光伏发电项目接入方案模板.pdf

xxxxx 用户侧光伏发电项目 接入方案 xxxxxx 有限公司 二零一三年二月 浙江昱能光伏科技集成有限公司 ALTENERGY POWER SYSTEM INC 2 目录 1.概述.4 1.1.太阳能发电介绍.4 1.2.太阳能接入原则介绍.4 1.3.太阳能接入系统设计主要内容.5 1.4.品达能源项目介绍.5 2.电网和用户用电现状.6 2.1.地区电网现状.6 2.2.用户现状.7 3.光伏发电部分.7 3.1.光伏发电系统的组成.7 3.2.微型逆变器介绍.8 3.3.光伏发电并网对电网的影响.10 4.系统并网接入方案.10 4.1.系统并网接入方式的选择.10 4.2.系统并网接入方案.11 4.2.1 380V 用户内部电网.11 4.2.1 10kV 侧高压配电装置.12 4.3.方案分析和电气计算.12 4.3.1 无功平衡.12 4.3.2 电压波动分析.12 4.3.3 谐波及直流分量分析.13 5.电气主接线.13 6.系统继电保护.14 6.1.本工程投运前相关保护配置现状.14 6.2.系统侧保护.14 6.3.光伏电站的安全与保护.14 浙江昱能光伏科技集成有限公司 ALTENERGY POWER SYSTEM INC 3 7.调度自动化.15 8.系统调度和通信.16 8.1.调度关系.16 8.2.通信方式.16 9.电量计量.16 10.结论.16 浙江昱能光伏科技集成有限公司 ALTENERGY POWER SYSTEM INC 4 1.概述 1.1.太阳能发电介绍 光伏发电系统是利用光伏电池光生伏打效应，将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统，光伏发电系统的特点是高可靠性、使用寿命长、不污染环境、能独立发电又能并网运行。作为一种环境友好的新型发电方式，光伏发电受到各国政府的重视和企业组织的青睐，具有广阔的发展前景。1.2.太阳能接入原则介绍 目前，光伏接入系统设计的主要以 Q/GDW 617-2011光伏电站接入电网技术规定 中相关要求执行，该标准中按接入电网电压等级将光伏电站分为三类：小型光伏电站（接入电压等级为 0.4 千伏低压电网的光伏电站）、中型光伏电站（接入电压等级为 1035 千伏电网的光伏电站）、大型光伏电站（接入电压等级为 110 千伏及以上电网的光伏电站）。光伏电站接入公用电网方式分三种：专线接入公用电网、T 接入于公网以及通过用户内部电网接入公网，其中小型光伏电站总容量不宜超过上一级变压器供电区域最大负荷的 25%，T 接入于公用电网的中型光伏电站总容量控制在所接入公用电网线路最大输送容量的 30%内。其他设计内容参考标准如下：GB/T 12325-2008 电能质量 供电电压允许偏差 GB/T 12326-2008 电能质量 电压波动与闪变 GB/T 14549-1993 电能质量 公用电网谐波 GB/T 15543-2008 电能质量 三相电压不平衡 GB/T 18479-2001 地面用光伏（PV）发电系统 概述和导则 GB/T 18481-2001 电能质量 暂时过电压和瞬态过电压 SJ/T 11127-1997 光伏（PV）发电系统过电压保护导则 GB/T 20046-2006 光伏（PV）系统电网接口特性 浙江昱能光伏科技集成有限公司 ALTENERGY POWER SYSTEM INC 5 GB/T 19939-2005 光伏电站并网技术要求 GB/Z 19964-2005 光伏发电站接入电力系统技术规定 GB 50057-1994 建筑物防雷设计规范 GB 50343-2004 建筑物电子信息系统防雷技术规范 DL/T614-2007 多功能电能表 DL/T 448-2000 电能计量装置技术管理规程 DL/T 645-2007 多功能电能表通信协议 DL/T 5202-2004 电能量计量系统设计技术规程 DL/T 5003-2005 电力系统调度自动化设计技术规范 DLG165-2003 电力系统通信系统设计内容深度规定 Q/GDW-617-2011 国家电网公司光伏电站接入电网技术规定 国能新能2011337 号国家能源局关于加强金太阳示范项目并网管理的通知 国家电网发展20121560 号国家电网公司关于印发分布是光伏发电并网有关意见和规定的通知 浙江电网 2012 年度运行方式 浙江省电力公司光伏电站并网试验规范（试行）1.3.