1.816兆瓦大型并網光伏電站技術方案2023年一、工程概況本工程擬建設5兆瓦大型并網光伏電站。出于工程經濟性及技術牢靠性方面的考慮，承受固定式太陽能電池方陣〔方陣傾角455MWp光伏電站共安裝21744塊230Wp〔形成由181208列支路并聯的陣列1202020臺250kW55臺S9-1250/35變壓器和1套綜合監控系統。工程建設工期1年，25年內該系統年平均上400kWh5795.43噸。光伏陣列分別接入1206臺智能匯流箱經1臺直流配電柜與1臺250kW5MWp電站共計20臺250kW400V溝通，經站內集電線路，每4臺逆變器與1臺S9-1250/35變壓器連接升壓至35kV，經35kV輸電線路接到匯流升壓站的35kV太陽電池板方陣設備遭直接雷擊。有效地避開雷擊導致設備的損壞。按《電力設備接地設計規程小于4歐，不滿足要求時添加降阻劑。接地網通過鋼絞線牢靠連接。二、方案設計方案總體思路設計依據《中華人民共和國可再生能源法》IEC62093《光伏系統中的系統平衡部件-設計鑒定》IEC60904-1《光伏器件第一局部:光伏電流-電壓特性的測量》IEC60904-2《光伏器件其次局部:標準太陽電池的要求》DB37/T729-2023《光伏電站技術條件》SJ/T11127-1997《光伏〔PV〕發電系統過電保護－導則》CECS84-96《太陽光伏電源系統安裝工程設計標準》CECS85-96《太陽光伏電源系統安裝工程施工及驗收技術標準》GB2297-89《太陽光伏能源系統術語》GB4064-1984《電氣設備安全設計導則》GB3859.2-1993《半導體逆變器應用導則》GB/T14007-92《陸地用太陽電池組件總標準》GB/T14549-1993《電能質量公用電網諧波》GB/T15543-1995《電能質量三相電壓允許不平衡度》GB/T18210-2023《晶體硅光伏方陣I-V特性的現設計說明本工程擬建設5MWp電，通過逆變器變換成400V溝通電，通過升壓變壓器與35kV高壓輸電線路相連，再通過輸電線路將電力輸送到變電站。有陽光時，光伏系統將所發出的電饋入35kV線路，沒發電；當電網恢復后，光伏電站會檢測到電網的恢復，而自動恢復并網發電。建設內容如下：5MWp光伏電站和高壓輸電網并網的總體設計大型光伏電站與高壓電網并網接入系統和保護裝置開發單臺功率為250kW的三相光伏并網逆變器的引進、消化吸取爭論承受多機并聯方式實現大型光伏并網逆變系統的把握調度策略爭論多臺逆變器同時并網的相互影響及對抗策略大型光伏電站運行參數監測及遠程數據傳輸和遠程把握技術開發功能完備的大型光伏電站中心監控軟件5MWp大型并網光伏電站的施工建設和運行大型并網光伏電站技術、經濟、環境評價設計原則5MWp大型并網光伏電站，推舉承受分塊發電、集中并網方案。由于太陽能電池組件和并網逆變器都是模塊化的設備5MWp光伏電站可以分為5個1MWp的子系統，而1MWp的子系統也必需由更小的子系統組合而成。依據5個1MWp的光伏并網發電單元進展設計，并且每個1MWp發電單元承受4臺250kW0.4kV/35kV變壓配電裝置。設計的根本原則：1MWp太陽電池組件子系統可以分為4個250kWp方陣，分別與一臺250kW逆變器相連，41MWp光伏子系統配備一臺1250kVA的升壓變壓器，5MWp光伏電站共需要5臺升壓變壓器。5臺升壓變壓器的次級〔高壓側〕35kV高壓電網相連。進度安排5兆瓦大型并網光伏電站的建設周期不超過一年。具體方案系統構成光伏并網發電系統由太陽電池組件、方陣防雷接線箱、直流配電柜、光伏并網逆變器、配電保護系統、電力變壓器和系統的通訊監控裝置組成。5MWp大型并網光伏發電站主要組成如下：5MWp晶體硅太陽能電池組件及其支架——建議承受230Wp晶體硅組件；設計承受帶組串監控的智能匯流箱〔室外方陣場；直流防雷配電柜——將假設干智能匯流箱匯流輸入逆變器；光伏并網逆變器——設計承受帶工頻隔離變壓器的250kW光伏并網逆變器；35kV〔溝通配電和升壓變壓器設計承受1250kA/35kV升壓變壓器；系統的通訊監控裝置——設計承受光伏電站綜合監控系統。