1MW光伏并网电站典型技术规划方案.docx

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1MW光伏并网电站典型技术规划方案

1MW典型电站设计说明

并网光伏发电主要由太阳能电池阵列、并网逆变器、输配电系统和远程监

测系统组成，包括太阳能电池组件、直流电缆及汇流箱、并网逆变器、交流配

电、升压设备等，其中，太阳能阵列到并网逆变器的电气局部成为光伏发电系

统。

1、设备选型

光伏组件选型及安装容量

目前常用的太阳能电池有：

单晶硅、多晶硅太阳能电池；非晶硅薄膜太阳能

电池；数倍聚光太阳能电池等，从技术经济比较结果来看：

晶体硅太阳能电池

组件技术成熟，且产品性能牢固，使用寿命长。

商业用化使用的太阳能电池组

件中，单晶硅组件变换效率最高，多晶硅其次，但两者相差不大。

晶体硅电池

组件故障率极低，运行保护最为简单。

在广阔场所上使用晶体硅光伏组件安装

简单方便，部署紧凑，可节约场所。

尽管非晶硅薄膜电池在价格、弱光响应，

高温性能等方面拥有必然的优势，但是使用寿命期较短，只有10-15年。

因此本工程拟采用晶体硅太阳能电池。

在单晶硅电池和多晶电池选择上：

由于多晶硅电池组件的价格要比单晶硅低，从控制工程造价的方面考虑，本工

程采用性价比较高的多晶硅电池组件，这也与外国的太阳能光伏电池使用情况

的睁开趋势相吻合。

本工程采用的多晶硅太阳能电池组件的详细技术参数见表1-1

表1-1太阳能电池组件技术参数表

太阳电池种类多晶硅电池

太阳电池组件生产厂家欧贝黎新能源科技股份

太阳电池组件型号Eptech156P-260/72

指标单位数据

峰值功率Wp260（±3%）

开路电压〔Voc〕V

短路电流〔Isc〕A

工作电压〔Vmppt〕V

工作电流〔Imppt〕A

尺寸mm1956×992×50

重量kg23

峰值功率温度系数%/℃%/℃

开路电压温度系数%/K%/℃

短路电流温度系数%/K%/℃

1MW并网电站串并方案见下表

表1-21MW并网电站串并表

组件型号Eptech156P-260/72

串通数量〔块〕16

1MW子方阵并联数量〔路〕240

1MW子方阵所需组件数量〔块〕3840

电站实质安装容量〔MWp〕

.并网逆变器选型

并网逆变器是并网光伏电站中的核心设备，它的可靠性、高性能和安全性会

影响整个光伏系统。

对于大型光伏并网逆变器的选型，应注意以下几个方面的

指标比较：

光伏并网必定对电网和太阳能电池输出情况进行实时监测，对周围环境做出

正确判断，完成相应的动作，如对电网的投、切控制，系统的启动、运行、休

眠、停止、故障的状态检测，以保证系统安全、可靠的工作。

由于太阳能电池的输出曲线是非线性的，受环境影响很大，为保证系统能最

大输出电能，需采用最大功率追踪控制技术，经过自寻优方法使系统追踪并稳

定运行在太阳能光伏系统的最大输出功率点，从而提高太阳能输出电能利用率。

逆变器输出效率：

大功率逆变器在满载时，效率必定在95%以上。

在50W/m2

的日照强度下，即可向电网供电，在逆变器输入功率为额定功率10%时，也要

保证90%以上的变换效率。

逆变器的输出波形：

为使光伏阵列所产生的直流逆变后向公共电网并网供

电，就必定是逆变器的输出电压波形、幅值及相位与公共电网一致，实现无扰

圆滑电网供电。

逆变器输入直流电压的范围：

要求直流输入电压有较宽的适应范围，由于

太阳能电池的端电压随负载和日照强度的变化范围比较大，这就要求逆变器在

较大的直流输入电压范围内正常工作，并保证交流输出电压牢固性。

光伏发电系统作为分别供电电源，当电网由于电气故障、误操作或自然因

素等外面原因引起的中断供电时，为防范损坏用电设备以及保证电网维修人员

的安全，系统必定拥有孤岛保护的能力。

别的应拥有显示功能：

通讯接口;拥有监控功能；宽直流输入电压范围；

完满的保护功能等。

对于MW级的光伏发电系统，光伏阵列面积特别大，由于光伏电池组件电

流、电压的性能参数不可以能做到完好一致，因此光伏组件串并联时相互之间的

影响可能会以致整体光伏发电系统的发电量下降。

逆变器单机容量不宜过小，

单机容量过小，接线复杂、汇线增添，同时也会造成系统效率的降低。

经过对

目前国内外技术及商业化比较成熟的大型并网逆变器进行解析，本方案中采用

SMA500KW并网逆变器，其主要技术参数见下表：

