阻剂。
光伏系统直流侧的正负电源均悬空，不接地。
太阳电池方阵支架和机箱外壳接地，与主
接地网通过钢绞线可靠连接。
二、方案设计
2.1方案总体思路
2.1.1设计依据
Ø《中华人民共和国可再生能源法》
ØIEC62093《光伏系统中的系统平衡部件-设计鉴定》
ØIEC60904-1《光伏器件第一部分:
光伏电流-电压特性的测量》
ØIEC60904-2《光伏器件第二部分:
标准太阳电池的要求》
ØDB37/T729-2007《光伏电站技术条件》
ØSJ/T11127-1997《光伏（PV）发电系统过电保护－导则》
ØCECS84-96《太阳光伏电源系统安装工程设计规范》
ØCECS85-96《太阳光伏电源系统安装工程施工及验收技术规范》
ØGB2297-89《太阳光伏能源系统术语》
ØGB4064-1984《电气设备安全设计导则》
ØGB3859.2-1993《半导体逆变器应用导则》
ØGB/T14007-92《陆地用太阳电池组件总规范》
ØGB/T14549-1993《电能质量公用电网谐波》
ØGB/T15543-1995《电能质量三相电压允许不平衡度》
ØGB/T18210-2000《晶体硅光伏方阵I-V特性的现
2.1.2设计说明
本项目拟建设5MWp并网光伏电站，系统没有储能装置，太阳电池将日光转换成直流电，通过逆变器变换成400V交流电，通过升压变压器与35kV高压输电线路相连，再通过输电线路将电力输送到变电站。
有阳光时，光伏系统将所发出的电馈入35kV线路，没有阳光时不发电。
当电网发生故障或变电站由于检修临时停电时，光伏电站也会自动停机不发电；当电网恢复后，光伏电站会检测到电网的恢复，而自动恢复并网发电。
建设内容如下：
Ø5MWp光伏电站和高压输电网并网的总体设计
Ø大型光伏电站与高压电网并网接入系统和保护装置开发
Ø单台功率为250kW的三相光伏并网逆变器的引进、消化吸收
Ø研究采用多机并联方式实现大型光伏并网逆变系统的控制调度策略
Ø研究多台逆变器同时并网的互相影响及对抗策略
Ø大型光伏电站运行参数监测及远程数据传输和远程控制技术
Ø开发功能完备的大型光伏电站中心监控软件
Ø5MWp大型并网光伏电站的施工建设和运行
Ø大型并网光伏电站技术、经济、环境评价
2.1.3设计原则
5MWp大型并网光伏电站，推荐采用分块发电、集中并网方案。
由于太阳能电池组件
和并网逆变器都是模块化的设备，可以象搭积木一样一块块搭起来，也特别适合于分期实施。
5MWp光伏电站可以分为5个1MWp的子系统，而1MWp的子系统也必须由更小的子系统组合而成。
按照5个1MWp的光伏并网发电单元进行设计，并且每个1MWp发电单元采用4台250kW并网逆变器的方案。
每个光伏并网发电单元的电池组件采用串并联的方式组成多个太阳能电池阵列，太阳能电池阵列输入光伏方阵防雷汇流箱后接入直流配电柜，然后经光伏并网逆变器和交流防雷配电柜并入0.4kV/35kV变压配电装置。
设计的基本原则：
1MWp太阳电池组件子系统可以分为4个250kWp方阵，分别与一台250kW逆变器相连，4台逆变器的输出并联接入升压变压器的初级；每个1MWp光伏子系统配备一台
1250kVA的升压变压器，5MWp光伏电站共需要5台升压变压器。
5台升压变压器的次级（高压侧）并联与35kV高压电网相连。
2.1.4进度安排
5兆瓦大型并网光伏电站的建设周期不超过一年。
2.2具体方案
2.2.1系统构成
光伏并网发电系统由太阳电池组件、方阵防雷接线箱、直流配电柜、光伏并网逆变器、配电保护系统、电力变压器和系统的通讯监控装置组成。
5MWp大型并网光伏发电站主要组成如下：
Ø5MWp晶体硅太阳能电池组件及其支架——建议采用230Wp晶体硅组件；
Ø方阵防雷接线箱——设计采用带组串监控的智能汇流箱（室外方阵场）；
Ø直流防雷配电柜——将若干智能汇流箱汇流输入逆变器；
Ø光伏并网逆变器——设计采用带工频隔离变压器的250kW光伏并网逆变器；
Ø35kV开关柜（交流配电和升压变压器）——设计采用1250kVA/35kV升压变压器；
Ø系统的通讯监控装置——设计采用光伏电站综合监控系统。
表2.1.15MWp大型并网光伏电站主要配置表
序号
项目名称
规格型号
数量
1
总装机容量
5MWp
25年年均发电量604.32万kWh
2
太阳电池组件
多晶230Wp
21744块
3
太阳电池组件支架
镀锌角钢
1238吨
4
方阵防雷接线箱
喷塑密封
120台
5
直流配电柜
250kW
20台
6
光伏并网逆变器
250kW
20台
7
交流配电柜
1MW
5台
8
升压变压器
1250kVA
5台
9
电流互感器
300/5
5套
10
断路器
-
5套
11
