分布式光伏发电项目技术解决方案.docx
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分布式光伏发电项目技术解决方案
分布式光伏发电项目
技术解决方案
海润光伏系统研究院
第一章分布式光伏系统介绍
1.1分布式光伏系统概念
分布式光伏系统：
将太阳能光伏组件安装在房屋顶部，光伏组件所发电能直接接入房屋的配电箱，供用户使用，光伏电能全部自身消耗或者富裕电量就近上网。
系统示意图如下所示。
1.2分布式光伏系统具有以下优点
1）节约土地：
可以有效地利用建筑物屋顶，无需占用土地资源，这对于土地昂贵的城市建筑尤其重要。
2）污染小、环境效益突出：
分布式光伏发电项目在发电过程中，没有噪声，没有污染物排放，不消耗任何燃料，也不会对空气和水产生污染。
3）原地发电、原地用电：
在一定距离范围内可以节省电站送电网的投资。
对于联网系统，光伏阵列所发电量既可供给本建筑物负载使用，也可送入电网。
4）缓解高峰用电需求：
光伏发电系统在白天阳光照射时发电，该时段也是电网用电高峰期，从而舒缓高峰电力需求。
1.3分布式光伏系统常见并网方式
1）自发自用余电上网（优先供给自己负载，多余电量并入国家电网）
2）统购统销（全额上网，所发电量全部并入国家电网）
第二章分布式光伏系统方案
光伏发电系统主要由光伏组件阵列、阵列支架、并网逆变设备、交流配电柜、数据采集及监控系统等组成，系统示意图如下图所示。
2.1组件安装方式
屋面形式不同，组件的安装方式不同，屋面形式可分为两大类即彩钢瓦屋面和混凝土屋面。
2.1.1彩钢瓦屋面
常见彩钢瓦有三种：
角驰型，梯形，直立锁边型，见下图
角驰型
梯形
直立锁边型
针对梯形彩钢瓦，需要在彩钢瓦的波峰上面或侧面打孔通过自攻螺钉来固定夹具，自攻螺钉必须带有配套的耐候密封防水垫片，且用自攻螺钉固定后，螺钉处须使用优质中性耐候密封胶涂抹，然后夹具上固定导轨，导轨上安装光伏组件，见下图。
梯形彩钢瓦屋顶安装形式
对于角驰型与直立锁边型彩钢瓦，利用彩钢瓦的波峰，夹具直接夹在彩钢瓦的波峰突出部分，不需要破坏彩钢瓦，然后夹具上固定支架导轨，导轨上安装光伏组件，见下图。
角驰型彩钢瓦屋顶安装形式
直立锁边型彩钢瓦屋顶安装形式
一般彩钢瓦应用在一些工业车间，承重能力在15-30Kg/m2，多采用平铺安装，如下图
在承载能力允许的情况下，为了提高发电量，少数情况采用倾角安装，如下图
2.1.2混凝土屋面
最常见的是混凝土平屋顶，也有少部分的弓形混凝土屋顶（如粮仓等），混凝土平屋顶大多带有小于10度的倾角，方便雨水滑落。
混凝土屋面通常承载能力要比彩钢瓦屋面强，组件可以设计成带倾角式铺设，倾角要结合当地的风荷载、雪荷载及屋面本身的承载能力等来设计。
通常采用混凝土配重法，配重的混凝土块可以是现浇混凝土块，也可以是预制混凝土块，在混凝土屋顶浇筑混凝土墩，这是最常见的安装方式，如下图
预制混凝土配重块，如下图
2.2主要设备选型
2.2.1组件的选择
光伏发电系统通过将大量的同规格、同特性的太阳能电池组件，经过若干电池组件串联成一串以达到逆变器额定输入电压，再将这样的若干串电池板并联达到系统预定的额定功率。
这些设备数量众多，为了避免它们之间的相互遮挡，须按一定的间距进行布置，构成一个方阵，这个方阵称之为光伏发电方阵。
其中由同规格、同特性的若干太阳能电池组件串联构成的一个回路是一个基本阵列单元。
每个光伏发电方阵包括预定功率的电池组件、逆变器和升压配电室等组成。
若干个光伏发电方阵通过电气系统的连接共同组成一座光伏电站。
选择合适的太阳能电池组件对于整个电站的投资、运营、效益都有较大的关系。
目前国内大型光伏电站晶硅电池组件采用较多。
（1）晶体硅光伏组件技术成熟，且产品性能稳定，使用寿命长。
