2MWp光伏并网发电系统.docx
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2MWp光伏并网发电系统
2MWp光伏并网发电系统
技术方案
山东华艺阳光太阳能产业有限公司
2009-11-26
目录
一、总体设计方案.....................................................................2
二、系统组成.........................................................................5
三、系统主要设备配置清单.............................................................6
四、设备介绍.........................................................................6
4.1并网逆变器.....................................................................7
4.1.1性能特点简介...............................................................7
4.1.2电路结构...................................................................8
4.1.3技术指标...................................................................8
4.1.4并网逆变器图片............................................................10
4.1.5产品认证证书..............................................................11
4.2光伏电池组件..................................................................12
4.3光伏阵列防雷汇流箱............................................................12
4.4直流防雷配电柜................................................................14
4.5升压变压器....................................................................15
4.6系统监控装置..................................................................16
4.7环境监测仪....................................................................19
4.8系统防雷接地装置..............................................................20
五、电网接入.......................................................................21
一、总体设计方案
1MWBIPV光伏并网发电系统项目，我公司建议采用分块发电、集中并网方案，
将系统设计1MW的并网发电单元，通过4台SG500KTL并网逆变器通过升压变压器
接入10KV交流电网，实现并网发电功能。
系统的电池组件参数：
工作电压：
30V
工作电流：
5.06A
短路电流：
5.79A
开路电压：
36.4V
组件功率：
150Wp
根据SG500KTL并网逆变器的MPPT工作电压范围（450V～820V），每个电池串列按
照19块电池组件串联进行设计，1MW的并网单元需配置352个电池串列，共6688块
电池组件,其功率为1.07MWp。
为了减少光伏电池组件到逆变器之间的连接线，以及方便维护操作，建议直流侧采
用分段连接，逐级汇流的方式连接，即通过光伏阵列防雷汇流箱（简称“汇流箱”）和
配电柜将光伏阵列进行汇流,此项目中每台汇流箱接入11个串列。
汇流箱的防护等级为IP65，可在户外安装在电池支架上，每个汇流箱可接入16路
电池串列，每1MW并网单元需配置22台汇流箱，整个2MWp的并网系统需配置44台汇
流箱。
每台500KW逆变器配置一台直流防雷配电柜，1MW并网单元配置2台直流防雷配
电柜，每台直流防雷配电柜是将11台汇流箱进行配电汇流，再接入1台SG500KTL逆变
器。
另外，系统应配置1套监控装置，可采用RS485或Ethernet（以太网）的通讯方
式，实时监测并网发电系统的运行参数和工作状态。
二、系统组成
光伏并网发电系统主要组成如下：
（1）光伏电池组件及其支架；
（2）光伏阵列防雷汇流箱；
（3）直流防雷配电柜；
（4）光伏并网逆变器；
（5）0.27/0.27/10KV升压变；
（6）10kV高压开关柜（包括计量、开关、保护及监控）；
（7）系统的通讯监控装置；
（8）系统的防雷及接地装置；
（9）土建、配电房等基础设施；
（10）系统的连接电缆及防护材料。
三、系统主要设备配置清单
序号名称型号规格数量
1光伏电池组件（及电池支架）150WP（30V）6688块
2光伏阵列防雷汇流箱SPVCB-1622台
3直流防雷配电柜－2台
4光伏并网逆变器SG500KTL2台
5升压变压器0.27/0.27/10KV1台
6数据采集器-1台
7监控
装置
多机版监控软件SPS－PVNET1套
工控机ARK33891台
液晶显示器22寸1台
8环境监测仪SSYW-011台
9RS485/232转换器－1个
10系统的防雷和接地装置－1套
1110KV高压开关柜－1套
12土建及配电等基础设施－1套
13系统连接电缆线及防护材料－1套
四、设备介绍
4.1并网逆变器
4.1.1性能特点简介
光伏并网逆变器采用美国TI公司专用DSP控制芯片，主电路采用国际知名品牌
