建筑工程规范之MW光伏并网电源方案母版31305.pdf

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1、 2 M W p光 伏 并 网 电 站 技 术 方 案 概述：在中、大型光伏并网发电系统中，经常遇到设备选型难的问题，应该如何选用设备匹配整个系统，使得系统达到最佳状态？我公司经过理论分析和实际应用，针对目前国内市场的遇到的几种情况进行了系统分析和研究，提供以下几种选型原则和方法以供参考。系统选型指南 对于中大型光伏并网发电系统，选择多台并联运行的方式，建议使用同种规格型号的电源（方便于系统的群控和数据的采集）。具体选型建议为：1、3MW 以上光伏发电的系统：建议选择多台 GSG250KC 的电源进行并联运行；2、500KW 至 3MW 的系统：建议选择多台 GSG100KC 的电源进行并联运

2、行；3、200KW 至 500KW 的光伏发电系统：建议选择多台 GSG50KC 的并联运行;4、200KW 以下的光伏发电系统：建议采用多台 GSG20KC 或 GSG50KC 的电源进行并联运行。选择并联运行的优势 采用多台并联运行具有诸多优势，现把其中部分举例如下：并联优势 单台运行 多台并联运行 提高系统的可靠性 维修时需关闭整个系统。维修时只需把要检修的某台（某部分）退出，不影响整个系统正常运行。另系统功率是按峰值功率设计的，单台设备退出时不会影响系统发电量。提高系统 运行效率 空载损耗较大。另在日照不强的情况下，整台设备都处于运行的状态。此时电源负载率极低，系统效率极低。空载损耗较

3、小。根据光照强弱，群控器自动逐台投切，控制投入运行电源的数量，使每台电源在较高的负载率下运行，有效提高系统的效率。提高系统的寿 命 整机常年处于运行工作状态，老化较快。可根据光照情况，合理选择某台（某部分）投入运行，系统的单台可进行轮休(循环工作)、轮检。方便系统 扩 容 可根据系统的需要灵活进行扩容，灵活增加设备。1.技术总体方案 1.1总体设计方案 针对 2MWp 的非晶太阳能光伏并网发电系统项目，我公司建议采用分布发电、集中并网方案，将系统分成 8 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/10K

4、V(2500KVA)变压器升压装置，最终实现整个并网发电系统并入高压交流电网。2MWp 光伏电站采用模块化设计方案，采用 8 台 250kW 大功率并网逆变器，输出 0.4kV，可直接并入低压电网，或共用一套升压系统，采用 10kV 并网接入方案。系统的电池组件选用 42Wp 非晶硅太阳能电池组件，其工作电压为 58V，开路电压约为 78V。经过计算，每个光伏子方阵按照 10 块电池组件串联进行设计，每 240 个子方阵组成一个光伏方阵，2000KW 的并网单元需配置 20 个光伏方阵，每个光伏方阵 2400 块电池组件,其功率为 100.8KWp。则整个 2MWp 并网发电系统需配置 480

5、00 块 42Wp 电池组件，实际功率约为 2.016MWp。为了减少光伏方阵到逆变器之间的连接线及方便日后维护，在室外配置光伏方阵汇流盒，该汇流盒可直接安装在电池支架上，每个汇流盒可接入 6 路光伏子方阵，每个防雷汇流箱可接入 6 路光伏子方阵汇流盒，每 100.8KW 并网单元配置 40 台汇流盒,7 台防雷汇流箱，整个 2MWp 并网系统需配置 800 台子光伏方阵汇流盒，140 台防雷汇流箱。光伏方阵 GSG250KC型 并网逆变器 防雷汇流箱 光伏方阵 光伏方阵 防雷汇流箱 防雷汇流箱 直流母线 0.4kV 低 压 配 电 箱 2500kVA 升压变压器 升压变压器 高压电网 2MW

