河南大兴20MW光伏电站接入系统可研修改-2015

2 河南省大兴新能源科技有限公司河南省大兴新能源科技有限公司 2020 兆瓦光伏发电及高效农业项目兆瓦光伏发电及高效农业项目 接入系统方案接入系统方案 署名署名 二零一四年九月二零一四年九月 3 批 准 审 核 校 核 编 写 目目 录录 1 1 工程概述工程概述 1 1 1 设计依据 1 1 2 工程概况 2 1 3 主要设计原则 3 1 4 设计范围 3 1 5 投资估算 3 2 2 电力系统一次电力系统一次 5 2 1 开封县电力系统概况 5 2 1 1 开封县简介 5 2 1 2 开封县电网概况 5 2 1 3 开封县电源装机及高压电网简介 6 2 1 4 开封县高压配电网简介 6 2 2 电力平衡 12 2 3 项目概况 13 2 3 1 项目站址 13 2 3 2 项目规模 16 2 4 项目建设必要性 17 2 5 光伏电站运行特性 18 2 5 1 太阳能资源情况 18 2 5 2 影响太阳能辐射及光伏发电的主要因素 20 2 5 3 光伏组件的特性 21 2 5 4 光伏电站的综合效率 22 2 6 接入系统一次 23 2 6 1 光伏发电接入系统原理 23 2 6 2 系统接入点相关厂站概况 24 2 6 3 接入系统一次方案 28 2 6 4 主要设备选择 31 2 6 5 接入系统一次小结 32 3 3 接入系统二次接入系统二次 32 3 1 光伏电站的保护特性 32 3 2 系统对光伏电站的技术要求 33 3 2 1 电能质量 33 3 2 2 电压异常时的响应特性 36 3 2 3 频率异常时的响应特性 36 3 2 4 功率控制和电压调节 37 3 3 接入系统二次方案 37 3 4 接入系统调度自动化方案 39 3 5 接入系统通信方案 41 4 4 防雷接地防雷接地 41 5 5 投资估算投资估算 42 6 6 结论结论 43 7 7 附录附录 45 1 1 工程概述 1 11 1 设计依据设计依据 1 政府部 政府部门门文件文件 1 开封县豫发展及改革委员会 河南省企业投资项目备案确认书 汴开封能 2014 00028 号 2 与本工程有关的其他重要文件 与本工程有关的其他重要文件 2 河南省大兴新能源科技有限公司 20MW 分布式光伏发电项目 并网工作的复函 3 接入系 接入系统统方案方案设计设计依据依据 3 国家电网发展 2012 1777 号 国家电网公司关于印发分布式 光伏发电接入系统典型设计的通知 4 国家电网营销 2012 1808 号 国家电网公司关于印发 国家电 网公司分布式光伏发电项目并网服务管理规范 暂行 的通知 5 国家电网公司关于促进分布式光伏发电并网管理工作的意见 暂行 6 国家电网公司 分布式光伏发电接入配电网相关技术规定 暂 行 7 国家电网公司 分布式光伏发电并网工作意见调度实施细则 暂行 8 国家电网发展 2009 747 号 关于印发 国家电网公司光伏电站 2 接入 电网技术规定 试行 的通知 9 光伏发电工程可行性研究报告编制办法 GD 003 2011 10 10kV 及以下变电所设计规范 GB50053 94 11 建筑物防雷设计规范 GB 50057 2010 12 交流电气装置的接地 DL T 621 1997 13 交流电气装置的过电压保护和绝缘配合 DL T 620 1997 14 导体和电器选择设计技术规定 DL T 5222 2005 15 火力发电厂和变电站照明设计技术规定 DL T 5390 2007 16 电力工程电缆设计规范 GB 50217 2007 17 35kV 220kV 变电站无功补偿装置设计技术规定 DL T 5242 2010 18 高压配电装置设计技术规程 DL T 5352 2006 19 低压配电设计规范 GB 50054 2011 20 光伏系统并网技术要求 GB T19939 2005 21 光伏电站接入电网技术规定 Q GDW617 2011 22 GB T 14549 1993 电能质量公用电网谐波 23 开封县 2015 2020 年配电网滚动规划报告 1 21 2 工程概况工程概况 河南省大兴新能源科技有限公司光伏发电及高效农业项目选址 于开封县曲兴镇子陵岗村 利用土地空间 建设太阳能光伏发电站 站址场地开阔 周围无高大建筑和遮挡物 总容量 20 兆瓦 本期工程 3 安装总容量为 20 兆瓦的光伏组件 计划于 2015 年建设 并于同年一 次建成并网发电 本期工程即为最终规模 电力接入概况 本系统由 20 个 1MW 的光伏单元组成 总装机 20MW 太阳能光伏并网发电系统接入 35kV 50Hz 的中压电网 按照 1MW 并网单元配置 1 套 10kV 0 27kV 的变压及配电系统进行设计 即系统需要配置 20 套 10kV 0 27kV 的变压及配电系统 20 套变压系 统通过 35kV 升压站汇流后 接入 35kV 曲兴变电站 工程建成后光伏电站预计年均发电量 2340 万千瓦时 系统寿命 为 25 年 实际应用 25 年依然有发电能力 80 1 31 3 主要设计原则主要设计原则 本工程以 2014 年为设计水平年 以 2020 年为目标校核水平年 1 41 4 设计范围设计范围 受国网开封供电公司发策部 开封县供电公司委托 开展河南省 大兴新能源科技有限公司 