5049MWp分布式光伏发电项目并网接入系统方案文档格式.docx

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明确光伏接入系统报告的设计范围；

本工程设计内容：

（1）、xxxxxx公司5.049MWp光伏发电（xxxx）项目的布局概况；

（2）、电力需求及预测，电力平衡分析；

（3）、接入系统方案；

（4）、短路电流计算；

（5）、一次设备选型；

（6）、电能质量；

（7）、系统二次及通信；

1.2.1设计原则

根据国家相关规范及xx电网、xx电网有限责任公司相关要求，结合本项目具体情况，接入系统方案应遵守以下原则：

（1）、严格执行国家、行业及xx电网公司、xx电网有限责任公司的相关标准及规定；

（2）、考虑工程实施快捷方便，简化接线，具有较好的经济性的原则。

（3）、综合考虑发电系统规模，供电距离、近区配网结构和原有电压等级配置因素，尽可能就地消纳，避免电能大范围传输。

1.2.2设计水平年

设计水平年：

建设类项目为主体投工程完工后的投入生产之年或后一年。

2光伏发电系统

2.1项目概况

2.1.1光伏发电系统概述

项目名称：

xxxxxx公司5.049MWp光伏发电（xxxx）项目

项目计划投产时间：

xxxx年6月

项目所在地：

xx省xx市xx区新元路5号xxxx有限公司。

项目概况简述：

本项目设计规模为5043.6kWp，建设地点在xxxx有限公司，光伏组件安装在5个彩钢瓦屋面，共使用5个屋面；

本工程属新建分布式光伏发电系统，包括太阳能光伏发电系统及相应的配套设施，采用0.4kV电压等级并网，“自发自用，余电上网”方式接入用户0.4kV厂用电母线，10个并网点。

太阳能资源：

项目地水平面全年日照辐射总量约4562.64MJ/㎡，峰值日照时间约为1267.4h。

年均太阳能项目所在地属我国第三类太阳能资源区域，属于太阳能资源丰富区域，具备建设太阳能光伏电站的日照条件。

相关数据来源于PVSYST：

分布式光伏电站概况

项目

参数

备注

总装机容量

5043.6kWp

屋顶总面积

约58755㎡

海拔高度

46m

经度

东经E113°

34'

40.77"

纬度

北纬N23°

11'

23.27"

工程代表年

太阳总辐射量

4562.64MJ/㎡

等效峰值日照小时数

1267.4h

项目建设必要性：

随着《中华人民共和国大气污染防治法》开始实施，各省、市对新建、扩建火电厂的污染物排放标准或总量控制的力度逐步加大。

新建和改建火电厂成本将大大增加。

火电的建设和发展受到制约。

该项目符合国家产业政策和我省新能源发展规划，对推进我省光伏发电项目建设，促进产业发展，加快太阳能资源利用，发展清洁能源具有积极作用。

2.1.2项目系统构成

该项目拟建设分布式光伏发电项目总装机容量为5043.6kWp，选用450Wp单晶硅组件共11208块，采用0.4kV电压等级并网型太阳能发电系统，经40台组串式逆变器（37台110kW,2台80kW，1台60kW）转换成0.4kV交流电后，采用“自发自用，余电上网”方式接入用户0.4kV厂用电母线，整个光伏光伏系统采用即发即用原则方式供电，不设置储能装置。

拟设置10个0.4kV低压并网点。

接入系统主要设备详见表2-1；

表2-1接入系统主要设备表

设备类型

设备数量

合计容量

光伏系统

光伏组件

单晶硅450Wp

11208（块）

组串式逆变器

60kW

1（台）

80kW

2（台）

110kW

37（台）

配电设备

低压并网计量柜

10（面）

本方案共设置十个并网点,并网点位置如下表:

