斯里兰卡20MW光伏并网电站方案.docx
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斯里兰卡20MW光伏并网电站方案
斯里兰卡20MW太阳能电站
北京哈博太阳能电力有限公司
2014.12.20
一、概述
方案为斯里兰卡20MW光伏并网电站，设计分为20个单元子系统，每个单元子系统为1MW。
项目建设地址为斯里兰卡，以汉班托特国际机场及港口开始约20公里（它位于斯里兰卡的南部....自科伦坡大约250公里）....该工程位于一条30英尺的路上。
安装方式采用阵列安装，接入方式采用并网接入方式。
二、设计依据
1.《现行建筑施工规范大全》
2.《35~110kV变电室设计规范》
3.《光伏系统并网技术要求》国标GB/T19939—2005
4.《地面用光伏（PV）发电系统》国标GB/T18479—2001
5.《电气装置安装工程施工及验收规范》
6.《建筑电气工程施工质量验收规范》GB50303-2002
7.《民用建筑电气设计规范》JGJ/T-92
8.《钢筋混凝土结构预埋件》国家建筑标准设计图集04G362
9.《电缆敷设》国家建筑标准设计图集D101-1~7
10.《建筑物防雷设施安装》国家建筑标准设计图集99D50-1
11.《10/0.4kV变压器室内布置及变配电所常用设备构件安装》03D201-4
12.《等电位联结安装》02D501-2
13.《利用建筑物金属体做防雷及接地装置安装》03D501-3
三、斯里兰卡建设地状况
3.1、太阳能资源
斯里兰卡是印度洋上的岛国，位于北纬5度55分至9度50分，东经79度42分至81度53分之间，在南亚次大陆南端，西北隔保克海峡与印度半岛相望。
南北长432公里，东西宽224公里，国土面积为65610平方公里。
[4]
斯里兰卡属热带季风性气候。
终年如夏，年平均气温28℃。
各地年平均降水量1283-3321毫米不等。
沿海地区平均最高气温31.3℃，平均最低气温23.8℃。
山区平均最高气温26.1℃，平均最低气温16.5℃。
斯无四季之分，只有雨季和旱季的差别，雨季为每年5月至8月和11月至次年2月，即西南季风和东北季风经过斯里兰卡时。
全年降雨量西南部为2540毫米至5080毫米，西北部和东南部则少于1250毫米。
斯里兰卡气象数据：
NASASurfacemeteorologyandSolarEnergy:
RETScreen Data
Latitude 6.13 /Longitude 81.04 waschosen.
Unit
Climatedatalocation
Latitude
°N
6.13
Longitude
°E
81.04
Elevation
m
114
Heatingdesigntemperature
°C
23.09
Coolingdesigntemperature
°C
28.65
Earthtemperatureamplitude
°C
3.23
Frostdaysatsite
day
0
Month
Airtemperature
Relativehumidity
Dailysolarradiation-horizontal
Atmosphericpressure
Windspeed
Earthtemperature
Heatingdegree-days
Coolingdegree-days
°C
%
kWh/m2/d
kPa
m/s
°C
°C-d
°C-d
January
25.6
77.1%
4.50
99.8
5.6
26.5
0
485
February
25.7
76.0%
5.37
99.8
4.4
27.1
0
444
March
26.3
75.0%
5.84
99.7
3.4
28.3
0
508
April
26.7
80.0%
5.45
99.6
3.4
28.8
0
502
May
27.1
80.2%
5.28
99.5
6.1
28.2
0
529
June
26.8
77.5%
5.08
99.5
7.6
27.7
0
503
July
26.6
76.7%
5.08
99.5
6.7
27.5
0
513
August
26.5
76.7%
5.35
99.6
7.1
