7WM新农业光伏发电项目接入系统设计方案.doc

7WM新农业光伏发电项目接入系统设计方案 一 设计依据和设计原则3二电力系统现状5三镇那田新农业光伏发电站概况9四 .电力需求 11五接入系统分析115.3 系统继电保护385.3.1继电保护及安全控制385.4 系统调度自动化395.4.1自动化系统现状395.4.2 远动方案405.4.3 电能计量及电能采集415.5 通信通道要求455.5.1 110kV鳌头站站侧要求455.5.3设备清单47六主要结论与建议496.1主要结论496.2 建议49 一 设计依据和设计原则1.1 设计依据 依据现有的国家标准、规范，并参照国际上通用的规范进行。基本技术依据的概念，在此为参照和等同。（包括特性参数要求标准、特性参数测量方法规范标准、电气设计规范、安全要求等）1.1.1 设计依据 中华人民共和国可再生能源法 IEC 62093光伏系统中的系统平衡部件-设计鉴定 IEC 60904-1光伏器件第一部分:光伏电流-电压特性的测量 IEC 60904-2光伏器件第二部分:标准太阳电池的要求 DB37/T 729-2007光伏电站技术条件 SJ/T 11127-1997光伏（PV）发电系统过电保护导则 CECS84-96太阳光伏电源系统安装工程设计规范 CECS 85-96太阳光伏电源系统安装工程施工及验收技术规范 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 GB/T 14549-1993电能质量 公用电网谐波 GB/T 15543-1995电能质量 三相电压允许不平衡度 GB/T 18210-2000晶体硅光伏方阵 I-V 特性的现场测量 GB/T 18479-2001地面用光伏（PV）发电系统概述和导则 GB/T 19939-2005光伏系统并网技术要求 GB/T 19964-2005光伏发电站接入电力系统技术规定 GB/T 20046-2006光伏（PV）系统电网接口特性 GB/T 20514-2006光伏系统功率调节器效率测量程序1.1.2 设计说明建设内容如下： 7MWp 光伏电站和高压输电网并网的总体设计 大型光伏电站与高压电网并网接入系统和保护装置开发 研究采用多机并联方式实现大型光伏并网逆变系统的控制调度策略 研究多台逆变器同时并网的互相影响及对抗策略 大型光伏电站运行参数监测及远程数据传输和远程控制技术 开发功能完备的大型光伏电站中心监控软件 7MW 大型并网光伏电站的施工建设和运行 大型并网光伏电站技术、经济、环境评价1.2 设计原则我们在本次项目中设定以下设计目标和原则：1质量与功能从产品选型、技术实施方案两方面着手，使系统达到技术标书和国家相关规定的质量标准和实用功能，并成为我们和业主共同的亮点工程。2安全与应用从系统深化设计和施工方案两方面着手，满足系统长时间稳定工作，确保系统满负荷运行的安全性和可靠性；提高系统操作的简便性和灵活性；3技术与发展从产品选型、深化技术方案着手，系统设计采用先进的概念、技术和方法，又要注意结构和设备的相对成熟，将工程建设成优秀领先的工程案例。二电力系统现状2.1公共电网现状2.1.1茂名公共电网现况根据初步统计，截至2014年底，茂名市电源总装机容量为2023MW，其中火电装机1100MW，小水电装机420.4MW，风电装机214.5 MW，垃圾发电装机24 MW，企业自备发电装机264MW。2014 年茂名市全社会用电量94.77亿kWh，同比增长15.65%，全社会用电最高负荷1408MW，同比增长16.65%。供电量74.98 亿kWh，同比增长13.71%，供电最高负荷1224MW，同比增长18.38%。用电量按产业分，第一、二、三产业和居民生活用电量分别为2.86 亿kWh、59.42亿kWh、11.89 亿kWh、20.6 亿kWh，占比3.02：62.7：12.55：21.74，同比增长20.03%、16.3%、9.78%、16.76%。