IGBT/IPM功率模块组装，运用电流控制型PWM有源逆变技术，可靠性高，保护功能齐
全，且具有电网侧高功率因数正弦波电流、无谐波污染供电等特点。
逆变器的主要性能特点如下：
（1）采用32为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；
（2）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；
（3）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；
（4）采用国际先进的优质的IGBT/IPM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；
（5）使用全光纤驱动技术（仅限于500KW逆变器），可靠避免了系统的误触发并大大降低
了电磁干扰对系统的影响，从而增强了整机的稳定性与可靠性；
（6）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；
（7）按照IEEE1547、UL1741等国际标准要求进行产品设计，具有先进的孤岛效应检测
方案、完善的保护功能和监控功能，提供RS485通讯接口，并遵循Modbus通讯协
议；
（8）对逆变器的技术参数进行特殊的设计，适应中国电网波动较大的特点；
（9）优化的工艺结构和电路设计，减少了的系统的构成元件，降低了系统的成本，提高
了系统的散热效率，增强了系统的稳定性；
（10）友好的人机操作界面，中文显示菜单，包含全面而又丰富的参数显示与控制功
能，采用国际流行的触摸屏技术，大大增加了监控的系统参数，图形化的界面特地
经过人机工程学设计，方便了用户及时掌握系统的整体信息；
（11）系统的电路与控制算法使用国际权威仿真软件（SABER,PSPICE,MATLAB）进行过
严格的仿真和计算，所有的参数均为多次优化设计的结果，整机经过实验室和现场
多种环境（不同湿度，温度）的严酷测试，并根据测试结果对系统进行二次优化，
以达到最优的性能表现；
（12）具有意大利DK5940入网证书。
4.1.2电路结构
SG500KTL并网逆变器主电路拓扑结构
如上图所示，SG500KTL并网逆变器通过三相桥式变换器，将光伏阵列输出直流电
压变换为高频的三相斩波电压，通过滤波器滤波变成正弦波交流电，接着通过外置的双
分裂三相干式变压器隔离升压（根据接入电网的要求，变压器另配，本系统升压至10KV）
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。
4.1.3技术指标
型号SG500KTL
最大太阳电池阵列功率550KWp
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1200A
额定交流输出功率500KW
最大交流输出功率520KW
最大交流输出电流1070A
最大效率98.7%
欧洲效率98.5%
总电流波形畸变率<3%（额定功率时）
功率因数≥0.99（额定功率时）
额定电网电压270VAC
电网频率范围47~51.5Hz
工作损耗<1500W
夜间自耗<100W
保护功能
极性反接、电网过压、电网欠压、电网过频、
电网欠频、短路、孤岛效应、过热、过载、
接地故障等保护
通讯接口RS485
使用环境温度－25℃～＋55℃
使用环境湿度0～95%，不结露
海拔高度
2000米
（超过2000米需降容使用）
冷却方式风冷
防护等级IP20（室内）
尺寸（宽×高×深）mm2800×2180×850
重量1800kg
4.1.4并网逆变器图片
4.1.5产品认证证书
DK5940认证
4.2光伏电池组件
目前在光伏并网发电系统中，特别是在大型光伏电站中，普遍选用具有较大功率的
光伏电池组件，本系统选用单块150Wp光伏电池组件，其工作电压约为30V，开路电压
约为36.4V。
SG500KTL并网逆变器的直流工作电压范围为：
450Vdc～820Vdc，每个电池串列可
采用19块光伏电池组件串联。
对于每个1MW并网发电单元，需要配置6688块170Wp光伏电池组件，组成704个
电池串列。
整个2MWp并网系统需配置13376块150Wp光伏电池组件。
4.3光伏阵列防雷汇流箱
为了减少电池组件到逆变器之间的连接线，以及方便维护操作，本系统在户外配置
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:
SPVCB-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路电池串列，每路电池串列输入的最大电流为10A；
3）电池串列的最大开路电压为DC900V；
4）每路电池串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；
7）光伏阵列防雷汇流箱的电气原理框图如下图所示：
太阳电池串列1（-）
每个1MW并网单元配置22台汇流箱。
4.4直流防雷配电柜
直流防雷配电柜（型号：
SDCG-500K）的性能特点如下：
1）每台直流防雷配电柜按照500KW配电单元设计，与500KW并网逆变器匹配；
2）每台直流防雷配电柜可接入15台汇流箱；
3）直流输入回路都配有可分断的直流断路器和防反二极管，防反二极管的目的是防
止汇流箱之间出现环流现象，断路器选用ABB品牌；
4）直流输出回路配置光伏专用防雷器，选用菲尼克斯品牌；
5）直流输出回路配置1000V直流电压显示表；
对于每个1MW并网发电单元，需要配置2台直流防雷配电柜。
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本项目中每台直流配电柜接入11台汇流箱，1MW单元共需2台直流配电柜，2MW项
目需4台直流配电柜。
4.5升压变压器
本系统采用的两台SG500KTL并网逆变器经双分裂升压变压器升压后接入10KV电
网，变压器容量1MVA，变比0.27/0.27/10KV,选用ABB品牌。
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1MW项目共需1台变压器。
4.6系统监控装置
采用高性能工业控制PC机作为系统的监控主机，配置光伏并网系统多机版监控软
