1MW太阳能光伏并网发电系统技术方案.docx

1、1MW太阳能光伏并网发电系统技术方案1MW光伏并网发电系统设计方案介绍合肥阳光电源有限公司2009.8说 明对于MW级的大型太阳能光伏并网电站，一般可分为太阳能电池组件、逆变控制设备和电网接入装置三大部分。其中：逆变控制设备主要包括光伏阵列防雷汇流箱（以下简称“汇流箱”）、直流防雷配电柜、并网逆变器和并网监控装置等设备。系统设计时，需考虑以下几个问题：太阳能电池组件的选型、固定方式和安装角度的设计；太阳能电池组件的串并联数量设计；光伏阵列的防雷接地设计光伏阵列的直流汇流设计；并网逆变器的选型、组合设计；系统电网接入站的设计，包括升压变、开关柜、计量、监控等设计；并网发电系统的监控及通讯设计；系

2、统所需的电缆选型、敷设等设计；系统的土建基础、设备房的设计。针对MW级太阳能光伏并网发电系统，需要设计内容很多，本方案简单介绍了系统的设计方案、原理框图及系统的主要设备构成，重点介绍了逆变控制设备的相关资料，以供用户参考。本方案以180Wp晶体硅太阳能电池组件为例，推荐配置SG250K3并网逆变器进行设计，接入10KV电网实现上网发电功能。当然，系统也可采用其他规格的太阳能电池组件和并网逆变器，具体的设计方案需要根据系统的实际需要进行优化。一、总体设计方案1.1方案介绍本系统采用分块发电、集中并网的方式进行设计，1MW光伏组件可分成4个250KW的光伏阵列，通过直流汇流装置分别接至4台SG25

3、0K3并网逆变器，经1套0.4/10KV(2000KVA)升压装置接入10KV电网，实现并网发电。1.2系统原理框图二、系统构成介绍2.1光伏组件 目前，光伏电站大多采用单晶硅、多晶硅和非晶硅电池组件，本系统以180Wp多晶硅光伏组件为例进行设计。180Wp多晶硅光伏组件在标准条件下的主要参数如下：峰值工作电压Vmp=36V开路电压Voc=44V工作电流约5A最大系统电压1000V开路电压温度系数：-0.35%/K（备注：在设计电池串列时，一定要明确上述光伏组件的参数,以及温度变化对组件电压的影响。）根据SG250K3逆变器的输入电压范围，每个电池串列按照17块180Wp光伏组件串联设计（如下

4、图所示），250KW并网单元需要80组电池串列,系统共需5440块光伏组件。2.3直流汇流装置2.3.1光伏阵列防雷汇流箱本系统使用SPVCB-6汇流箱，如下图所示。该汇流箱的接线方式为6进1出，即把相同规格的6路电池串列输入经汇流后输出1路直流。该汇流箱具有以下特点：1)防护等级IP65，满足室外安装的要求；2)可同时接入6路电池串列，每路电池串列的允许最大电流10A；3)每路接入电池串列的开路电压值最大可达DC900V；4)每路电池串列的正负极都配有光伏专用高压直流熔丝进行保护，其耐压值可达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防雷器，防雷器选用菲尼克

5、斯品牌；6)直流输出母线端配有可分断的直流断路器，断路器选用ABB品牌。 7)汇流箱的电气原理框图如下图所示：每个250KW并网单元配置14台汇流箱，1.7MWp并网发电单元需配置98台汇流箱。2.3.2直流防雷配电柜直流防雷配电柜安装在设备房，主要是将汇流箱输出的直流电缆接入后进行汇流，再接至并网逆变器，方便操作和维护。主要性能特点如下：1)每台直流防雷配电柜按照1个300KW配电单元设计；2)直流输入回路配有可分断的直流断路器和防反二极管，断路器选用ABB品牌；3)直流输出回路配置光伏专用防雷器，选用菲尼克斯品牌；4)直流输出回路配置1000V直流电压显示表；5)电气原理框图如下图所示：如

6、上图所示，每台直流防雷配电柜可接1台SG250K3并网逆变器，1MW并网单元需配置4台直流防雷配电柜。2.4并网逆变器本系统设计为4个250KW并网发电单元，每个250KW并网发电单元配置1台型号为SG250K3并网逆变器，整个1MWp系统配置4台SG250K3并网逆变器。（1）性能特点介绍SG250K3并网逆变器采用美国TI公司专用DSP控制芯片，主电路采用进口IGBT模块组装，运用三相桥式变换原理，将光伏阵列输出直流电压变换为三相交流电，并通过滤波器滤波变成正弦波电压接着通过三相变压器隔离升压（输出380V，50Hz）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MPP

7、T算法。SG250K3电路拓扑结构图该并网逆变器的主要性能特点如下：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；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；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；采用国际先进的优质的IGBT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；采用50Hz工频隔离变压器，实现光伏阵列和交流电网之间的电气隔离；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

