100KW分布式光伏电站设计方案

1、lOOKWp光伏并网发电系统技术方案一、总体设计方案2二、系统组成3三、相关规范和标准3四、设计过程44.1并网逆变器4性能特点简介4电路结构5技术指标5液晶显示及菜单简介6并网逆变器图片164.2光伏电池组件174.3光伏阵列防雷汇流箱174.4交直流防雷配电柜184.5系统接入电网194.6系统监控装置194.7环境监测仪224.8系统防雷接地装置22五、系统主要设备配置清单23六、系统电气原理框图25一、总体设计方案针对lOOKWp光伏并网发电系统项目，我公司建议采用分块发电、集中并网方案，元，通过1台SG100K3100KVV并网逆变器接入0.4KV交流电网，实现并网发电功能。系统的电

2、池组件可选用180Wp（35V单晶硅光伏电池组件，其工作电压约为35V,开路电压约为45V。根据SG100K3并网逆变器的MPP工作电压范围（450V820V），每个电池串列按照16块电池组件串联进行设计，100KW勺并网单元需配置35个电池串列，共560块电池组件,其功率为100.8KWp为了减少光伏电池组件到逆变器之间的连接线，以及方便维护操作，建议直流侧采用分段连接，逐级汇流的方式连接，即通过光伏阵列防雷汇流箱（简称“汇流箱”）和配电柜将光伏阵列进行汇流。汇流箱的防护等级为IP65，可在户外安装在电池支架上，每个汇流箱可接入6路电池串列，每100KW并网单元需配置6台汇流箱，整个100K

3、W的并网系统需配置6台汇流箱。并网发电系统配置1台交直流防雷配电柜，该配电柜包含了直流防雷配电单元和交流防雷配电单元。其中：直流防雷配电单元是将6台汇流箱进行配电汇流，接入SG100K3逆变器；交流防雷配电单元提供一台SG100K3逆变器的三相AC380V,50Hz交流并网接口，并经三相计量表后接入电网。另外，系统应配置1套监控装置，可采用RS485或Ethernet（以太网）的通讯方式，实时监测并网发电系统的运行参数和工作状态。、系统组成光伏并网发电系统主要组成如下:(1) 光伏电池组件及其支架；(2) 光伏阵列防雷汇流箱；(3) 交直流防雷配电柜；(4) 光伏并网逆变器(带工频隔离变压器)

4、(5) 系统的通讯监控装置；(6) 系统的防雷及接地装置；(7) 土建、配电房等基础设施；(8) 系统的连接电缆及防护材料。三、相关规范和标准光伏并网逆变系统的制造、试验和验收可参考如下标准:GB/T191包装储运图示标志GB/T19939-2005光伏系统并网技术要求GB/T20046-2006光伏(PV系统电网接口特性(IEC61727:2004,MOD)GB/Z19964-2005光伏发电站接入电力系统技术规疋GB/T2423.1-2001电工电子产品基本环境试验规程试验A:低温试验方法GB/T2423.2-2001电工电子产品基本环境试验规程试验B:咼温试验方法GB/T2423.9-2

5、001电工电子产品基本环境试验规程验方法试验Cb：设备用恒定湿热试GB4208外壳防护等级(IP代码)(equIEC60529:1998)GB3859.2-1993半导体变流器应用导则GB/T14549-1993电能质量公用电网谐波GB/T15543-1995电能质量三相电压允许不平衡度四、设计过程4.1并网逆变器此次光伏并网发电系统设计为100KW并网发电单元，每个100KW并网发电单元配置1台型号为SG100K3并网逆变器，整个系统配置1台SG100K3并网逆变器，组成lOOKWp并网发电系统。性能特点简介SG100K3并网逆变器采用美国TI公司专用DSPfi制芯片，主电路采用日本最先进的

6、智能功率IPM模块组装，运用电流控制型PW有源逆变技术和优质进口高效隔离变压器，可靠性高，保护功能齐全，且具有电网侧高功率因数正弦波电流、无谐波污染供电等特点。该并网逆变器的主要性能特点如下：（1）采用美国TI公司DSP芯片进行控制；（2）采用日本三菱公司第五代智能功率模块（IPM）;（3）太阳电池组件最大功率点跟踪技术（MPPT）;（4）50Hz工频隔离变压器，实现光伏阵列和电网之间的相互隔离；（5）具有直流输入手动分断开关，交流电网手动分断开关，紧急停机操作开关；（6）具有先进的孤岛效应检测方案及具有完善的监控功能；（7）具有过载、短路、电网异常等故障保护及告警功能；（8）宽直流输入电压范