隔离开关
-
5套
12
计量装置
-
5台
13
防雷及接地装置
-
20套
14
控制检测传输系统
-
1套
2.2.2太阳电池阵列设计
1、太阳电池组件选型
目前使用较多的两种太阳能电池板是单晶硅和多晶硅太阳电池组件。
1>单晶硅太阳能电池
目前单晶硅太阳能电池板的单体光电转换效率为16%～18%，是转换效率最高的，但是制作成本高，还没有实现大规模的应用。
2>多晶硅太阳能电池
多晶硅太阳能电池板的单体光电转换效率约15%～17%。
制作成本比单晶硅太阳能电池要便宜一些，材料制造简便，节约电耗，总生产成本较低，因此得到大量发展。
本方案设计采用230Wp多晶硅太阳电池组件，见图2.2.1。
图2.2.1太阳电池组件
②组件电性能参数
型号
电性能参数
组件外形
CLS-230P
Voc
（V）
Isc
（A）
Vm
（V）
Im
（A）
Pm
（W）
电池片规格
（mm）
规格
（mm）
重量
（kg）
工作温度
（℃）
37.38
8.31
29.28
7.86
230
156×156
1650×992×50
21.5
-40～+85
表2.2.1230Wp太阳电池组件技术参数
注：
标准测试条件（STC）下—AM1.5、1000W/m2的辐照度、25℃的电池温度。
1>Isc是短路电流：
即将太阳能电池置于标准光源的照射下，在输出端短路时，流过太阳能电池两端的电流。
测量短路电流的方法，是用内阻小于1Ω的电流表接在太阳能电池的两端。
2>Im是峰值电流。
3>Voc是开路电压，即将太阳能电池置于100MW/cm2的光源照射下，在两端开路时，太阳能电池的输出电压值。
可用高内阻的直流毫伏计测量电池的开路电压。
4>Vm是峰值电压。
5>Pm是峰值功率，太阳能电池的工作电压和电流是随负载电阻而变化的，将不同阻值所对应的工作电压和电流值做成曲线就得到太阳能电池的伏安特性曲线。
如果选择的负载电阻值能使输出电压和电流的乘积最大，即可获得最大输出功率，用符号Pm表示。
此时的工作电压和工作电流称为最佳工作电压和最佳工作电流，分别用符号Vm和Im表示，即Pm=Im×Vm。
太阳能电池板的工作电压和Voc均为输出电压,Voc指太阳能电池板无负载状态下的输出电压，工作电压指太阳能电池板连接负载后的最低输出电压，工作电流指太阳能电池板输出的额定电流。
太阳能电池板的一个重要性能指标是峰值功率Wp，即最大输出功率，也称峰瓦，是指电池在正午阳光最强的时候所输出的功率，光强在1000瓦左右。
③I-V曲线图
如图2.2.4I-V曲线图所示。
图2.2.2I-V曲线图
④如何保证组件高效和长寿命
保证组件高效和长寿命，主要取决于以下四点：
高转换效率、高质量的电池片；高质量
的原材料，例如：
高的交联度的EVA、高粘结强度的封装剂（中性硅酮树脂胶）、高透光率
高强度的钢化玻璃等；合理的封装工艺；员工严谨的工作作风。
由于太阳电池属于高科技产
品，生产过程中一些细节问题，一些不起眼问题如应该戴手套而不戴、应该均匀的涂刷试剂
而潦草完事等都是影响产品质量的大敌，所以除了制定合理的制作工艺外，员工的认真和严
谨是非常重要的。
2、光伏阵列表面倾斜度设计
从气象站得到的资料，均为水平面上的太阳能辐射量，需要换算成光伏阵列倾斜面的辐
射量才能进行发电量的计算。
对于某一倾角固定安装的光伏阵列，所接受的太阳辐射能与倾角有关，较简便的辐射量
计算经验公式为：
Rβ＝S×[sin（α+β）/sinα]+D
式中：
Rβ——倾斜光伏阵列面上的太阳能总辐射量
S——水平面上太阳直接辐射量
D——散射辐射量
α——中午时分的太阳高度角
β——光伏阵列倾角
根据当地气象局提供的太阳能辐射数据，按上述公式可以计算出不同倾斜面的太阳辐射
量，确定太阳能光伏阵列安装倾角。
本方案假设设计太阳能光伏阵列安装倾角为45°时，全
年接受到的太阳能辐射能量最大。
考虑到跟踪系统虽然能提高系统效率，但需要维护，而且
会增加故障率，因此本项目设计采用固定的光伏方阵。
2.2.3智能汇流箱设计
根据实际情况，5兆瓦大型并网光伏电站配置成3组993.600kWp和2组1010.160kWp的太阳电池阵列，总共需要20台250kW的并网逆变器，其中每台逆变器需配置6台智能汇流箱，5MWp光伏电站共需汇流箱120台。
2.2.4直流配电柜设计
每台直流配电柜按照250kWp的直流配电单元进行设计，1MWp光伏并网单元需要4
台直流配电柜。
每个直流配电单元可接入6路光伏方阵防雷汇流箱，5MWp并网光伏电站
共需配置20台直流配电柜。
每台直流配电柜分别接入1台250kW逆
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