太阳能接入系统设计主要内容 太阳能光伏电站接入系统主要内容包括：接入系统方式（接入点、接入电压等级）选择、光伏接入系统对系统潮流、无功平衡、保护配置、电能质量的影响、光伏电站功率和电压调节方式、光伏电站保护功能的规定、光伏电站通信和计量设备的要求等。1.4.品达能源项目介绍 本项目为浙江省海盐县品达新能源科技有限公司光伏发电项目，项目容量为300kWp，安装面积约为 1440 m2，所发电力并网电网，供厂区设备使用。本项目使用了品达的光伏组件和昱能光伏微型逆变器 YC500-CN。单个微型浙江昱能光伏科技集成有限公司 ALTENERGY POWER SYSTEM INC 6 逆变器由4块组件提供直流输入（2 片组件并联作为微型逆变器的一端直流输入，微型逆变器共 2 个直流输入端），每 10 个微型逆变器并联组成一个阵列，每 3个阵列并联成一个交流相（A、B、C）的输入，系统分为若干个子系统分别接入 交流汇流箱，交流汇流箱汇流接入并网柜。并网柜与用户侧电网连接，实现光伏发电系统的并网。2.电网和用户用电现状 2.1.地区电网现状 目前，品达能源公用电网接入来自 110kV 城北变所 10kV 城原 228 线盐北路开闭所液压缸支线。10kV 城原 228 线是 110kV 城北变 II 段母线出线，与 110kV 君堂变电所出线110kV，君城 733 线联络，主供盐北路周边用户及盐北路以北、百尺北路以东靠近百尺北路的用户，现在该区域已经纳入城区中心范围。10kV 原 228 线 2012 年总容量 380kVA，电缆长度 3.722 km，配变台数为 14台，电缆线规 YJV-240，导线 LJ-185。下图为品达能源公司的配电图。浙江昱能光伏科技集成有限公司 ALTENERGY POWER SYSTEM INC 7 2.2.用户现状 品达能源位于海盐县五原街道桑德兰 33 号，北临东西大道，项目规划总用地面积为 5500m2。项目位置如下图：品达现有 10kV 变压配电室，其中，变压器容量为 250kVA。3.光伏发电部分 3.1.光伏发电系统的组成 太阳能光伏发电系统由光伏组件、微型逆变器、配电系统、计量装置组成。太阳能光伏系统通过光伏组件转化为直流电，再通过微型逆变器将直流电转换成交流电，该交流电是与电网同频率、同相位的正弦波电流。系统原理图如下图所示：浙江昱能光伏科技集成有限公司 ALTENERGY POWER SYSTEM INC 8 3.2.微型逆变器介绍 品达能源是大型的生产型企业，对用电的安全，质量、可靠性等都有很高的要求，而逆变器作为其中重要的电气设备，其质量和稳定性直接影响光伏发电系统的发电质量和系统稳定性，所以，建议采用拥有国际先进光伏逆变技术的生产厂家的成熟产品。1）安全性：传统集中式光伏系统在太阳能组件阵列和逆变器之间有数十米长的600V/1000V的高压直流线，可视为建筑光伏高压线安全隐患。交流组件构成的分布式系统仅有220V的交流线，消除了建筑光伏高压线安全隐患。图 a 2）高可靠性：单机可靠性：功率小，固体器件，灌胶工艺，使微型逆变器的使用寿命为串型逆变器的2-3倍。现有太阳能系统的失效，80%是由于串型逆变器失效引起。系统可靠性：每个交流组件为独立单元。一个组件或微型逆变器的失效损伤只影响独立的交流组件。而串型逆变器失效将造成整个系统停止发电。图 b 浙江昱能光伏科技集成有限公司 ALTENERGY POWER SYSTEM INC 9 3）节省 无直流零部件，无直流电缆，直流汇流箱，直流开关，旁路二极管。即插即用，无需专业电工。4）高统效率（多发电）每个组件独立MPPT：每个光伏组件的输出优化在最大功率点，而不是像串型逆变器那样仅将整串组件（平均）输出优化在最大功率点。无直流传输线功率损耗：整个组件阵列由 220V交流线联结，无直流传输线。5）无短板效应 无短板效应，无太阳能组件匹配要求。交流组件构成的分立式光伏系，各交流组件接有微逆变器各自并联入网。各交流组件发电量，不受阵列中最低发电量组件的限制。图 c 该光伏系统选择使用昱能公司生产的高性能YC500系列微型逆变器，该逆变器为单相分布式逆变器，其基本参数如下：并网光伏逆变器基本参数 型号：YC500-CN 直流侧参数 交流侧参数 建议组件STC功率范围 180280 最大输出功率 500W 输入电压范围 2245V 最大输出电流 2.27 最大输入电压 55V 额定输出电压 220V 最大输入功率 2652 W 额定输出频率 50Hz 最大输入电流 122 A 功率因数 0.99（额定功率）浙江昱能光伏科技集成有限公司 ALTENERGY POWER SYSTEM INC 10 总电流波形畸变率 THD 3%（额定功率）系统 最大效率 95.5%其他特征 欧洲效率 95.0%设计使用年限 25 年 防护等级 IP65 通讯方式 电力线载波 机械参数 允许环境温度-40+65 外形尺寸（宽 x 高x 深）220 x160 x29mm 冷却方式 自然冷却 净重 2.5kg 3.3.