27.3
0
512
September
26.4
77.9%
5.30
99.7
6.3
27.5
0
492
October
26.2
79.7%
4.87
99.7
4.9
27.6
0
502
November
26.0
80.7%
4.27
99.7
4.0
27.4
0
480
December
25.9
78.6%
4.19
99.8
4.8
26.7
0
493
Annual
26.3
78.0%
5.05
99.7
5.4
27.6
0
5963
Measuredat（m）
10.0
0.0
由上可以看出斯里兰卡所在地区太阳能资源丰富，年平均太阳辐射量比较稳定，能够为光伏电站提供充足的光照资源，实现社会、环境和经济效益。
3.2、场址条件
土质：
软土质，并在一些地区带有很少的石块
面积：
目前为20MW（征用土地已完成了不止10MW）
四、电站系统设计
4.1系统描述
本项目总体技术方案采用“集中安装、统一上网”的“模块化”技术方案。
单元子系统方阵为1MW，如下：
光伏电站单元安装1MWp单晶硅太阳能光伏组件，每块组件240W，4224块采用地面固定式阵列安装，使用1000kVA光伏并网逆变器1台，500kVA升压变压器2台，设22kV开闭所1座，接入当地22kV电网。
光伏发电并网方式原理图
并网光伏电站主要由光伏阵列、并网逆变器、输配电系统和远程监测系统组成，包括太阳电池组件、直流电缆及汇流箱、逆变器、升压设备、交流电缆、输配电母线段、开闭所等。
其中，光伏组件到逆变器的电气系统称为光伏发电系统单元，交流输配电部分是常规电力输配电系统。
光伏阵列将太阳能转换为直流电能，通过汇流箱（直流配电箱）传送到与之相连接的逆变器的直流输入端；逆变器采用MPPT（最大功率跟踪）技术使光伏阵列保持最佳输出状态，同时将直流电转换成为与电网频率和相位均相同的交流电能，符合电网并网发电的要求；逆变器发出的交流电能经过升压变压器和开闭所汇流后，统一接入22kV电网。
光伏并网逆变器本身带有数据采集和通讯功能，可以监测光伏阵列的电压、电流等直流侧运行参数，电网的电压、频率、逆变器输出电流、功率、功率因数等交流侧运行参数。
将光伏电站中的逆变器通讯接口用数据总线连接，逆变器运行数据通过配套的监控设备的汇总和存储，再传送到监控计算机上，通过配套的专用监测软件提供给光伏电站工作人员使用。
光伏电站同时还安装气象检测站，用以检测太阳辐射、风速、温度等环境参数。
监控设备还可以连接Internet，实现远程监测的功能。
光伏电站监测系统原理框图见图
光伏电站监测系统原理框图
光伏并网逆变器发出的交流电是低压交流电，经过升压变压器升压为35kV中压交流电接入35kV中压电网。
由于光伏电站逆变器发出的交流电功率因数大于99％，全部为有功功率，升压系统不设无功补偿装置。
光伏电站的升压设备和开闭所按常规电力系统要求设计继电保护和通讯调度单元，35kV电力运行数据送地区电网调度中心。
4.2设备选型
设备的选型遵循高效性、先进性、成熟性和稳定性的原则，本项目中所用设备均为同类产品中的先进产品，并具有良好的应用业绩，保证系统整体稳定可靠运行。
经过对国内外产品的对比选择，确定了以下产品。
4.2.1光伏组件
光伏电池组件种类很多，即：
“单晶硅”，“多晶硅”，“非晶硅”，“CIS”等。
选择的原则可参照供货商的价格、产品供货情况、保障、效率等。
一般“单晶硅”或“多晶硅”应为首选，是目前普遍采用的光伏组件。
就二者而言，“多晶硅”比“单晶硅”具有更好的性价比。
多晶硅太阳能电池的生产工艺与单晶硅基本相同，使用了多晶硅铸锭工艺取代单晶硅硅棒生长工艺，成本有所降低。
目前多晶硅光伏电池组件的转换效率超过14％。
本项目选定由北京哈博太阳能电力有限公司生产的240Wp多晶体硅光伏组件，单元数量为4224块，单元总功率1013.760kWp。
组件装配图及性能参数如下：
（标准测试条件:
1000W/m2,AM1.5,25℃）
组件型号
晶型
性能参数
HBM（240）16498p
多晶硅
最大功率
Watt
240W
功率误差范围
+3%/-3%
最佳工作电压
V
30.2
最佳工作电流
A
7.95
开路电压
V
37.2
短路电流
A
8.35
组件外型尺寸（长和宽）
