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1、5MW大型并网光伏电站技术方案docx5兆瓦大型并网光伏电站技术方案二 00 年一、 项目概况 1二、 方案设计 12.1方案总体思路 12.1.1设计依据 12.1.2设计说明 22.1.3设计原则 22.1.4进度安排 32.2 fl体方案 32. 2. 1系统构成 32. 2.2太阳电池阵列设计 42. 2.3智能汇流箱设计 72. 2. 4直流配电柜设计 82. 2.5光伏并网逆变器 82. 2.6配电保护装置 102. 2.7升压变压器 112. 2.8发电计鼠系统配置方案 112. 2.9环境监测装置 17三、 初步工程及计 183.1 土建设计 183.2电站防雷和接地设计 19

2、3.3电网接入系统和输变电 19四、 年发电彊计算 224. 1光伏发电系统效率 224.2衰减率预测 224.3发电量估算 22五、 环境影响评价 23六、 投资经济概算 231.项目概况本项日拟建设5兆瓦人型并网光伏电站。出J：项H经济性及技术町靠性方面的考虑，釆 用固定式人阳能电池方阵（方阵倾角45。），暂不考虑采用跟踪系统。5MWp）t伏电站共安装 21744块230Wp太阳能电池组件（形成由18块串联，1208列支路并联的阵列），120台智能 汇流箱,20台直流配电柜,20台250kW并网逆变器，5台交流配电柜,5台S9-1250/35变 压器和1套综合监控系统。项目建设匸期1年，2

3、5年内该系统年平均上网电量约为604 32 力kWh,每年减排温宅气体CO?约5795.43吨。光伏阵列分别接入120台智能汇流箱，每6台智能汇流箱经1台直流配电柜与1台 250kW的逆变器连接，5MWp电站共计20台250kW的逆变器，经逆变器转换后的400交 流，经站内集电线路，每4台逆变器与1台S9-125035变斥器连接升斥至35kV,经35kV 输电线路接到汇流升压站的35kV低压侧。电站周边役川墙，站内建轻钢结构配电室。电站 内不设独立的避宙针，但在A阳能电池板金属固定架上设置简易避雷针作为保护。防止人阳 电池板方阵设备遭苴接雷击。太阳电池方阵通过电缆接入防雷汇流箱，汇流箱内含有防

4、雷保护装置，经过防雷装置可 仃效地避免雷击导致设备的损坏。按电力设备接地设计规程，阳绕建筑物敷设闭介回路的接地装豐。电站内接地电阻 小J 4欧，不满足耍求时添加降阻剂。光伏系统直流侧的正负电源均悬空，不接地。人阳电池方阵支架和机箱外壳接地，与主 接地网通过钢绞线可靠连接。二、 方案设计2.1方案总体思路2.1.1设计依据中华人民共和国可再生能源法IEC 62093光伏系统屮的系统平衡部件设计鉴定IEC 60904-1光伏器件第一部分:光伏电流-电压特性的测彊:IEC 60904-2光伏器件第二部分:标准太阳电池的耍求DB37/T729-2007光伏电站技术条件SJ/T 11127-1997光伏

5、（PV）发电系统过电保护一导则CECS84-96太阳光伏电源系统安装匸程设计规范CECS 85-96太阳光伏电源系统安装丁程施及验收技术规范GB2297-89太阳光伏能源系统术语:GB4064-1984电气设备安全设计导则GB 3859.2-1993半导体逆变器应用导则GB/T 14007-92陆地用太阳电池组件总规范2.1.2设计说明本项U拟建设5MWp并网光伏电站，系统没仃储能装置，太阳电池将口光转换成辽流 电，通过逆变器变换成400V交流电，通过升斥变床器与35kV高斥输电线路相连，再通过 输电线路将电力输送到变电站。冇阳光时，光伏系统将所发出的电馈入35kV线路，没仃阳 光时不发电。为

6、电网发生故障或变电站由检修临时停电时，光伏电站也会口动停机不发电: 当电网恢复后，光伏电站会检测到电网的恢复，而口动恢复并网发电。建设内容如卜:5NBVp光伏电站和高压输电网并网的总体设计人型光伏电站与高压电网并网接入系统和保护装宣开发：单台功率为250kW的三相光伏并网逆变器的引进、消化吸收研究采用多机并联方式实现人型光伏并网逆变系统的控制调度策略:硏究多台逆变器同时并网的互相影响及对抗饭略人型光伏电站运彳j参数监测及远程数据传输和远程控制技术开发功能完备的人熨光伏电站中心监控软件5NHVp人型并网光伏电站的施丁建设和运行人型并网光伏电站技术、经济、环境评价2.1.3设计原则5MWp人型并网