6、p 光伏并网发电系统原理简图 GSG250KC型 并网逆变器 GSG250KC型 并网逆变器.20.140.8.高 压 合 闸 及 防 雷 为了将每个100.8KW并网单元的7台光伏方阵防雷汇流箱的直流输出汇流后再接入 8 台 GSG250KC 并网逆变器，系统需要配置 10 台直流屏，每个直流屏按照 14 台防雷汇流箱输出直流配电单元进行设计，输出汇接入直流母线。整个并网发电系统按照20个100.8KW的光伏方阵并网发电单元进行设计，整个 2MWp 系统需配置 8 台 GSG250KC 并网逆变器。每台逆变器的直流输入接直流屏后直流母线，交流输出(AC380/220V,50Hz)分别接入 1

7、0KV 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,2500KVA)、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 8 路三相交流低压输入接口(AC380/220V,50Hz)，通过电缆分别接至 8 台 GSG250KC 并网逆变器的交流输出端，从而实现整个并网系统并入 10KV 交流电网。综上所述，本并网光伏发电系统主要由下述各部分组成:1)光伏方阵:包括太阳电池组件、支承结构(支架及基础等)、汇流盒、光伏方阵防雷汇流箱、电缆电线等;

8、2)直流-交流逆变设备:包括直流屏、配电柜、并网逆变器等;3)升压并网设施:包括升压变压器、户外真空断路器、高压避雷器等;4)控制检测系统:包括系统控制装置、数据检测及处理与显示系统、远程信息交换设备等;5)附属设施:防雷及接地保护装置、光电场清洁设备、厂房及办公室、防护围栏、通道及道路等。1.2 主要设备及其主要技术要求:总容量为 2MWp。选用性能优良、质量可靠的非晶体硅组件。此项目选用普乐新能源提供非晶硅薄膜太阳能电池 (TFSM-T-0 42W 双结)普乐新能源提供非晶硅薄膜太阳能电池。下表显示是在标准条件下测试的稳定值：辐射度为 1000 W/m2，光谱为 AM1.5；温度为 25（

9、开路电压或短路电流可定制）。标准条件下稳定功率 Wp=42 W 5%额定工作电压:Vm=58.0 V 5%额定工作电流:Im=0.72 A 5%开路电压:Voc=78 V 5%短路电流:Isc=0.92 A 5%功率温度系数:Pm=0.2%/C 旁路二极管:10 A 1000 V 最大系统电压:800 V 效率：6%横向结构:激光式样 装箱说明：40 英尺集装箱（1472 片/62kW）。在光伏组件工作的起初几个月里，电参数特性为高于额定功率 15%。组件为玻璃层压封装式。通过 TV SD 的 TV 认证（认证号：Z2 09 04 6938 001）。符合 CE 要求。正在进行 UL 认证。使

10、用寿命至少 20 年。图 1 初始 IV 曲线 图 2 稳定后 IV 曲线 图 3 双结 QE 2 每路串联的组件数量 安装装置:铝框 尺寸：宽度*长度*厚度 25.32 inch x 49.33 inch x 1.06 inch (643mm x 1253 mm x 27mm)工作温度范围:-40C to +85C 重量:30 lbs.(13.7 kg)0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 400 500 600 700 800 Wavelength(nm)Quantum Efficiency 根据使用的组件最大系统电压、逆变器的输入电压特性和输入 MPPT 电

11、压特性，考虑方阵布置和施工的方便，每串组件的最佳串联数量为 10 块串联比较合适。1.2.2 支承结构 太阳能方阵支架采用热浸镀锌钢结构，能抵御 8 级以上大风，具有足够的抗腐蚀能力，足够使用 25 年。1.2.3 并网逆变器 蚌埠地区的 2MWp 光伏并网电站的并网逆变器选择，无论从技术角度考虑，以及电站建成后运行维护、数据追踪分析，选冠亚电源产品最为合适。这里综合考虑施工建设、发电效率、性价比、运行维护等因素，选用 GSG250KC。GSG250KC 主要特点和电性能数据 型 号 GSG250KC 允许最大电池 方阵功率（KWp）275 额定电压（VDC）580 最大开路电压（VDC）85

12、0 MPPT范围（VDC）400-800 交 流 输 出 额定交流输出功率（KW）250 电网电压范围（VAC）320460 电网频率范围（Hz）46.851.2 效率 max 96.5%欧洲标准效率 95%总电流波形畸变率(THD)THD(Iac)4%(满功率时)MPPT精度 99 性 能 特 点 电网监控 数据通过带电气隔离的 RS485 进行传输 电磁兼容性 EN50081,part1/EN50082,part1 电网干扰 EN61000-3-2 电网检测 DIN VDE 126 相移 1 设备运行自消耗电能（W）20 设备待机自消耗电能（W）20 直流电压纹波 Vpp 10%保护功能