20MWp 光伏发电应用示范项目接入系统 方案设计 设计的内容主要包括接入系统一次方案 接入系统二次方 案及相应的投资估算 1 51 5 投资估算投资估算 本工程 35kV 升压站 光伏电站主控站信息通信及调度自动化设 备等 项目建设投资部分由河南省大兴新能源科技有限公司自筹 大兴光伏电站接入曲兴变 35kV 母线的接入系统工程的高压线 路 扩建 35kV 出线间隔及配套一二次设备 新增并网电能表 关口计 4 量表和无线采集终端 从主控站到曲兴变光缆以及光缆接入设备 曲 兴变需要增加光板 光缆 PCM 设备 由电网企业投资建设 投资资 金不再赘述 5 2 电力系统一次 2 12 1 开封县电力系统概况开封县电力系统概况 2 1 12 1 1 开封县简介开封县简介 开封县在中国版图上处于豫东平原的中心部位 地理座标为东 径 114 08 114 47 北纬 34 31 34 54 东西长约 54 千米 南北宽 约 45 千米 总面积 1290 平方千米 全县规模以上工业企业达到 162 家 全县主营业务收入超 5 亿元的工业企业达到 4 家 超 2 亿元的达 到 13 家 拥有省级经济技术产业集聚区 黄龙产业集聚区 至 2013 年 GDP 达到 182 29 亿元 年末总人口是 73 8 万人 人均 GDP 是 2 47 万元 人 城镇化率达到 28 4 2 1 22 1 2 开封县电网概况开封县电网概况 开封县供电有限责任公司为开封市供电公司代管的国有中二型 企业 担负着开封县十五个乡镇的供电任务 2013 年开封供电公司总 供电面积 1291 平方公里 供电人口 73 8 万人 售电量 5 5 亿千瓦时 供电可靠率 RS 3 99 9 110kV 及以下综合线损率 5 15 10kV 及 以下综合线损率 4 55 综合电压合格率 98 76 一户一表率达到 100 开封县供电区电网位于河南省电网东部 是开封供电区的重要组 成部分 开封县供电区电源点共七个 220kV 前台变电站 110kV 陈 留变电站 110kV 王屯变电站 110kV 丰收变电站 110kV 世纪变电 站 110kV 米寨变电站 110kV 横堤铺变电站 35kV 公用变电站 12 6 座 主变 21 台 容量 180 1MVA 整个供电区域通过 35kV I II 前独 线 陈城线 陈八线 陈万线 王营线 丰辛线 米曲线 米八线 米袁 线与系统连接 35kV 独乐岗变 城南变 曲兴变 袁坊变 八里湾变 万隆变 辛庄变均为 35kV 双回路供电 2 1 32 1 3 开封县电源装机及高压电网简介开封县电源装机及高压电网简介 一 开封 一 开封县电县电网并网网并网电电源情况源情况 截止 2013 年底 开封县供电区无 110kV 及以下并网电厂 二 二 220kV 及以上及以上变电变电站情况站情况 至 2013 年底 开封县供电区现有公用 500kV 变电站 1 座 为祥 符变 主变容量为 1500MVA 电压变比为 500 220 35 220kV 变电站 1 座 为前台变 主变容量为 240MVA 电压变比为 220 110 35kV 2013 年开封县 220kV 及以上电网变电站情况如下表 所示 2013 年开封县 220kV 及以上电网变电站情况 电压等级名称变比 容量构成 MVA 所在分区公用 专用 500kV祥符变500 220 352 750C公用 220kV前台变220 110 352 120C公用 2 1 42 1 4 开封县高压配电网简介开封县高压配电网简介 一 一 110kV 电电网网现现状状 截止 2013 年底 开封县县域境内有 110kV 公用变电站 3 座 变 电站建设型式全部为全户外 主变共计 6 台 变电总容量为 253 兆伏 安 110kV 线路 8 条 线路总长度为 164 63 公里 其中架空线路 7 164 63 公里 1 电电网网结结构构 至 2013 年底 开封县供电区有 110kV 线路 8 条 全部为单链式 线路 其中 C 类地区 2 条 D 类地区 6 条 2013 年开封县 110kV 电网 结构情况如下表所示 2013 年开封县 110kV 电网结构情况 链式 条 环网 条 辐射 条 类型 电压等级 kV 线路总条 数 条 三链双链单链双环网单环网双辐射单辐射 合计11080080000 C11020020000 D11060060000 2 电电网网设备设备 1 变电变电情况情况 截止 2013 年底 开封县供电区共有 110kV 变电站 4 座 其中公 用变电站 3 座 全部为全户外型式 分别是 110kV 陈留变 110kV 世 纪变和 110kV 米寨变 主变 6 台 主变容量共计 253MVA 10kV 间 隔共有 56 个 已用 10kV 间隔 20 个 剩余 36 个 用户变电站 1 座 主变 4 台 2013 年开封县 110kV 变电站综合情况如下表所示 2013 年开封县 110kV 变电站综合情况 变电站座数 座 公用变电站建设型式 座 主变台数 台 变电容量 MVA 10kV 馈出线间隔 个 公用 类型 电压等 级 kV 公用专用 全户内 半户外 全户外 公用 专用公用专用间隔总数 剩余间隔数 合计11031003642532005636 C11011001241002002016 