7、光伏电站，推荐采用分块发电、集屮并网方案。由阳能电池组件 和并网逆变器都是模块化的设备，可以象搭积木一样一块块搭起来，也特别适合J：分期实施。 5MWp光伏电站可以分为5个lMWp的子系统，而lMWp的子系统也必须由更小的子系统 组合而成。按照5个lMWp的光伏并网发电单尤进行设计，并IL每个lMWp发电单尤采用4台 250kW并网逆变器的方案。毎个光伏并网发电单尤的电池组件采用串并联的方式组成多个 人阳能电池阵列，太阳能电池阵列输入光伏方阵防雷汇流箱后接入肖流配电柜，然后经光伏 并网逆变器和交流防雷配电柜并入0.4kV/35kV变压配电装置。设计的基本原则:lMWp太阳电池组件f系统对以分为

8、4个250kWp方阵，分别与一台250kW逆变器相 连，4台逆变器的输出并联接入升压变压器的初级：每个lMWp光伏子系统配备一台 1250kAA的升压变压器，5MWp光伏电站共需耍5台升压变压器。5台升压变压器的次级（高 压侧）并联与35kV高压电网相连。图2.1.1 lMWp并网光伏电站框图这样设计有如下好处:多个250kW并网光伏分系统各白独工（至少5个lMWp的子系统），便实现梯级 控制，以提高系统的运行效率。由J是多个分系统，系统冗余度高，不至由J某台逆变器发生故障而造成整个电 站的瘫痪；局部故障检修时不影响人部分系统的运行。冇利工程分步实施；便J：进行各种不同尤器件设备、不同技术设计

9、的技术经济性能评估，如国产设备和 进I设备;晶体硅、非晶硅及其他组件,以及不同安装方式（固定式、单轴跟踪及全跟踪） 等。2.1.4进度安排5兆瓦人型并网光伏电站的建设周期不超过一年。2.2具体方案2.2.1系统构成光伏并网发电系统由A阳电池组件、方阵防雷接线箱、直流配电柜、光伏并网逆变器、 配电保护系统、电力变斥器和系统的通讯监控装置组成。5MWp人熨并网光伏发电站主耍组成如F：:5MWp晶体硅人阳能电池组件及其支架处议采用230Wp晶体硅组件：方阵防占接线箱设计采用带组串监控的智能汇流箱（室外方阵场）：直流防雷配电柜一将若I啣能流箱汇流输入逆变器：:光伏并网逆变器一设计采用带工频隔离变压器的

10、250kW光伏并网逆变器；:35kY开关柜（交流配电和升压变压器）设计采川1250kA/35kV升爪变爪器;系统的通讯监控装置设计采用光伏电站综合监控系统。表2.1.1 5MWp人型并网光伏电站主耍配置表序号项H名称规格型号数最1总装机容嵬5MWp25年年均发电鼠604 32力kWh2太阳电池组件多晶230Wp21744 块3太阳电池组件支架镀锌角钢1238 吨4方阵防雷接线箱喷塑密封120台5貢流配电柜250kW20台6光伏并网逆变器250kW20台7交流配电柜1NIW5台8升压变压器1250kA5台9电流互感器300/55套10断路器5套11隔离开关5套12计鼠装置5台13防雷及接地装宣2

11、0套14控制检测传输系统1套2.2.2太阳电池阵列设计1、太阳电池组件选型11前使用较多的两种A阳能电池板是单晶硅和多晶硅太阳电池组件。1单晶硅人阳能电池H前单晶硅太阳能电池板的单体光电转换效率为16%18%,是转换效率最高的，但是 制作成本高，还没冇实现人规模的应用。2多晶硅人阳能电池多晶硅人阳能电池板的单体光电转换效率约15%17%。制作成本比单晶硅A阳能电池 要便宜一些，材料制造简便，节约电耗，总生产成本较低，因此得到人最发展。本方案设计采用230Wp多晶硅人阳电池组件，见图221。图2.2.1人阳电池组件1组件设计特点 使用殍命长：抗老化EA胶膜(乙烯-醋峨乙烯共聚物)，高通光率低铁A

12、阳能专 用钢化玻璃，透光率和机械强度高；: 安装简便：标配多功能接线盒，三路二极符连接盒，抗风、防雷、防水和防腐：: 裔品质保证：光学、机械、电理等模块测试及后期调整完善，产品IS09001认证:转换效率高：品体硅太阳电池组件，单体光电转换效率15%；: 边框坚固：阳极化优质铝介金密封边框。2组件电性能参数农2.2.1 230Wp太阳电池组件技术参数型号电性能参数组件外形CLS-23OPoc (nIsc(A)Vm coIm(A)Pm (W)电池片规格 (mm)规格 (mm)重量 (kg)工作温度 CC)37.3883129.287.86230156x1561650x992x5021.540+8

