光伏离网发电系统技术实施运营方案.docx

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光伏离网发电系统技术实施运营方案

光伏离网发电系统技术实施运营方案

目录

一、总体设计方案2

二、系统组成3

三、相关规范和标准3

四、设计过程4

4.1并网逆变器4

4.1.1性能特点简介4

4.1.2电路结构5

4.1.3技术指标5

4.1.4LCD液晶显示及菜单简介6

4.1.5并网逆变器图片16

4.2太阳能电池组件16

4.3光伏阵列防雷汇流箱24

4.4直流防雷配电柜25

4.5系统接入电网设计26

4.6系统监控装置30

4.7环境监测仪33

4.8系统防雷接地装置34

五、系统主要设备配置清单35

六、系统原理框图36

七、参考案例37

一、总体设计方案

针对300KWp的太阳能光伏并网发电系统地面电站项目，建议采用集中发电、集中并网方案，将系统分成个250KW的并网发电单元，单元发电接入0.4KV低压配电柜，最终实现整个并网发电系统并入用户侧交流电网。

单晶硅组件的面积6300平米-7300平米。

系统的电池组件选用205Wp单（多）晶硅太阳能电池组件，其工作电压为36.7V，开路电压约为44.6V。

经过计算，每个光伏阵列按照16块电池组件串联进行设计，250KW的并网单元需配置92个光伏阵列，1470块电池组件,其功率为301.350KWp。

用二套同时进行。

为了减少光伏阵列到逆变器之间的连接线及方便日后维护，建议在室外配置光伏阵列防雷汇流箱，该汇流箱可直接安装在电池支架上，每个汇流箱可接入16路光伏阵列，每300KW离网单元配置6台汇流箱。

总计12台

为了将300KW并网单元的6台光伏阵列防雷汇流箱的直流输出汇流后再接入

综上所述，本系统主要由太阳能电池组件、光伏阵列防雷汇流箱、直流防雷配电柜、光伏离网逆变器。

另外，系统应配置1套监控装置，用来监测系统的运行状态和工作参数。

二、系统组成

太阳能光伏并网发电系统主要组成如下：

（1）太阳能电池组件及其支架；

（2）光伏阵列防雷汇流箱；

（3）直流防雷配电柜；

（4）光伏离网逆变器（带工频隔离变压器）；

（5）10KV升压站；

（6）系统的通讯监控装置；

（7）系统的防雷及接地装置；

（8）土建、配电房等基础设施；

（9）系统的连接电缆及防护材料；

三、相关规范和标准

本并网逆变系统的制造、试验和验收可参考如下标准：

GB/T191包装储运图示标志

GB/T19939-2005光伏系统离网技术要求

GB/T20046-2006光伏（PV）系统电网接口特性（IEC61727:

2004,MOD）

GB/Z19964-2005光伏发电站接入电力系统技术规定

GB/T2423.1-2001电工电子产品基本环境试验规程试验A：

低温试验方法

GB/T2423.2-2001电工电子产品基本环境试验规程试验B：

高温试验方法

GB/T2423.9-2001电工电子产品基本环境试验规程试验Cb：

设备用恒定湿热试验方法

GB4208外壳防护等级（IP代码）（equIEC60529:

1998）

GB3859.2-1993半导体变流器应用导则

GB/T14549-1993电能质量公用电网谐波

GB/T15543-1995电能质量三相电压允许不平衡度

四、设计过程

4.1并网逆变器

此次光伏并网发电系统设计为1个250KW并网发电单元，每个250KW并网发电单元配置1台型号为SG250K3并网逆变器，整个系统配置1台SG250K3并网逆变器，组成250KWp并网发电系统。

4.1.1性能特点简介SG250K3并网逆变器采用美国TI公司专用DSP控制芯片，主电路采用进口IGBT模块组装，运用三相桥式变换原理，将光伏阵列输出直流电压变换为三相交流电，并通过滤波器滤波变成正弦波电压接着通过三相变压器隔离升压（输出400V，50Hz）后并入电网发电。