13、极性反接保护、短路保护、孤岛效应保护、过热保护、过载保护等 环境 使用环境温度 1540 使用环境湿度 095%(不结露)噪音 50 dB 使用海拔 2000 米，高于 2000 米，每增加 500 米，降额 5 防护等级 IP20（室内）机箱参考尺寸（深、宽、高）800*1700*2100 性能特点简介 光伏并网逆变器是采用美国TI公司DSP芯片作为控制部件的数字信号处理。此产品具有以下优异的特性：1.逆变部分采用开关速度快、功耗小的智能 IGBT(IPM)作为功率器件。逆变变压器又是采用高效完全隔离型的，所以逆变器具有了输出波形失真小；动态特性好；逆变效率高的特性。2.控制部分是采用高速度

14、的微处理器为核心的控制部件，所以具有了输出过载，输出高、低电压保护动作快，抗干扰能力强，稳压精度高等特性。3.输出短路保护，采用输出回路检测保护和模块饱和压降检测等双重保护，从而大大提高短路保护的可靠性。4.逆变器输出部分装有射频滤波器，使逆变器所带的负载（电网）免受高频谐波的干扰。5.友好的人机接口界面，通过触摸式显示面板就能很清楚的了解系统的运行状态。比如：直流侧电压、电流、网侧电压、电流、频率等参数都能显示。6.有各种报警功能，比如有电网异常报警，光伏组件输出欠过压报警等等。7具有直流输入手动分断开关，交流电网手动分断开关，开关机操作按钮 等。8.适应严酷的电网环境 9.MPPT 自寻优

15、技术,最大限度提高系统的发电量 1.3 液晶显示及菜单简介 冠亚品牌光伏并网逆变电源智能化程度高，每天自动启停工作，无需人为控制。在逆变电源的上端有3个主要状态显示LED灯，分别指示正常运行、脱网、故障，触摸式LCD屏（如下图所示），通过这些指示灯和触摸LCD屏可知道逆变电源的工作状态并对逆变器进行控制。开始界面 实时监控界面 状态指示界面 通信状态，正常时闪烁 历史记录，分电量和故障记录 电量记录可查看当月类的每一天日发电量记录，以曲线图的方式；当月累计电量，以及总发电量 故障记录，可存储 80 条记录，每页显示 5 条记录 密码输入界面 由此界面进入系统设置界面 系统设置界面 设备参数界面

16、 公司信息界面 1.4 远程控制部分说明：并网电源可以通过和 PC 机近、远程联接（通过 RS485 接口）实现以下控制：PC 机上显示直流电流、直流电压、网侧电压、网侧电流、输出功率等；PC 机上显示当日发电量、累计发电量等；故障告警：对并网逆变电源上出现的故障可通过 RS485 接口传输到 PC 机上；查看当前的时间信息；可在 PC 机上的控制软件里面对并网电源进行远程控制，调整并网电源的 各项控制参数。1.5 专用上位机软件 该软件为用户提供一个远程监管供电、用电设备的在线系统，配合我公司的光伏并网逆变电源发电系统，对系统进行实时数据显示与处理、系统功能分析，系统事故追忆、各种文档备份、

17、用户级别选择，实现远程特定功能控制、新用户电源使用学习，在线帮助等功能。具体功能 A:实时数据显示与处理 采用召唤应答式规约，在线实现数据实时显示。对于实时数据处理后，可以参照对比专家系统意见，提供最佳电源使用优化方案。对于系统电量、事故记录等非实时数据，根据电源系统采集周期，做定时采集，打包。在系统相应采集周期设定时间段内进行处理并备份。功能强大的类地理信息管理系统设计。1).多站同时监控主界面 2).单站观测 3).数据处理全面，深刻，显示方式多样化。B:事故追忆 包括离线事故和在线事故。为不能长时间开启电脑的客户提供更多便利。具备详细的事故记录（精确到秒，以时间段显示，同时记录系统所有运

