1、word.1MW 典型電站設(shè)計說明并網(wǎng)光伏發(fā)電主要由太陽能電池陣列、并網(wǎng)逆變器、輸配電系統(tǒng)和遠(yuǎn)程監(jiān) 測系統(tǒng)組成，包括太陽能電池組件、直流電纜及匯流箱、并網(wǎng)逆變器、交流配 電、升壓設(shè)備等，其中，太陽能陣列到并網(wǎng)逆變器的電氣部分成為光伏發(fā)電系 統(tǒng)。1、設(shè)備選型1.1. 伏組件選型及安裝容量目前常用的太陽能電池有：單晶硅、多晶硅太陽能電池；非晶硅薄膜太陽能 電池；數(shù)倍聚光太陽能電池等，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較結(jié)果來看：晶體硅太陽能電池 組件技術(shù)成熟，且產(chǎn)品性能穩(wěn)定，使用壽命長。商業(yè)用化使用的太陽能電池組 件中，單晶硅組件轉(zhuǎn)換效率最高，多晶硅其次，但兩者相差不大。晶體硅電池 組件故障率極低，運(yùn)行維護(hù)最為簡單。在

2、開闊場地上使用晶體硅光伏組件安裝 簡單方便，布置緊湊，可節(jié)約場地。盡管非晶硅薄膜電池在價格、弱光響應(yīng)， 高溫性能等方面具有一定的優(yōu)勢，但是使用壽命期較短，只有10-15年。因此本工程擬選用晶體硅太陽能電池。在單晶硅電池和多晶電池選擇上： 由于多晶硅電池組件的價格要比單晶硅低，從控制工程造價的方面考慮，本工 程選用性價比較高的多晶硅電池組件，這也與國外的太陽能光伏電池使用情況 的發(fā)展趨勢相符合。本工程采用的多晶硅太陽能電池組件的詳細(xì)技術(shù)參數(shù)見表1-1表1-1太陽能電池組件技術(shù)參數(shù)表太陽電池種英多晶硅電池太陽電池組件生產(chǎn)廠家歐貝黎新能源科技股份有限公司太陽電池組件型號Eptech156P-260/

3、72指標(biāo)單位數(shù)據(jù)峰值功率Wp260( 3%)開路電壓（Voc）V43.6短路電流（Isc）A7.9工作電壓（Vmppt）V34.8工作電流（Imppt）A7.47尺寸mm1956 992X50重量kg23峰值功率溫度系數(shù)%/C-0.47%/C開路電壓溫度系數(shù)%/K-0.34%/C短路電流溫度系數(shù)%/K0.045%/C1MW并網(wǎng)電站串并方案見下表表1-21MW 并網(wǎng)電站串并表組件型號Eptech156P-260/72串聯(lián)數(shù)量（塊）161MW子方陣并聯(lián)數(shù)量（路）2401MW子方陣所需組件數(shù)量（塊）3840電站實際安裝容量（MWp）0.99841.2. 并網(wǎng)逆變器選型并網(wǎng)逆變器是并網(wǎng)光伏電站中的核心

4、設(shè)備，它的可靠性、高性能和安全性會 影響整個光伏系統(tǒng)。對于大型光伏并網(wǎng)逆變器的選型，應(yīng)注意以下幾個方面的 指標(biāo)比較：光伏并網(wǎng)必須對電網(wǎng)和太陽能電池輸出情況進(jìn)行實時監(jiān)測，對周圍環(huán)境做出準(zhǔn)確判斷，完成相應(yīng)的動作，如對電網(wǎng)的投、切控制，系統(tǒng)的啟動、運(yùn)行、休眠、停止、故障的狀態(tài)檢測，以確保系統(tǒng)安全、可靠的工作。由于太陽能電池的輸出曲線是非線性的，受環(huán)境影響很大，為確保系統(tǒng)能最大輸出電能，需采用最大功率跟蹤控制技術(shù)，通過自尋優(yōu)方法使系統(tǒng)跟蹤并穩(wěn)定運(yùn)行在太陽能光伏系統(tǒng)的最大輸出功率點，從而提高太陽能輸出電能利用率。逆變器輸出效率：大功率逆變器在滿載時，效率必須在95%以上。在 50W/m2的日照強(qiáng)度下，即