并网点名称

接入容量（kWp）

并网点位置

并网点1

508.8

2号电房3#变压器（1250kVA）低压侧。

并网点2

508.1

并网点3

499.1

2号电房5#变压器（2000kVA）低压侧。

并网点4

498.3

并网点5

499.3

并网点6

498.6

并网点7

508.5

1号电房1#变压器（1250kVA）低压侧。

并网点8

507.3

并网点9

507.7

1号电房2#变压器（1250kVA）低压侧。

并网点10

507.9

2.2光伏发电原理

光伏发电系利用半导体材料的光生伏打效应原理直接将太阳辐射能转换为电能的技术。

通过光伏电池进行太阳能--电能的直接转换，并与测量控制装置和直流--交流转换装置相配套，就构成了光伏发电系统。

简单原理如下图：

图2-1分布式0.4kV并网发电原理图

图2-2分布式0.4kV并网发电示意图

并网光伏发电系统由以下几个主要部分构成：

1）光伏组件阵列：

其作用是利用光生伏特效应将太阳辐射的能量转换为直流电，系统向电网输送的所有电能均由其提供。

2）并网光伏逆变器：

其作用是将光伏组件阵列输出的直流电通过电力电子转换装置转换成符合上网要求的交流电。

3）公共电网：

其作用是吸收并网光伏逆变器产生的电能，通常可以将其看作一个无限大的交流储能装置。

4）并网光伏发电系统中一般还都有交流配电柜、监控系统等设备。

对于大功率的并网光伏系统，通常还配有大容量的变压器以将其产生的电能直接送人高压电网。

并网光伏发电系统的总效率，并网光伏发电系统的总效率由光伏阵列的效率、逆变器的效率、交流并网效率三部分组成。

（1）光伏阵列效率η1：

光伏阵列在能量转换与传输过程中的损失包括：

组件平铺影响、组件匹配损失、表面尘埃遮挡损失、不可利用的太阳辐射损失、温度的影响以及直流线路损失等。

综合各因素，取η1=85%

（2）逆变器的转换效率η2：

逆变器输出的交流电功率与直流输入功率之比。

包括逆变器转换的损失、最大功率点跟踪（MPPT）精度损失等。

综合各因素，取η2=97％。

（3）交流并网效率η3：

即从逆变器输出至用户电网的传输效率，其中最主要交流电气连接的线路损耗。

综合各因素，取η3=96%。

本光伏工程发电系统的总效率等于上述各部分效率的乘积，即：

η＝η1×

η2×

η3=80%×

97％×

93%=79.15%

2.3发电量预测分析

峰值日照定义：

100mW/cm2＝0.1W/cm2的辐射强度下的日照小时数。

1J=1Ws,1h＝3600s

100mW/cm2＝0.1W/cm2＝1,000W/m2=1,000J/sm2＝3.6MJ/hm2

由此得出将太阳能资源（MJ/m2）换算为峰值日照时数的系数为3.6。

根据PVSYST气象数据，xx地区水平年峰值日照时数为1267.4h，项目总装机容量5043.6kWp。

理论发电量E

E（水平安装）＝1267.4×

5043.6×

0.8≈511.38万kWh

实际发电量

实际发电量是考虑组件衰减后的发电量。

（核组件衰减率）

本项目前10年按衰减8.8%计算（年均衰减0.7%）。

后15年按衰减12.3%计算（年均衰减0.7%）。

第一年实际发电量501.22万kWh（已按年衰减2.5%计算）。

项目25年总发电量11605.1万kWh，项目年均发电量464.2万kWh。

25年发电量预测如下表

第1年

第2年

第3年

第4年

第5年

发电利用小时数（h）

发电量（万度）

993.64

501.22

984.63

498.14

975.62

495.05

966.60

491.97

957.59

488.88

第6年

第7年

第8年

第9年

第10年

948.58

485.80

939.57

479.63

930.55

921.54

476.54

912.53

473.46

第11年

第12年

第13年

第14年

第15年

905.77

470.38

899.01

467.29

892.25

464.21

885.49

461.12

878.73

458.04

第16年

第17年

第18年

第19年

第20年

871.97

454.95

865.21

451.87

858.45

448.78

851.69

445.70

844.93

442.62

第21年

第22年

第23年

第24年

第25年

838.17

439.53

831.41

436.45

824.65

433.36

817.90