D110200024015303620 2 线线路路设备设备情况情况 2013 年底 开封县供电区有 8 条 110kV 线路 线路总长度为 164 63km 全部为架空线路 其中 C 类供电区 2 回 110kV 线路长为 31 83km D 类供电区 6 回 110kV 线路长为 132 8km 2013 年开封县 110kV 线路情况如下表所示 8 2013 年开封县 110kV 线路情况 类型 电压等级 kV 线路条数 条 线路总长度 km 架空线路长度 km 电缆线路长度 km 电缆化率 合计1108164 63164 6300 C110231 8331 8300 D1106132 80132 8000 3 设备设备运行年限运行年限 开封县供电区现状年公用 110kV 主变 6 台 运行年限 0 5 年的 4 台 运行年限 11 20 年 2 台 断路器 24 台 运行年限 0 5 年 22 台 运行年限 11 20 年 2 台 架空线路总长 164 63 运行年限 0 5 年 39 71km 运行年限 6 10 年 49 77km 运行年限 11 20 年 27 04km 2013 年开封县 110kV 电网主要设备运行年限分布情况如下 表所示 2013 年开封县 110kV 电网主要设备运行年限分布 变电线路 类型 电压等级 kV 年限 主变 台 断路器 台 架空长度 km 电缆长度 km 0 5 年42239 710 6 10 年0049 770 11 20 年2227 040 21 30 年0000 合计110 30 年以上0048 120 0 5 年2700 6 10 年0000 11 20 年0011 760 21 30 年0000 C110 30 年以上0020 070 0 5 年21539 710 6 10 年0049 770 11 20 年2215 280 21 30 年0000 D110 30 年以上0028 050 总体来看 开封县 110kV 配电网电网设备运行状况良好 变电设 备运行年限均在 20 年以内 大部分 110kV 线路运行年限在 20 年以 内 但仍有 48 12km 线路运行年限在 30 年以上 二 二 35kV 电电网网现现状状 9 开封县供电区现有 35kV 公用变电站 12 座 主变 21 台 容量 180 1MVA 35kV 线路 19 条 线路总长 169 05km 其中架空 166 82km 电缆 2 23km 1 电电网网结结构构 至 2013 年 开封县供电区现有 35kV 公用线路 19 条 12 条为单 环网结构 7 条为单辐射 2013 年开封县 35kV 电网结构情况如下表 及图所示 2013 年开封县 35kV 电网结构情况 链式 条 环网 条 辐射 条 类型 电压等级 kV 线路总条 数 条 三链双链单链双环网单环网双辐射单辐射 合计351900001207 C3550000500 D35140000707 开封县开封县 35kV35kV 电网结构图电网结构图 2 电电网网设备设备 1 变电变电情况情况 开封县供电区共有 35kV 变电站 12 座 全部为公用变电站 均为 全户外式 公用主变 21 台 容量 180 1MVA 10kV 间隔共有 79 个 10 目前配出 10kV 出线间隔 67 个 仅剩余 12 个间隔 10kV 间隔利用率 达到 84 81 其中 C 类供电区只剩余一个间隔 为保障新增负荷供 电需增加电源点 2013 年开封县 35kV 变电站综合情况如下表所示 20132013 年开封县年开封县 35kV35kV 变电站综合情况变电站综合情况 变电站座数 座 公用变电站建设型式 座 主变台数 台 变电容量 MVA 10 20 kV 馈出线间隔 个 公用 类型 电压等 级 kV 公用专用 全户内半户外 全户外公用 专用公用 专用间隔总数剩余间隔数 合计351200012210180 107912 C352000240400161 D351000010170140 106311 2 线线路路设备设备情况情况 开封县供电区现有 35kV 线路 19 条 线路长度是 169 05km 其 中架空线路 166 82km 占线路总长度的 98 68 电缆长度 2 23km 占线路总长度的 1 32 电缆化率为 1 32 2013 年开封县 35kV 线 路情况如下表所示 20132013 年开封县年开封县 35kV35kV 线路情况线路情况 类型 电压等级 kV 线路条数 条 线路总长度 km 架空线路长度 km 电缆线路长度 km 电缆化率 合计3519169 05166 822 231 32 C35531 65310 651 9 D3514137 4135 821 581 2 3 设备设备运行年限运行年限 截止到 2013 年底 开封县供电区 35kV 主变共有 21 台 运行时 间 0 5 年共计 7 台 运行时间 6 10 年共计 5 台 运行时间 11 20 年共 计 9 台 断路器共有 128 台 运行时间 0 5 年共计 48 台 运行时间 6 10 年共计 23 台 运行时间 11 20 年共计 57 台 架空线路共有 166 82km 运行时间 0 5 年共计 58 1km 运行时间 6 10 年共计 23 11km 运行时间 11 20 