2MWp光伏并网发电系统.docx

1、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. 64.1 并网逆变器. 74.1.1 性能特点简介. 74.1.2 电路结构. 84.1.3 技术指标. 84.1.4 并网逆变器图片. 104.1.5 产品认证证书. 114.2 光伏电池组件. 124.3 光伏阵列防雷汇流箱. 124.4 直流防雷配电柜. 144.5 升压变压器. 154.6 系统监控装置. 164.7 环境监测仪. 194.8 系统防雷接地装置. 20五、电网接入. 21一、总

2、体设计方案1MW BIPV 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（450V820V），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

3、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

4、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-16 22 台3 直流防雷配电柜 2 台

5、4 光伏并网逆变器SG500KTL2 台5 升压变压器0.27/0.27/10KV 1 台6 数据采集器- 1 台7 监控装置多机版监控软件SPSPVNET 1 套工控机ARK3389 1 台液晶显示器22 寸1 台8 环境监测仪SSYW-01 1 台9 RS485/232 转换器 1 个10 系统的防雷和接地装置 1 套11 10KV 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

6、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5

7、00KW 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

8、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，

9、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450Vdc820Vdc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

10、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4751.5Hz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2555使用环境湿度095%，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）mm 28002180850重量1800kg4.1.4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

11、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：450Vdc820Vdc，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

12、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）

13、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。14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

14、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。151MW 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RS4851MW单元： 逆变器2数据采集器逆变器1RS4851MW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/CRT VGA 接口；𙦨

15、7; 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16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

16、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： 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。 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

17、量I. 逆变器机内温度J. 时钟K. 累计CO2 减排量17L. 每天发电功率曲线图 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

18、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WINDOWS 2000，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：184.7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：19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

19、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。20五、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

20、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。21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。

21、整体房参数如下：直流输入：最大电压880VDCMPP 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)22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095%, 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1080024203150 (mm)重量20t_