7、围，整机最大效率可达96.2%;（9）适应电网电压波动较大的特点。并网逆变器正常工作允许电网三相线电压范围为：AC330SAC450V频率范围为：4751.5Hz;（10）人性化的LCD液晶界面，中英文菜单，通过按键操作，液晶显示屏可显示实时各项运行数据、实时故障数据、历史故障数据、总发电量数据和历史发电量数据；（11）提供RS485或Ethernet（以太网）远程通讯接口。其中RS485遵循Modbus通讯协议；Ethernet（以太网）接口支持TCP/IP协议，支持动态（DHCP或静态获取IP地址；（12）SG100K群网逆变器具有CETUV认证证书。电路结构rm収rm収/*1Z屮网SG1

8、00K3并网逆变器主电路拓扑结构如上图所示，SG100K：并网逆变器的的主电路拓扑结构，并网逆变电源通过三相桥式变换器，将光伏阵列输出直流电压变换为高频的三相斩波电压，并通过滤波器滤波变成正弦波电压接着通过三相变压器隔离升压后并入电网发电。为了使光伏阵列以最大功率发电，在直流侧使用了先进的MPP算法。技术指标型号SG100K3隔离方式工频变压器最大太阳电池阵列功率110KWp最大阵列开路电压880Vdc太阳电池最大功率点跟踪（MPPT范围450Vdc820Vdc最大阵列输入电流250A额定交流输出功率100KW总电流波形畸变率0.99最大效率96.2%欧洲效率95.2%允许电网电压范围（二相）

9、330V450AC允许电网频率范围4751.5Hz夜间自耗电30W保护功能极性反接保护、短路保护、孤岛效应保护、过热保护、过载保护、接地保护等通讯接口RS485（标配）；Ethernet（选配）使用环境温度20C+40C使用环境湿度095%不结露冷却方式风冷噪音P(1)按键操作介绍按键的功能，如下表所示:按键功能ESC返回、结束向上选择待设置值/参数设置时增加设定值注：按任一键，液晶的背光灯亮持续2分钟向下选择待设置值/参数设置时减少设定值向左选择待设置值向右选择待设置值ENTER确认进入菜单确认设置值（2）LED指示灯说明LED灯含义POWER逆变电源工作电源灯（控制板开始工作）RUN并网运

10、行灯（并网发电，灯亮）STOP停止并网FAULT故障灯（出现故障，灯亮）COM通讯测试灯（通讯正常，灯亮）在LCD面板的上方有POWER,RUN,FAUL个状态指示灯，在下方有1个STO紧急停机按钮，3个指示灯的含义与LCDS板上的指示灯含义相同，STO为紧急停机按钮，当用户需要紧急停机时按下此按钮，效果如同在LCDS作下关机，系统自动停机，此时STO灯（3）液晶显示界面介绍状态：运2007/01/2510:15:25220V72A功率：47.300KW220V220V1A72A参数设启停控制障记运行4060809040608090120000日输68出功率曲线图故1天运总运行时排放量1200

11、7/007/41/12减少C1量发电总量出功率频率电网天发电量关机开机11:12:082:1历02直流直压过00.0H00.0A0|.pv000r00000h000.000KW000000DKgKW0000000.0KWH0000000.0KW机内直流电流电压00.0C。用1通讯参保驴参S正参统参r/JFjT/数确认关机？功率相电相电相电压通讯参数攵调整设备波号率整整为【】无保护参数设置确认校0Ad0A000A确认开机？L_设置完毕！1置0:西班牙1时间日期:值整设置14:28704/1:英文2请输入密码出厂0000:0.00030000000VCBA时钟调语言设补偿96001发电量补偿:48

12、002000KWH2400请输入相电相电相电流无效设置!语言设置密码错误!说明：显示产品公司名称、产品名称:中主界面徒ir切肆：U.aooKf2007/01/2SI：Q：1F；2徒ir切肆：U.aooKf2007/01/2SI：Q：1F；2说明：显示当前的直流输入电流和电压、三相交流输出电流和电压、交流输出功率、运行状态、当前运行时间。主菜单界面KF运行佶息且故障记录启停控制参数设誉说明：为了了解并网逆变电源的详细信息以及对其进行控制和运行参数设置，特设计此菜单。其包括：参数信息、故障信息、启停控制、参数设置。通过键进行选择。运行信息子界面人发屯爪OCOOOOO.OKll电网电床000.0Vr