1643*987mm
边框（材质厚度）
阳极氧化铝、40mm
组件重量/板Kg
19
系统最大工作电压
1000V
温度对短路电流的补偿系数
+0.05%/℃
温度对开路电压的补偿系数
-0.34%/℃
温度对功率的补偿系数
-0.5%/℃
温度对工作电流的补偿系数
+0.05%/℃
温度对工作电压的补偿系数
-0.34%/℃
电池的额定工作温度
47℃（+2℃）
绝缘性能
>=100MOhm
抗风能力
60m/s（200kg/sq.m）
冰雹试验（抗冲击能力）
227g钢球从1m高度自由下落1次
钢化玻璃厂家
南玻
电池片转换效率
>16%
质量保证
5年的产品质量保证、25年功率衰减20%
4.2.2基础支架
基础支架一套，基础采用混凝土桩基础,支架采用C钢，钢材热镀锌。
4.2.3逆变器
每个单元子系统选用阳光电源型号为SG1000TS的1MW室外型集装箱式逆变器1台，每台SG1000TS由两台SG500MX构成。
技术参数如下
ITEMS
SG500MX
Input（DC）
Max.DCpower
560kW
Max.DCinputvolt
1000V
Startvoltage
520V
Minworkingvoltage
460V
MPPTvoltrange
460Vdc～850Vdc
Max.DCinputcurrent
1220A
No.ofDCinputs
8/16
Output（AC）
Ratedoutputpower
500KW
Max.outputpower
550kVA
Max.ACoutputcurrent
1008A
Ratedgridvoltage
315Vac
GridVoltagerange
250-362Vac
Ratedgridfrequency
50Hz/60Hz
Gridfrequencyrange
47-52Hz/57-62Hz
THDofoutputcurrent
<3%atnominalpower
DCcurrentinjection
<0.5%ofratedoutputpower
PowerFactoradjustable
0.9（lagging）~0.9（leading）
Efficiency
Max.efficiency
98.7%（withouttransformer）
Europeanefficiency
98.5%（withouttransformer）
Protection
Inputsidedisconnection
DCloadswitch
Outputsidedisconnection
ACloadswitch
DCovervoltageprotection
Yes
ACovervoltageprotection
Yes
Gridmonitoring
Yes
Groundfaultmonitoring
Yes
Overtemperatureprotection
Yes
Insulationmonitoring
Yes
Surgeprotectionforaux.powersupply
Yes
Generaldata
Dimension（W×H×D）
1606×2034×860mm
Netweight
1250kg
Operatingtemperature
－30℃～＋65℃（upto55℃withoutderating）
Powerconsumptionatnight
<80W
Externalaux.powersupplyvoltage
400Vac（L-L）
CoolingMethod
Controlledforce-aircooling
IngressProtection
IP20（indoor）
Relativehumidity
0～95%，non-condensing
Max.operatingaltitude
6000m（operationwithderatingabove3000m）
Freshairconsumption
4500m3/h
Display
Touchscreen
Communicationprotocol
Modbus
StandardComm.Interface
RS485
4.2.4汇流箱PVS-16M
每个单元采用PVS-16M型号汇流箱12台，20MW总计240台。