截至2014年底，茂名市有500kV 变电站1座，主变6台，主变容量为150MVA，线路总长度232.46km；220kV变电站10座，主变19台，主变容量318MVA，线路长度1093.67km；110kV变电站57座，主变89台，主变容量3457MVA（不包括用户站9座，主变20台，主变容量822MVA），线路长度1752.177km（含电缆0.51km）；35kV变电站21座，主变28台，主变容量192.6MVA，35kV线路556.509km。茂名500kV 电网是西电东送的骨干网架，目前通过茂蝶双回500kV 线路与广东主网相连，通过港茂双回500kV 线路与湛江电网相连，通过玉茂双回500kV线路与广西电网互联。茂名220kV电网基本上形成以500千伏茂名站为中心，茂名热电厂为支撑的南北双环网供电结构；与周边地区220kV电网联系较为紧密，目前通过坡天、榭赤、泥榭、吴泥4回220kV线路与湛江电网联络，通过曙坝双回220kV 线路与阳江电网联络，共6回220kV线路与区外220kV电网联络。2.1.2茂名市区电网现况茂名市区是茂名市政治、经济和文化的中心，同时也是中国南方的炼油基地，被誉为中国南方油城。茂名市区内有闻名遐迩的中国石化茂名公司、茂名乙烯公司两家国家级特大型企业。经过“十二五”的建设发展，茂名市区经济实力显著增强，产业结构日趋合理，以石油加工为主的石油副产品加工产业初具规模，由于较其它县市有较为优越的地理位置、齐全的基础设施、完善的交通网络，随着“十三五”社会经济的持续发展，茂名市区应能有更大的先机、更多的发展机遇。“十三五”期间，茂名市将大力建设滨海新区和环水东湾，将会将茂港的南部打造成集金融商贸、商务办公、文化体育、创意研发等功能于一体综合性、创新型城市中心区；茂名市还将重点建设“茂名河西工业区”及“茂名石化工业区”，随着这些工业区、生产基地进一步的建设与完善，用电项目的增加，电力需求将稳步增长。2.1.3广东三羊茂名镇那田农光项目概况 拟接入110kV鳌头变电站10kV榭鳌乙线新青支线#85号塔，支线总长度约5.2公里，并与220kV榭平岭变电站10kV榭鳌甲线、10kV那梭线构成环网，并于2014年4月抗风加固工程中完成了该支线#01至#79号杆的线路改造工作，目前#1至#79号杆的导线线径为185平方的钢芯铝绞线，而#79至#85号塔之间的导线尚未更换，线径仍为35平方钢芯铝绞线。为配合光伏发电站接入系统要求，需要将#79至#85号塔之间的导线更换为185平方的钢芯铝绞线。2.2电力系统发展规划 2.2.1电力需求预测 2.2.1.1茂名市电力需求预测茂名市以“深化拓展区域合作，提升粤西中心城市的竞争力和辐射力，主动参与和融入泛珠三角合作框架，拓展城市经济发展。以科学发展观开展在能源、资源、生态环境和产业方面的合作，注重加强与湛江、阳江等粤西地区城市的联系”为指导思想。以区域协调等八大方面的目标与对策为总目标，全面提高城市整体环境质量，推动经济快速、协调、健康发展和全面进步，同时大力推进茂名市工业化进程，有效引导投资，实现工业经济的持续、稳定、协调发展。以实现把茂名市建成“全国重要的石化工业基地、粤西沿海中心城市之一、美丽的现代化海滨城市”的城市建设目标。“十一五”期间，茂名市国民经济持续稳定快速增长，国民生产总值增加较快。2014年全市实现地区生产总值（GDP）160.2 亿元，比上年增长 13.2，“十二五”年均增长率为 13.1%，三次产业结构比例为 18.4:39.6:42.0。茂名市近几年经济增长规律表现为：农业生产基本稳定，年增长率较低，均低于 5%，对 GDP 增长贡献较少；工业生产旺盛，茂名市加强重工业的发展，全市各类石化产品加工企业已发展到 700 多家，规模以上的后加工企业 180 家，对经济增长起关键的推动作用；第三产业快速增长，其占全市 GDP 比例逐年提高，拉动经济快速增长目前已成为茂名市经济的重要组成部分，成为拉动茂名市经济增长的主要力量。