光伏发电并网对电网的影响 由于太阳能光伏发电系统的一些特点，光伏发电系统接入电网时对系统电网有一定影响。并网型光伏发电系统在谐波、电压偏差、电压不平衡度、直流分量、电压波动和闪变等方面满足国家相关标准。本工程中光伏发电系统的装机容量在系统中所占比例较小，同时参考其并网系统的设备技术参数，在在并网方案设计过程中，光伏发电系统对电网的影响主要考虑一下几个方面：1、由于光伏发电系统的实际输出功率随光照强度的变化而变化，输出功率不稳定，并网时对系统电压有影响，造成一定的电压波动。2、光伏系统发电输出的直流电需要经过逆变器转换成交流电，将产生大量谐波，并网时应满足系统对谐波方面的要求。3、光伏发电系统并网时向电网馈送的直流分量应满足相关技术原则的规定。4、光伏发电系统基本上为纯有功输出，并网时需考虑无功平衡与电压调节问题 4.系统并网接入方案 4.1.系统并网接入方式的选择 品达能源光伏电站为自发自用余电上网型电站，所以采用通过用户内部电网浙江昱能光伏科技集成有限公司 ALTENERGY POWER SYSTEM INC 11 接入 10kV 公网方式。4.2.系统并网接入方案 根据所确定的系统并网接入的电压等级原则，结合用户提供的光伏系统方案，提出品达能源光伏发电项目并网接入方案如下：4.2.1 380V 用户内部电网 本期品达能源光伏发电项目容量为 300kWp，可分为多个发电单元通过多个 380V 线路接入并网装置汇流后送至用户 10kV 配电站的 380V 母线，为用户内部负荷提供电源，如下图所示。浙江昱能光伏科技集成有限公司 ALTENERGY POWER SYSTEM INC 12 4.2.1 10kV 侧高压配电装置 需要增加的高压配电装置有：1、增加过流等保护 2、电能质量检测装置 3、计量装置 4.3.方案分析和电气计算 4.3.1 无功平衡（1）光伏电站无功补偿方式 光伏电站的无功功率和电压调节方式包括调节逆变器无功功率、调节无功补偿设备投入量、调节光伏电站升压变压器的变比。（2）品达能源无功补偿情况 本工程发电项目通过接入品达能源配电站接入系统，正常情况下进线送潮流减少，有利于降低其无功功率损耗，但由于太阳能发电功率因数高，一般为纯有功，根据系统设计方案，逆变器无功调节能力较差，因此，本方案考虑电容器补偿或要求系统为其提供无功支持。（3）无功补偿容量 考虑原用户变压器容量为 250kVA/10kV，考虑到用户其他负荷情况，要求电容器补偿无功容量不小于 160kvar，并在工程设计中完善。整体安装无功补偿设备不利于无功的就地平衡，要求实际实施中需按光伏并网点的无功进行分散就地补偿、就地平衡。4.3.2 电压波动分析 光伏发电系统实际输出功率随光照强度的变化而变化，白天光照强度最强时，发电装置输出功率最大，夜晚几乎无光照，输出功率基本为零。排除设备故障因素，发电装置输出功率随日照、天气、季节、温度等自然因素而变化，输出功率极不稳定。计算考虑严重情况下，发电系统输出功率突然切机对系统接入点电压浙江昱能光伏科技集成有限公司 ALTENERGY POWER SYSTEM INC 13 造成的影响。根据 Q/GDW617-2011 规定，10kv 及以下三相供电电压允许偏差为额定电压的-7%+10%之间。本方案光伏发电系统接入电压在标准的要求范围内，对电网的影响较小。4.3.3 谐波及直流分量分析 在光伏系统中，直流电经逆变器转换成交流电的过程中，会产生谐波和直流分量。逆变器谐波电流应小于逆变器额定输出的 5%，且直流分量小于额定电压的 0.5%。逆变器的总谐波电流对接入电网谐波的要求满足 GB/T 14549-1993 电能质量 公用电网谐波。直流分量满足Q/GDW-617-2011 国家电网公司 光伏电站接入电网技术规定的规定。为保证系统对光伏系统的谐波监测，要求在公共连接点安装电能质量在线监测装置一套。5.电气主接线 根据接入系统方案，品达能源太阳能光伏电站项目电气主接线如图 5-1 所示。浙江昱能光伏科技集成有限公司 ALTENERGY POWER SYSTEM INC 14 6.系统继电保护 6.1.