1、1MWp太陽能光伏并網電站工程一、 總體設計方案針對1MWp的太陽能光伏并網發(fā)電系統(tǒng)項目，建議采用分塊發(fā)電、集中并網方案，將系統(tǒng)分成4個250KW的并網發(fā)電單元，每個250KW的并網發(fā)電單元都接入10KV升壓站的0.4KV低壓配電柜，經過0.4KV/10KV(1250KVA)變壓器升壓裝置，最終實現(xiàn)整個并網發(fā)電系統(tǒng)并入10KV中壓交流電網。本方案推薦采用235WP(35V)單晶太陽能光伏組件，1M瓦共需4256塊，實際裝機容量1.00016MW。235Wp組件開路電壓為45V左右，工作電壓為35V。光伏陣列分4個主方陣，每個主方陣容量250.04KW，共1064塊組件。14塊為一個子串列，共7

2、6串。每臺逆變器的交流輸出接入交流配電柜，經交流斷路器接入升壓變壓器的0.4KV側，并配有逆變器的發(fā)電計量表。每臺交流配電柜裝有交流電網電壓表和輸出電流表，可以直觀地顯示電網側電壓及發(fā)電電流。并網逆變器輸出為三相0.4KV電壓，如果學校自用，可以不用升壓變壓器。本方案為采用升壓變壓器，并入10KV電網?？紤]到當?shù)仉娋W情況，需要采用10KV電壓并網。由于低壓側電流大，考慮線路的綜合排布，選用1臺額定容量1500KVA升壓變壓器升壓。綜上所述，本系統(tǒng)主要由太陽能電池組件、光伏陣列防雷匯流箱、直流防雷配電柜、光伏并網逆變器和10KV升壓站所組成。另外，系統(tǒng)應配置1套監(jiān)控裝置，用來監(jiān)測系統(tǒng)的運行狀態(tài)和

3、工作參數(shù)。二、統(tǒng)原理框圖三、相關規(guī)范和標準本并網逆變系統(tǒng)的制造、試驗和驗收可參考如下標準：GB/T 191 包裝儲運圖示標志GB/T 19939-2005 光伏系統(tǒng)并網技術要求GB/T 20046-2006 光伏（PV）系統(tǒng)電網接口特性（IEC 61727:2004,MOD）GB/Z 19964-2005 光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)技術規(guī)定GB/T 2423.1-2001 電工電子產品基本環(huán)境試驗規(guī)程 試驗A：低溫試驗方法GB/T 2423.2-2001 電工電子產品基本環(huán)境試驗規(guī)程 試驗B：高溫試驗方法GB/T 2423.9-2001 電工電子產品基本環(huán)境試驗規(guī)程 試驗Cb：設備用恒定濕熱試驗方

4、法GB 4208 外殼防護等級（IP代碼）（equ IEC 60529:1998）GB 3859.2-1993 半導體變流器 應用導則 GB/T 14549-1993 電能質量 公用電網諧波GB/T 15543-1995 電能質量 三相電壓允許不平衡度四、設計過程4.1并網逆變器此次光伏并網發(fā)電系統(tǒng)設計為4個250KW并網發(fā)電單元，每個250KW并網發(fā)電單元配置1臺型號為SG100K3并網逆變器，整個系統(tǒng)配置4臺SG250K3并網逆變器，組成1MWp并網發(fā)電系統(tǒng)。SG250K3由陽光電源股份有限公司生產，其并網逆變器的參數(shù)如下：應用范圍逆變器品牌Sungrow型號SG250K3頻率特性低頻電源

5、相數(shù)三相鐵心形狀風冷冷卻形式充氣式鐵心結構心式防潮方式密封式冷卻方式風冷式外形結構立式效率()97.3%額定功率250（KVA） 4.1.1 SG250K3性能特點簡介概 述：SG250K3采用低頻隔離變壓器設計。輸入電壓的范圍大，保證了接入的光伏陣列有了更多的組合方式。采用光纖隔離技術，抗干擾能力強。優(yōu)化的電路和結構設計，提高系統(tǒng)散熱效率，增強系統(tǒng)穩(wěn)定性。增強的防護功能，相比教于普通逆變器，增加了直流接地故障保護。專為大型光伏并網電站設計。性能特點：滿足德國要求的有功功率降額（100%，60%，30%，0%）功能無功功率可調，功率因數(shù)范圍超前0.95至滯后0.95最高轉換效率達97.3%模塊