5、可向電網(wǎng)供電，在逆變器輸入功率為額定功率10%時，也要保證 90%以上的轉(zhuǎn)換效率。逆變器的輸出波形：為使光伏陣列所產(chǎn)生的直流逆變后向公共電網(wǎng)并網(wǎng)供電，就必須是逆變器的輸出電壓波形、幅值及相位與公共電網(wǎng)一致，實現(xiàn)無擾平滑電網(wǎng)供電。逆變器輸入直流電壓的范圍：要求直流輸入電壓有較寬的適應(yīng)范圍，由于太陽能電池的端電壓隨負(fù)載和日照強(qiáng)度的變化范圍比較大，這就要求逆變器在較大的直流輸入電壓范圍內(nèi)正常工作，并保證交流輸出電壓穩(wěn)定性。光伏發(fā)電系統(tǒng)作為分散供電電源，當(dāng)電網(wǎng)由于電氣故障、誤操作或自然因素等外部原因引起的中斷供電時，為防止損壞用電設(shè)備以及確保電網(wǎng)維修人員的安全，系統(tǒng)必須具有孤島保護(hù)的能力。另外應(yīng)具有顯

6、示功能：通訊接口;具有監(jiān)控功能；寬直流輸入電壓范圍；完善的保護(hù)功能等。對于 MW 級的光伏發(fā)電系統(tǒng)，光伏陣列面積非常大，由于光伏電池組件電流、電壓的性能參數(shù)不可能做到完全一致，因此光伏組件串并聯(lián)時相互之間的影響可能會導(dǎo)致整體光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量下降。逆變器單機(jī)容量不宜過小，單機(jī)容量過小，接線復(fù)雜、匯線增多，同時也會造成系統(tǒng)效率的降低。通過對 目前國內(nèi)外技術(shù)及商業(yè)化比較成熟的大型并網(wǎng)逆變器進(jìn)行分析，本方案中采用 SMA500KW并網(wǎng)逆變器，其主要技術(shù)參數(shù)見下表：表1-3:并網(wǎng)逆變器技術(shù)參數(shù)序號逆變器型號SC5001額定功率500kW2最大直流輸入功率580kWp3輸入光伏陣列電壓范圍（MPPT）

7、450-820V4最大直流輸入電壓900V5最大陣列輸入電流2X591A6直流過壓保護(hù)有7防護(hù)等級IP20（室內(nèi)）8最大功率98.50%9額定交流輸出功率500kW10額定交流輸出電流1069A11電流諧波小于3%12允許電壓工作范圍3X2700%13允許頻率工作范圍49.5-50.5HZ14功率因數(shù)0.9915體積2800 2120 85016重量2200Kg17過、欠電壓保護(hù)功能有18過、欠頻率保護(hù)功能有19防孤島效應(yīng)功能有20電網(wǎng)恢復(fù)并網(wǎng)功能有21電網(wǎng)短路保護(hù)功能有22通訊功能有23工作環(huán)境-20 C +40 C1.3. 直流匯流監(jiān)控箱可以直接對不同光伏陣列輸入組串的電流進(jìn)行測試和比較，

8、可靠地檢測出各 路光伏組串可能發(fā)生的故障。內(nèi)置輸入組串過載和過電壓保護(hù)裝置。其主要技 術(shù)參數(shù)見下表：表1-4:直流匯流監(jiān)控箱技術(shù)參數(shù)序號項目名稱技術(shù)參數(shù)1輸入光伏陣列電壓范圍250-880V2最大直流輸入電壓900V3直流保險數(shù)量84最大輸入陣列電流16A5每個保險可連接光電組串?dāng)?shù)26電流測試通道數(shù)87最多并聯(lián)輸入路數(shù)168直流過電壓保護(hù)有9防護(hù)等級IP6510通訊接口采用RS48511環(huán)境溫度-25 C +55 C12濕度0 95%1.4. 直流主配電箱直流主配電箱主要功能是起匯流和直流配電作用，安裝在直流匯流監(jiān)控箱和逆變器之間，通常可以最多連接 8臺直流匯流監(jiān)控箱。內(nèi)置輸入組串過載和過電

9、壓保護(hù)裝置。采用IP65防護(hù)等級。1.5. 交流低壓配電柜交流低壓配電柜應(yīng)具有匯流、開斷、顯示等功能，其主要技術(shù)參數(shù)見下表：表1-5:交流低壓配電柜技術(shù)參數(shù)表序號項目名稱技術(shù)參數(shù)1額定工作電壓660V2額定工作電流6300A3額定短路開斷電流50kA4額定短時耐受電流50kA5額定峰值耐受電流105kA6防護(hù)等級IP401.6. 發(fā)電系統(tǒng)主設(shè)備清單表1-6:主設(shè)備清單一覽表序號名稱型號及規(guī)格單位數(shù)量1太陽能電池組件eply260-24-Vb塊38402并網(wǎng)逆變器SC500HE臺23直流匯流監(jiān)控箱SSM臺604直流主配電箱SMB臺25低壓配電柜GGD2-03臺16變壓器S9-M-2500/101