随着茂名市国民经济的不断发展，产业结构不断优化调整，电力需求呈现出电力供需规模迅速扩大、用电结构以第二产业用电为主的特点，居民生活用电、第三产业用电增长迅速，但第二产业用电比重在茂名用电中占有举足轻重的地位，其用电的增长仍是决定全市用电量增长的主要因素。根据茂名市“十三五”配电网规划（审定稿）、茂名供电局 2014 年度 110 千伏及以下配电网规划项目库修编（审定稿）、茂名电网目标网架规划研究的规划成果，综合 2015 年、2016 年茂名电网大用户负荷报装情况，结合茂名负荷实际发展的可能性，得出茂名市的电力需求预测结果，各规划水平年的电力需求预测指标见表 1.3.1-1，2017年全社会用电量、全社会最高用电负荷分别达到 119 亿 kWh 和 1830MW，“十三五”期间年均增长率为 7.71%和 7.96%。表 1.3.1-1茂名市电力负荷预测单位：亿 kWh、 MW需求/年份2014201520162017201820192020实绩预测预测预测预测预测预测全社会用电量84.77100109119130138145年均增长率（%）8.96%9.00%9.09%9.14%8.39%7.71%全社会最高用电负1408150016701830195021002200荷年均增长率（%）10.33%11.33%10.45%9.14%8.78%7.96%2.2.1.2茂名市区电力需求预测根据2012 年茂名电网滚动规划报告规划成果，结合茂名电网目标网架规划研究、2013 茂名市配电网滚动规划（审定稿）的规划成果，预计 2015年、2020年茂名市区全社会用电最高负荷分别为 694.1MW、1042MW，“十二五”、“十三五”期间年均增长率分别为 7.67%、7.98%；全社会用电量分别为 45.92 亿 kWh、67.42“十二五”、“十三五”期间年均增长率分别为 7.67%、7.98%。表 1.3.1-2 茂名市区电力需求预测 单位：亿 kWh MW年份2014 年2015 年2016 年2017 年2018 年2019 年2020 年实绩/预测实绩预测预测预测预测预测预测全社会用电量42.6945.9249.6753.7358.1162.8567.42年均增长率（%）7.67%8.17%8.17%8.16%8.16%7.98%全社会用电最高负荷645.4694.1754.2819.6890.7967.91042年均增长率（%）7.57%8.66%8.67%8.67%8.67%8.46%注 ：2015 年、2020 年增长率分别为“十二五”及“十三五”年均增长率；2.3接入点的电网现状 2.3.1接入点分析 拟接入110kV鳌头变电站10kV榭鳌乙线新青支线#85号塔，支线总长度约5.2公里，并与220kV榭平岭变电站10kV榭鳌甲线、10kV那梭线构成环网，并于2014年4月抗风加固工程中完成了该支线#01至#79号杆的线路改造工作，目前#1至#79号杆的导线线径为185平方的钢芯铝绞线，而#79至#85号塔之间的导线尚未更换，线径仍为35平方钢芯铝绞线。为配合光伏发电站接入系统要求，需要将#79至#85号塔之间的导线更换为185平方的钢芯铝绞线。三镇那田新农业光伏发电站概况 镇那田7WM新农业光伏发电项目，拟建设 7MWp 并网光伏电站，系统没有储能装置，太阳电池将日光转换成直流电，通过逆变器变换成 315V 交流电，通过升压变压器与 10kV 高压输电线路相连，再通过输电线路将电力输送到变电站。有阳光时，光伏系统将所发出的电馈入 10kV 线路，没有阳光时不发电。当电网发生故障或变电站由于检修临时停电时，光伏电站也会自动停机不发电；当电网恢复后，光伏电站会检测到电网的恢复，而自动恢复并网发电。镇那田7MW农业光伏发电项目位于广东省茂名市西北部，地理坐标为北纬21°366.28东经E110°4814.84I，距茂名市16公里。属于广东省太阳能资源最丰富的地区之一，比较适合发展太阳能光伏发电。四季特征为镇那田7MW林农光伏综合利用项目顺利开展提供了有利环境与条件，并且建址周围没有对选址区域产生阴影遮挡的高大建筑，太阳能开发利用资源条件非常理想。