6、化設計，方便安裝與維護適應嚴酷的電網環(huán)境輔助電加熱(可選)適應高海拔應用6000米（超過3000米需降額使用）德國威圖機柜低電壓穿越功能意大利DK5940認證，歐盟CE認證、金太陽認證通 訊：RS485/以太網/GPRS通訊接口電腦監(jiān)控軟件安 全：完善的保護功能：過壓保護，短路保護，孤島保護，過熱保護，過載保護，直流接地保護符合標準：EN61000-6-2， EN61000-6-4， EN50178， RD1663/ 20004.1.2 SG250K3電路結構4.1.3技術指標技術參數(shù)：型號SG250K3直流側參數(shù)最大直流電壓900Vdc啟動電壓470V滿載MPP電壓范圍450820V最低電壓

7、450V最大直流功率275kWp最大輸入電流600A交流側參數(shù)額定輸出功率250kW最大交流輸出電流397A額定電網電壓400Vac允許電網電壓310450Vac額定電網頻率50Hz60Hz允許電網頻率4751.5Hz/5761.5Hz總電流波形畸變率 3% (額定功率)直流電流分量0.5%（額定輸出電流）功率因素0.95（超前）0.95（滯后）系統(tǒng)最大效率97.3%（含變壓器）歐洲效率96.7%（含變壓器）防護等級IP20（室內）夜間自耗電100W允許環(huán)境溫度-25+55冷卻方式風冷允許相對濕度095%，無冷凝允許最高海拔6000米（超過3000米需降額使用）顯示與通訊顯示觸摸屏標準通訊方式

8、RS485可選通訊方式以太網機械參數(shù)外形尺寸（寬x高x深）1800x2180x850mm凈重2100kg4.1.4并網逆變器圖片4.2太陽能電池組件目前在光伏并網系統(tǒng)中，特別是在大型光伏電站中，普遍選用具有較大功率的太陽能電池組件，本系統(tǒng)可選用單塊235Wp（35V）單晶硅太陽能電池組件，其工作電壓為35V，開路電壓約為45V。當然，也可選用其它類型的太陽能電池組件。SG250K3并網逆變器的直流工作電壓范圍為：450Vdc880Vdc，最大開路電壓900V。經過計算:450V/35V=12.86, 820V/35V=23.4,得出：每個光伏陣列可采用13-25塊電池組件串聯(lián)。本方案選14個電

9、池組件串聯(lián)。每個光伏陣列的峰值工作電壓：1435=490V，開路電壓：630V，滿足逆變器的工作電壓范圍。對于每個250KW并網發(fā)電單元，需要配置1064塊235Wp電池組件，組成4個光伏陣列。整個1MWp并網系統(tǒng)需配置4256塊235Wp電池組件。每個主方陣容量250.04KW，共1064塊組件。14塊為一個子串列，共76串。一個主方陣太陽電池組件布置為19個2*28子陣列，2*28子陣列布置圖如下圖所示：4.3光伏陣列匯流箱SPV-16光伏陣列匯流箱由南京特瑪亨能源科技有限公司生產，主要特點如下：大大簡化了系統(tǒng)布線和不必要的損耗；最大可接入16路光伏串列，單路最大電流10A；寬直流電壓輸入

10、，光伏陣列最高輸入電壓可達1000VDC；光伏專用保險絲；光伏專用高壓防雷器；滿足室內、室外安裝要求；可實現(xiàn)多臺機器并聯(lián)運行；維護簡易、快捷；遠程監(jiān)控（選配）；防護等級IP65；【可選配置】RS485/RS232遠程監(jiān)控；內部配置：國產/進口；光伏專用高壓防雷；LED監(jiān)控各路光伏串列電流；可定制二級防雷匯流箱；【技術參數(shù)】光伏陣列輸入輸入電壓范圍 (VDC)200VDC1000VDC允許輸入路數(shù) (N)16路（按客戶需求定制）單路陣列最大電流 (A)10通信、保護遠程監(jiān)控RS485輸出控制高壓斷路器保護功能陣列防反、高壓防雷、過流保護、機器過熱機械尺寸、工作環(huán)境尺寸 (深 x 寬 x 高)55

11、0 x650 x 220參考重量 (Kg)25防護等級IP65使用海拔 (m)3000溫度范圍 ()-20 +65工作原理圖如下：4.4直流防雷配電柜太陽電池陣列通過光伏陣列防雷匯流箱在室外進行匯流后，通過電纜接至配電房的直流防雷配電柜再進行一次總匯流，每個250KW并網單元配置5臺光伏陣列防雷匯流箱。每臺直流防雷配電柜按照1個250KW直流配電單元進行設計，每個直流配電單元接入5臺光伏陣列防雷匯流箱，匯流后接至SG250K3逆變器。整個并網系統(tǒng)需配置4臺直流防雷配電柜。 直流防雷配電柜的電氣原理接線圖如下圖所示：直流防雷配電柜的每個配電單元都具有可分斷的直流斷路器、防反二極管和防雷器。斷路器