10、0.5/0.27V臺12、光伏方陣安裝設(shè)計2.1. 發(fā)電系統(tǒng)電氣設(shè)計根據(jù)所選光伏電池組件和并網(wǎng)逆變器性能參數(shù)，以及光伏電池組件在滿足項 目實施地氣候環(huán)境的條件下，經(jīng)計算確定光伏電池方陣的串并聯(lián)數(shù)及發(fā)電單元 容量，具體配置見下表：表2-1 :各分塊陣列配置計算表發(fā)電子系統(tǒng)功率（kWp）組件型號子陣列組件串聯(lián)數(shù)子陣列組件并聯(lián)數(shù)需用組件數(shù)（塊）計算陣列功率（kWp）500Eptech156P-260/72161201920500設(shè)計方案中擬采用500KW作為一個獨(dú)立并網(wǎng)發(fā)電子系統(tǒng)，共有2個獨(dú)立并網(wǎng)發(fā)電子系統(tǒng)組成1MWp并網(wǎng)系統(tǒng)。具體設(shè)計方案：光伏電池組件16串4并共30組，組成容量為500KW的發(fā)

11、電子系統(tǒng)，先通過30臺壁掛式直流匯流監(jiān)控箱（16進(jìn)1出）匯流，之后通過1 臺壁掛式直流主配電箱分別接入 1臺500kW逆變器，通過低壓配電柜配電，經(jīng) 一級升壓變（0.27/10.5kV 2500kVA）升至10kV,這樣就形成了一個獨(dú)立并網(wǎng)發(fā) 電子系統(tǒng)，2個獨(dú)立并網(wǎng)發(fā)電子系統(tǒng)經(jīng)1臺110kV二級升壓變升至110kV后送入電網(wǎng)2.2. 光伏陣列設(shè)計光伏電站總裝機(jī)容量1MW,由60個光伏子陣列組成，每個子陣列有16串4 并64塊260Wp太陽能電池組件組成，容量為16.64kW,組件按4排16列布置。 光伏方陣的最佳傾角為37,支架采用固定安裝支架形式，陣列南北向跨距3m, 光伏子陣列前后排間距6

12、m。3、系統(tǒng)年發(fā)電量的預(yù)測3.1. 光伏陣列的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表3-1:光伏陣列的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)光伏組件個數(shù)3840 塊總裝機(jī)容量9.984MW3.2. 太陽能陣列的方位角和傾斜角 光伏陣列的方位角為正南，傾斜角為 37度，為最佳安裝角度。3.3. 系統(tǒng)發(fā)電效率分析(1)光伏溫度因子光伏電池的效率會隨著其工作時的溫度變化而變化。當(dāng)他們的溫度升高時，不同類型的大多數(shù)電池效率呈現(xiàn)降低的趨勢。光伏溫度因子0.45%/度，根據(jù)統(tǒng)計光伏組件平均工作在高于氣溫 25度下，折減因子取97.075%。(2)光伏陣列的損耗由于組件上有灰塵或積雪造成的污染，本項目所在地降水量少，多風(fēng)沙，污 染系數(shù)高，折減系數(shù)取5%,即污染折減

13、因子取95%。(3)逆變器的平均效率并網(wǎng)光伏逆變器的平均效率取 96%。（ 4）光伏電站內(nèi)用電、線損等能量損失初步估算電站內(nèi)用電、輸電線路、升壓站內(nèi)損耗，約占總發(fā)電量的4%，其配電綜合損耗系數(shù)為96%。（ 5）機(jī)組的可利用率雖然太陽能電池的故障率極低，但定期檢修及電網(wǎng)故障依然會造成損失，其系數(shù)取4%，光伏發(fā)電系統(tǒng)的可利用率為96%。考慮以上各種因素通過計算分析光伏電站系統(tǒng)發(fā)電總效率：y =97.075% x 95%x 96%x 96%x 96%=81.59%3.4 光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量計算根據(jù)太陽輻射量、系統(tǒng)組件總功率、系統(tǒng)總效率等數(shù)據(jù)，可預(yù)測 1MWp 并網(wǎng)光伏電站的年總發(fā)電量。光伏電站年發(fā)

