1MW典型电站设计说明.docx

1、1MW典型电站设计说明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部分成为光伏发电系统1设备选型1.1 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,且产品性能稳定,使用寿命长商业用化使用的太阳能电池组件中,单晶硅组件转换效率最高,多晶硅其次,但两者相差不大晶体硅电池组件故障率极低,运行维护最为简单在开阔场地上使用晶体硅光伏组件

2、安装简单方便,布置紧凑,可节约场地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,只有10-15年因此本工程拟选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,本工程选用性价比较高的多晶硅电池组件,这也与国外的太阳能光伏电池使用情况的发展趋势相符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有限公司太阳电池组件型号Eptech156P-260/72指标单位数 据峰值功率Wp260(3%)开

3、路电压(Voc)V43.6短路电流(Isc)A7.9工作电压(Vmppt)V34.8工作电流(Imppt)A7.47尺寸mm195699250重量kg23峰值功率温度系数%/-0.47%/开路电压温度系数%/K-0.34%/短路电流温度系数%/K0.045%/1MW并网电站串并方案见下表表1-2 1MW并网电站串并表组件型号Eptech156P-260/72串联数量(块)161MW子方阵并联数量(路)2401MW子方阵所需组件数量(块)3840电站实际安装容量(MWp)0.99841.2. 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

4、伏并网逆变器的选型,应注意以下几个方面的指标比较:光伏并网必须对电网和太阳能电池输出情况进行实时监测,对周围环境做出准确判断,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,以确保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,为确保系统能最大输出电能,需采用最大功率跟踪控制技术,通过自寻优方法使系统跟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,效率必须在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%以上的转换效率逆变器的

5、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,就必须是逆变器的输出电压波形幅值及相位与公共电网一致,实现无扰平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稳定性光伏发电系统作为分散供电电源,当电网由于电气故障误操作或自然因素等外部原因引起的中断供电时,为防止损坏用电设备以及确保电网维修人员的安全,系统必须具有孤岛保护的能力另外应具有显示功能:通讯接口;具有监控功能;宽直流输入电压范 围;完善的保护功能等对于MW级的光伏发电系统,光伏

6、阵列面积非常大,由于光伏电池组件电流电压的性能参数不可能做到完全一致,因此光伏组件串并联时相互之间的影响可能会导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,接线复杂汇线增多,同时也会造成系统效率的降低通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分析,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SC5001额定功率500kW2最大直流输入功率580kWp3输入光伏阵列电压范围(MPPT)450-820V4最大直流输入电压900V5最大阵列输入电流2591A6直流过压保护有7防护等级IP20(室内)8最

7、大功率98.50%9额定交流输出功率500kW10额定交流输出电流1069A11电流谐波小于3%12允许电压工作范围327010%13允许频率工作范围49.5-50.5HZ14功率因数0.9915体积2800212085016重量2200Kg17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 +401.3. 直流汇流监控箱可以直接对不同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项目

8、名称技术参数1输入光伏阵列电压范围250-880V2最大直流输入电压900V3直流保险数量84最大输入阵列电流16A5每个保险可连接光电组串数26电流测试通道数87最多并联输入路数168直流过电压保护有9防护等级IP6510通讯接口采用RS48511环境温度-25+5512湿度095%1.4. 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,通常可以最多连接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防护等级1.5. 交流低压配电柜交流低压配电柜应具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项目

9、名称技术参数1额定工作电压660V2额定工作电流6300A3额定短路开断电流50kA4额定短时耐受电流50kA5额定峰值耐受电流105kA6防护等级IP401.6. 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38402并网逆变器SC500HE台23直流汇流监控箱SSM台604直流主配电箱SMB台25低压配电柜GGD2-03台16变压器S9-M-2500/10 10.5/0.27V台12光伏方阵安装设计2.1. 发电系统电气设计根据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实施地气候环境的条件下,经计

10、算确定光伏电池方阵的串并联数及发电单元容量,具体配置见下表:表 2-1:各分块阵列配置计算表发电子系统功率(kWp)组件型号子阵列组件串联数子阵列组件并联数需用组件数(块)计算阵列功率(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并网系统具体设计方案: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,先通过30台壁挂式直流汇流监控箱(16进1出)汇流,之后通过1台壁挂式直流主配电箱分别接入1台500kW逆变器,通过低压配电柜配电,经一级升压变(0.27/10.

11、5kV 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2.2. 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16.64kW,组件按4排16列布置光伏方阵的最佳倾角为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6m3 系统年发电量的预测3.1. 光伏阵列的基础数据表 3-1:光伏阵列的基础数据光伏组件个数3840块总装机容量9.984MW3.2. 太阳能阵列的方位角和倾斜角光伏阵列的方位角为正南,

12、倾斜角为37度,为最佳安装角度3.3. 系统发电效率分析(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升高时,不同类型的大多数电池效率呈现降低的趋势光伏温度因子0.45%/度,根据统计光伏组件平均工作在高于气温25度下,折减因子取97.075%(2)光伏阵列的损耗由于组件上有灰尘或积雪造成的污染,本项目所在地降水量少,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算电站内用电输电线路升压站内损耗,约占总发电量的4%,其配电综合损耗系数为96%(5)机组的可利用率

13、虽然太阳能电池的故障率极低,但定期检修及电网故障依然会造成损失,其系数取4%,光伏发电系统的可利用率为96%考虑以上各种因素通过计算分析光伏电站系统发电总效率:=97.075%95%96%96%96%=81.59%3.4 光伏发电系统的发电量计算根据太阳辐射量系统组件总功率系统总效率等数据,可预测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如下:L=WH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,2236.18h 光伏电站系统总效率,取81.59% H=Ih/I0=1944.51.15/1000=2236.18h 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1.15(1.15为宁夏地区实际工程实践经验值)项目建设地19852000年15年平均太阳能辐射量,为1944.5kWh/ m2,根据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184.60万kWh,考虑系统25年输出衰减20%,即每年衰减0.8%,可计算出25年总发电量为4247.40万kWh,平均年发电量169.90万kWh,25年每年发电量如下表:表 3-2:25年每年发电量(万kWh)年份年发电量年份年发电量年份年发电量1 10