参数如下：
4.2.5环境检测仪
选用二台环境检测仪，可测量光伏电站当地的气象条件，包括：
风速、风向、辐照、温度等环境参数。
硬件包含：
风速传感器，风向传感器，日照辐射表，测温探头，控制盒及支架，采集环境数据可通过RS485通讯读取。
技术参数：
系统参数
工作电压
DC12~30V
工作温度
-25℃~+60℃
存储温度
-30℃~65℃
防护等级
IP65
通讯方式
RS485
通讯距离
1000m
日照辐射表技术参数
灵敏度
7~14uV/Wm-2
时间响应
≤30s
内阻
350Ω
稳定性
±2%
余弦响应
≤±5%（太阳高度角10°时）
光谱范围
300~3000mm
温度特性
±2%（-20~+40℃）
重量
2.5kg
温度传感器
项目
环境温度传感器
工作电压
DC5V
测温范围
-55℃~+125℃
分辨率
±0.1℃
转换时间
1s
风速、风向传感器
项目
风速
起风风速
≤0.78m/s
测量范围
0~96m/s
精确度
±0.1m/s
分辨率
0.1m/s
距离常数
≤3m
输出信号形式
脉冲（频率）
工作电压
DC5V
工作电流
5mA
抗风强度
＞96m/s
最大高度
80mm
最大回转半径
95mm
重量
0.14kg
环境温度
-40~+60℃
环境湿度
100%RH
4.2.6数据采集器
选用二台数据采集器是用于光伏电站中采集、记录逆变器与汇流箱等设备的工作状态及运行信息，并通过IEC104等协议提交给上级监控系统的设备。
技术参数：
通讯
逆变器通讯
RS485x1
PC通讯
10/100Mbit以太网/USB/RS232/RS485
无线通信（可选）
Zigbee,GPRS
最大通讯范围
RS485/以太网
1200m/100m
接口设计
RS485
4路
RS232
1路
数字量输入口
12路
数字量输出口
2路
模拟量输入口
2路
以太网口
1路
电源
电源模块
AC-DC电源适配器
输入电压
100V-240VAC，50/60Hz
功耗
平均3W/最大10W
环境
工作温度
-20℃~+60℃
湿度
5%~95%，无冷凝
存储
内置存储器
4MB循环存储
外部存储器
MicroSD卡128MB/512MB/1GB/2GB/4GB/8GB/16GB/32GB可选
其它数据
尺寸（宽×高×深）
205x132x38mm
重量
550g
使用范围
室内
安装
导轨，墙面安装，桌面
显示
LCD与LED
语言-软件/手册
中文、英文、德文、意大利文、日文
4.2.7直流配电柜
单元选取二台直流配电柜SunBoxPMD-D，主要是将汇流箱输出的直流电缆接入后进行汇流，再接至并网逆变器。
该配电柜含有直流输入断路器、防反二极管、光伏防雷器，方便操作和维护。
技术参数：
规格：
10KW～630KW，可根据用户需求定制。
4.2.8LVAuxiliaryUnit低压配电单元
ThepowersupplyfortheselfneedpowerinthecontainercomesfromtheACoutputoftheinverter,allthecableshavebeenprewiredbeforedelivery,noneedofwiringonsite;
Sungrowoffersredundantpowersupplyasanalternativeonrequesttoensurethesystemstability;theselfneedpowercanbesuppliedeitherfromtheexternalLVgridorinternallyfromtheACoutputoftheinverter;
Theauxiliarypowersupplyis2kVAintotalbydefault,highercapacityonrequest;
4.2.9箱式变电站
选用一台1000kVA,22/0.315-0.315KV变压器
选用一台22kVCCF环网柜
环网柜是一组开关设备装在金属或非金属绝缘柜体内或做成拼装间隔式环网供电单元的电气设备，其核心部分采用负荷开关和熔断器，具有结构简单、体积小、价格低、可提高供电参数和性能以及供电安全等优点。
4.2.10电缆