8、；具有先进的孤岛效应检测和保护方案，以及完善的监控功能；具有过载、短路、电网过欠压、电网过欠频等保护及告警功能；适应中国电网电压波动较大的特点；智能型触摸屏人机操作界面，多语种显示菜单，图形化的界面经过人机工程学设计，方便用户及时掌握系统的整体信息，包括各项运行数据、历史数据、发电量数据、二氧化碳减排，以及发电功率曲线等信息；可提供RS485或Ethernet（选配）远程通讯接口。其中RS485遵循Modbus通讯协议；Ethernet（选配）接口支持TCP/IP协议 ，支持动态(DHCP)或静态获取IP 地址；按照IEEE1547、UL1741等国际标准要求进行产品设计。（2）技术参数型 号

9、SG250K3隔离方式工频隔离变压器最大太阳电池阵列功率275KWp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600A额定交流输出功率250KW总电流波形畸变率0.99（额定功率）最大效率97.1%欧洲效率96.5%额定电网电压范围（三相）310VAC450VAC额定电网频率4751.5Hz&5761.5Hz夜间自耗电100W保护功能极性反接保护、短路保护、过载保护、孤岛效应保护、电网过欠压、电网过欠频保护、过热保护、接地故障保护等通讯接口RS485显示方式触摸屏使用环境温度2555使用环境湿度095%，不结露冷却

10、方式风冷防护等级IP20（室内）尺寸（深宽高）85024002180mm重 量1700kg（3）设备图片（4）产品资质检测及认证意大利DK5940入网证书中国电力科学研究院测试报告科学技术成果鉴定证书2.5电网接入设计本系统采用的SG250K3并网逆变器适合于直接并入三相低压交流电网（AC380/220V，50Hz）,需要配置1套0.4/10KV升压装置，实现接入10KV电网发电，系统的升压装置主要包括0.4KV低压开关柜、升压变(0.4/10KV,2000KVA)、10KV高压开关柜及电力监控装置等设备。10KV电网接入升压装置原理框图如下：备注：升压装置应根据电力系统的设计要求，由专业单位

11、进行设计。2.6环境监测仪本系统配置1套环境监测仪(如下图所示)，用来监测现场的环境情况：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，通过RS485接口与并网监控装置工控机通讯。2.7并网监控装置监控装置包括监控主机、监控软件和显示设备。本系统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，可以实时获取所有并网逆变器的运行参数和工作数据。(1)工控机的性能特点如下：嵌入式低功耗C

12、3系列处理器；带LCD/CRT VGA接口；以太网口；RS232通讯接口；配备RS485/RS232转接器;USB2.0；256M 内存(可升级)；40G 笔记本硬盘(可升级)。(2)并网系统的网络版监控软件（SPS-PVNET）功能如下：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（但不限于）：a.直流电压b.直流电流c.交流电压d.交流电流e.逆变器机内温度f.时钟g.频率h.当前发电功率i.日发电量j.累计发电量k.累计CO2减排量l.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

13、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.逆变器孤岛j.DSP故障k.通讯失败(3)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。(4)可每隔5分钟存储一次电站所有运行数据，包括实时存储环境数据、故障数据等参数。(5)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)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

14、数据和故障数据。(8)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： 三、主要设备配置序号名称型号规格数量单价（元）总价（万元）1多晶硅光伏组件180Wp5440块29701615.682组件支架镀锌钢1套2.5/ Wp2503光伏阵列防雷汇流箱SPVCB-656台610034.164直流防雷配电柜SDCG-300K4台65000265光伏并网逆变器SG250K34台803500321.46多机版监控软件SPSPVNET1套120001.27工控机EBOX746-EFL1台50000.58液晶显示器22寸宽屏1台35000.359环境监测仪SSYW-011

15、台110001.110升压装置0.4KV低压开关柜1套42000042升压变压器0.4/10KV(1250KVA)1台3500003510KV高压开关柜1套45000045电力监控装置1套1500001511电线电缆1套120000012012其他的辅件材料1套80000813施工安装1套22600022.614屋面防雷1套2000002015合计2557.99部分业绩介绍（1）上海临港新城MW级光伏并网发电项目系统介绍：系统容量：1.06MWp安装面积：约15000m2电网接入：10KV年发电量：约100万千瓦时2008.8并网发电（2）西班牙3MW光伏并网发电系统（3）奥运鸟巢105kW光

16、伏并网发电系统 系统介绍：系统容量：105kWp安装面积：约1100m2电网接入：400/230V年发电量：约12万千瓦时2008.5并网发电（4）上海太阳能工程中心MW级光伏并网发电系统系统介绍：系统容量：1MWp安装面积：约11000m2电网接入：10KV年发电量：约100万千瓦时2009.3并网发电（5）宁夏发电集团330KW并网发电项目系统介绍：系统容量：330KWp电网接入：0.4KV2008、9并网发电（6）甘肃武威MW级光伏并网项目（一期500KW） 系统介绍： 系统容量：500KWp电网接入：10KV2008、9并网发电（7）上海世博园区中国馆和主题馆3MW并网项目（在建）中国馆主题馆系统介绍：系统容量：3MWp安装面积：约30000m2电网接入：10KV年发电量：约300万千瓦时预计2009、8并网发电