年共计 85 61km 电缆线路共有 2 23km 运 11 行时间 0 5 年共计 1 58km 运行时间 6 10 年共计 0 65km 2013 年开 封县 35kV 电网主要设备运行年限分布如下表所示 20132013 年开封县年开封县 35kV35kV 电网主要设备运行年限分布电网主要设备运行年限分布 变电线路 类型电压等级 kV 年限 主变 台 断路器 台 架空长度 km 电缆长度 km 0 5 年74858 101 58 6 10 年52323 110 11 20 年95785 610 65 21 30 年0000 合计35 30 年以上0000 0 5 年2000 6 10 年01400 11 20 年219310 65 21 30 年0000 C35 30 年以上0000 0 5 年54858 101 58 6 10 年5923 110 11 20 年73854 610 21 30 年0000 D35 30 年以上0000 由上表可以看出 开封县 35kV 主要设备运行情况良好 无运行 年限超过 20 年设备 为该区域内供电的可靠性及安全性提供了有力 的保障 2 2 电电力平衡力平衡 根据理论计算及光伏电站实际运行状况 光伏发电最大出力按照 装机容量的 70 考虑 根据负荷预测 开封县 110 千伏电网变电平衡 如下表 开封县 110 千伏变电容量平衡 单位 MW 兆伏安 项目 2011 年 2012 年 2013 年 2014 年2015 年 2016 年2017 年 2020 年 1 区域最大负荷129152 155173 190210235330 2 接入 35 千伏及以下 电厂装机 00000000 12 3 35 千伏及以下电厂 出力 00000000 4 110 千伏及以上用户 变直供负荷 00000000 5 220 千伏公用变直供 负荷 00000000 6 需 110 千伏电网供 电负荷 7988135153180200235330 7 增容前 110 千伏变 电容量 102 102202252252302352502 8 增容前容载比1 291 161 501 651 401 511 501 52 9 新扩建变电站容量0100500505050200 10 新扩建变电站名称 世纪新 2 5 0 米寨扩 1 5 0 范村新 1 50 开县西 新 1 5 0 半坡店 新 1 50 范村 扩 1 50 开县 西扩 1 50 世纪 扩 1 50 八里 湾新 1 50 11 增容后 110 千伏变 电容量 102202252252302352402602 12 增容后容载比1 292 301 871 651 681 761 711 82 13 光伏接入容量000020202020 14 光伏接入后容载比1 292 301 871 651 821 891 821 91 13 根据光伏接入后电力平衡结果 光伏电源接入对电网是一个有益 补充 2 3 项项目概况目概况 2 3 12 3 1 项目站址项目站址 河南省大兴新能源科技有限公司应国家关于可建设以太阳能电 站为基础 积极响再生能源发展的政策 达到节能减排 环保低碳的 经济和社会效益 达到生态 经济和社会三大效益的有机统一 发展 生态农业 加大科技支农力度 调整和优化农村经济结构 创建农业 生产示范基地 坚持走持续发展的道路 实现农业生产和农民收入持 续稳定增长 使之成为集太阳能发电 农业综合开发 生产经营等功 能于一体的光伏电站生态农业示范园 建设光伏电站生态农业示范园 是新能源与农业生产的有机结合 在追求经济效益 社会效益与生态 效益并举的基础上达到农业经济可持续发展的目的 走农业产业化道 路 向高产 优质 高效的现代农业方向发展 增加农民收入 为市场 提供无公害农副产品 是符合当前国家和我市农业产业政策的 项目 定于 2014 年 12 月 30 日完成 按太阳辐射资源区划标准 全国大致 分为四类地区 如下表所示 全国太阳辐射资源区划标准全国太阳辐射资源区划标准 等级等级资源等级编号资源等级编号 年总辐射量年总辐射量 MJ m2MJ m2 年总辐射量年总辐射量 kWh m2kWh m2 平均日辐射量平均日辐射量 kWh m2kWh m2 最丰富带 6300 1750 4 8 很丰富带 5040 63001400 17503 8 4 8 较丰富带 3780 50401050 14002 9 3 8 一般 3780 1050 2 9 根据 太阳能资源评估方法 QX T 89 2008 开封地区水平面上 14 各月太阳辐射量如下表所示 开封地区水平面上各月太阳辐射量表开封地区水平面上各月太阳辐射量表 月份各月水平面上的平均日辐射 kWh m 日 Jan2 89 Feb3 50 Mar4 10 Apr4 84 May5 10 Jun5 30 Jul4 70 Aug4 40 Sept4 00 Oct3 10 Nov2 85 Dec2 54 Average3 94 河南省曲兴镇东经 114 43 北纬 34 77 坐落于中国著名历史名 城八朝古都开封的东方 境内有多条高速公路通过交通十分发达 按 上表太阳辐射资源区划标准 这里空气通透性好 太阳直接辐射 散 射辐射 总辐射量较高 属于太阳能资源较丰富的二类地区 根据资 料统计该地区的年辐射总量为 1250 千瓦时 m2 即 