12、選用ABB品牌，防雷器選用菲尼克斯品牌。4.5交流配電柜簡化系統(tǒng)布線,操作簡單、維護方便，提高系統(tǒng)可靠性、安全性，選用ABB斷路器，菲尼克斯防雷器等高品質器件。交流配電柜的性能特點如下： 交流配電柜主要滿足交流配電，方便逆變器交流接入的匯流； 交流配電柜輸入輸出配置交流斷路器，方便維護和操作； 交流輸出母線配置電度表，實現(xiàn)對并網發(fā)電系統(tǒng)的計量； 交流輸出母線安裝交流防雷器，防止感應雷對設備造成損壞； 交流配電柜可根據(jù)系統(tǒng)實際要求定制，交流輸出母線可根據(jù)系統(tǒng)需要進行分段，原理框圖如下： 在本方案中有4個交流配電單元。4.5系統(tǒng)接入電網設計（1）系統(tǒng)概述本方案采用的SG250K3并網逆變器適合于直

13、接并入三相低壓交流電網（AC380V/50Hz），由于整個系統(tǒng)需要并入10KV的交流中壓電網，所以本系統(tǒng)需配置1套10KV升壓站，該升壓站主要包含10KV主變(0.4/10KV,15000KW)、10KV 開關柜、0.4KV開關柜以及直流電源、二次控制柜等裝置。（如果發(fā)電為學校自用，可以不用10KV主變壓器和10KV 開關柜）。系統(tǒng)配置4臺SG250K3并網逆變器的交流輸出直接接入交流配電柜的0.4KV開關柜，經交流低壓母線匯流后通過10KV主變(0.4/10KV, 1MWp)接入高壓的10KV開關柜，并入10KV中壓交流電網，從而最終實現(xiàn)系統(tǒng)的并網發(fā)電功能。本系統(tǒng)的10KV中壓交流電網電氣原

14、理框圖如下：（2）重要單元的選擇10/0.4KV配電變壓器的保護10/0.4KV配電變壓器的保護配置采用負荷開關加高遮斷容量后備式限流熔斷器組合的保護配置，既可提供額定負荷電流，又可斷開短路電流，并具備開合空載變壓器的性能，能有效保護配電變壓器。系統(tǒng)中采用的負荷開關, 通常為具有接通、隔斷和接地功能的三工位負荷開關。變壓器饋線間隔還增加高遮斷容量后備式限流熔斷器來提供保護。這是一種簡單、可靠而又經濟的配電方式。 開合空載變壓器的性能好。本系統(tǒng)中10KV接入配電的負荷為1MWp的10/0.4KV配電變壓器，其空載電流一般為額定電流的2%左右。 有效保護配電變壓器，特別是對于油浸變壓器，采用負荷開

15、關加高遮斷容量后備式限流熔斷器比采用斷路器更為有效，有時后者甚至并不能起到有效的保護作用。有關資料表明，當油浸變壓器發(fā)生短路故障時，電弧產生的壓力升高和油氣化形成的氣泡會占據(jù)原屬于油的空間，油會將壓力傳給變壓器油箱體，隨短路狀態(tài)的繼續(xù)，壓力進一步上升，致使油箱體變形和開裂。為了不破壞油箱體，必須在20 ms內切除故障。如采用斷路器，因有繼電保護再加上自身動作時間和熄弧時間，其全開斷時間一般不會少于60 ms，這就不能有效地保護變壓器。而高遮斷容量后備式限流熔斷器具有速斷功能，加上其具有限流作用，可在10 ms之內切除故障并限制短路電流，能夠有效地保護變壓器。因此，應采用高遮斷容量后備式限流熔斷

16、器而盡量不用斷路器來保護電器，即便負荷為干式變壓器，因熔斷器保護動作快，也比用斷路器好。 從繼電保護的配合來講，在大多數(shù)情況下，沒有必要在接入柜中采用斷路器，這是因為10KV配電網絡的首端斷路器(即110 kV或220 kV變電站的10KV饋出線斷路器)的保護設置一般為：速斷保護的時間為0s，過流保護的時間為0.5s，零序保護的時間為0.5s。若環(huán)網柜中采用斷路器，即使整定時間為0s動作，由于斷路器固有動作時間分散，也很難保證環(huán)網柜中的斷路器而不是上一級斷路器首先動作。 高遮斷容量后備式限流熔斷器可對其后所接設備，如電流互感器、電纜等都可提供保護。高遮斷容量后備式限流熔斷器的保護范圍可在最小熔