表1-3：

并网逆变器技术参数

序号逆变器型号SC500

1额定功率500kW

2最大直流输入功率580kWp

3输入光伏阵列电压范围〔MPPT〕450-820V

4最大直流输入电压900V

5最大阵列输入电流2×591A

6直流过压保护有

7防范等级IP20（室内）

8最大功率%

9额定交流输出功率500kW

10额定交流输出电流1069A

11电流谐波小于3%

12赞同电压工作范围3×270±10%

13赞同频率工作范围

功率因数

15体积2800×2120×850

16重量2200Kg

17过、欠电压保护功能有

18过、欠频率保护功能有

19防孤岛效应功能有

20电网恢复并网功能有

21电网短路保护功能有

22通讯功能有

23工作环境-20℃～+40℃

.直流汇流监控箱

可以直接对不同样光伏阵列输入组串的电流进行测试和比较，可靠地检测出各

路光伏组串可能发生的故障。

内置输入组串过载和过电压保护装置。

其主要技

术参数见下表：

表1-4：

直流汇流监控箱技术参数

序号工程名称技术参数

1输入光伏阵列电压范围250-880V

2最大直流输入电压900V

3直流保险数量8

4最大输入阵列电流16A

5每个保险可连接光电组串数2

6电流测试通道数8

7最多并联输入路数16

8直流过电压保护有

9防范等级IP65

10通讯接口采用RS485

11环境温度-25℃～+55℃

12湿度0～95%

.直流主配电箱

直流主配电箱主要功能是起汇流和直流配电作用，安装在直流汇流监控箱和逆

变器之间，平时可以最多连接8台直流汇流监控箱。

内置输入组串过载和过电

压保护装置。

采用IP65防范等级。

.交流低压配电柜

交流低压配电柜应拥有汇流、开断、显示等功能，其主要技术参数见下表：

表1-5：

交流低压配电柜技术参数表

序号工程名称技术参数

1额定工作电压660V

2额定工作电流6300A

3额定短路开断电流50kA

4额定短时耐受电流50kA

5额定峰值耐受电流105kA

6防范等级IP40

.发电系统主设备清单

表1-6：

主设备清单一览表

序号名称型号及规格单位数量

1太阳能电池组件eply260-24-Vb块3840

2并网逆变器SC500HE台2

3直流汇流监控箱SSM台60

4直流主配电箱SMB台2

5低压配电柜GGD2-03台1

6变压器S9-M-2500/10台1

2、光伏方阵安装设计

.发电系统电气设计

依照所选光伏电池组件和并网逆变器性能参数，以及光伏电池组件在满足项

目推行地天气环境的条件下，经计算确定光伏电池方阵的串并联数及发电单元

容量，详细配置见下表：

表2-1：

各分块阵列配置计算表

发电子系

子阵列组子阵列组需用组件计算阵列统功率组件型号

件串通数件并联数数〔块〕

功率〔kWp〕

〔kWp〕

500Eptech156P-260/72161201920500

设计方案中拟采用500KW作为一个独立并网发电子系统，共有2个独立并

网发电子系统组成1MWp并网系统。

详细设计方案：

光伏电池组件16串4并共30组，组成容量为500KW的发

电子系统，先经过30台壁挂式直流汇流监控箱〔16进1出〕汇流，此后经过1

台壁挂式直流主配电箱分别接入1台500kW逆变器，经过低压配电柜配电，经

一级升压变〔2500kVA〕升至10kV，这样就形成了一个独立并网发电子系统，

2个独立并网发电子系统经1台110kV二级升压变升至110kV后送入电网。

.光伏阵列设计

光伏电站总装机容量1MW，由60个光伏子阵列组成，每个子阵列有16串4

并64块260Wp太阳能电池组件组成，容量为，组件按4排16列部署。

光伏方

阵的最正确倾角为37°，支架采用固定安装支架形式，阵列南北向跨距3m，光伏

子阵列前后排间距6m。

3、系统年发电量的展望

.光伏阵列的基础数据

表3-1：

光伏阵列的基础数据

个数3840块光伏组件

总装机容量

.太阳能阵列的方向角和倾斜角

光伏阵列的方向角为正南，倾斜角为37度，为最正确安装角度。

.系统发电效率解析

〔1〕光伏温度因子

光伏电池的效率会随着其工作时的温度变化而变化。

当他们的温度高升时，

不同样种类的大多数电池效率表现降低的趋势。

光伏温度因子%/度，依照统计光

伏组件平均工作在高于气温25度下，折减因子取%。