（2）商业用化使用的光伏组件中，单晶硅组件转换效率最高，多晶硅其次，但两者相差不大。
（3）晶体硅电池组件故障率极低，运行维护最为简单。
（4）在开阔场地上使用晶体硅光伏组件安装简单方便，布置紧凑，可节约场地。
（5）尽管非晶硅薄膜电池在价格、弱光响应，高温性能等方面具有一定的优势，但是使用寿命期较短。
因此综合考虑，海润晶硅系列电池组件在分布式可以大力推广使用。
主要技术参数见下表：
（1）多晶硅系列
（2）单晶硅系列
2.2.2逆变器的选择
合理的逆变器配置方案和合理的电气一次主接线对于提高太阳能光伏系统发电效率，减少运行损耗，降低光伏并网电厂运营费用以及缩短电厂建设周期和经济成本的回收期具有重要的意义，合理的电气一次主接线可以简化保护配置、减少线路损耗、提高运行可靠性。
同时合理的配置方案和合理的电气一次主接线对于我国大规模的光伏并网电厂建设具有一定的示范意义。
1、各类逆变器性能对比
目前分布式光伏发电常用的逆变器主要分为集中型逆变器、组串型逆变器及家庭式微型逆变器。
其中集中型逆变器规格主要为500kW以上及1MW以下，组串型逆变器主要规格为8kWp以上及50kWp以下，家庭式微型逆变器为1KWp以上及12KWp以下。
其比较详见下表5.3：
序号
比较项目
家用型微型逆变器
组串型逆变器
集中型逆变器
1
容量大小
1KWp~12KWp
8KWp~50KWp
500KWp
2
MPPT数量/最大转换率
单MPPT≥98%
多个MPPT正常在97%至98%之间
单个MPPT≥98.5%
3
安装要求
安装农户墙面，占用空间最小，安装简单
安装组件背面或支架上，安装简单。
需单独建房子，占地面积较大，需要辅助设施。
4
经济性
按5KWp为例，0.8元/瓦
按50KWp为例，0.4元/瓦
按500KWp为例，0.2元/瓦
5
技术成熟性
国内市场应用较少，经验缺乏，技术不够成熟
目前市场应用较多，技术成熟，尤其在小型系统中应用较多。
目前市场应用较多，技术成熟，尤其在MW级地面电站上应用较多。
2、大逆变器与小逆变器成本对比取1MWp光伏阵列为单位，对大逆变器和小逆变器在成本上经行对比。
a、由大逆变器组成的光伏阵列系统组成及价格
图2.2.1由大逆变器组成的光伏阵列系统组成
1MW光伏阵列的组成单元为组件（265W）3800块、汇流箱（16进1出）11台、逆变器（500kW含直流配电柜）2台、升压变（1MW）1台、通信管理机柜1台、电缆若干。
本方案中整体设备及施工造价如表所示：
表2.2.1使用大逆变器的光伏阵列造价
序号
设备名称
设备规格
单位
数量
单价（元）
总价（元）
1
集中式逆变器
500kVA
台
2
2
直流汇流箱
16进1
台
11
3000
33000
3
升压箱变
双分裂1100kVA/10/0.315kV
台
1
180000
180000
4
直流电缆
光伏专用PV-1X4
米
15000
2
30000
YJY23-0.6/1kV-2x70mm2
米
1500
100
150000
5
交流电缆
YJY23-0.6/1kV-3x240mm2
米
100
450
45000
YJY23-26/35kV-3x70mm2
米
100
250
25000
6
通信电缆
DJYPVP22-2X2X1.0mm2
米
500
12.8
6400
7
施工费
30000
合计
499400
小结：
使用大逆变器的光伏阵列单位造价约为0.5元/瓦（不含大逆变器、组件等）。
b、由小逆变器组成的光伏阵列系统组成及价格
图2.2.2由小逆变器组成的光伏阵列系统组成
1MW光伏阵列的组成单元为组件（265W）3800块、逆变器（36kW组串式）30台、交流汇流箱（6进1出）5台、升压变（1MW）1台、数据采集柜1台、电缆若干。
本方案中整体设备及施工造价如表5.5所示：
表2.2.2使用小逆变器的光伏阵列造价