17、化電流(通常為熔斷器額定電流的23倍)到最大開斷容量之間。限流熔斷器的電流-時間特性，一般為陡峭的反時限曲線，短路發(fā)生后，可在很短的時間內熔斷，切除故障。如果采用斷路器作保護。必定使其它電器如電纜、電流互感器、變壓器套管等元件的熱穩(wěn)定要求大幅度提高，加大了電器設備的造價，增大工程費用。在這里，同時需要注意在采用負荷開關加高遮斷容量后備式熔斷器組合時，兩者之間要很好地配合，當熔斷器非三相熔斷時，熔斷器的撞針要使負荷開關立即聯(lián)跳，防止缺相運行。高遮斷容量后備式限流熔斷器的選擇由于光伏并網發(fā)電系統(tǒng)的造價昂貴，在發(fā)生線路故障時，要求線路切斷時間短，以保護設備。熔斷器的特性及使用作為線路保護的優(yōu)缺點分析

18、。 選用性能優(yōu)良的熔斷器，如美國S C公司的熔斷器及熔絲，可以把該熔斷器作為線路保護，和并網逆變器以及整個光伏并網系統(tǒng)的保護使用，并通過選擇合適的熔絲曲線和配合，實現(xiàn)上級熔斷器與下級熔斷器及熔斷器與變電站保護之間的配合。線路安裝熔斷器保護后，為了實現(xiàn)熔斷器保護與變電站內線路保護之間的配合，必須對站內線路保護的電流定值和時間做出調整，把線路電流速斷保護動作時間延時0.1s，過電流時間取0.5s，保護定值做如下調整：根據(jù)線路負荷情況選定熔絲大小，根據(jù)熔絲的熔斷曲線，選擇熔絲在0.5s以內熔斷的電流值，作為線路的過電流保護定值，核對該定值能可靠躲過線路最大負荷并在最小運行方式下，線路末端兩相短路時有

19、足夠的靈敏度（該靈敏系數(shù)1.5時，過流保護定值即為合格）。在滿足以上條件的前提下適當提高線路過電流保護定值，以保證故障電流達到過電流定值時，熔絲熔斷，而斷路器不需要跳閘。根據(jù)該熔絲熔斷曲線，選擇熔絲在0.1s以內熔斷的電流值，作為線路的電流速斷保護定值，核對該定值在最小運行方式下，10KV母線兩相短路時的靈敏度（該靈敏系數(shù)2時，速斷值即為合格）。在滿足以上條件的前提下適當提高線路速斷保護定值，以保證故障電流達到速斷定值時，熔絲熔斷，變電站斷路器不跳閘。 對于10KV線路保護，3-110kV電網繼電保護裝置運行整定規(guī)程要求：除極少數(shù)有穩(wěn)定問題的線路外，線路保護動作時間以保護電力設備的安全和滿足規(guī)

20、程要求的選擇性為主要依據(jù)，不必要求速動保護快速切除故障。通過選用性能優(yōu)良的熔斷器，能夠大大提高線路在故障時的反應速度，降低事故跳閘率，更好地保護整個光伏并網發(fā)電系統(tǒng)。（3）中壓防雷保護單元該中壓防雷保護單元選用復合式過電壓保護器，可有效限制大氣過電壓及各種真空斷路器引起的操作過電壓，對相間和相對地的過電壓均能起到可靠的限制作用。 該復合式過電壓保護器不但能保護截流過電壓、多次重燃過電壓及三相同時開斷過電壓，而且能保護雷電過電壓。過電壓保護器采用硅橡膠復合外套整體模壓一次成形，外形美觀，引出線采用硅橡膠高壓電纜，除四個線鼻子為裸導體外，其他部分被絕緣體封閉，故用戶在安裝時，無需考慮它的相間距離和

21、對地距離。該產品可直接安裝在高壓開關柜的底盤或互感器室內。安裝時，只需將標有接地符號單元的電纜接地外，其余分別接A、B、C三相即可。設置自控接入裝置對消除諧振過電壓也具有一定作用。當諧振過電壓幅值高至危害電氣設備時，該防雷模塊接入電網，電容器增大主回路電容，有利于破壞諧振條件，電阻阻尼震蕩，有利于降低諧振過電壓幅值。所以可以在高次諧波含量較高的電網中工作，適應的電網運行環(huán)境更廣。另外，該防雷單元可增設自動控制設備，如放電記錄器，清晰掌控工作動作狀況?？梢耘渲米詣用撾x裝置，當設備過壓或處于故障時，脫離開電網，確保正常運行。（4）中壓電能計量表中壓電能計量表是真正反應整個光伏并網發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量的計