为了使光伏阵列以最大功率发电，在直流侧使用了先进的MPPT算法。

SG250K3电路拓扑结构图

该并网逆变器的主要性能特点如下：

✧采用32位数字信号处理器作为控制CPU，运用带模糊控制的SPWM调制策略，经过优化的最大功率点跟踪技术可以保证设备的高效输出；

✧自主研发的无差拍电流控制技术，最大程度保证输送到电网的电能质量；

✧采用新型矢量控制技术，可以抑制三相不平衡对系统的影响，并同时提高直流电压利用率，拓展了系统的直流电压输入范围；

✧采用国际先进的优质的IGBT功率模块，有效地降低了开关损耗与导通损耗，提高系统的效率；

✧采用50Hz工频隔离变压器，实现光伏阵列和交流电网之间的电气隔离；

✧具有直流输入手动分断开关、交流电网手动分断开关和紧急停机操作按钮，便于维护和操作；

✧具有先进的孤岛效应检测和保护方案，以及完善的监控功能；

✧具有过载、短路、电网过欠压、电网过欠频等保护及告警功能；

✧适应中国电网电压波动较大的特点；

✧友好的LCD人机操作界面，多语种显示菜单，方便用户及时掌握系统的整体信息，包括各项运行数据、历史数据、发电量数据、二氧化碳减排，以及发电功率曲线等信息；

✧可提供RS485或Ethernet（选配）远程通讯接口。

其中RS485遵循Modbus通讯协议；Ethernet接口支持TCP/IP协议，支持动态（DHCP）或静态获取IP地址；

✧按照IEEE1547、UL1741等国际标准要求进行产品设计。

3.4.2技术参数

型号

SG250K3

隔离方式

工频隔离变压器

最大太阳电池阵列功率

275KWp

最大阵列开路电压

880Vdc

太阳电池最大功率点跟踪（MPPT）范围

450Vdc～820Vdc

直流输入路数

8路

最大阵列输入电流

600A

额定交流输出功率

300KW

总电流波形畸变率

<3%（额定功率）

功率因数

>0.99（额定功率）

最大效率

97.1%

欧洲效率

96.5%

额定电网电压范围（三相）

310VAC～450VAC

额定电网频率

47～51.5Hz

夜间自耗电

<100W

保护功能

极性反接保护、短路保护、过载保护、孤岛效应保护、电网过欠压、电网过欠频保护、过热保护、接地故障保护等

通讯接口

RS485

显示方式

触摸屏

使用环境温度

－25℃～＋55℃

使用环境湿度

0～95%，不结露

冷却方式

风冷

防护等级

IP20（室内）

尺寸（深×宽×高）

850×2400×2180mm

重量

1700kg

4.3设备图片

五，光伏阵列防雷汇流箱

为了减少光伏阵列到逆变器之间的连接线及方便日后维护，本系统在室外配置光伏阵列防雷汇流箱，该汇流箱可直接安装在电池支架上。

光伏阵列防雷汇流箱（型号:

PVS-16）的性能特点如下：

1）户外壁挂式安装，防水、防锈、防晒，满足室外安装使用要求；

2）可同时接入16路光伏阵列，每路光伏阵列的最大允许电流为10A；

3）光伏阵列的最大开路电压值为DC820V；

4）每路光伏阵列配有光伏专用高压直流熔丝进行保护，其耐压值为DC1000V；

5）直流输出母线的正极对地、负极对地、正负极之间配有光伏专用高压防雷器，防雷器采用菲尼克斯品牌；

6）直流输出母线端配有可分断的直流断路器，断路器采用ABB品牌；

整个250KWp并网系统需配置6台PVS-16光伏阵列防雷汇流箱。

4.4直流防雷配电柜

太阳电池阵列通过光伏阵列防雷汇流箱在室外进行汇流后，通过电缆接至配电房的直流防雷配电柜再进行一次总汇流，每个100KW并网单元配置6台光伏阵列防雷汇流箱。

每台直流防雷配电柜按照3个100KW直流配电单元进行设计，每个直流配电单元接入6台光伏阵列防雷汇流箱，汇流后接至SG100K3逆变器。

整个并网系统需配置2台直流防雷配电柜。

直流防雷配电柜的电气原理接线图如下图所示：

直流防雷配电柜的每个配电单元都具有可分断的直流断路器、防反二极管和防雷器。

断路器选用ABB品牌，防雷器选用菲尼克斯品牌。

4.5系统接入电网设计

（1）系统概述

本系统采用的SG100K3离网逆变器适合于直接并入三相低压交流电网（AC380V/50Hz），系统配置2台SG100K3离网逆变器的交流输出直接接入变电站的0.4KV开关柜，从而最终实现系统的并网发电功能。