此处为镇那田7WM新农业光伏发电项目作配套电力接入系统的方案设计的项目所在地。项目所在地四电力需求五接入系统分析5.1镇那田光伏电站工程概况 5.1.1项目工程简况 本项目拟建设 7 兆瓦大型并网光伏电站。出于项目经济性及技术可靠性方面的考虑，采用固定式太阳能电池方阵（方阵倾角16º），暂不考虑采用跟踪系统。7MWp 光伏电站共安装 28000 块 250Wp 太阳能电池组件（形成由20块串联，1400 列支路并联的阵列）98 台智能汇流箱，（16进1出），7台1000kW，并网逆变器（集成直流配电柜）。 ，2台升压变压器， 1台PT柜，1台并网柜，1台计量柜，1台通讯柜（含UPS）。光伏阵列分别接入98台智能汇流箱，每14台智能汇流箱与1台 1000kW 的逆变器连接，7台1000kw逆变器分别通过母线铜牌接入2000kva和5000kva变压器，变压器后面汇流接入一组7000kva的pt柜和并网柜，1个计量柜，后接10kva电网，（10kv 榭鳌#85 号塔）电站周边设围墙，站内建轻钢结构配电室。项目建设工期6个月，25年内该系统年平均上网电量约971万kWh，每年减排温室气体 CO2约7201吨。电站内不设独立的避雷针，但在太阳能电池板金属固定架上设置简易避雷针作为保护。防止太阳电池板方阵设备遭直接雷击。 太阳电池方阵通过电缆接入防雷汇流箱，汇流箱内含有防雷保护装置，经过防雷装置可有效地避免雷击导致设备的损坏。 按电力设备接地设计规程，围绕建筑物敷设闭合回路的接地装置。电站内接地电阻小于 4 欧，不满足要求时添加降阻剂。光伏系统直流侧的正负电源均悬空，不接地。太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。那田7MWp大型并网光伏电站，推荐采用分块发电、集中并网方案。由于太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，也特别适合于分期实施。7MWp 光伏电站可以分为 7 个 1MWp 的子系统， 按照 7 个 1MWp 的光伏并网发电单元进行设计，并且每个 1MWp 发电单元采用 1 台 1000kW 并网逆变器的方案。每个光伏并网发电单元的电池组件采用串并联的方式组成多个太阳能电池阵列，太阳能电池阵列输入光伏方阵防雷汇流箱后接入光伏并网逆变器（含直流柜）。7MWp 太阳电池组件子系统可以分为 7 个 1000kWp 方阵，分别与一台1000kW逆变器相连，5台逆变器的输出接入5000kva升压变压器的初级；2台逆变器的输出接入2000kva升压变压器的初级，7MWp 光伏系统配备2台 0.315kv-10kV 的升压变压器（2000kva，5000kva），一台 PT 柜，一台并网柜，一台计量柜，一组 UPS 电源/通讯柜.5.1.2光伏阵列安装位置平面布置如图所示： 共分为7个区域，每个区域建设综合配电房一座，一个高压配电房，安装2台变压器分别是2000kVA和5000kVA变压器一台。汇总于高压配电房，通过架空线路送出。这样设计有如下好处： 有利于工程分步实施； 便于进行各种不同元器件设备、不同技术设计的技术经济性能评估，如 国产设备和进口设备；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。5.1.3 初步工程设计5.1.3.1 土建设计1、7MWp 光伏电站围墙设计光伏电站为了防止围墙遮挡太阳光及从安全、美观、经济、实用考虑，采用砖围墙与铁栅栏相结合，总高为 2.5m。围墙基础采用平毛石砌筑，砖砌围墙宽为 0.24m，高为 0.5m，以上为铁栅栏 2m 高， 铁栅栏围墙每隔 4.5m 固定镀锌钢管立柱，钢管立柱之间为 10 号镀锌钢丝网，网孔 100×100。光伏方阵与四周围墙距离为 6m。围墙南北中部各设钢管栅栏门一个。2、方阵支架基础设计该项目单板采用 250Wp 的太阳电池组件，一斜排 4 块太阳电池组件。其中，230Wp单板尺寸为：1650mm×992mm×40mm，假设方阵倾角为 16 度。