搜索
1MW光伏并网发电系统设计方案张朝兵2010年2月15日1MW光伏并网发电系统设计方案1目录一、方案简介.........................................2二、系统组成.........................................2三、相关规范和标准...................................3四、设计过程.........................................34.1并网逆变器.......................................34.1.1技术指标.......................................44.2太阳能电池组件....................................44.3光伏阵列防雷汇流箱................................54.4直流防雷配电柜....................................64.5系统接入电网设计..................................74.6系统监控装置....................................104.7环境监测仪......................................124.8系统防雷接地装置.................................12五、系统主要设备配置清单............................13六、系统原理框图....................................14张朝兵2010年2月15日1MW光伏并网发电系统设计方案2一、方案简介针对1MWp的太阳能光伏并网发电系统项目，本公司建议采用分块发电、集中并网方案，将系统分成4个250KW的并网发电单元，每个250KW的并网发电单元都接入10KV升压站的0.4KV低压配电柜，经过0.4KV/10KV(1250KVA)变压器升压装置，最终实现整个并网发电系统并入10KV中压交流电网。系统的电池组件选用265Wp-36V多晶硅太阳能电池组件，其工作电压为35V，开路电压约为44V。经过计算，每个光伏阵列按照16块电池组件串联进行设计，250KW的并网单元需配置4个光伏阵列，960块电池组件,其功率为254.4KWp。则整个1MWp并网发电系统需配置240个电池串,共3840块265Wp-36V电池组件，实际功率约为1.0176MWp。为了减少光伏阵列到逆变器之间的连接线及方便日后维护，建议在室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，每个汇流箱可接入6路太阳能电池串（每个光伏阵列按照16块电池组件串联），每250KW并网单元配置10台汇流箱，整个1MWp并网系统需配置40台光伏阵列防雷汇流箱。为了将每个250KW并网单元的10台光伏阵列防雷汇流箱的直流输出汇入直流防雷配电柜后再接入250KW逆变器，系统需要配置4台直流防雷配电柜，每个配电柜直流输出分别接至250KW逆变器。整个并网发电系统按照4个250KW的并网发电单元进行设计，每个发电单元配置1台250KW逆变器，整个1MWp系统需配置4台250KW逆变器。每台逆变器的交流输出(AC380/220V,50Hz)分别接入10KV升压站的0.4KV三相交流低压配电柜。本系统需配置1套10KV升压站，包含10kV主变(0.4/10KV,1250KVA)、10kV开关柜、0.4KV开关柜以及直流电源、二次控制柜等装置，柜与柜之间通过铜排或电缆连接。其中，0.4KV开关柜应配置4路三相交流低压输入接口(AC380/220V,50Hz)，通过电缆分别接至4台250KW逆变器的交流输出端，从而实现整个并网系统并入10KV高压交流电网。综上所述，本系统主要由太阳能电池组件、光伏阵列防雷汇流箱、直流防雷配电柜、光伏并网逆变器和10KV升压站所组成。另外，系统还配置1套监控装置，用来监测系统的运行状态和工作参数。阵列方式为：16片265Wp电池组件串联一个电池串；6组电池串并联接入一个光伏阵列防雷汇流箱；10个光伏阵列防雷汇流箱汇入一个直流防雷配电柜；每个直流防雷配电柜输入一个光伏并网逆变器；4组光伏并网逆变器输入10KV升压站最后并入电网。二、系统组成1MW太阳能光伏并网发电系统主要组成如下：太阳能电池组件及其支架；光伏阵列防雷汇流箱；直流防雷配电柜；张朝兵2010年2月15日1MW光伏并网发电系统设计方案3光伏并网逆变器（带工频隔离变压器）；10KV升压站；系统的通讯监控装置；系统的防雷及接地装置；土建、配电房等基础设施；系统的连接电缆及防护材料；三、相关规范和标准本并网逆变系统的制造、试验和验收可参考如下标准：GB4208外壳防护等级（IP代码）（equIEC60529:1998）GB/T191包装储运图示标志GB/T20046-2006光伏（PV）系统电网接口特性（IEC61727:2004,MOD）GB/T19939-2005光伏系统并网技术要求GB/Z19964-2005光伏发电站接入电力系统技术规定GB/T2423.1-2001电工电子产品基本环境试验规程试验A：低温试验方法GB/T14549-1993电能质量公用电网谐波GB/T15543-1995电能质量三相电压允许不平衡度GB/T2423.2-2001电工电子产品基本环境试验规程试验B：高温试验方法GB/T2423.9-2001电工电子产品基本环境试验规程试验Cb：设备用恒定湿热试验方法GB3859.2-1993半导体变流器应用导则四、设计过程4.1并网逆变器此次光伏并网发电系统设计为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250KW并网逆变器，整个系统配置4台250KW并网逆变器，组成1MWp并网发电系统。