件，采用RS485通讯方式，连续对所有并网逆变器的运行参数和工作状态进行监测。
逆变器1
并网
监控
装置
RS485
1MW单元：
逆变器2
数据采集器
逆变器1
RS485
1MW单元：
逆变器2
数据采集器
RS485/Ethernet
（1）监控主机的照片和系统特点如下：
嵌入式低功耗C3系列处理器；
带LCD/CRTVGA接口；
以太网口；
RS232通讯接口；
USB2.0；
512M内存（可升级）；
80G笔记本硬盘（可升级）
（2）数据采集器
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数据采集器是专门研发的电站通讯监控产品，不仅利用显示屏显示数据信息，还可
以通过网络对大型光伏发电站进行监控。
可以为客户提供多种方式、量身定做的光伏电
站监控方案。
数据采集器用于处理光伏系统电站数据，可与应用于光伏并网系统的光伏并网逆变
器进行通讯，既可以对单台逆变器进行监控，也可以对数十台至上百台逆变器进行监测。
本设备采用标准的数据通讯接口，包括RS485/232标准串口，USB，网络通讯等多种
方式，最大限度的与用户现有系统相兼容，降低成本。
数据采集器主要用来采集关于发
电站性能的所有数据，四行显示屏和按键使系统的调试和监测更为简单。
如果需要对光伏电站进行监测，每个单台逆变器都会通过RS485数据线连接到数据
采集器上。
数据采集器可以对每台逆变器的数据进行全面监测。
（3）光伏并网系统的监测软件可连续记录运行数据和故障数据如下：
①实时显示电站的当前发电总功率、日总发电量、累计总发电量、累计CO2总减
排量以及每天发电功率曲线图。
②可查看每台逆变器的运行参数，主要包括：
A.直流电压
B.直流电流
C.交流电压
D.交流电流
E.频率
F.当前发电功率
G.日发电量
H.累计发电量
I.逆变器机内温度
J.时钟
K.累计CO2减排量
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L.每天发电功率曲线图
③监控所有逆变器的运行状态，采用声光报警方式提示设备出现故障，可查看故
障原因及故障时间，监控的故障信息至少包括以下内容：
A、电网电压过高；
B、电网电压过低；
C、电网频率过高；
D、电网频率过低；
E、直流电压过高；
F、逆变器过载；
G、逆变器过热；
H、逆变器短路；
I、散热器过热；
J、逆变器孤岛；
K、DSP故障；
L、通讯失败；
（4）监控软件具有集成环境监测功能，主要包括日照强度、风速、风向、和环境温度等
参量。
（5）监控装置可每隔5分钟存储一次电站所有运行数据，可连续存储20年以上的电站所
有的运行数据和所有的故障纪录。
（6）可提供中文和英文两种语言版本。
（7）可长期24小时不间断运行在中文WINDOWS2000，XP操作系统。
（8）监控主机同时提供对外的数据接口，即用户可以通过网络方式，异地实时查看整个
电源系统的实时运行数据以及历史数据和故障数据。
（9）显示单元可采用大液晶电视，具有非常好的展示效果。
下图是本公司的并网逆变器的监控界面：
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4.7环境监测仪
本系统可配置1套环境监测仪（如下图所示），用来监测现场的环境情况：
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该装置由风速传感器、风向传感器、日照辐射表、测温探头、控制盒及支架组成，
适用于气象、军事、船空、海港、环保、工业、农业、交通等部门测量水平风参量及太
阳辐射能量的测量。
可测量环境温度、风速、风向和辐射强度等参量，其RS485通讯接
口可接入并网监控装置的监测系统，实时记录环境数据。
4.8系统防雷接地装置
为了保证本工程光伏并网发电系统安全可靠，防止因雷击、浪涌等外在因素导致系
统器件的损坏等情况发生，系统的防雷接地装置必不可少。
系统的防雷接地装置措施有
多种方法，具体由设计院设计。
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五、电网接入
本系统电网接入点在每个1MW系统升压侧，开关柜选用ABB公司产品。
高压开关柜
共需4面，分别为进线计量柜，压变避雷柜及2台断路器柜。
进线计量柜作为电级进线与电度计量用，计量用电流互感器与电压互感器的准确度
均应为0.2级。
计量表计由电力部门提供。
压变避雷柜作为本10kV系统电压测量与欠电压及过电压保护用。
断路器柜作为变压器控制保护用。
断路器选用真空断路器。
配用弹簧操作机构，采
用交流操作，断路器采用柜前操作方式。
2台升压变对应2台断路器柜。
计量装置放在进线计量柜中，可对2MW系统的发电量进行计量。
此系统未考虑10KV侧的无功补偿，如需增加无功补偿，还需增加1台断路器柜和
一台电容补偿柜。
电网接入方案供参考，具体以设计院最终设计方案为准。
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附件1MW整体解决方案
对于1MW并网单元，我公司可提供1MW房整体解决方案，原理框图如下：
1MW房包括两台SG500KTL逆变器，两台500KW直流防雷配电柜，1台交流配电柜，
一台双分裂变压器，一台环网柜。
整体房参数如下：
直流输入：
最大电压880VDC
MPP电压范围420-820VDC
最大功率1100kWp
最大输入电流2400A
输入路数64
交流输出：
输出功率1000kW
电网电压10/20/35kVAC
电网频率50/60Hz
总电流畸变率<3%（额定功率时）
功率因数≥0.99（额定功率时）
系统：
最大效率98.5%（无变压器）
/97.4%（有变压器）
欧洲效率98.3%（无变压器）
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设备图片：
/97.0%（有变压器）
防护等级IP54（户外）
夜间自耗电<1800W
工作温度-20~+40℃
冷却方式强制风冷
湿度0~95%,无凝结
显示触摸屏
通讯方式RS485
可选以太网/GPRS
机械参数：
尺寸10800×2420×3150（mm）
重量20t__
升级会员 