5106 15MJ m2 适 合建立太阳能光伏电站 河南省大兴新能源科技有限公司光伏发电及 高效农业项目选址于开封县曲兴镇子陵岗村 利用土地空间 建设太 阳能光伏发电站 站址场地开阔 周围无高大建筑和遮挡物 总容量 20MW 项目实施单位为河南省大兴新能源科技有限公司 具体地理 位置如下图红色方框范围内所示区域 15 工程建成后光伏电站预计年均发电量 2340 万千瓦时 系统寿命 为 25 年 实际应用 25 年依然有发电能力 80 25 年累计发电量 55114 万千瓦时 25 年可节约标煤 32 万吨 减少谈粉尘排放 20335 吨 减少二氧化碳排放 77526 5 吨 减少二氧化硫排放 2235 5 吨 减 少氮氧化物排放 1317 8 吨 年度发电收入 2340 万元 预计每年可为当 地政府创造利税合计 2000 万元 其中 增值税 300 余万元 企业所得 税 100 余万元 城市维护建设税 9 5 余万元 教育附加税 33 05 余万元 经济效益 社会效益明显 财务评价指标均高于一般农业项目 综上所述 河南省大兴新能源 20MW 光伏发电应用示范项目符 合我国 21 世纪可持续发展能源战略规划 也是发展循环经济模式 建 设和谐社会的具体体现 同时对推进太阳能利用及光伏电池组件产业 的发展进程具有非常大的意义 其社会政治 经济 环保等效益显著 2 3 22 3 2 项目规模项目规模 本项目总装机容量为 20MW 共需 235WP组件数量 80640 块 工 16 程建成后光伏电站预计年均发电量 2340 万千瓦时 系统寿命为 25 年 实际应用 25 年依然有发电能力 80 本系统由 20 个 1MW 的光伏单元组成 总装机 20MWp 太阳能 光伏并网发电系统接入 35kV 50Hz 的中压交流电网 需建设 35kV 升 压站一座 配备相应远动通信设备 2 42 4 项目建设必要性项目建设必要性 截止目前 开封县域内无电源装机 因此 积极开发本地区的太 阳能 风能等可再生能源 能适当减轻能源对外依靠的压力 对改善 本县的能源结构 保护城市生态环境和走可持续发展的道路是十分必 要的 开发利用太阳能资源 符合能源产业发展方向 我国是世界上最 大的煤炭生产和消费国 能源将近 70 由煤炭供给 这种过度依赖化 石燃料的能源结构已经对环境 经济和社会造成了很大的负面影响 大力开发太阳能 风能 生物质能等可再生能源利用技术是保证我国 能源供应安全和可持续发展的必然选择 河南大兴新能源 20MW 光伏发电项目是利用荒地 池塘上部空 间建设的太阳能光伏发电工程 同时 开展在地上开展生态农业的开 发建设 在不占用耕地资源的基础上 建设大容量的太阳能光伏发电 站及综合农业示范区 充分体现城镇建设注重绿色能源 生态农业 环境健康 和谐发展的理念 该项目建设具有以下效应 1 促进国内光伏发电技术的应用 发展 我国电池组件产量已占全球产量的 50 以上 而光伏发电项目 17 装机容量仅占全球总量的 3 1 为了促进我国光伏产业的健康发展 必须大力推动国内光伏发电系统的建设和应用 本项目的建设 将有 效推进光伏发电市场的发展 有效推进光伏发电技术在工业领域的应 用 有效带动更多民间资本进入光伏项目投资建设领域 2 促进河南省光伏产业的发展 河南省是我国的经济大省和经济强省 但在应用领域 河南省己 建设的有影响力及有一定规模的光伏项目还很少 本项目建成后将成 为当地乃至全省的可再生能源应用宣传示范的重要基地 对推广光伏 发电技术在浙江省的应用 推动河南省光伏产业的发展都具有积极意 义 3 提升公众的节能环保意识 本次光伏发电项目的建设 将产生良好的示范作用 对开封市推 广光伏发电等新能源的应用 普及新能源知识 提升公众的节能环保 意识具有重要作用 本次光伏发电项目的建设是河南新能源技术展示和应用的重要 组成部分 符合我国 21 世纪可持续发展能源战略规划 也是发展循 环经济模式 建设和谐社会的具体体现 对推进太阳能利用及光伏发 电产业的发展进程具有非常大的意义 2 52 5 光伏光伏电电站运行特性站运行特性 2 5 12 5 1 太阳能资源情况太阳能资源情况 太阳能对人类是用之不竭 取之不尽的广泛存在 我国太阳辐射 18 资源比较丰富 而太阳辐射资源受气候 地理等环境条件的影响 因 此其分布具有明显的地域性 根据过去测量太阳能年辐射总量的大小 我国可划分成以下四个太阳辐射资源带如图所示 图图 3 13 1 中国太阳能资源分布图中国太阳能资源分布图 资源带号 名称 指标 资源丰富带 6700MJ m2 a 资源较富带 5400 6700MJ m2 a 资源一般带 4200 5400MJ m2 a 资源贫乏带 4200MJ m2 a MJ m2 a 兆焦 平方米 年 站址地段属一般农用土地 由于地势较高且降水较少 历史上一 直作为种植用地 土质以砂土为主 有储水能力 适合植被生长 站址 场地地形开阔 较为平坦 地表水排泄通畅 地下水位埋藏很深 岩土 体含水量很小 适合农作物生长 场址区未发生大面积的盐渍化 地 基土仍保持原状土层较高的物理力学性质 不会对建筑物基础构成较 19 大影响 土地性质合适 适宜建设大型地面并网光伏发电项目 2 5 22 5 2 影响太阳能辐射及光伏发电的主要因素影响太阳能辐射及光伏发电的主要因素 光伏发电本身具有不同于常规电源的随机性和间歇性的特点 