表2.1.15MWp大型并網光伏電站主要配置表1414把握檢測傳輸系統-1套序號工程名稱規格型號數量1總裝機容量5MWp25604.32kWh2太陽電池組件230Wp21744塊3太陽電池組件支架鍍鋅角鋼1238噸4方陣防雷接線箱噴塑密封120臺5直流配電柜250kW20臺6光伏并網逆變器250kW20臺7溝通配電柜1MW5臺8升壓變壓器1250kVA5臺9電流互感器300/55套10斷路器-5套11隔離開關-5套12計量裝置-5臺13防雷及接地裝置-20套電阻值能使輸出電壓和電流的乘積最大，即可獲得最大輸出功率，用符號Pm電阻值能使輸出電壓和電流的乘積最大，即可獲得最大輸出功率，用符號Pm表示。此時型號 電性能參數 組件外形的工作電壓和工作電流稱為最正確工作電壓和最正確工作電流，分別用符號Vm和Im表示，VocIscCLS-20PPmV(A)37.38 8.31Vm(V)29.28Im(A)7.86Pm(W)230電池片規格(mm)156×156規格(mm)1650×992×50重量(kg)21.5工作溫度(℃)-40～+851、太陽電池組件選型目前使用較多的兩種太陽能電池板是單晶硅和多晶硅太陽電池組件。1>單晶硅太陽能電池目前單晶硅太陽能電池板的單體光電轉換效率為16%～18%，是轉換效率最高的，但是制作本錢高，還沒有實現大規模的應用。2>多晶硅太陽能電池多晶硅太陽能電池板的單體光電轉換效率約15%～17%。制作本錢比單晶硅太陽能電池要廉價一些，材料制造簡便，節約電耗，總生產本錢較低，因此得到大量進展。本方案設計承受230Wp多晶硅太陽電池組件，見圖2.2.1。2.2.1太陽電池組件②組件電性能參數表2.2.1230Wp太陽電池組件技術參數注：標準測試條件〔STC〕下—AM1.5、1000W/m2的輻照度、25℃的電池溫度。1>Isc陽能電池兩端的電流。測量短路電流的方法，是用內阻小于1?的電流表接在太陽能電池的兩端。2>Im是峰值電流。3>Voc是開路電壓，馬上太陽能電池置于100MW/cm2的光源照耀下，在兩端開路時，太陽能電池的輸出電壓值。可用高內阻的直流毫伏計測量電池的開路電壓。4>Vm是峰值電壓。5>Pm是峰值功率，太陽能電池的工作電壓和電流是隨負載電阻而變化的，將不同阻值所對應的工作電壓和電流值做成曲線就得到太陽能電池的伏安特性曲線太陽能電池板的工作電壓和Voc均為輸出電壓,Voc指太陽能電池板無負載狀態下的輸出的額定電流。太陽能電池板的一個重要性能指標是峰值功率Wp1000瓦左右。③I-V曲線圖如圖2.2.4I-V曲線圖所示。2.2.2I-V曲線圖④如何保證組件高效和長壽命的原材料，例如：高的交聯度的EVA、高粘結強度的封裝劑〔中性硅酮樹脂膠、高透光率謹是格外重要的。2、光伏陣列外表傾斜度設計射量才能進展發電量的計算。計算閱歷公式為：Rβ＝S×[sin(α+β)/sinα]+D式中：Rβ——傾斜光伏陣列面上的太陽能總輻射量S——水平面上太陽直接輻射量D——散射輻射量α——中午時分的太陽高度角β——光伏陣列傾角依據當地氣象局供給的太陽能輻射數據量，確定太陽能光伏陣列安裝傾角。本方案假設設計太陽能光伏陣列安裝傾角為45°時，全會增加故障率，因此本工程設計承受固定的光伏方陣。智能匯流箱設計依據實際狀況，5兆瓦大型并網光伏電站配置成3組993.600kWp和2組1010.160kWp20臺250kW配置6臺智能匯流箱，5MWp120臺。直流配電柜設計每臺直流配電柜依據250kWp的直流配電單元進展設計，1MWp光伏并網單元需要46路光伏方陣防雷匯流箱，5MWp并網光伏電站共需配置201臺250kW光伏并網逆變器