序号
设备名称
设备规格
单位
数量
单价（元）
总价（元）
1
组串式逆变器
36kW
台
30
2
交流汇流箱
6进1
台
5
5000
25000
3
升压箱变
双绕组1000kVA/20/0.48kV
台
1
150000
335000
4
直流电缆
光伏专用PV-1X4
米
15000
2
30000
5
交流电缆
YJY23-0.6/1kV-4x16mm2
米
1200
40
48000
YJY23-0.6/1kV-3x185+120mm2
米
300
500
150000
合计
588000
小结：
使用小逆变器的光伏阵列单位造价为0.59元/瓦（不含逆变器、组件等）。
总结：
使用小逆变器的光伏阵列与使用大逆变器的光伏阵列相比单位造价便宜约0.09元/瓦，但是考虑到小逆变器从运维，占地面积、智能化等因素方面的影响，小型分布式选择小逆变器的方案是相对比较合适的。
2.2.3交流配电设备选择
交流防雷柜需配备计量装置，谐波监测装置及带通信功能的数字智能仪表，实现计量、数据采集及通信功能。
柜内设置易操作、可闭锁、且具有明显断开点、具备开断故障电流、失压脱扣能力的专用开断断路器和智能仪表，配置开关根据短路电流水平选择开断能力，并需留有一定的裕度，且断路器应具备电源端与负荷端反接能力。
有逆变器输出的三相交流点进入低压开关柜（低压配电箱）是光伏发电系统与电网的连接枢纽，通过该设备可实现光伏发电系统与电网的双向通断、监测、保护以及对输出电力的计量，该设备由防雷浪涌保护器、隔离开关、空气开关、电度表等其他元器件组成，低压开关柜为室内落地式，进线方式为下进下出，箱内塑料元件应无卤素，CFC、阻燃。
开关柜的设计制造满足中国国家标准，内部元器件均采用国内知品牌。
交流配电箱交流配电柜
第三章分布式光伏电气接入方案
3.1概述
分布式光伏发电项目接入系统典型设计技术原则是指导典型设计的总纲，描述典型设计的内容和深度要求，以及明确在设计中所执行的主要技术原则。
其中：
系统一次包括接入系统方案划分原则、接入电压等级、接入点选择、典型方案、主要设备选择。
系统继电保护及安全自动装置包括线路保护、母线保护、频率电压异常紧急控制装置、孤岛检测和防孤岛保护等。
系统调度自动化包括调度管理、远动系统、对时方式、通信协议、信息传输、安全防护、功率控制、电能质量监测。
系统通信包括通道要求、通信方式、通信设备供电、通信设备布置等。
计量与结算包括计费系统、关口点设置、设备接口、通道及规约要求等。
3.2电气一次接入系统方案
3.2.1接入方案划分原则
根据接入电压等级、运营模式、接入点划分接入系统方案。
3.2.2接入电压等级
对于单个并网点，接入的电压等级应按照安全性、灵活性、经济性的原则，根据分布式光伏发电容量、导线载流量、上级变压器及线路可接纳能力、地区配电网情况综合比选后确定。
（1）接入电压等级选择10kV
单个并网点容量300kW～6MW推荐采用10kV接入；设备和线路等电网条件允许时，也可采用380V接入。
（2）接入电压等级选择380V
单个并网点容量300kW以下推荐采用380V接入。
当采用220V单相接入时，应根据当地配电管理规定和三相不平衡测算结果确定接入容量。
一般情况下单点最大接入容量不应超过8kW。
3.2.3接入点选择原则
（1）10kV对应接入点
●统购统销（全额上网）
1）公共电网变电站10kV母线
2）公共电网开关站、配电室或箱变10kV母线
3）T 接公共电网10kV线路
●自发自用（含自发自用，余量上网）
用户开关站、配电室或箱变10kV母线
（2）380V对应接入点
●统购统销（全额上网）
1）公共电网配电箱/线路
2）公共电网配电室或箱变低压母线
●自发自用（含自发自用，余量上网）
1）用户配电箱/线路
2）用户配电室或箱变低压母线