13、t流电压000.0VAH电流O(XL0A自-流电流ooa0A屯网频率00.OUz机內湿度00.oV输出功率000.oocort发电总冰0000000.o减少CQ2排放量OTO,QKgH发电笊0000000.0OH总运彳亍时教OOOOOh天运行分钟OOOndn叫H输山功率I11J线图b$10】zMmis吧U変电鼠柱状闍说明：在主菜单界面中当箭头指向“参数信息”并按ENTE键后，可得到详细的参数信息。其包括：输出功率、交流电压、交流电流、电网频率、阵列电压、阵列电流、机内温度和较少二氧化碳排放量等信息。运行信息还包括日输出功率曲线图：直坐标是当天的时间，纵坐标是输出功率占总功率100KW的百分比。

14、日发电量柱状图：直坐标是当天的时间，纵坐标是输出能量占总100KW的百分比。故障信息子界面历史故障记录总数022M7/01/1210=12:18直漩过斥2007/01/1411：12：|门淀过压说明：在主菜单界面中当箭头指向“故障信息”并按ENTE键后，可进入此界面。其包括：当前故障信息和历史故障信息。有如下的故障：直流过压、直流欠压、直流过流、交流过压、交流欠压、交流过流、频率异常、孤岛效应、温度异常、DS异常、接地异常、模块异常、通讯异常。系统保留最近的20条故障的名称和时间。启停控制子界面I开机关机说明：在主菜单界面中当箭头指向“启停控制”并按ENTE键后，可进入此界面。其包括：开机和关

15、机控制。通过ENTE键进行开关机。参数密码确认界面零数设逬谕输入密码：0000说明：为防止非用户对并网逆变器的参数进行修改，参数设置需通过密码认证。默认的密码为：1111。参数设置调整界面I语言设置I语言设置时钟调整发电量补偿恢复出厂值说明：在参数设置密码确认屏中输入正确密码后并按ENTE键即可进入此界面。其包括：语言设置、时钟调整、发电量补偿、恢复出厂值。语言设置界面语疗设置L)0：西班牙1：英文2：中文说明：通过此界面设置可以进行中英文和西班牙文的切换显示时间调整界面时钟调整设置日期：07/04/12时间：14:28:30说明：时钟显示与当前时间不一致时，通过按键调整时间从而与当前时间一致

16、发电量补偿界面发电量补偿：+000KWH说明：发电量补偿用来补偿，显示的总发电量与专用电表不一致的部分，通过键可选择+或补偿量。此界面按ENTE键后会显示“补偿完毕！”恢复出厂值界面恢复出厂值请输入密码：0000说明：恢复出厂值用来清空历史故障记录和发电量记录。需输入密码，默认值为1111串口调整界面通讯参数调整波特率调整为：【0】通讯参数调整波特率调整为：【0】0:96001:48002:2400设备占号调整为：【0】说明：通过此界面来设置占号和波特率校正参数设置屏请输入真实值A相电压:000VB相电压:000VC相电压:000V功率因数:0.000A相电流:000AB相电流:000AC相电

17、流:000A确认校正么？说明：当实际测量参数与液晶显示参数不一致时，需要在此屏进行调整，用户可以将真实测量值输入，供内部校正系数用。保护参数设置屏系统保护参数调聚无保护参数设灣!说明：此软件版本暂无保护参数设置密码错误提示屏密码错误!说明：当用户输入错误密码时此界面会出现设置完毕提示屏设聞瓷毕!说明：当用户设置完毕后此界面会出现并网逆变器图片4.2光伏电池组件目前在光伏并网发电系统中，特别是在大型光伏电站中，普遍选用具有较大功率的光伏电池组件，本系统选用单块180Wp（35V）单晶硅光伏电池组件，其工作电压约为35V,开路电压约为45V。当然，也可选用其它类型的光伏电池组件。SG100K群网逆

18、变器的直流工作电压范围为：450Vdc820Vdc,最佳直流电压工作点为：560VdQ经过计算:560V/35V=16,得出：每个电池串列可采用16块光伏电池组件串联。每个电池串列的峰值工作电压：560V,开路电压：720V,满足逆变器的MPP工作电压范围。对于每个100KW并网发电单元，需要配置560块180Wp光伏电池组件，组成35个4.3光伏阵列防雷汇流箱为了减少电池组件到逆变器之间的连接线，以及方便维护操作，本系统在户外配置光伏阵列防雷汇流箱，该汇流箱可直接安装在电池支架上。光伏阵列防雷汇流箱（型号:SPVCB-6）的性能特点如下：1）户外壁挂式安装，防水、防锈、防晒，满足室外安装使用