从 电网的角度看 并网运行的光伏发电相当于一个具有随机性的扰动源 对电网的可靠运行造成一定的影响 一方面 光伏功率的注入改变了局部电网的潮流分布 对局部电 网的电压质量和稳定性有很大影响 另一方面 光伏发电的可控性不 强 它是否处于发电状态以及出力的大小决定于气象状况以及光伏系 统的性能 日出日落以及多云阴天等决定了光伏发电的出力具有波动 性和间歇性的特点 影响太阳能光伏发电的主要因素有包括 天文因子 太阳常数 日地距离 太阳赤纬 太阳高度角 太阳方位角 时角 地理因子 纬度 经度 海拔高度 地表反射率 气象和环境因子 最为复杂 难以精确确定 云 水汽 臭氧等 影响方阵面辐射的其它因子 方阵倾角 运行方式 灰尘 遮挡 间距 遮挡物 由于以上因素决定了太阳能光伏发电有以下特点 功率密度低 1000W m2 能量输入不连续 白天有 晚上没有 晴天有 阴天没有 大规模存储技术尚未解决 大规模应用没有自身调节能力 20 2 5 32 5 3 光伏组件的特性光伏组件的特性 图图 3 33 3 光伏组件输出与光强变化曲线图光伏组件输出与光强变化曲线图 光强与太阳电池组件的光电流成正比 在光强由 100W m2 1000W m2范围内 光电流始终随光强的增长而线性增长 而光强对光 电压的影响很小 在温度固定的条件下 当光强在 400W m2 1000W m2范围内变化 太阳电池组件的开路电压基本保持恒定 图图 3 43 4 光伏组件输出随温度变化曲线光伏组件输出随温度变化曲线 21 随着太阳电池温度的增加 开路电压减少 在 20 100 范围 大 约每升高 1 每片电池的电压减少 2mV 而光电流随温度的增加略有 上升 总的来说 温度升高太阳电池的功率下降 典型功率温度系数 为 0 35 也就是说 如果太阳电池温度每升高 1 则功率减少 0 35 2 5 42 5 4 光伏电站的综合效率光伏电站的综合效率 并网光伏发电系统的总效率由光伏阵列的效率 逆变器效率 交 流并网效率等三部分组成 1 光伏阵列效率 1 光伏阵列在 1000W m2太阳辐射强度下 实际的直流输出功率与 标称功率之比 光伏阵列在能量转换过程中的损失包括 组件的匹配 损失 表面尘埃遮挡损失 不可利用的太阳辐射损失 温度影响 最大 功率点跟踪精度及直流线路损失等 取效率 85 计算 2 逆变器转换效率 2 逆变器输出的交流电功率与直流输入功率之比 取逆变器效率 95 计算 3 交流并网效率 3 从逆变器输出至高压电网的传输效率 其中主要是变压器的效率 取变压器效率 95 计算 4 系统总效率 total 77 95 95 85 321 total 由上可知 77 为最理想情况下的效率 根据国内其它光伏发电 系统的实测结果 一般综合效率约为 60 70 即河南大兴光伏发电 项目 20MWp 装机的光伏系统 其实际发电能力最高约为 22 20MW 70 14MW 2 62 6 接入系统接入系统一次一次 根据业主提供的资料 本工程的光伏发电项目的总安装容量为 20MW 构成 1 个发电子系统 根据国家电网公司 光伏电站接入电网 技术规定 本工程推荐采用 35kV 电压等级接入电网 2 6 12 6 1 光伏发电接入系统原理光伏发电接入系统原理 光伏发电系统由太阳能组件 光伏汇流箱 直流配电柜 并网逆 变器 交流配电柜 计量装置和并网保护系统组成 太阳辐射能通过 太阳能组件转换为直流电能 经光伏汇流箱一级汇流接入直流配电柜 进行二级汇流后接入并网逆变器 经交流配电柜接入升压变压器升压 至 10kV 计量装置和并网保护系统并入电网 经并网逆变器检测电 网信号 输出与电网同频率 同相位的交流正弦波电能 光伏汇 流箱 光伏并网 逆变器 DC AC 直流配 电柜 交流配电 柜和升压 变压器 电网 交流 负载 监测系统 太阳能组件方阵 光伏光伏发电发电并网原理框并网原理框图图 23 逆逆变变器原理器原理图图 2 6 22 6 2 系统接入点相关厂站概况系统接入点相关厂站概况 光伏站址距离开封县 35kV 曲兴变电站约 2km 35kV 曲兴变电 站电源取自 110kV 米寨变电站 因此以下对 110kV 米寨变电站 35kV 曲兴变电站 35kV 八里湾变电站 35kV 罗王变电站进行重点 介绍 对光伏附近变电站的负荷分析均选取白天 08 点至 16 点期间 光伏电站能够出功的时段 一 一 110 千伏千伏变电变电站站 110kV 米寨变电站 2009 年 12 月 28 日年建成投运 位于开封县 省道 213 与开兰路交叉口向北 500 米处路东 目前运行 2 台主变 主 变容量 90MVA 40MVA 50MVA 2014 年最高负荷 51 21MW 平 均负荷 16 02MW 110kV 出线 3 回条 35kV 出线 4 回 无备用 分别 为米独 米曲 米湾 米袁 10kV 共有出线 16 回条 目前已使用 10 回 尚有 6 回备用间隔 距离光伏站约 11km 二 二 35 千伏千伏变电变电站站 1 35kV 曲曲兴变电兴变电站站 35kV 曲兴变电站现有 2 台主变 容量为 2 10MVA 正常运行方 式下 两台主变并列运行 2014 年最大负荷 13 62MW 最小负荷 6 96MW 平均负荷 10 3MW 地理位置如下图所示 24 2 35kV 八里湾八里湾变电变电站站 35kV 