本工程投运前相关保护配置现状 本工程太阳能发电项目通过回 10kV 线路分别接入城北变、君堂，其中君堂变 10kV 出线配有型号为 RCS-9611C、城北变 10kV 出线配有型号为 7SJ600 的馈线保护测控装置，这些装置均具有三段过流保护、三相一次重合闸、低周减载保护等。6.2.系统侧保护 本工程实施后，系统侧继电保护不变。6.3.光伏电站的安全与保护 光伏电站或电网异常、故障时，为保证设备和人身安全，应具有相应继电保护功能，保证电网和光伏设备的安全运行。结合光伏电站接入电网技术规定（国家电网科2011663 号）的要求，本工程光伏电站属于小型光伏电站，其保护应具有以下功能。本工程光伏电站在逆变器输出至并网点侧设置易于操作、可闭锁且具有明显断开点的并网总断路器。1、过流保护：本工程光伏电站具备一定的过流能力，在 120%倍额定电流以下，光伏电站连续可靠工作时间不应小于 1 分钟。防孤岛：本工程光伏电站必须具备快速监测孤岛且立即断开与电网连接的能力。由于品达能源光伏接入项目不允许孤岛运行，在 10kV 线路侧发生三相短路时，直接跳所有光伏并网点并网断路器，切除所有光伏逆变器，保证三相一次重合闸可以正确动作。2、恢复并网：电网发生扰动后，在电网电压和频率恢复正常范围之前本工程光伏电站不允许并网，且在电网电压和频率恢复正常后，本工程光伏电站应经过一个可调的延时时间后才能重新并网，延时时间一般为 20s 到 5min，具体延迟时间按照光伏电站容量大小和接入方式、并结合分批并网原则和相关调度部门浙江昱能光伏科技集成有限公司 ALTENERGY POWER SYSTEM INC 15 确定。3、低/高电压保护：当光伏发电系统并网点电压超出表 7-1 规定的电压范围时，应在相应的时间内停止向电网线路送电。此要求适用于多相系统中的任何一相。保护动作时间要求 交流侧电压 最大分闸时间*U 0.5 UN 0.1 s 50%UN U 85%UN 2.0 s 85%UN U 110%UN 连续运行 110%UN U 135%UN 2.0 s 135%UN U 0.05 s 注 1：UN为光伏电站并网点的电网额定电压；注 2：最大分闸时间是指异常状态发生到逆变器停止向电网送电的时间。5、频率保护：当光伏发电系统并网点频率超出 49.5Hz50.2Hz 范围时，应在 0.2s内停止向电网线路送电。7.调度自动化 品达能源太阳能光伏示范电站项目装机容量为 300kW，根据业主要求，光伏电站采用自发自用余电上网方式，光伏组件所接入品达能源 10kV 配电站，配电站通过 10kV 城原 228 线盐北路开闭所接入 110kV 城北变接入系统。方案：用户配电站配置一个自动化信息终端，采集光伏发电系统自动化信息和公共接入点电能质量信息，上海海盐县调。采集终端信息采集范围如下：光伏系统并网状态、辐照度、环境温度；光伏系统有功和无功输出、发电量、功率因数；光伏系统并网点的电压和频率、电流。公共接入点（10kV 配电装置）开关状态和电能质量数据。浙江昱能光伏科技集成有限公司 ALTENERGY POWER SYSTEM INC 16 8.系统调度和通信 8.1.调度关系 本工程由海盐县调实行一级调度。8.2.通信方式 本工程采用公网通信方式（应采取信息安全保护措施），接至海盐县调控中心。9.电量计量 本项目所发电量均为自发自用余电上网方式，存在向系统上送功率可能，城北变 10kV 城原 228 线、君堂变 10kV、君城 733 线变电所间隔计量装置需改为双向计量。太阳能光伏示范电站在光伏公共计入点和并网点各配置 1 套专用电能计量装置。电能表的技术性能应符合现行电力行业标准 多功能电能表 DL/T614 和 多功能电能表通信协议DL/T645 的有关规定，公共接入点侧计量装置应具备双向计量功能。10.结论 品达能源光伏发电示范项目装机容量为 300kW，所发电力为自发自用，采用接入用户内部电网方式 T 接至 10kV 公用电网。品达能源接入系统后，对无功平衡和补偿装置有影响，需对光伏接入配变380V侧无功补偿装置对应改造。品达能源光伏发电示范项目公共接入点（10kV 配电装置）加装电能质量在线监测装置，监测其电能质量是否满足国家标准的相关规定。城北变 10kV、城原 228 线、君堂变 10kV、君城 733 线变电所间隔计量装置浙江昱能光伏科技集成有限公司 ALTENERGY POWER SYSTEM INC 17 需改为双向计量。品达能源光伏发电示范项目相应信息应送海盐县供电局调度，并接受海盐县供电局调度的调度指令（通信采用公网方式）。