13、5注：标准测试条件(STC)卜一AM1.5、1000W/m2的辐照度、25C的电池温度。lIsc是短路电流：即将太阳能电池置标准光源的照射卜，在输出端短路时，流过人 阳能电池两端的电流。测吊短路电流的方法，是用内阻小J lQ的电流衷接在人阳能电池的 两端。2Ini是峰值电流。3 M)c是开路电压，即将太阳能电池置r 100MW/cm2的光源照射下,在两端开路时, 人阳能电池的输出电压什i。可用高内阻的II流毫伏il测战电池的开路电压。4Vm是峰值电压。5 Pm是蜂值功率，太阳能电池的丁作电压和电流是随负栽电阴而变化的，将不同阴值 所对应的工作电压和电流ffi做成曲线就得到人阳能电池的伏安特性曲

14、线。如!ft选择的负载电 阻值能使输出电压和电流的乘积最人，即可获得瑕人输山功率，用符号Pm衣示。此时的匚 作电压和I：作电流称为最佳匸作电压和最佳匸作电流,分别用符号Vm和Iin表示,即Pm=ImxVm。太阳能电池板的匚作电压和6c均为输出电Voc指太阳能电池板无负我状态卜的输 出电压，丁作电压指人阳能电池板连接负我后的最低输出电压，丁作电流指太阳能电池板输 出的额定电流。人阳能电池板的一个啦耍性能指标是峰值功率Wp,即最人输出功率，也称峰瓦，是指 电池在正午阳光最强的时候所输出的功率，光强在1000瓦左右。3Iv曲线图如图2.2.4I-V曲线图所爪。VoltdgcMPower e Wil

15、心图2.2.2 I-V曲线图4如何保证组件高效和长寿命保证组件高效和长寿命，主耍取决以卜四点：高转换效率、高质斎的电池片：高质吊 的原材料,例如：高的交联度的EXA、高粘结强度的封装剂(中性硅酮树脂胶)、高透光车 离强度的钢化玻璃等；合理的封装1艺；员匸严谨的匸作作风。由ra阳电池属r高科技产 品，生产过程中一些细节问题，一些不起眼问题如w该戴手套而不戴、应该均匀的涂刷试剂 而潦草完事等都是影响产品质航的人敌，所以除了制定介理的制作工艺外，员工的认真和严 谨是非常重要的。2、光伏阵列表面倾斜度设计从气象站得到的资料，均为水平而上的太阳能辐射灵，盂耍换算成光伏阵列倾斜面的辐 射量才能进行发电量的

16、计算。対r某一倾角固泄安装的光伏阵列，所接受的a阳辐射能与倾角幻关，絞简便的辐射磺 计算经验公式为：RP = S X sin(a+p)/sina+D式屮：Rp倾斜光伏阵列面上的太阳能总辐射SS 水平面上人阳肖接辐射最D散射辐射磺a屮午时分的A阳高度角P光伏阵列倾角根据当地气彖局提供的太阳能辎射数据，按上述公式可以计算出不同倾斜而的太阳辐射 晟，确定太阳能光伏阵列安装倾角。本方案假设设计太阳能光伏阵列安装倾角为45。时，全 年接受到的太阳能辐射能駅最人。考虑到跟踪系统虽然能提高系统效率，但需耍维护，而FI 会增加故障率，因此本项口设计采用固定的光伏方阵。3、太阳电池组件串并联方案250kW光伏并

17、网逆变器的直流作电丿E范閘为：400Vdc880Vdc。太阳电池组件出联的组件数灵Ns=880/37.38v24 （块），这里考虑温度变化系数，取太阳 电池组件18块串联，单列串联功率P=18x230Wp=4140Wp：单台250kW光伏并网逆变器需耍配置人阳电池组件并联的数吊Np=250000-414060或 61列。若Np取60列，则实际功率为248.400kWp,这样lMWp光伏阵列申元设计为240 列支路并联，共计4320块太阳电池组件,实际功率达到993.600kWp。：若Np取61列,则 实际功率为252-540kWp,这样lMWp光伏阵列单元设计为244列支路并联，共计4392块