八里湾变电站现有 2 台主变 容量为 16 3MVA 正常运行 方式下 两台主变并列运行 2013 年最大负荷 15 62W 最小负荷 5 65MW 平均负荷 10 06MW 地理位置如下图所示 35kV 曲兴变电 站 25 3 35kV 罗罗王王变电变电站站 35kV 罗王变电站现有 1 台主变 容量为 6 3MVA 2013 年最大 负荷 4 1MW 最小负荷 0 829MW 平均负荷 1 1MW 地理位置如下 图所示 35kV 八里湾变电 站 35kV 罗王变电 站 26 峰值负荷 MW 线路名称 1414 年最大负荷年最大负荷1414 年最小负荷年最小负荷1414 年平均负荷年平均负荷 110kV 米寨变电 站 51 6423 7438 72 米寨 35 侧 41 1515 1722 54 35kV 米湾线 15 625 6510 06 35kV 米曲线 13 626 9610 3 35kV 米袁线 10 514 476 8 表表 4 14 1 110kV110kV 米寨变电站及其米寨变电站及其 35kV35kV 侧侧 20142014 年负荷情况分析表年负荷情况分析表 为了充分考虑曲兴附近的负荷及消纳能力 选取 110kV 米寨变 35kV 侧来平衡光伏电站上送电量及 35kV 的消纳能力 参考表 4 1 根据米寨 35 侧 14 年负荷情况 预计 2015 年米 35kV 侧 最小负荷可 达 20MW 左右 加上曲兴镇的正常用电负荷增长 光伏电站接入米寨 变后 米寨变 35kV 侧有足够的消纳能力 可以完全消纳光伏电站上 送电量 根据目前光伏电站所在位置及附近电网运行情况 将 35kV 曲兴 变电站进行升级改造 延长原 35kV 母线 增加 35kV 出线间隔 1 个 光伏电站在站内经过汇流升压 升压至 35kV 后 沿西南方向向西 2 公里 专线接入曲兴变电站新扩建的 35kV 出线间隔 通过曲兴变电 站 八曲线及米曲线消纳光伏电站上送电量 2 6 32 6 3 接入系统一次方案接入系统一次方案 一 接入系统电压等级 结合所在区域供电网络 综合考虑相关 电压等级电网的输配电容量 电能质量及大兴光伏电站自身发电容量 27 等因素 根据国家电网公司 光伏电站接入电网技术规定 Q GDW 617 2011 确定河南大兴光伏发电项目所发电能升压至 35kV 电压 等级通过专线并入 35kV 曲兴变电站 二 接入系统方案 河南大兴光伏电站解列点选在大兴厂区开关 站内汇流开关处 并网点 产权分界点 选在大兴厂区开关站总出线开 关处 公共连接点 人工解列点 选在光伏电站升压后接入曲兴变 35 千伏出线开关系统侧 通过新建 35kV 线路接入 35kV 曲兴变 通过 热稳定计算 新建 35 千伏线路导线型号暂定 LGJ 240 接入方案电气 主接线图如下图 28 35kV35kV 大兴光伏电站接入大兴光伏电站接入 110kV110kV 米寨变电站电气连接图米寨变电站电气连接图 曲兴 母线 大兴光伏升压站 kV 母线 110kV 枣林变 1 升压变 2 升压变 升压变 光伏 并网 点 产 权分 界点 公 共 连 接 点 35kV 八曲线 110kV 枣林变 35kV 米曲线 110kV 枣林变 29 3 电能计量 光伏电量全额上网 在光伏电站升压后汇流开关处新 设上网电量计量点 表计为双向电量计量表计 为便于调度机构掌握光 伏所发电量信息 光伏电量信息应传送到开封供电公司电力调度中心 地区调度班 4 无功调节 大兴光伏电站系统应按照 无功就地平衡 的原则配 置相应的无功补偿装置 输出有功功率大于其额定功率的 50 时 功 率因数应不小于 0 98 超前或滞后 在 20 50 时 功率因数应不小 于 0 95 超前或滞后 2 6 42 6 4 主要设备选择主要设备选择 1 电电气主接气主接线线 光伏发电系统接入采用的单母线接线 2 升 升压压站主站主变变 本方案升压用变压器容量建议采用 800kVA 1000kVA 1250kVA 双分裂 3 送出 送出线线路路导线导线截面截面 并网点线路至产权分界点线路截面的载流量要满足光伏注入电网 电流要求 根据光伏电站规模 建议选用 LGJ 240 导线 4 断路器型式 断路器型式 根据短路电流水平选择设备开断能力 并需留有一定裕度 35kV 断路器宜采用 25kA 2 6 52 6 5 接入系统一次小结 接入系统一次部分不属于河南省大兴接入系统一次小结 接入系统一次部分不属于河南省大兴 新能源有限公司投资 此处不再赘述 新能源有限公司投资 此处不再赘述 根据系统要求 大兴光伏发电厂须从曲兴变电站 35kV 母线上出 30 线 根据曲兴变 35kV 间隔出线情况 本期需要对曲兴变 35 侧扩建 1 个出线至光伏发电厂 现有设备满足要求 参数如下 35kV 间隔断路器 应满足额定电流为 1250A 开断电流 25kA 附电流互感器 变比为 2 150 5 曲兴站部分数据需要根据曲兴变电站设计图纸再做修改 3 接入系统二次 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 应继电保护和安全自动装置 保证电网和光伏设备的安全运行 确保维 修人员和公众人身安全 光伏电站的保护应符合可靠性 选择性 灵敏性和速动性的要求 光伏电站必须在逆变器输出汇总点设置易于操作 