圖2.2.4直流配電柜本方案設計承受光伏并網變流器，每臺逆變器的額定功率為250kW，均含有隔離并網變壓器，實現電氣隔離。逆變器的核心把握承受基于SVPWM的無沖擊同步并網技術，保證系統輸出與電網同頻、同相和同幅值。2.2.5250kW光伏并網變流器①性能特點大功率IGBT模塊并聯技術，過載力氣強功率組件模塊化設計，便于組裝調試及維護DSP全數字化矢量把握，性能優異先進的最大功率點跟蹤技術〔MPPT〕寬電壓輸入范圍，提高發電效益高效工頻變壓器隔離，安全牢靠，提高效率全的整機散熱方案，提高散熱效率完善的故障自檢、保護和顯示功能，系統的牢靠性更高標準通訊接口，便于遠程監控智能觸摸人機界面可適應惡劣的電網環境推舉光伏組件功率最大直流輸入電壓MPT標

275kWp880VDC450VDC~820VDC最大額定電流

表2.2.2250kW

SunVert250〕溝通側功率因數系統最大效率工作溫度冷卻方式防護等級通信接口外形尺寸寬×高×深重量

光伏并網變流器〔250kW380A380VAC〔-15%~+10%〕50±0.5Hz4%〔額定功率〕0.99〔額定功率〕97%-25℃~+55℃強迫風冷IP20以太網2200×2023×850(mm)2023kg配電保護裝置表〔用于計量太陽能電池組件的發電量〕等。以250kWp單元為例，250kWp太陽電池組件方陣配備一臺250kW并網逆變器，逆變器的輸出接到匯流總線，通過匯流總線接到35kV/1250kVA升壓電力變壓器的低壓側。配電線路如以以下圖所示。2.2.6單元配電線路圖升壓變壓器箱內氧氣無法進入，從而減緩了絕緣材料的老化，大大提高了產品的使用壽命。圖2.2.735kV級S9型雙繞組無勵磁調壓配電變壓器表2.2.335kV級S9型雙繞組無勵磁調壓配電變壓器技術數據發電計量系統配置方案1、發電計量儀表配置示意圖、儀表類型光伏發電設備的計量點通常設在光伏并網逆變器的并網側還可以供給靈敏的功能：顯示電表數據、顯示費率、顯示損耗、狀態信息、報警等。此外，警信號，讀取電度表數據。發電計量儀表配置示意圖儀表類型有功電能，供給雙向計量。2、數據采集方案

2.2.9三相感應式溝通電能表并網光伏發電系統綜合監控系統的根本功能包括：光伏并網逆變器運行狀態的監視；并網光伏發電系統發電量計量與統計；并網光伏發電系統環境檢測；光伏并網逆變器運行調度。監控系統功能介紹術，結合了SCADA系統的優點，是一套完整高效的光伏發電監控系統，具備本地和遠程監控功能。進出側電壓、電流、功率、并網頻率和內部參數，另外還有環境溫度、光照度等。能。用戶在辦公室也能實時把握現場設備運行狀態，并能查詢發電量統計和故障信息。數據治理和分析工具，能滿足企業生產治理的需要，具備很好的有用性。監控體系構造光伏發電監控系統由監控設備〔感器、電池檢測器等，本地觸摸屏、遠程監控中心等組成。如下構造示意圖：圖2.2.10光伏發電監控系統示意圖光照強度傳感器、環境溫度傳感器和基準電池等可通過模擬信號〔如4-20mA信號〕RS485modbusRTU協議。匯流箱信號也承受串口modbusRTU485總線上，接入對應變流柜。光伏并網逆變器通過本地觸摸屏來進展操作和數據監視摸屏的RJ45端口承受Modbus/Tcp協議傳到遠程監控系統。如圖2.2.11，能比較清楚地了解變流柜內數據流。監控中心將與各設備通訊的數據存入自己的實時數據庫監控中心的顯示界面的動態數據從自己的實時數據庫獵取。3、本地觸摸屏監控