18、 太阳电池组件，实际功率达到1010.160kWpo为了使整个电站实际功率达到5MWp,设计釆用3组993.600kWp+2组1010.160kWp 的组合方式，即该光伏电站总共需要230Wp的晶体硅太阳电池组件21744块，18块串联, 1208列支路并联的阵列，实际功率达到5.00112MWPo 2.2.3智能汇流箱设计智能汇流箱是光伏发电系统中的暇要组成部分，比主耍作用是按照一定的串、并联方式 将光伏阵列连接到一起，以便对光伏阵列实施监控。方案设计中采用北京能高门动化技术仃 限公司口主JF发的汇流箱NG-SHO 1-Z100oNG-SHO1-Z100汇流箱的主要技术指标:10路直流输入，

19、1路输出：:最人输入电压：1000】:最人输入电流（毎个支路）：10A：每个支路均设置二极管防反保护功能；:最人输出电流：125A：:* 外形尺寸：600x300x450 mill （长x宽x高）；配备光伏专用再斥防宙器，正负极都人备防雷功能：:防护等级IP65。根据实际情况，5兆瓦人型并网光伏电站配置成3组993.600kWp和2组1010.160kWp的A阳电池阵列，总共石耍20台250kW的并网逆变器，其屮每台逆变器石配置6台智能汇 流箱，5MWp光伏电站共需汇流箱120台。熔断器二极管耐压lkV汇流扌I太阳电池串列K 太阳电池串列2+aIII人闭电血串列10+ 太阳电池串列1太阳电池串

20、列2IIII太闭电羸串列4接堆丄注：汇流箱输入可接10绍太阳电池串列图223汇流箱结构2.2.4直流配电柜设计每台fl流配电柜按照250kWp的fl流配电单元进行设计,lMWp光伏并网单元盂要4 台口流配电柜。每个口流配电单元町接入6路光伏方阵防雷汇流箱，5MWp并网光伏电站 共需配置20台直流配电柜。每台苴流配电柜分别接入1台250kW逆变器，如卜图所示：图2.2.4直流配电柜2.2.5光伏并网逆变器本方案役计采用北京能高广1动化技术仃限公司门主开发的Sunert250光伏并网变流器.每台逆变器的额泄功率为250kW,均含有隔离并网变斥器，实现电气隔离。逆变器的核心 控制采用基J SXTWM

21、的无冲击同步并网技术,保证系统输出与电网同频、同相和同幅值。图2.2.5 250kW光伏并网变流器(Sun ert250)性能特点人功率IGBT模块并联技术，过我能力强功率组件模块化设计，便组装调试及维护 DSP全数字化欠杲控制，性能优异先进的最人功率点跟踪技术（MPPT）宽电压输入范围,提高发电效益高效频变压器隔离，安全可靠，提高效率全新的密机散热方案，提高散热效率完善的故障门检、保护和显示功能，系统的可靠性更高标准通讯接II,便远程监控智能触摸人机界面可适应恶劣的电网环境技术指标表2.2.2 250kW光伏并网变流器(Simert25O)直流侧推荐光伏组件功率275 kWp最人直流输入电压

22、880 VdcMPPT电压范围450 Vdc 820 Vg最人额定电流600 A交流侧额定输出功率250 kW额定输出电流380 A并网电压范围380VAC (5%+10%)并网电压频率50 土 0 5 Hz电流畸变率（THD）0 99 （额定功率）系统最人效率97%工作温度-25 C +55 C冷却方式强迫风冷防护等级IP20显示/操作液晶触摸屏通信接口以太网外形尺寸宽X高X深2200x2000x850 (mm)重最2000 kg2.2.6配电保护装置配电保护装置包括并网解列点、可视断点、保护接触器、三相电度衣或采用智能网络仪 表（用于计量太阳能电池组件的发电量）等。以250kWp单元为例,

23、250kWp太阳电池组件 方阵配备一台250kW并网逆变器，逆变器的输出接到汇流总线，通过汇流总线接到 35kV/1250kA升压电力变压器的低压侧。配电线路如卜图所示。6三相 电度 衣250 KWp 太阳电池25OKW并网逆变鑑三fe开图226单元配电线路图2.2.7升压变压器拟选用全密封电力变斥器，该产品为免维护型箱式变斥器，其装配采用防松紧固件，油箱与箱盖可采用焊接型式连接，变压器油不会吸收空气中的水份，绝缘強度不会降低，因油箱内氧气无法进入，从而减缓了绝缘材料的老化，人人提高了产品的使用寿命。图2.2.7 35k，级S9熨双绕组无励磁调压配电变压器农2.2.3 35k-级S9型双绕组无