可闭锁 且具有 明显断开点的并网总断路器 以确保电力设施检修维护人员的人身安 全 3 13 1 光伏电站的保护光伏电站的保护特性特性 一 防孤一 防孤岛岛保保护护 光伏发电系统具备快速检测孤岛且立即断开与电网连接的能力 系统发生外部故障时 光伏发电由于失去大电网的支撑 其电压和频率 会发生较大的变化 因此可通过对电压 频率等的变化率进行判断 以 此确定孤岛的发生并进行保护 二 二 电压电压及及频频率异常保率异常保护护 常用的保护功能有低电压保护 过电压保护 低频保护 过频保护 31 三 三 过过流与短路保流与短路保护护 光伏发电系统需具备一定的过电流能力 在 120 倍额定电流以 下 光伏发电系统连续可靠工作时间应不小于 1min 在 120 150 额 定电流内 光伏发电系统连续可靠工作时间应不小于 10s 当检测到电网侧发生短路时 光伏发电系统向电网输出的短路电 流应不大于额定电流的 150 四 逆功率保四 逆功率保护护 当光伏发电系统设计为不可逆并网方式时 才配置逆向功率保护 设备 五 恢复并网五 恢复并网 系统发生扰动后 在电网电压和频率恢复正常范围之前光伏发电 系统不允许并网 在系统电压频率恢复正常后 光伏发电系统需要经过 一个可调的延时时间后才能重新并网 延时时间一般为 1min 到 5min 3 23 2 系统对光伏电站的技术要求系统对光伏电站的技术要求 3 2 13 2 1 电能质量电能质量 由于光伏发电系统出力具有波动性和间歇性 另外光伏发电系统 通过逆变器将太阳能电池方阵输出的直流转换成交流供负荷使用 含 有大量的电力电子设备 接入配电网会对当地电网的电能质量产生一 定的影响 包括谐波 电压偏差 电压波动 电压不平衡和直流分量等 方面 为了能够像负荷提供可靠地电力 由光伏发电系统引起的各项电 32 能质量指标应该符合相关标准的规定 光伏电站在并网点装设满足 GB T 电能质量监测设备通用要求 标准要求的 A 类电能质量在线监测装置一套 监测电能质量参数 包 括电压 频率 谐波 功率因数等 电能质量在线监测数据需上传至相 关主管机构 本项目光伏电站通过 35kV 线路并网 本工程考虑在光伏电站的 并网点侧装设 A 类电能质量监测仪一套 加强对谐波的监测 确保系 统电能质量满足相关标准的要求 光伏电站侧的电压质量监测仪投资列入光伏电站本体 1 谐波 光伏电站接入电网后 公共连接点的谐波电压应满足 GB T 14549 1993 电能质量公用电网谐波 的规定 光伏电站接入电网后 公共连接点处的总谐波电流分量 方均根 应满足 GB T 14549 1993 电能质量公用电网谐波 的规定 其中光伏电 站向电网注入的谐波电流允许值按此光伏电站安装容量与其公共连接 点的供电设备容量之比进行分配 本报告建议业主委托有资质的单位对并网 35kV 母线上的谐波量 进行评估 出具相应的谐波评估报告 若谐波量不满足要求 需要采取 相应的抑制谐波措施 2 电压偏差 光伏电站接入电网后 公共连接点的电压偏差应满足 GB T 33 12325 2008 电能质量 供电电压偏差 的规定 35kV 三相公共连接点 电压偏差为标称电压的 7 3 电压波动 光伏电站接入电网后 公共连接点的电压波动应满足 GB T 12326 2008 电能质量 电压波动和闪变 的规定 对于光伏电站出力变 化引起的电压变动 其频度可以按照 1 r 10 每小时变动的次数在 10 次以内 考虑 因此光伏电站接入引起的公共连接点电压变动最大不得 超过 3 4 电压不平衡度 光伏电站接入电网后 公共连接点的三相电压不平衡度应不超过 GB T 15543 2008 电能质量 三相电压不平衡 规定的限制 公共连接 点的负序电压不平衡度应不超过 2 短时不得超过 4 其中由光伏电 站引起的负序电压不平衡度应不超过 1 3 短时不超过 2 6 5 直流分量 光伏电站向公共连接点注入的直流电流分量不应超过其交流额定 值的 0 5 3 2 23 2 2 电压异常时的响应特性电压异常时的响应特性 根据 分布式光伏发电项目接入系统内容及技术要求 接入用户 侧的光伏发电项目 不要求具备低电压穿越能力 光伏电站在电网电压异常时的响应要求见下表 光伏光伏电电站在站在电电网网电压电压异常异常时时的响的响应应要求要求 34 并网点电压最大分闸时间 U 0 5UN0 1 秒 0 5UN U 0 85 UN2 0 秒 0 85UN U 1 1 UN连续运行 1 1UN U 1 35 UN2 0 秒 1 35UN U 0 05 秒 注 1 UN为光伏电站并网点的电网标称电压 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 3 2 33 2 3 频率异常时的响应特性频率异常时的响应特性 光伏电站接入电网后 应具备一定的耐受系统频率异常的能力 光 伏电站在电网频率异常时的响应要求见下表 光伏光伏电电站在站在电电网网频频率异常率异常时时的响的响应应要求要求 3 2 43 2 4 功率控制和电压调节功率控制和电压调节 根据 国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则 为满足无 功补偿按分层分区和就地平衡的原则 太阳能光伏电站需配置适当的 频率范围运行要求 低于 48HZ 根据光伏电站逆变器允许运行的