圖2.2.11光伏并網逆變器數據流示意圖485485協議進展實時數據收發，數據交換是雙向的，也能對設備進展命令把握和參數修改。曲線顯示、動畫顯示等，以下是用戶界面例如：圖2.2.12數據顯例如如量長期歷史數據。以下是歷史報表例如：圖2.2.13歷史報表例如下是報警查詢界面，系統供給完備的用戶治理機制，為不同用戶設定不同的權限。圖2.2.14報警查詢例如4、遠程監控中心遠程監控中心軟件承受北京能高NSPM態分析和集中監視、實時數據查詢、生產報表、歷史趨勢分析、故障診斷等需求。連接，本地觸摸屏接入核心交換機。構造示意圖如下：圖2.2.15監控中心網絡構造示意圖和操作。必要時，這三個站能合并為一個站。NSPMWEB公布組件等組成，是一款特地口、現場總線接口、以太網、OPC等接口；實時數據庫是整個軟件的核心，負責數據存儲和以及修改參數，數據顯示方式多樣化，有直接數據顯示、柱狀圖分析、報表、趨勢曲線、動畫顯示和報警提示等。圖2.2.16NSPM顯例如如NSPM可對歷史數據進展組織，查詢日報、月報、年報，還可對歷史數據統計分析。系統具有強大的數據分析力氣，例如對發電量進展統計，換算成等效煤炭消耗，CO2、SO2減排量等，還能顯示當前發電功率,日發電量累計,月發電量累計,年發電量累計,。圖2.2.17報表查詢例如據產生報警〔如數據越限或偏差，變化過快等，第三種是通訊故障報警。依據報警嚴峻性不同，可分三個優先級，在實時報警顯示和系統報警窗口顯示中，首先顯示高優先級報警。報警提示方式有多種，有報警指示燈提示、顏色變化、彈出式提示、聲音報警等。避開生產過程中的誤操作。另外系統具有C/S和B/SC/S進展交互式操作。承受B/S模式系統通過web公布，客戶端不需要安裝監控軟件，也能實現遠程監視〔以掃瞄器通過Internet/Intranet方式，在辦公室之外通過訪問企業的Web效勞器也能夠掃瞄光伏發電的生產實況。UPS電源系統為監控系統供給電源，UPS系統和室內供電系統連接，在電網停電、掉電的狀況下，盡可能保證電站運行數據的正常記錄和對電站的監控。環境監測裝置在太陽能光伏發電場內配置1套環境監測儀，實時監測日照強度、風速、風向、溫度等參數。圖2.2.18環境監測儀該裝置由風速傳感器、風向傳感器、日照輻射表、測溫探頭、把握盒及支架組成。可測量環境溫度、風速、風向和輻射強度等參量，其通訊接口可接入并網監控裝置的監測系統，實時記錄環境數據。三、初步工程設計土建設計1、5MWp光伏電站圍墻設計柵欄相結合，總高為2.5m0.24m，高為0.5m，以上為鐵柵欄2m4.5m10號鍍鋅鋼絲網，網孔100×100。光伏方陣與四四周墻距離為6m。圍墻南北中部各設鋼管柵欄門一個。2、方陣支架根底設計該工程單板假設承受230Wp4單板尺寸為：1650mm×992mm×50mm，假設方陣傾角為45o。方陣支架根底承受C25混凝0.06m3。3、光伏電站配電室設計光伏電站配電室承受輕鋼及彩鋼夾芯板圍護構造，建筑面積約100m2。4、計算太陽電池方陣間距和光伏電站占地計算當太陽能電池組件子陣前后安裝時的最小間距D。一般確定原則：冬至當天早9:00至下午3:00太陽能電池組件方陣不應被遮擋。計算公式如下：D=0.707H/tan[arcsin(0.648cosΦ-0.399sinΦ)]式中：Φ：為緯度(在北半球為正、南半球為負)，依據工程地點經緯度計算；假設方陣傾角設計為45〔可以依據實際工程地點進展調整D。太陽電池組件組件排布方式為：230Wp組件18塊串聯為14行×9列方式排列，方陣間距5.5m。5MWp 太陽能電池共安裝230Wp 太陽能電池組件21744 塊〔實際功率達5.00112MW，每陣36塊組件，共604陣。604個子陣組成5MWp25子陣、南北方向放置25子陣。占地400×200=80000m2，約120畝。150畝。電站防雷和接地設計件的損壞等狀況發生，系統的防雷接地裝置必不行少。地線是避雷、防雷的關鍵，在進展配電室根底建設和太陽電池方陣根底建設的同時，選擇電廠四周土層較厚、潮濕的地點，挖1～2米深地線坑，承受40扁鋼，添加降阻35mm24歐姆。直流側防雷措施：電池支架應保證良好的接地，太陽能電池陣列連接電纜接入光柜，經過多級防雷裝置可有效地避開雷擊導致設備的損壞。溝通側防雷措施：每臺逆變器的溝通輸出經溝通防雷柜〔內含防雷保護裝置〕接入電網，可有效地避開雷擊和電網浪涌導致設備的損壞，全部的機柜要有良好的接地。電網接入系統和輸變電1、電網接入系統設計本系統由5個1MWp的光伏單元組成，總裝機5MWp，太陽能光伏并網發電系統接35kV/50Hz1MWp并網單元配置1套35kV/0.4kV的變壓及配5套35kV/0.4kV的變壓及配電系統。每套