3.2.4典型设计方案
分布式光伏大点接入系统典型设计共13个方案。
其中，分布式光伏发电单点接入系统典型设计共8个方案，见表5-1；分布式光伏发电组合接入系统典型设计共5个方案，见表5-2。
3.2.4.1单点接入典型设计方案 XGF10-T-1
本方案主要适用于统购统销（接入公共电网）的光伏电站，公共连接点为公共电网变电站10kV母线，单个并网点参考装机容量1MW～6MW。
XGF10-T-1方案一次系统接线示意图见图5-1。
3.2.4.2单点接入典型设计方案XGF10-T-2
本方案主要适用于统购统销（接入公共电网）的光伏电站，公共连接点为公共电网开关站、配电室或箱变10kV母线，单个并网点参考装机容量300kW～6MW。
XGF10-T-2方案一次系统接线示意图见图5-2。
3.2.4.3单点接入典型设计方案XGF10-T-3
本方案主要适用于统购统销（接入公共电网）的光伏电站、公共连接点为公共电网10kV线路T接点，单个并网点参考装机容量300kW～6MW。
XGF10-T-3 方案一次系统接线示意图见图5-3。
3.2.4.4单点接入典型设计方案XGF10-Z-1
本方案主要适用于自发自用/余量上网（接入用户电网）的光伏电站，单个并网点参考装机容量 300kW～6MW。
XGF10-Z-1方案一次系统有两个子方案，子方案一接线示意图见图5-4-1，子方案二接线示意图见图5-4-2。
3.2.4.5单点接入典型设计方案 XGF380-T-1
本方案主要适用于统购统销（接入公共电网）的光伏电站，公共连接点为公共电网配电箱或线路，单个并网点参考装机容量不大于100kW，采用三相接入；装机容量8kW及以下，可采用单相接入。
XGF380-T-1方案一次系统接线示意图见图5-5。
3.2.4.6单点接入典型设计方案 XGF380-T-2
本方案主要适用于统购统销（接入公共电网）的光伏电站，公共连接点为公共电网配电室或箱变低压母线，单个并网点参考装机容量20kW～300kW。
XGF380-T-2 方案一次系统接线示意图见图 5-6。
3.2.4.7单点接入典型设计方案 XGF380-Z-1
本方案主要适用于自发自用/余量上网（接入用户电网）的光伏电站，单个并网点参考装机容量不大于300kW，采用三相接入；装机容量 8kW 及以下，可采用单相接入。
XGF380-Z-1方案一次系统有两个方案，方案一接线示意图见图5-7-1，方案二接线示意图见图5-7-2。
3.2.4.8单点接入典型设计方案 XGF380-Z-2
本方案主要适用于自发自用/余量上网（接入用户电网）的光伏电站，单个并网点参考装机容量20kW～300kW。
XGF380-Z-2 方案一次系统接线示意图见图5-8。
3.2.4.9多点（组合）接入典型设计方案XGF380-Z-Z1
本方案采用多回线路将分布式光伏接入用户配电箱、配电室或箱变低压母线。
方案设计以光伏发电单点接入用户配电箱或线路典型设计方案XGF380-Z-1和单点接入用户配电室或箱变典型设计方案XGF380-Z-2为基础模块，进行组合设计。
本方案主要适用于自发自用/余量上网（接入用户电网）的光伏电站，单个并网点参考装机容量不大于300kW，采用三相接入；装机容量8kW及以下，可采用单相接入。
XGF380-Z-Z1 方案一次系统有两个子方案，子方案一接线示意图见图5-9-1，子方案二接线示意图见图5-9-2。
3.2.4.10多点（组合）接入典型设计方案XGF10-Z-Z1
本方案采用多回线路将分布式光伏接入用户10KV开关站、配电室或箱变。
方案设计一光伏发电单点接入用户10KV开关站、配电室或箱变典型设计方案XGF10-Z-1为基础模块，进行组合设计。
本方案主要适用于同一用户内部自发自用/余量上网（接入用户电网）的光伏电站。