方阵支架基础采用 C25 混凝土现浇，预埋安装地角螺栓，单个基础 0.06m³。3、光伏电站配电室设计光伏电站配电室采用轻钢及彩钢夹芯板围护结构，建筑面积约 100m²。4、计算太阳电池方阵间距和光伏电站占地计算当太阳能电池组件子阵前后安装时的最小间距 D。一般确定原则：冬至当天早9：00至下午3：00太阳能电池组件方阵不应被遮挡。计算公式如下： 式中：为纬度(在北半球为正、南半球为负)，根据项目地点经纬度计算；假设方阵倾角设计为 16º（可以根据实际项目地点进行调整）；H：为光伏方阵阵列的高度；光伏方阵阵列间距应不小于 D。太阳电池组件组件排布方式为：根据并网逆变器的输入要求，采用 250Wp 组件 20 块串联为 1 组串。方阵采用 100×40 方式排列（一行 40 块共 100 行） 行间距 5.5m。 7 个方阵。，共方阵头尾南北向。占地约 150 亩。此用地面积为根据通常情况得出的估值，实际使用面积应根据具体情况进行计算，考虑盈余，建议规划用地 180 亩。 5.1.3.2 电站防雷和接地设计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。（1）地线是避雷、防雷的关键，在进行配电室基础建设和太阳电池方阵基础建设的同时，选择电厂附近土层较厚、潮湿的地点， 12 米深地线坑，挖采用 40 扁钢，添加降阻剂并引出地线，引出线采用 35mm2 铜芯电缆，接地电阻应小于 4 欧姆。（2）直流侧防雷措施：电池支架应保证良好的接地，太阳能电池阵列连接电缆接入光伏阵列防雷汇流箱，汇流箱内含高压防雷器保护装置，电池阵列汇流后再接入直流防雷配电柜，经过多级防雷装置可有效地避免雷击导致设备的损坏。（3）交流侧防雷措施：逆变器的交流输出经变压器接入PT柜（内含防雷保护装置）接入电网，可有效地避免雷击和电网浪涌导致设备的损坏，所有的机柜要有良好的接地。5.1.3.4进度安排镇那田7WMp新农业光伏发电项目7 兆瓦大型并网光伏电站的建设周期不超过半年。 5.2电力系统接入方案5.2.1 系统构成 光伏并网发电系统由太阳电池组件、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、电力变压器和系统的通讯监控装置组成。7MWp 大型并网光伏发电站主要组成如下： 7MWp 晶体硅太阳能电池组件及其支架建议采用 250Wp 晶体硅组件； 方阵防雷接线箱设计采用带组串监控的智能汇流箱（室外方阵场）； 光伏并网逆变器设计采用 1000kW 光伏并网逆变器； 10kV 开关柜（交流配电和升压变压器）设计采用 0.315kV-10kV 升压变压器； 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 大型并网光伏电站主要配置表序号项目名称规格型号数量1总装机容量7MWp25年年均发电量971万kWh2太阳电池组件多晶250w28000块3太阳电池组件支架镀锌角钢1733吨4方阵防雷接线箱喷塑密封98台5光伏并网逆变器1000kw7台6升压变压器0.315kv-10kv2台（2000kva/5000kva）7PT柜10kv;7000kva1台8并网柜10kv; 7000kva1台9计量柜10kv; 7000kva1台10UPS 电源/通讯柜.(监控系统)智能监控; 1台5.2.2 太阳电池阵列设计1、太阳电池组件选型目前使用较多的两种太阳能电池板是单晶硅和多晶硅太阳电池组件。1> 单晶硅太阳能电池目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，还没有实现大规模的应用。2> 多晶硅太阳能电池多晶硅太阳能电池板的单体光电转换效率约 15%17%。制作成本比单晶硅太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，因此得到大量发展。