18、行参数备查）多种查询方式（按站点，按时间，按日期及起组合方式）报表生成和打印 数据软件备份和数据硬件备份 C：十分强大的告警功能 具备报警参数设定，告警参数显示与保持提供声音（内容可以自行选择，满足个性需求，同时提供 pc 机内部蜂鸣器报警，为用户节约电能），光，短信，邮件，电话等报警方式。D：安全模式 对用户：提供权限管理、密码登录、无误操作设计，免费在先升级电源知识数据库，新电源用户学习影像资料。对电源设备：实时控制，参数全面具体（并网告警提供近二十种告警设计）,防误操作处理。E：附加功能，人性化设计 人性化界面设计 数据显示多样化 方便的窗口排列设置 避免重复运行的设计 多种时间日期显示

19、 F：不断创新，力求完美（无线监控介绍）系统描述：设备只需插入一张 SIM 卡，就可通过 GSM 网络以短消息或数传（Data）的形式完成远程的双向数据传输。而远程终端可以是 PC 机，移动手机或其他移动设备。GSM 网络在短消息方面应用具有覆盖范围广，传输可靠，价格低廉等优点。适合与需频繁传输小流量数据和不宜铺设线路的应用场合。目前系统已经能够支持多站控制。1.6 光伏方阵防雷汇流箱 为了减少光伏方阵到逆变器之间的连接线及方便日后维护，本系统在室外配置光伏方阵防雷汇流箱，该汇流箱可直接安装在电池支架上。光伏方阵防雷汇流箱(型号:GPVCB-6)的性能特点如下：1)户外壁挂式安装，防水、防锈、

20、防晒，满足室外安装使用要求；2)可同时接入 6 路光伏方阵，每路光伏方阵的最大允许电流为 10A；3)光伏方阵的最大开路电压值为 DC1000V；4)每路光伏方阵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，断路器采用梅兰或 ABB 品牌；光伏方阵防雷汇流箱的电气原理框图如下图所示：1.6.1 直流屏 共配置 8 台直流屏，用来进行直流配电和直流汇集。使用普乐新能源提供非晶硅薄膜太阳能电池，每台直流屏的输入端配置 18 台光伏方阵防雷汇流箱，每

21、个防雷汇流箱有 6 路汇流盒输入。每个汇流盒有 6 路光伏子方阵输入 1.6.2 升压变压器（升压站）1.电压 0.4 Kv/10 kV；（根据要求的并网接入电压确定）2.容量 2500 kVA。3.高压并网接入方案须有专业电力设计院设计并有专业施工队施工。1.6.3 控制检测系统 1.采集并记录运行数据，如太阳辐射等气象资料、电性能参数、设备工作状态等 2.执行相关的控制操作,如切合逆变器输出、太阳电池方阵的输出,及跟踪 控制等 3.系统故障的自动保护功能,记录并保存故障信息,发送报警信号;4.远程数据监控功能。监控系统配置配置一台工控计算机和冠亚电源的专业环境数据监测仪GSYW-01以及冠

22、亚电源的多机版监控软件GSG-01NET，远程监控需要网络支持。可扩展大屏幕显示实时发电数据。1.6.4 机房和办公室 本系统约需要机房面积500m2，包含机房、库房、监控室、办公室，升压房面积另定。1.6.5 防雷及接地保护 1.视具体情况确定是否采用避雷针；2.本系统在直流输入端和交流输出端都设有防雷保护。1.6.6 场地道路 1.便于安装调试及运行维护与清洁工作;2.满足其他相关要求。1.6.7 防护围栏 1.足够的高度和强度以满足保护要求；2.距离光伏方阵有一定距离以防止遮挡。围栏高度 2.5 米，围栏距离光伏方阵有个安全距离，应为 1015 米。1.6.8 光伏方阵基础 太阳能电池支架基础采用混凝土现场浇铸，当光电场地面平整完成以后，即可根据光电场平面布置定位、放线，挖坑、放置模具，校直、校平，依次浇入混凝土，在浇铸过程中放入预埋16 的钢筋，钢筋上端的螺纹应用胶带包 裹保护，在浇铸过程中需用震动。混凝土标号为：C20。并按规定程序养护。方阵基础符合 GB 50202-2002 的要求。