（2）重要单元的选择

①10/0.4KV配电变压器的保护

10/0.4KV配电变压器的保护配置采用负荷开关加高遮断容量后备式限流熔断器组合的保护配置，既可提供额定负荷电流，又可断开短路电流，并具备开合空载变压器的性能，能有效保护配电变压器。

系统中采用的负荷开关,通常为具有接通、隔断和接地功能的三工位负荷开关。

变压器馈线间隔还增加高遮断容量后备式限流熔断器来提供保护。

这是一种简单、可靠而又经济的配电方式。

✧开合空载变压器的性能好。

本系统中10KV接入配电的负荷为300KW的10/0.4KV配电变压器，其空载电流一般为额定电流的2%左右。

✧有效保护配电变压器，特别是对于油浸变压器，采用负荷开关加高遮断容量后备式限流熔断器比采用断路器更为有效，有时后者甚至并不能起到有效的保护作用。

有关资料表明，当油浸变压器发生短路故障时，电弧产生的压力升高和油气化形成的气泡会占据原属于油的空间，油会将压力传给变压器油箱体，随短路状态的继续，压力进一步上升，致使油箱体变形和开裂。

为了不破坏油箱体，必须在20ms内切除故障。

如采用断路器，因有继电保护再加上自身动作时间和熄弧时间，其全开断时间一般不会少于60ms，这就不能有效地保护变压器。

而高遮断容量后备式限流熔断器具有速断功能，加上其具有限流作用，可在10ms之内切除故障并限制短路电流，能够有效地保护变压器。

因此，应采用高遮断容量后备式限流熔断器而尽量不用断路器来保护电器，即便负荷为干式变压器，因熔断器保护动作快，也比用断路器好。

✧从继电保护的配合来讲，在大多数情况下，没有必要在接入柜中采用断路器，这是因为10KV配电网络的首端断路器（即110kV或220kV变电站的10KV馈出线断路器）的保护设置一般为：

速断保护的时间为0s，过流保护的时间为0.5s，零序保护的时间为0.5s。

若环网柜中采用断路器，即使整定时间为0s动作，由于断路器固有动作时间分散，也很难保证环网柜中的断路器而不是上一级断路器首先动作。

✧高遮断容量后备式限流熔断器可对其后所接设备，如电流互感器、电缆等都可提供保护。

高遮断容量后备式限流熔断器的保护范围可在最小熔化电流（通常为熔断器额定电流的2～3倍）到最大开断容量之间。

限流熔断器的电流-时间特性，一般为陡峭的反时限曲线，短路发生后，可在很短的时间内熔断，切除故障。

如果采用断路器作保护。

必定使其它电器如电缆、电流互感器、变压器套管等元件的热稳定要求大幅度提高，加大了电器设备的造价，增大工程费用。

在这里，同时需要注意在采用负荷开关加高遮断容量后备式熔断器组合时，两者之间要很好地配合，当熔断器非三相熔断时，熔断器的撞针要使负荷开关立即联跳，防止缺相运行。

②高遮断容量后备式限流熔断器的选择

由于光伏并网发电系统的造价昂贵，在发生线路故障时，要求线路切断时间短，以保护设备。

熔断器的特性及使用作为线路保护的优缺点分析。

选用性能优良的熔断器，如美国S＆C公司的熔断器及熔丝，该类产品具有如下特性：

✧具有精确的时间-电流特性（可提供精确的始熔曲线和熔断曲线）；

✧有良好的抗老化能力；

✧达到熔断值时能够快速熔断；

✧要有良好的切断故障电流能力，可有效切断故障电流

根据以上特性，可以把该熔断器作为线路保护，和并网逆变器以及