430.28

811.14

427.19

2.4主设备选型

2.4.1光伏板

本项目拟采用450Wp单晶光伏组件11208块，具体参数见表2-4-1所示。

表2-4-1450Wp单晶组件技术规格表

单位

数值

最大功率Wp

Wp

450

开路电压Voc

V

49.6

工作电压Vmp

40.9

短路电流Isc

A

11.54

工作电流Imp

11.01

电压温度系数

%/℃

-0.26

电流温度系数

0.043

功率温度系数

-0.36

工作温度范围

℃

-40～85

NOCT

45±

2

最大系统电压

1000DC

组件尺寸

mm

2094×

1038×

35

组件重量

Kg

18.1

2.4.2逆变器

本次新增安装40台组串式逆变器（37台110kw,2台80kw,1台60kw）。

逆变器均配置了电网电压过、欠压保护，电网频率过、欠频保护，防孤岛效应保护，逆变器过载、过热保护，逆变器对地漏电保护，逆变器防反放电保护，防反接保护，防过压保护，防浪涌保护，低电压穿越等功能。

表2-4-260kW组串式逆变器参数表

技术参数

效率

最大效率

99%

中国效率

98.5%

MPPT效率

99.5%

输入

最大输入直流功率

72kW

120kW

165kW

最大输入电压

1100V

每路MPPT最大输入电流

28.5A

26A

最低工作电压

200V

MPPT电压范围

200V-1000V

最大输入路数

12

18

20

MPPT数量

4

9

10

输出

额定输出功率

66kW

88kW

121kW

最大视在功率

66kVA

88kVA

121kVA

最大有功功率（cosφ=1）

额定输出电压

380Vac

额定输出电流

91.2A

121.6A

150.2A

输出电压频率

50Hz

最大输出电流

100A

133.7A

167.1A

功率因数

0.8超前...0.8滞后

最大测量谐波

＜3%

电网直流分量值

＜50mA

工作频率范围

47-52HZ

保护

直流反接保护

支持

交流短路保护

输出过流保护

输出过电压保护

绝缘阻抗保护

残余电流RCD检测

浪涌保护

孤岛保护

温度保护

集成直流开关

常规参数

尺寸（宽×

高×

厚）

630×

700×

357

1014×

567×

314

重量

63kg

工作温度

-25°

C~60°

C

冷却方式

智能冗余风冷

最高工作海拔

4000m（

2.4.3并网开关柜

并网计量柜4台（7#-10#）安装于企业1#配电房低压配电室内,6台（1#-6#）安装于新建光伏配电室内，选用GCK或GGD型低压开关柜，防护等级IP30。

并网开关柜、并网断路器、闸刀等设备均应有规范的命名标识，并网计量柜应具备铅封功能，并开可视窗。

并网开关柜应通过国家CCC认证；

与主变低压母线相连接的并网计量柜屏前、屏后均需有“光伏双电源”、“当心触电”警示标志。

2.4.4并网断路器

应设置明显开断点，各并网点应安装易操作、具有明显开断指示、具备开断故障电流能力的断路器。

并网断路器选用万能式断路器，根据短路电流水平选择设备开断能力，并需留有一定裕度，应具备电源端与负荷端反接能力。

本工程10个并网点中（详见表4.2.1-30.4kV侧短路计算），3#-6#并网点的短路电流最大为60.57kA，本工程光伏并网断路器选用开断能力65kA及以上的万能式断路器，应具有明显开断指示、开端故障电流能力和低压跳闸功能，应具备电源端与负荷端反接能力，并网断路器应通过国家CCC认证，其中1-10#并网断路器额定电流为1000A。

3、电力系统现状

3.1接入点的电网现状

根据现场勘查和收资，厂区目前有10kV高压室2座，共有1路10kV电源进线专线。

1#高压配电室有1路10kV电源进线为庙岭F24线，2#高压配电室有1路10kV电源进线引自1#高压配电房。

变压器数量4台，总装机容量5750kVA。

厂区供电系统构成见表3.1-1。

表3.1-1厂区供电系统构成表

线路名称

计量点

电流互感器变比

倍率

计量方式

基本电费

标志

总装机容量（kVA）

变压器数量

庙岭F24

1

100

10000

高供高计

按最大需量

5750

合计

3.2电力平衡分析

3.2.1接入点潮流分析

该项目接入点为xxxx有限公司配电房专变低压侧，电源点为苗岭F24线，总接入容量5043.9kW。

根据电网提供的用电负荷数据，企业平均用电负荷约4541kW，在9:

00-15:

00平均用电负荷约4730kW。

光伏发电在9:

00平均发电功率约4034kW，本项目分别模拟计算夏至日、冬至日的光伏发电量，并与工厂白天负荷使用情况进行比较分析。

（1）接入点夏至日潮流分析

由上图可以看出，接入点在夏至日光伏发电量完全由工厂内部消纳，潮流方向始终由110kV侧指向10kV侧。

假设此时工厂所有设备停运，发电功率最高时刻约4000kW，此时潮流方向由10kV侧指向110kV侧。

（2）接入点冬至日潮流分析

由上图可以看出，接入点在冬至日光伏发电量完全由工厂内部消纳，潮流方向始终由110kV指向10kV侧。

假设此时工厂所有设备停运，发电功率最高时刻为3000kW，此时潮流方向始终由10kV指向110kV侧。

3.2.2电力平衡结论

根据以上图表和文字分析，可得出以下结论：

（1）在夏至日和冬至日，光伏发电量完全由工厂内部消纳，变电站潮流始终由110kV指向10kV侧。

（2）假设工厂所有设备停运检修或节假日停工期间，光伏发电量会倒送给电网，潮流方向由10kV侧指向110kV侧。

光伏发电功率占变电站10kV线路所带总负荷比例很低，影响可忽略不计。

4电力接入系统方案

4.1接入系统电压等级

电源接入系统的电压等级宜按表4.1-1选择，有不同接入电压等级可供选择的时候，宜根据送电方向选取适合接入的电压等级，原则上应在本电压等级内消纳。

对采用“自发自用、余电上网”且容量超过500千瓦的电源接入，在确保电网安全的前提下，经论证后可采用0.38千伏电压等级接入。

表4.1-1电源并网的电压等级推荐表

电源总容量范围（千瓦）

并网电压等级（千伏）

小于8（含）

0.22

8至100（含）

0.38、10

100至500（含）

500至6000（含）

6000至10000（含）

10、35

10000至30000

10、35、110

30000以上

110

本项目拟设置10个0.4kV低压并网点，每个并网点的光伏接入容量约0.5MW,对“超过500千瓦的电源接入，在确保电网安全的前提下，经论证后可采用0.38千伏电压等级接入”，本方案从潮流分析和短路电流计算两方面对本方案进行充分的论证，可得出本项目可采用0.38千伏电压等级光伏接入，论证过程及结果详见3.2电力平衡分析和4.2电气计算。

4.2电气计算

4.2.1短路电流计算

大电源系统、配电线路参数表3.1-1所示，短路电流计算设备参数阻抗表（按100MVA为基准标幺值），由电网提供的的参数表进行短路电流计算，见表4.2.1-1

表4.2.1-1变电站参数表

元件

型号

单位长度电抗（Ω/km）

长度（km）

电抗标幺值

变电站

短路容量100MVA

0.275

苗岭F24线

YJV22-3×

240

0.08

0.635

0.052

1#10kV变压器

SCB9-1250

3.6

2#10kV变压器

3#10kV变压器

5#10kV变压器

SCB9-2000

2.25

总电抗

用户高压配电房10kV母线和接入光伏的变压器0.4kV母线发生短路的情况下，短路等效电路图见图4.2-1，短路计算结果见表4.2.1-2、4.2.1-3；

图4.2-1等效电路图

D0点系统侧三相短路电流:

Id=Ub/√3×

X=10/√3×

0.327=17.7（kA）

D0点光伏侧三相短路电流:

X=0.4/√3×

0.327=0.71（kA）

4.2.1-210kV侧短路计算结果

序号

名称

中压线路名称

总电抗标幺值

D0点系统侧

三相短路电流

（kA）

D0点光伏侧三相短路电流（kA）

I

庙岭F24线

0.327

17.7

0.71

1#-2#并网点:

D1点系统侧三相短路电流:

3.927=1.47（kA）

D1点光伏侧三相短路电流:

3.927=0.059（kA）

3#-4#并网点:

5#-6#并网点:

Id=Ub/