ZR-YJV-3*185+2*95mm，ZR-YJV-2*185mm，ZR-YJV-2*35mm，PV-1*4mm，BVR-1*16mm一套
4.2.11设备材料清单（20MW）
序号
项目名称
规格型号
单位
数量
1
设备材料清单
1.1
PVmodule
HBM（240）16498P
块
84480
1.2
invent
2*500KW
台
20
1.3
直流配电柜
10入/1出功率500KW
台
40
1.4
低压配电
380V
台
20
1.4
直流汇流箱
16入/1出
台
260
1.5
光伏电缆
PV-1*4mm
米
450000
1.6
阻燃电缆
ZR-YJV-2*35mm
米
84000
1.7
阻燃电缆
ZR-YJV-2*185mm
米
5000
1.8
阻燃电缆
ZR-YJV-3*185+2*95mm
米
2500
1.9
双色接地线
BVR-1*16mm
米
3000
1.1
环境检测仪
套
2
数据采集器
套
2
电脑及显示屏
3×1㎡Led
套
2
1.13
电缆桥架
200*75*1.5mm
米
10000
1.14
防水接头
MC4
套
8000
1.15
光伏组件支架
户外型配套支架
Wp
20275200
1.16
变压器
1000kVA,22/0.315-0.315KV
台
20
环网柜
台
20
1.17
辅助材料
套
1
2
基础工程
2.1
桩基础
混凝土桩
根
33280
2.2
逆变器室
10m²
座
20
2.3
变电站室
10m²
座
20
2.4
防雷系统
项
0
五、防雷接地设计
5.1光伏阵列防雷接地
光伏阵列均以地基基础有效接地，用扁钢连接基础钢筋形成接地网。
5．2设备接地
系统中汇流箱、高低压配电设备、逆变器、变压器均需接入统一的接地网中以避免设备受到雷击的破坏。
5.3变电室防雷接地
变电室遭受的雷击是下行雷，主要来自两个方面：
一是雷直击在变电室的电气设备上；二是架空线路的感应雷过电压和直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电室。
因此，直击雷和雷电波对变电室进线及变压器的破坏的防护十分重要。
5.3.1直击雷防护
装设避雷针是直击雷防护的主要措施，避雷针是保护电气设备、建筑物不受直接雷击的雷电接受器。
它将雷安全导入地中，从而保护了附近绝缘水平比它低的设备免遭雷击。
装设避雷针时对于35kV开闭所需装独立的避雷针，并满足不发生反击的要求。
5.3.2变电室对侵入波的防护
变电室对侵入波防护的主要措施是在其进线上装设阀型避雷器。
5.3.3变电室的进线防护
对变电室进线实施防雷保护，其目的就是限制流经避雷器的雷电电流幅值和雷电波的陡度。
当线路上出现过电压时，将有行波沿导线向变电室运动，其幅值为线路绝缘的50％冲击闪络电压，线路的冲击耐压比变电室设备的冲击耐压要高很多。
因此，在变电室的进线上加装避雷线。
如果没架设避雷线，当变电室的进线上遭受雷击时，流经避雷器的雷电电流幅值可超过5kA，且其陡度也会超过允许值，势必会对线路造成破坏。
5.3.4变压器的防护
变压器的基本保护措施是变压器接入接地网，这样可以防止线路侵入的雷电波损坏绝缘，就减少了雷电对变压器破坏的机会。
5.3.5变电室的防雷接地
根据安全和工作接地的要求敷设统一的接地网，然后避雷针和避雷器下面增加接地体以满足防雷的要求。
六、年发电量测算
并网光伏系统的效率是指是:
系统实际输送上网的交流发电量与组件标称容量在没任何能量损失的情况下理论上的能量之比。
标称容量1kWp的组件，在接受到1kWh/m2太阳辐射能时理论发电量应为1kW。
并网光伏发电系统的总效率80%，由光伏阵列的效率、逆变器的效率、交流并网效率等三部分组成。
1MWp太阳能光伏并网发电系统年发电量预测为146万度。
20MWp太阳能光伏并网发电系统年发电量预测为2920万度。
七、消防工程设计
工程消防设计贯彻“预防为主，防消结合”的设计原则，针对工程的具体情况，积级采用先进的防火技术，做到保障安全，使用方便，经济合理。
消防电源是外来供电，主电源来自35kV高压开关柜，通过厂用变压器供电，若主电源故障，
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