22、量裝置，其準確度和穩(wěn)定性十分重要。采用性能優(yōu)良的高精度電能計量表至關重要。為保證發(fā)電數(shù)據(jù)的安全，建議在高壓計量回路同時裝一塊機械式計量表，作為IC式電能表的備用或參考。該電表不僅要有優(yōu)越的測量技術，還要有非常高的抗干擾能力和可靠性。同時，該電表還可以提供靈活的功能：顯示電表數(shù)據(jù)、顯示費率、顯示損耗（ZV）、狀態(tài)信息、警報、參數(shù)等。 此外，顯示的內容、功能和參數(shù)可通過光電通訊口用維護軟件來修改。通過光電通訊口，還可以處理報警信號，讀取電表數(shù)據(jù)和參數(shù)?！咀ⅰ繉τ诒鞠到y(tǒng)的10KV變電站，應具有高壓設計的專業(yè)設計人員進行設計。4.6系統(tǒng)監(jiān)控裝置采用高性能工業(yè)控制PC機作為系統(tǒng)的監(jiān)控主機，配置光伏并網系

23、統(tǒng)多機版監(jiān)控軟件，采用RS485通訊方式，連續(xù)每天24小時不間斷對所有并網逆變器的運行狀態(tài)和數(shù)據(jù)進行監(jiān)測。(1)監(jiān)控主機的照片和系統(tǒng)特點如下： 嵌入式低功耗Eden處理器； 帶LCD/CRT VGA； 以太網口； RS232/RS485通訊接口； USB2.0； 256M 內存(可升級)； 40G 筆記本硬盤(可升級)； 工控機和所有光伏并網逆變器之間的通訊采用RS485總線通訊方式。 (2)光伏并網系統(tǒng)的監(jiān)測軟件可連續(xù)記錄運行數(shù)據(jù)和故障數(shù)據(jù)如下： 實時顯示電站的當前發(fā)電總功率、日總發(fā)電量、累計總發(fā)電量、累計CO2總減排量以及每天發(fā)電功率曲線圖。 可查看每臺逆變器的運行參數(shù)，主要包括：A、直流

24、電壓B、直流電流C、直流功率D、交流電壓E、交流電流F、逆變器機內溫度G、時鐘H、頻率J、當前發(fā)電功率K、日發(fā)電量L、累計發(fā)電量M、累計CO2減排量N、每天發(fā)電功率曲線圖 監(jiān)控所有逆變器的運行狀態(tài)，采用聲光報警方式提示設備出現(xiàn)故障，可查看故障原因及故障時間，監(jiān)控的故障信息至少包括以下內容：A、電網電壓過高；B、電網電壓過低；C、電網頻率過高；D、電網頻率過低；E、直流電壓過高；F、逆變器過載；G、逆變器過熱；H、逆變器短路；I、散熱器過熱；J、逆變器孤島；K、DSP故障；L、通訊失??；(3)監(jiān)控軟件具有集成環(huán)境監(jiān)測功能，主要包括日照強度、風速、風向、室外和室內環(huán)境溫度和電池板溫度等參量。(4)

25、監(jiān)控裝置可每隔5分鐘存儲一次電站所有運行數(shù)據(jù)，可連續(xù)存儲20年以上的電站所有的運行數(shù)據(jù)和所有的故障紀錄。(5)可提供中文和英文兩種語言版本。(6)可長期24小時不間斷運行在中文WINDOWS 2000，XP 操作系統(tǒng)。(7)監(jiān)控主機同時提供對外的數(shù)據(jù)接口，即用戶可以通過網絡方式，異地實時查看整個電源系統(tǒng)的實時運行數(shù)據(jù)以及歷史數(shù)據(jù)和故障數(shù)據(jù)。(8)顯示單元可采用大液晶電視，具有非常好的展示效果.4.7環(huán)境監(jiān)測儀本系統(tǒng)配置1套環(huán)境監(jiān)測儀(如下圖所示)，用來監(jiān)測現(xiàn)場的環(huán)境情況：該裝置由風速傳感器、風向傳感器、日照輻射表、測溫探頭、控制盒及支架組成，適用于氣象、軍事、船空、海港、環(huán)保、工業(yè)、農業(yè)、交通等部門測量水平風參量及太陽輻射能量的測量?？蓽y量環(huán)境溫度、風速、風向和輻射強度等參量，其RS485通訊接口可接入并網監(jiān)控裝置的監(jiān)測系統(tǒng)，實時記錄環(huán)境數(shù)據(jù)。4.8系統(tǒng)防雷接