本方案设计采用 250Wp 多晶硅太阳电池组件，见图 2.2.1 图 2.2.1 太阳电池组件 组件设计特点 使用寿命长：抗老化 EVA 胶膜（乙烯-醋酸乙烯共聚物），高通光率低铁太阳能专用钢化玻璃，透光率和机械强度高； 安装简便：标配多功能接线盒，三路二极管连接盒，抗风、防雷、防水和防腐； 高品质保证：光学、机械、电理等模块测试及后期调整完善，产品 ISO9001 认证； 转换效率高：晶体硅太阳电池组件，单体光电转换效率15%； 边框坚固：阳极化优质铝合金密封边框。 组件电性能参数表 2.2.1 230Wp 太阳电池组件技术参数 1> Isc 是短路电流：即将太阳能电池置于标准光源的照射下，在输出端短路时，流过太阳能电池两端的电流。测量短路电流的方法，是用内阻小于 1 的电流 表接在太阳能电池的两端。2> Im 是峰值电流。3> Voc 是开路电压，即将太阳能电池置于 100MW/cm2 的光源照射下，在两端开路时，太阳能电池的输出电压值。可用高内阻的直流毫伏计测量电池的开路电压。4> Vm 是峰值电压。5> Pm 是峰值功率，太阳能电池的工作电压和电流是随负载电阻而变化的，将不同阻值所对应的工作电压和电流值做成曲线就得到太阳能电池的伏安特性曲线。如果选择的负载电阻值能使输出电压和电流的乘积最大，即可获得最大输出功率，用符号 Pm 表示。此时的工作电压和工作电流称为最佳工作电压和最佳工作电流，分别用符号 Vm 和 Im 表示，即 Pm=Im×Vm。太阳能电池板的工作电压和 Voc 均为输出电压, Voc 指太阳能电池板无负载状态下的输出电压，工作电压指太阳能电池板连接负载后的最低输出电压，工作电流指太阳能电池板输出的额定电流。太阳能电池板的一个重要性能指标是峰值功率 Wp，即最大输出功率，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。 I-V 曲线图如图 2.2.4I-V 曲线图所示。 图 2.2.2 I-V 曲线图 如何保证组件高效和长寿命 保证组件高效和长寿命，主要取决于以下四点：高转换效率、高质量的电池片；高质量的原材料，例如：高的交联度的 EVA、高粘结强度的封装剂（中性硅酮树脂胶）、高透光率高强度的钢化玻璃等；合理的封装工艺；员工严谨的工作作风。由于太阳电池属于高科技产品，生产过程中一些细节问题，一些不起眼问题如应该戴手套而不戴、应该均匀的涂刷试剂而潦草完事等都是影响产品质量的大敌，所以除了制定合理的制作工艺外，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，均为水平面上的太阳能辐射量，需要换算成光伏阵列倾斜面的辐射量才能进行发电量的计算。 对于某一倾角固定安装的光伏阵列，所接受的太阳辐射能与倾角有关，较简便的辐射量 计算经验公式为： RS×sin(+)/sin+D 式中：R倾斜光伏阵列面上的太阳能总辐射量 S 水平面上太阳直接辐射量 D 散射辐射量 中午时分的太阳高度角 光伏阵列倾角 根据当地气象局提供的太阳能辐射数据，按上述公式可以计算出不同倾斜面的太阳辐射量，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量最大。考虑到跟踪系统虽然能提高系统效率，但需要维护，而且会增加故障率，因此本项目设计采用固定的光伏方阵。3、太阳电池组件串并联方案 500kW 光伏并网逆变器的直流工作电压范围为：480Vdc920Vdc。 太阳电池组件串联的组件数量 Ns=920/37.3825（块），这里考虑温度变化系数，取太阳电池组件 20 块串联，单列串联功率 P=20×250Wp=5000Wp；单台 1000kW 光伏并网逆变器需要配置太阳电池组件并联的数Np=1000000÷5000=200 列，则实际功率为 1000kWp，这样 1MWp 光伏阵列单元设计为 200 列支路并联，共计 4000 块太阳电池组件，实际功率达到 1000kWp。； 即该光伏电站总共需要 250Wp 的晶体硅太阳电池组件 28000 块，20 块串联， 1400 列支路并联的阵列，实际功率达到 7MWp。 