19、要求；2）可同时接入6路电池串列，每路电池串列输入的最大电流为10A3）电池串列的最大开路电压为DC900V4）每路电池串列配有光伏专用高压直流熔丝进行保护，其耐压值为DC1000V5）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ABB品牌;7）光伏阵列防雷汇流箱的电气原理框图如下图所示：电池串剋1克池申列2电池率列3电池串列4电池串列5电池串列S电池审列1电池审列Z电池审列3电池串列4电池串列5电池串列6S1+S2+S5+54+S5+SS+S1-S5-4-5ft-每个100KW并网单元配置6台

20、汇流箱，整个100KW并网系统需配置6台光伏阵列防雷汇流箱。4.4交直流防雷配电柜交直流防雷配电柜包含直流防雷配电单元和交流防雷配电单元，其中，直流防雷配电单元按照100KW直流配电单元设计，每个直流配电单元可接6台光伏阵列防雷汇流箱，经直流断路器和防反二极管后汇流、防雷，再接至SG100K3逆变器；交流防雷配电提供1路SG100K3并网逆变器的三相AC380V,50Hz交流并网接口，经三相计量表、三相电压和电流表接入公用交流电网，并在网侧配置总交流断路器和防雷器。交直流防雷配电柜的电气原理接线图如下图所示:汇雄箱2宜流配电单元1斷翳器二辍営EH1白防丄01W=二=_|逆变器15G100E3T

21、交流电阿一IAC36D/220V,50Hr断跨器防JEfB田器断路蛊_X交流防雷配电单元斯路器田器斷路闊二極管|*3三神电度表逆变器2SG1C0K3逆变弱15G1OOK3SGlOtJES4.5系统接入电网本系统采用的SG100K3并网逆变器直接并入三相低压交流电网(AC380V50HZ),使用独立的N线和接地线，适应的电网参数如下表：丿序号项目内容1配电系统方式TN-S母线(独立的N线和PE线)2系统电压AC380/220V3额定频率50Hz4系统接地方式中性点直接接地4.6系统监控装置采用高性能工业控制PC机作为系统的监控主机，配置光伏并网系统多机版监控软件，采用RS485通讯方式，连续对所

22、有并网逆变器的运行参数和工作状态进行监测。(1) 监控主机的照片和系统特点如下:嵌入式低功耗VIAC3处理器；带LCD/CRTVG；以太网口；RS232/RS485通讯接口；USB2.0;256M内存(可升级)；40G笔记本硬盘(可升级)；光伏并网系统的监测软件可连续记录运行数据和故障数据如下： 实时显示电站的当前发电总功率、日总发电量、累计总发电量、累计C02总减排量以及每天发电功率曲线图。 可查看每台逆变器的运行参数，主要包括：A. 直流电压直流电流B. 交流电压交流电流C. 频率当前发电功率D. 日发电量累计发电量E. 逆变器机内温度时钟F. 累计CO减排量每天发电功率曲线图 监控所有逆

23、变器的运行状态，采用声光报警方式提示设备出现故障，可查看故障原因及故障时间，监控的故障信息至少包括以下内容：A、电网电压过高；B电网电压过低；C电网频率过咼；D电网频率过低；E直流电压过高；F、逆变器过载；G逆变器过热；H逆变器短路；I、散热器过热；J、逆变器孤岛；K、DSP故障；L、通讯失败；(2) 监控软件具有集成环境监测功能，主要包括日照强度、风速、风向、和环境温度等监控装置可每隔5分钟存储一次电站所有运行数据，可连续存储20年以上的电站所有的运行数据和所有的故障纪录。(3) 可提供中文和英文两种语言版本。可长期24小时不间断运行在中文WINDOWS2O0OXP操作系统。监控主机同时提供对外的数据接口，即用户可以通过网络方式，异地实时查看整个电源系统的实时运行数据以及历史数据和故障数据。(8)显示单元可采用大液晶电视，具有非常好的展示效果。下图是本公司的并网逆变器的监控界面：気斗!1：*MH*2*审ifWti*iWi気斗!1：*MH*2*审ifWti*iWi4.7环境监测仪本系统可配置1套环境监测仪（如下图所示），用来监测现场的环境情况:该装置由风速传感器、风向传感器、日照辐射表、测温探头、控制盒及支架组成，适用于气象、军事、船空、海港、环保、工业、农业、交通等部门测量水平风参量及太阳辐射能量的测量。