张朝兵2010年2月15日1MW光伏并网发电系统设计方案44.1.1技术指标直流侧参数：额定输入功率250KW最大直流电压880Vdc最大功率电压跟踪范围450~820Vdc最大直流功率275kWp最大输入电流600A交流侧参数输出功率250kW额定电网电压400Vac允许电网电压310~450Vac额定电网频率50Hz~60Hz允许电网频率47~51.5Hz/57~61.5Hz总电流波形畸变率3%(额定功率)功率因素≥0.99（额定功率）系统最大效率97.1%欧洲效率96.5%防护等级IP20（室内）夜间自耗电100W允许环境温度-25~+55℃冷却方式风冷允许相对湿度0~95%，无冷凝允许最高海拔6000米4.2太阳能电池组件本系统选用单块为265Wp（36V）单晶硅太阳能电池组件，其工作电压为35V，开路电压约为44V。250KW并网逆变器的直流工作电压范围为：450Vdc～820Vdc，最佳直流电压工作点为：560Vdc。经过计算:560V/35V=16,得出：每个光伏阵列可采用16块电池组件串联。每个光伏阵列的峰值工作电压：560V，开路电压：704V，满足逆变器的工作电压范围。对于每个250KW并网发电单元，需要配置960块265Wp电池组件，组成4个光伏阵列。整个1MWp并网系统需配置3840块265Wp电池组件。每个光伏阵列的原理接线图如下图所示：张朝兵2010年2月15日1MW光伏并网发电系统设计方案5+--+--+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+--+注：由16片265W组件组成一个阵列。4.3光伏阵列防雷汇流箱为了减少光伏阵列到逆变器之间的连接线及方便日后维护，在室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的性能特点如下：户外壁挂式安装，防水、防锈、防晒，满足室外安装使用要求；可同时接入6路光伏阵列，每路光伏阵列的最大允许电流为10A；光伏阵列的最大开路电压值为DC900V；每路光伏阵列配有光伏专用高压直流熔丝进行保护，其耐压值为DC1000V；直流输出正负极之间配有光伏专用高压防雷器，进行防雷；直流输出母线端配有可分断的直流断路器；光伏阵列防雷汇流箱的电气原理框图如下图所示：张朝兵2010年2月15日1MW光伏并网发电系统设计方案6太阳能电池串阵列-+太阳能电池串阵列+太阳能电池串阵列+太阳能电池串阵列+太阳能电池串阵列+太阳能电池串阵列+太阳能电池串阵列太阳能电池串阵列太阳能电池串阵列太阳能电池串阵列太阳能电池串阵列太阳能电池串阵列-----s6+s5+s4+s3+s2+s1+s6-s5-s4-s3-s2-s1--+防雷器每个250KW并网单元配置10台汇流箱，整个1MWp并网系统需配置40台光伏阵列防雷汇流箱。4.4直流防雷配电柜太阳电池阵列通过光伏阵列防雷汇流箱在室外进行汇流后，通过电缆接至配电房的直流防雷配电柜再进行一次总汇流，每个250KW并网单元配置1台直流防雷配电柜。每台直流配电单元接入10台光伏阵列防雷汇流箱，汇流后接至250KW逆变器。整个并网系统需配置4台直流防雷配电柜。直流防雷配电柜的电气原理接线图如下图所示：光伏阵列防雷汇流箱防雷器光伏阵列防雷汇流箱光伏阵列防雷汇流箱光伏阵列防雷汇流箱光伏阵列防雷汇流箱光伏阵列防雷汇流箱光伏阵列防雷汇流箱光伏阵列防雷汇流箱光伏阵列防雷汇流箱光伏阵列防雷汇流箱逆变器V张朝兵2010年2月15日1MW光伏并网发电系统设计方案7直流防雷配电柜的每个配电单元都具有可分断的直流断路器、防反二极管和防雷器。4.5系统接入电网设计（1）系统概述本系统采用的250KW并网逆变器适合于直接并入三相低压交流电网（AC380V/50Hz），由于整个系统需要并入10KV的交流中压电网，所以本系统需配置1套10KV升压站，该升压站主要包含10KV主变(0.4/10KV,1250KW)、10KV开关柜、0.4KV开关柜以及直流电源、二次控制柜等装置。系统配置4台250KW并网逆变器的交流输出直接接入变电站的0.4KV开关柜，经交流低压母线汇流后通过10KV主变(0.4/10KV,1MWp)并入10KV中压交流电网，从而最终实现系统的并网发电功能。本系统的10KV中压交流电网电气原理框图如下：10kv中压电网10kv开关柜10kv主变0.4/10kv500kw0.4kv开关柜馈线1馈线2馈线3馈线4AC38022050HZ（2）重要单元的选择①10/0.4KV配电变压器的保护10/0.4KV配电变压器的保护配置采用负荷开关加高遮断容量后备式限流熔断器组合的保护配置，既可提供额定负荷电流，又可断开短路电流，并具备开合空载变压器的性能，能有效保护配电变压器。系统中采用的负荷开关,通常为具有接通、隔断和接地功能的三工位负荷开关。变压器馈线间隔还增加高遮断容量后备式限流熔断器来提供保护。这是一种简单、可靠而又经济的配电方式。张朝兵2010年2月15日1MW光伏并网发电系统设计方案8开合空载变压器的性能好。本系统中10KV接入配电的负荷为1MWp的10/0.4KV配电变压器，其空载电流一般为额定电流的2%左右。有效保护配电变压器，特别是对于油浸变压器，采用负荷开关加高遮断容量后备式限流熔断器比采用断路器更为有效，有时后者甚至并不能起到有效的保护作用。有关资料表明，当油浸变压器发生短路故障时，电弧产生的压力升高和油气化形成的气泡会占据原属于油的空间，油会将压力传给变压器油箱体，随短路状态的继续，压力进一步上升，致使油箱体变形和开裂。为了不破坏油箱体，必须在20ms内切除故障。如采用断路器，因有继电保护再加上自身动作时间和熄弧时间，其全开断时间一般不会少于60ms，这就不能有效地保护变压器。而高遮断容量后备式限流熔断器具有速断功能，加上其具有限流作用，可在10ms之内切除故障并限制短路电流，能够有效地保护变压器。因此，应采用高遮断容量后备式限流熔断器而尽量不用断路器来保护电器，即便负荷为干式变压器，因熔断器保护动作快，也