5.2.3 智能汇流箱设计 智能汇流箱是光伏发电系统中的重要组成部分，其主要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。方案设计中采用茂硕电气自主开发的汇流箱汇流箱的主要技术指标： 16 路直流输入，1 路输出； 最大输入电压：1000V； 最大输入电流（每个支路）：15A； 每个支路均设置二极管防反保护功能； 最大输出电流：240A； 外形尺寸：600×225×500mm（长×宽×高）； 配备光伏专用高压防雷器，正负极都具备防雷功能； 防护等级 IP65。根据实际情况，7 兆瓦大型并网光伏电站配置总共需要 98 台智能汇流箱，每 1MW 逆变器需要 14 台智能汇流箱。 图 2.2.3 汇流箱结构 5.2.4 光伏并网逆变器本方案设计采用茂硕电气的 SC1000KTL 光伏并网变流器，每台逆变器的额定功率为 1000kW，SC1000KTL 针对地面电站设计，整机重量仅 3200Kg，占地面积小于 6m2，使用普通叉车便可搬运安装，无需动用大型吊装设施，为用户节省施工成本。可支持双绕组变压器，可给用户提供多种选择，节省变压器投资成本。逆变器具备夜间 SVG 功能，0100%无功容量可调，可最大限度为用户节省站用无功设备的投资成本。支持 120%过载持续输出能力，保证在强光照时（辐射量大于 1000W/m2）的系统发电量。 图 2.2.5 1000kW 光伏并网变流器（sc1000ktl） 性能特点可靠： 创新风道设计、使用德国风机、热源分散，更好的热性能PV自发电+外部电源供电，提高系统供电可靠性IP54设计，可防风沙、防腐蚀，适应严酷的环境条件高效： 创新拓扑设计，最大效率98.7%，欧洲效率大于98.5%双路 MPPT 可选，提高系统发电效率模块化设计，实现智能休眠高过载能力，保证强光条件下系统发电量绿色： 创新磁件设计，更低并网谐波，THDi < 2%保护功能齐全，通过电网故障穿越测试，适应弱电网场景夜间SVG功能智能： 支持远程智能监控与网络管理母线电容寿命智能检测，实现黑匣子功能易用： 内置直流支路断路器，真正集成直流配电功能最高功率密度，体积更小、重量更轻前维护、靠墙安装，易损器件容易拆卸，安装维护方便多机直接并联，使用双绕组变压器，降低电站初始投资。 技术指标 5.2.5 配电保护装置参照系统图，PT 柜，并网柜。组件通过汇流箱接入逆变器，逆变器输出315V 通过变压器升压至 10kv 接入 PT 柜， PT 柜作为电网保护系统，并联在输出线路，输出线路通过专业并网柜有效灭弧安全通过计量柜接入10KV 线路。具体参考配置如下： 5.2.6 升压变压器双分裂干式变压器的详细描述：功能特点： 安全、防火、无污染，可直接运行于负荷中心。 机械强度高，抗短路能力强，局部放电小，热稳定性好，可靠性高，使用寿命厂。 低损耗、低噪音，节能效果明显，免维护。 散热性能好，过负载能力强，强迫风冷时可提高容量运行。 防潮性能好，适应高湿度和其它恶劣环境中运行。 可配备完善的温度监测和保护系统。采用智能信号温控系统，可自动启动、停止风机，并有报警、跳闸等功能设置。 体积小，重量轻，占地空间少，安装费用低。 铁芯选用优质冷轧硅钢片，45 度阶梯全斜接缝结构，利用三剪两冲铁芯去角横剪工艺和五阶梯步进剪片与叠铁工艺，改善了接缝处的磁通分布，减少了铁芯的振动能量。铁芯进行一体固化与表面用绝缘树脂密封工艺，有效地降低了空载损耗、空载流量和铁芯噪音。 高压线圈采用优质 F 级绝缘的导线与国际先进的绝缘材料绕制，较大容量线圈沿轴向设有散热气道。此结构具有良好的抗电流冲击、抗温度变化、抗开裂和极好的散热性能。采用多级分段圆筒式结构，有较强的承受过电压能力和很低的局部放电水平。线圈装模经真空干燥后浇注。 整个浇注及固化过程按照预编的工艺曲线完成，精密的过程控制保证线圈无气孔、空穴。 低压线圈采用箔式结构，有效地解决了低电压、大电流线圈采用线绕型式的安匝不平衡问题，同时箔式线圈不存在轴向匝数和轴向绕制螺旋角，有效地消除了短路时变压器的轴向力，保证了线圈内的电流密度可以根据高压线圈负荷分布自由地沿轴向调整，减少了低压突发短路时的径向力。