24、励应调爪配电变压器技术数据产品型号额定容量(kVA)电压组合及分接范H；l联合组 标 (kW)空载损耗(kW)负载损耗(kW)空载电流(%)短路阻抗(%)重彊(kg)轨距(MNI)高压(kV)高压分接范围()低压(kV)绝缘汕E总甫S9-1250/3512503、一3&、土、0.4Yyno1.76140.8、6.513004775820x9002.2.8发电计量系统配置方案1、发电计量仪表配置示意图、仪表类型光伏发电设备的计杲点通常设在光伏并网逆变器的并网侧，该电度表是一块多功能数字 式电度表，不仅要具仃优趣的测吊技术，还耍仃非常高的抗于扰能力和可靠性。同时，该衷 还可以提供灵活的功能:显示电

25、表数据、显示费率、显示损耗、状态信息、报警等。此外, 显示的内容、功能和参数町通过光电通讯I I用维护软件来修改，通过光电通讯I I还可处理报 警信号，读取电度表数据。(1)发电计量仪表配置示意图图228发电计量仪表配置示意图（2）仪表类型本项目拟采用三相感应式交流电能表,该产品性能稳定可靠,可以用计量三相电网中有功电能，提供双向计最。图229三相感应式交流电能表2、数据采集方案并网光伏发电系统综介监控系统的垄本功能包括:光伏并网逆变器运行状态的监视：并网光伏发电系统发电帚计最与统计：并网光伏发电系统环境检测：光伏并网逆变器运行调度。（1）监控系统功能介绍光伏发电监控系统采用典有国际先进技术水

26、V的国产化设备。自动化通讯、数据采集技 术，结介了 SCADA系统的优点，是一套完整高效的比伏发电监控系统，JI备本地和远程监 控功能。本地监控系统采用安装在变流柜1：触摸屏，监控范H；l包括环境参数、汇流箱、光伏并网 逆变器等。主要监控数据包括光伏发电单尤的直流输出电压、电流和功率，光伏并网逆变器 进出侧电压、电流、功率、并网频率和内部参数，另外还仃环境温度、光照度等。远程屮心监控系统采集各本地监控系统的数据，进行数据汇总、査询、统计、报警等功 能。用户在办公家也能实时拿握现场设备运行状态，并能杳询发电杲统计和故障信息。光伏发电监控系统貝备开放性和很好的可维护性，用户界面友好，易管理和应用，

27、其 数据管理和分析工眞，能满足企业生产管理的盂耍，几备很好的实用性。2）监控体系结构光伏发电监控系统由监控设备（如光伏并网逆变器、汇流箱、光照强度传感器、温度传 感器、电池检测器等）,本地触摸屏、远程监控中心等组成.如下结构示意图:光照强度传感器、环境温度传感器和基准电池等可通过模拟信号（如4-20U1A信号）进 入就近变流柜，用模拟鼠采集模块进行数据采集。采集模块帯RS485接I I,采用modbus RTU 协议。汇流箱信号也采用I I modbus RTU协议,就近的诺干个汇流箱可挂在一条485总线卜.， 接入对应变流柜。光伏并网逆变器通过本地触農屏來进行操作和数据监视，同时光伏并网逆变

28、器数据宙触 模屏的RJ45端I I釆用Modbus/Tcp协议传到远程监控系统。如图2.2.11,能比较清楚地解 变流桁内数据流.监控中心将与各设备通讯的数据存入口 il的实时数据库，根据通讯速率，动态更新数据。 监控中心的显示界面的动态数据从自己的实时数据库获取。n mi图2.2.11光伏并网逆变器数据流示恿图3、本地触摸屏监控触摸屏与光伏并网逆变器、采集模块以及汇流箱采川485串II通讯，通过485协议进彳J： 实时数据收发，数据交换是双向的，也能对设备进行命令控制和参数修改。通过运行界面，用户能弈看设备运行实时数据，也能根据需要，対参数进行调整和对设 备的启停或工作状态进行控制。数据显示

29、方式多样化，仃直接数据显示、柱状图显示、趋势曲线显示.动画显示等，以下是用户界面示例:图2.2.12数据显示示例本地触屛还町保持部分历史数据在口己的存储器屮，单111 储空间仃限，不能保持人 吊:长期历史数据。以卜是历史报表示例:NGGD1 尢伏并网变流器监控系统1rTTZTi BI-fT n 31糸统介绍2009-01-27 17 26 43fc|72 00 BUX魁压100 00 112 00第a电爲172 001 CfOZ I-92 002000-04-27 1 7 26 53100 00110 00170 0060 0070 00101 00运行200&-04-27 17 27 CO61 0071 00101 OO111 00172 00191 002004(*27 17 27 1362 0072 00102 00112 00172 00