接入用户10KV开关站、配电室或箱变，单个并网点参考装机容量300KW~6MW。
XGF10-Z-Z1方案一次系统有两个子方案，子方案一接线示意图见5-10-1，子方案二接线示意图见5-10-2。
3.2.4.11多点（组合）接入典型设计方案 XGF380/10-Z-Z1
本方案以380V/10kV电压等级将分布式光伏接入用户电网，380V接入点为用户配电箱或线路、配电室或箱变低压母线，10kV接入点为用户10kV母线。
方案设计以光伏发电单点接入用户配电箱或线路典型设计方案XGF380-Z-1、单点接入用户配电室或箱变典型设计方案 XGF380-Z-2和单点接入用户10kV开关站、配电室或箱变典型设计方案 XGF10-Z-1为基础模块，进行组合设计。
本方案主要适用于自发自用/余量上网（接入用户电网）的光伏电站。
接入配电箱或线路时，单个并网点参考装机容量不大于300kW，采用三相接入，装机容量 8kW及以下，可采用单相接入；接入配电室或箱变低压母线时，单个并网点参考装机容量20kW～300kW；接入用户10kV开关站、配电室或箱变时，单个并网点参考装机容量300kW～6MW。
XGF380/10-Z-Z1方案一次系统有两个子方案，子方案一接线示意图图见图5-11-1，子方案二接线示意图见图5-11-2.
3.2.4.12多点（组合）接入典型设计方案 XGF380-T-Z1
本方案采用多回线路将分布式光伏接入公共电网配电箱或线路、配电室或箱变低压母线。
方案设计以光伏发电单点接入公共电网配电箱或线路典型设计方案XGF380-T-1和单点接入公共电网配电室或箱变低压母线典型设计方案XGF380-T-2为基础模块，进行组合设计。
本方案主要适用于统购统销（接入公共电网）的光伏电站，系统接入点为公共电网配电箱或线路、配电室或箱变低压母线。
接入配电箱或线路时，单个并网点参考装机容量不大于100kW，单个并网点装机容量8kW及以下时，可采用单相接入；接入配电室或箱变低压母线时，单个并网点参考装机容量20kW～300kW。
XGF380-T-Z1方案一次系统接线示意图见图5-12。
3.2.4.13多点（组合）接入典型设计方案 XGF380/10-T-Z1
本方案以380V/10kV电压等级将分布式光伏接入公共电网，380V接入点为公共电网配电箱或线路、配电室或箱变低压母线，10kV接入点为公共电网变电站10kV母线、T接接入公共电网10kV线路或公共电网10kV母线。
方案设计以光伏发电单点接入公共电网配电箱或线路典型设计方案XGF380-T-1、单点接入公共电网配电室或箱变典型设计方案XGF380-T-2、单点接入公共电网变电站10kV母线典型设计方案XGF10-T-1 、单点接入公共电网10kV母线典型设计方案XGF10-T-2和单点T接接入公共电网10kV线路典型设计方案XGF10-T-3为基础模块，进行组合设计。
本方案主要适用于统购统销（接入公共电网）的光伏电站，380V公共连接点为：
公共电网配电箱或线路、配电室或箱变低压母线；10kV公共连接点为：
公共电网变电站10kV母线、公共电网10kV线路T接点或公共电网10kV母线。
XGF380/10-T-Z1方案一次系统接线示意图见图 5-13。
3.2.5主要设备选择原则
（1）主接线
1）380V：
采用单元或单母线接线；
2）10kV：
采用线变组或单母线接线。
（2）升压站主变
升压用变压器容量宜采用315、400、500、630、800、1000、1250kVA或多台组合，电压等级为10/0.4kV。
若变压器同时为负荷供电，可根据实际情况选择容量。
（3）送出线路导线截面
分布式光伏发电送出线路导线截面选择应遵循以下原则：
1）分布式光伏发电送出线路导线截面选择需根据所需送出的容量、并网电压等级选取，并考虑分布式电源发电效率等因素；