绕制后的线圈端部采用树脂密封固化，避免了各种异物和潮气的进入。 图 2.2.7 10kV 级双分裂干式变压器 技术规范（1）类型：双分裂干式变压器（2）规格：10kv-0.315kV（3）相数：三相（4）频率：50HZ（5）绝缘等级：F 级（6）冷却方式：AN/AF（7）绝缘水平：二次绕组交流耐压：AC 3kV二次绕组冲击耐压：AC 5KV一次绕组交流耐压：AC 35kV一次绕组冲击耐压：AC 75kV（8）调压范围：±2×2.5（9）联结组标号：D，y11-y11（10）阻抗电压：6%（11）绕组材料：按客户要求（12）局部放电量：5PC（13）变压器外壳防护等级：IP32（外壳尺寸：宽*高*深 ）（14）风扇形式：采用帘式风机 5.2.7 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 光伏发电设备的计量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，不仅要具有优越的测量技术，还要有非常高的抗干扰能力和可靠性。同时，该表还可以提供灵活的功能：显示电表数据、显示费率、显示损耗、状态信息、报警等。此外，显示的内容、功能和参数可通过光电通讯口用维护软件来修改，通过光电通讯口还可处理报警信号，读取电度表数据。（1） 发电计量仪表配置示意图 图 2.2.8 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，可以用于计量三相电网中有功电能，提供双向计量。 图 2.2.9 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合监控系统的基本功能包括： 光伏并网逆变器运行状态的监视； 并网光伏发电系统发电量计量与统计； 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具有国际先进技术水平的国产化设备。自动化通讯、数据采集技术，结合了 SCADA 系统的优点，是一套完整高效的光伏发电监控系统，具备本地和远程监控功能。本地监控系统采用安装在变流柜上触摸屏，监控范围包括环境参数、汇流箱、光伏并网逆变器等。主要监控数据包括光伏发电单元的直流输出电压、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，另外还有环境温度、光照度等。远程中心监控系统采集各本地监控系统的数据，进行数据汇总、查询、统计、报警等功能。用户在办公室也能实时掌握现场设备运行状态，并能查询发电量统计和故障信息。光伏发电监控系统具备开放性和很好的可维护性，用户界面友好，易于管理和应用，其数据管理和分析工具，能满足企业生产管理的需要，具备很好的实用性。（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： 图 2.2.10 光伏发电监控系统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 4-20mA信号）进入就近计量柜，用模拟量采集模块进行数据采集。采集模块带 RS485 接口，采用 modbus RTU 协议。汇流箱信号也采用串口 modbus RTU 协议，就近的诺干个汇流箱可挂在一条485 总线上，接入对应计量柜。光伏并网逆变器通过本地触摸屏来进行操作和数据监视，同时光伏并网逆变器数据由触摸屏的 RJ45 端口采用 Modbus/Tcp 协议传到远程监控系统。如图 2.2.11，能比较清楚地了解计量柜内数据流。 图 2.2.11 光伏并网逆变器数据流示意图 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用 485 串口通讯，通过 485 协议进行实时数据收发，数据交换是双向的，也能对