14、電量計算公式如下：L=W HX刀式中L并網(wǎng)光伏電站年發(fā)電量，kWhW 并網(wǎng)發(fā)電站裝機(jī)總量，20MWpH 年峰值日照小時數(shù)，2236.18h-光伏電站系統(tǒng)總效率，取 81.59%H=Ih/I0=1944.5 1M5/1000=2236.18hIh 傾斜面年總太陽輻射量，kWh/m2I0一標(biāo)準(zhǔn)太陽輻射強(qiáng)度，1000W/ m2 （電池組件標(biāo)準(zhǔn)測試條件）Ih一水平面年總輻射量X1.15 （1.15為寧夏地區(qū)實際工程實踐經(jīng)驗值）項目建設(shè)地19852000年15年平均太陽能輻射量，為1944.5kWh/ m2才艮據(jù)總裝機(jī)容量、系統(tǒng)總效率；可計算得出電站建成后第1 年發(fā)電量為184.60萬 kWh，考慮系統(tǒng)

15、25 年輸出衰減20%，即每年衰減0.8%，可計算出25 年總發(fā)電量為4247.40萬kWh,平均年發(fā)電量169.90萬kWh, 25年每年發(fā)電量如下表:表3-2: 25年每年發(fā)電量（萬 kWh）年份年發(fā)電量年份年發(fā)電量年份年發(fā)電量110173.1019164.22184.6011171.6020163.33183.2012170.7021162.44181.7013169.8022161.65180.3014168.9023160.96178.9015167.9024160.17177.4016167.0025159.48176.0017166.1026158.79174.5018165.1

16、0025 年總發(fā)電量4247.40年均發(fā)電量169.904、 電氣4.1. 電氣一次4.1.1. 接入電力系統(tǒng)方式根據(jù)并網(wǎng)光伏電站的建設(shè)規(guī)模及石嘴山地區(qū)的電網(wǎng)現(xiàn)狀，初步確定光伏電站升壓至110kV后以一回110kV線路送往110kV變電所，線路總長約40km,按經(jīng)濟(jì)電流密度法計算選擇導(dǎo)線型號為LGJ-150/20.4.1.2. 電氣主接線方案根據(jù)光伏電站的接線方式，110kV 升壓變電所高、中壓側(cè)擬定三個接線方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較。4.1.3. 并網(wǎng)光伏電站過電壓保護(hù)及接地保護(hù)（ 1）過電壓保護(hù)石嘴山地區(qū)的年平均雷暴日數(shù)為 2.9d,屬于少雷區(qū)。為了保證在發(fā)生雷擊時光伏電站的電池組件、各類電池設(shè)

17、備、綜合自動化系統(tǒng)裝置的正常工作，在光伏電站本體設(shè)置了三級防雷保護(hù)裝置來防止侵入雷、繞擊雷對光伏組件、逆變器、交流配電柜等設(shè)備的危害，分別在分匯線盒內(nèi)設(shè)置防雷模塊作為第一級防雷保護(hù)，在總匯線盒內(nèi)設(shè)置防雷模塊作為第二級防雷保護(hù)，在并網(wǎng)逆變器內(nèi)設(shè)置防雷模塊作為第三級防雷保護(hù)；在一級升壓室、控制開關(guān)室屋頂設(shè)置避雷帶來防止直擊雷對中壓開關(guān)柜等電氣設(shè)備的危害，在進(jìn)、出線中壓開關(guān)柜內(nèi)裝設(shè)性能優(yōu)越的氧化鋅避雷器來防止入侵雷、繞擊雷的危害。為了保護(hù)變電所內(nèi)的電氣設(shè)備不受直擊雷的侵襲，在變電所內(nèi)布置4 基 30m 高的避雷針對電器設(shè)備進(jìn)行保護(hù)。（ 2）接地保護(hù)全場除避雷針外擬設(shè)一總的接地網(wǎng)，本著“一點接地 ”的原則，將光伏組件及支架、各高低壓電氣設(shè)備的外殼、各防雷模塊接地側(cè)、屋頂避雷帶的接地網(wǎng)進(jìn)行可靠地電氣連接。考慮升壓變電所采用綜合自動化系統(tǒng)，為滿足微機(jī)監(jiān)控、保護(hù)系統(tǒng)對接地電阻的要求，全場除避雷針接地外總接地電阻應(yīng)達(dá)到規(guī)程規(guī)定不大于1Q的要求，以保證設(shè)備及人身安全，同時應(yīng)滿足接觸電勢及跨步電壓的要求；避雷針接地系統(tǒng)應(yīng)單獨(dú)設(shè)置，和其他接地系統(tǒng)的地下距離不小于3m,接地電阻不大于10Q。若接地電阻不滿足要求，可通過深埋于含水