〔2〕光伏阵列的耗费

由于组件上有灰尘或积雪造成的污染，本工程所在地降水量少，多风沙，污

染系数高，折减系数取5%，即污染折减因子取95%。

〔3〕逆变器的平均效率

并网光伏逆变器的平均效率取96%。

〔4〕光伏电站内用电、线损等能量损失

初步估计电站内用电、输电线路、升压站内耗费，约占总发电量的4%，其

配电综合耗费系数为96%。

〔5〕机组的可利用率

诚然太阳能电池的故障率极低，但如期检修及电网故障仍旧会造成损失，其

系数取4%，光伏发电系统的可利用率为96%。

考虑以上各种因素经过计算解析光伏电站系统发电总效率：

η=%×95%×96%×96%×96%=%

光伏发电系统的发电量计算

依照太阳辐射量、系统组件总功率、系统总效率等数据，可展望1MWp并网

光伏电站的年总发电量。

光伏电站年发电量计算公式以下：

L=W×H×η

式中L——并网光伏电站年发电量，kWh

W——并网发电站装机总量，20MWp

H——年峰值日照小时数，

η——光伏电站系统总效率，取%

H=Ih/I0=×1000=

Ih—倾斜面年总太阳辐射量，kWh/m2

I0—标准太阳辐射强度，1000W/m2〔电池组件标准测试条件〕

Ih—水平面年总辐射量×〔为宁夏地区实质工程实践经验值〕

工程建设地1985～2000年15年平均太阳能辐射量，为m2,依照总装机容量、

系统总效率；可计算得出电站建成后第1年发电量为万kWh，考虑系统25年输

出衰减20%，即每年衰减%，可计算出25年总发电量为万kWh，平均年发电量

万kWh，25年每年发电量以下表：

表3-2：

25年每年发电量〔万kWh〕

年发电年发电年发电年份年份年份量量量

11019

21120

31221

41322

51423

61524

71625

81726

9180

25年

总发电

量

年均发

电量

4、电气

.电气一次

4.1.1.接入电力系统方式

依照并网光伏电站的建设规模及石嘴山地区的电网现状，初步确定光伏电站

升压至110kV后以一回110kV线路送往110kV变电所，线路总长约40km，按

经济电流密度法计算选择导线型号为LGJ-150/20.

4.1.2.电气主接线方案

依照光伏电站的接线方式，110kV升压变电所高、中压侧拟订三个接线方案进

行经济技术比较。

4.1.3.并网光伏电站过电压保护及接地保护

〔1〕过电压保护

石嘴山地区的年平均雷暴日数为，属于少雷区。

为了保证在发生雷击岁月伏

电站的电池组件、各种电池设备、综合自动化系统装置的正常工作，在光伏电

站本体设置了三级防雷保护装置来防范侵入雷、绕击雷对光伏组件、逆变器、

交流配电柜等设备的危害，分别在分汇线盒内设置防雷模块作为第一级防雷保

护，在总汇线盒内设置防雷模块作为第二级防雷保护，在并网逆变器内设置防

雷模块作为第三级防雷保护；在一级升压室、控制开关室屋顶设置避雷带来防

止直击雷对中压开关柜等电气设备的危害，在进、出线中压开关柜内装设性能

优越的氧化锌避雷器来防范入侵雷、绕击雷的危害。

为了保护变电所内的电气设备不受直击雷的侵袭，在变电所内部署4基30m高

的避雷针对电器设备进行保护。

〔2〕接地保护

全场除避雷针外拟设一总的接地网，本着“一点接地〞的原那么，将光伏组件及

支架、各上下压电气设备的外壳、各防雷模块接地侧、屋顶避雷带的接地网进

行可靠地电气连接。

考虑升压变电所采用综合自动化系统，为满足微机监控、

保护系统对接地电阻的要求，全场除避雷针接地外总接地电阻应到达规程规定

不大于1Ω的要求，以保证设备及人身安全，同时应满足接触电势及跨步电压的

要求；避雷针接地系统应单独设置，和其他接地系统的地下距离不小于3m，接

地电阻不大于10Ω。

假设接地电阻不满足要求，可经过深埋于含水层或加降阻剂

的方法进行办理。

〔3〕光伏电站监控系统

由于电站场区较大，为了保证电站的安全运行和方便值班人员对厂区的监

视，实时发现存在的安全问题，在电站场区及升压站内布置监控系统，在电站

及升压站四侧围墙布置红外线报警系统。

5、土建工程

本电站房屋建筑由电站机房建筑和办公区建筑、生活区建筑三局部组成，

其中电站机房建筑包括：

一级升压室、中央控制、中压开关室等。

表1：

1MWp并网光伏电站建筑规划表〔单位：

平米〕

生活区

办公区一级升压式中央控制室值班室房屋种类职工宿舍

2030404015砖混