2）分布式光伏发电送出线路导线截面一般按持续极限输送容量选择；
3）380V电缆可选用120mm²、150mm²、185mm²、240mm²等截面，10KV架空线可选用70mm²、120mm²、185mm²、240mm²等截面，10KV电缆可选用70mm²、185mm²、240mm²、300mm²等截面。
当接入公共电网时，应结合本地配电网规划与建设情况选择适合的导线。
（4）开关设备
1）380V：
分布式光伏发电并网点应安装易操作、具有明显开断点、具备开断故障电流能力的开断设备。
断路器可选用微型、塑壳式或万能断路器，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。
2）10kV：
分布式光伏发电并网点应安装易操作、可闭锁、具有明显开断点、带接地功能、可开断故障电流的开断设备。
当分布式光伏并网公共连接点为负荷开关时，需改造为断路器。
根据短路电流水平选择设备开断能力，并需留有一定裕度，一般宜采用20kA或25kA。
（5）无功配置
1）380V：
通过380V电压等级并网的光伏发电系统应保证并网点处功率因数在超前0.98至滞后0.98范围内；
2）10kV：
分布式发电系统的无功功率和电压调节能力应满足相关标准的要求，选择合理的无功补偿措施；分布式发电系统无功补偿容量的计算，应充分考虑逆变器功率因数、汇集线路、变压器和送出线路的无功损失等因素；通过10kV电压等级并网的分布式发电系统功率因数应实现超前0.95至滞后0.95范围内连续可调；分布式发电系统配置的无功补偿装置类型、容量及安装位置应结合分布式发电系统实际接入情况确定，应优先利用逆变器的无功调节能力，必要时也可安装动态无功补偿装置。
第四章系统继电保护及安全自动装置
4.1内容与深度要求
4.1.1主要设计内容
包括继电保护、防孤岛及安全自动装置配置方案等。
4.1.2设计深度
（1）系统继电保护
根据分布式光伏发电接入系统方案，提出系统继电保护的配置原则及配置方案。
（2）孤岛检测与安全自动装置
根据分布式光伏发电接入系统方案，提出安全自动装置配置原则及配置方案。
提出频率电压异常紧急控制装置配置需求及方案。
提出孤岛检测配置方案，提出防孤岛与备自投装置、自动重合闸等自动装置配合的要求。
（3）其他
提出继电保护及安全自动装置对电流互感器、电压互感器（或带电显示器）、对时系统和直流电源等的技术要求。
4.2技术原则
4.2.1一般性要求
分布式光伏发电的继电保护及安全自动装置配置应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求，其技术条件应符合现行国家标准GB/T14285-2006《继电保护和安全自动装置技术规程》、DL/T584-2007《3kV～110kV电网继电保护装置运行整定规程》和GB50054-2011《低压配电设计规范》的要求。
4.2.2线路保护
4.2.2.1380/220V电压等级接入
分布式光伏发电以380/220V电压等级接入公共电网时，并网点和公共连接点的断路器应具备短路瞬时、长延时保护功能和分励脱扣、失压跳闸及检有压闭锁合闸等功能。
4.2.2.210kV电压等级接入
（1）送出线路继电保护配置
1）采用专用送出线路接入系统
分布式光伏发电采用专用送出线路接入变电站或开关站10kV母线，一般情况下可在变电站或开关站侧单侧配置过流保护或距离保护；有特殊要求时，可配置纵联电流差动保护。
2）采用T接线路接入系统
分布式光伏发电采用T接线路接入系统时，一般情况下需在光伏发电站侧配置过流保护。
（2）系统侧相关保护校验及完善要求
1）分布式光伏发电接入配电网时，应对分布式光
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