5兆瓦并网光伏电站技术方案

1.816兆瓦大型并网光伏电站技术方案2023年一、工程概况本工程拟建设5兆瓦大型并网光伏电站。出于工程经济性及技术牢靠性方面的考虑，承受固定式太阳能电池方阵〔方阵倾角455MWp光伏电站共安装21744块230Wp〔形成由181208列支路并联的阵列1202020台250kW55台S9-1250/35变压器和1套综合监控系统。工程建设工期1年，25年内该系统年平均上400kWh5795.43吨。光伏阵列分别接入1206台智能汇流箱经1台直流配电柜与1台250kW5MWp电站共计20台250kW400V沟通，经站内集电线路，每4台逆变器与1台S9-1250/35变压器连接升压至35kV，经35kV输电线路接到汇流升压站的35kV太阳电池板方阵设备遭直接雷击。有效地避开雷击导致设备的损坏。按《电力设备接地设计规程小于4欧，不满足要求时添加降阻剂。接地网通过钢绞线牢靠连接。二、方案设计方案总体思路设计依据《中华人民共和国可再生能源法》IEC62093《光伏系统中的系统平衡部件-设计鉴定》IEC60904-1《光伏器件第一局部:光伏电流-电压特性的测量》IEC60904-2《光伏器件其次局部:标准太阳电池的要求》DB37/T729-2023《光伏电站技术条件》SJ/T11127-1997《光伏〔PV〕发电系统过电保护－导则》CECS84-96《太阳光伏电源系统安装工程设计标准》CECS85-96《太阳光伏电源系统安装工程施工及验收技术标准》GB2297-89《太阳光伏能源系统术语》GB4064-1984《电气设备安全设计导则》GB3859.2-1993《半导体逆变器应用导则》GB/T14007-92《陆地用太阳电池组件总标准》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》GB/T18210-2023《晶体硅光伏方阵I-V特性的现设计说明本工程拟建设5MWp电，通过逆变器变换成400V沟通电，通过升压变压器与35kV高压输电线路相连，再通过输电线路将电力输送到变电站。有阳光时，光伏系统将所发出的电馈入35kV线路，没发电；当电网恢复后，光伏电站会检测到电网的恢复，而自动恢复并网发电。建设内容如下：5MWp光伏电站和高压输电网并网的总体设计大型光伏电站与高压电网并网接入系统和保护装置开发单台功率为250kW的三相光伏并网逆变器的引进、消化吸取争论承受多机并联方式实现大型光伏并网逆变系统的把握调度策略争论多台逆变器同时并网的相互影响及对抗策略大型光伏电站运行参数监测及远程数据传输和远程把握技术开发功能完备的大型光伏电站中心监控软件5MWp大型并网光伏电站的施工建设和运行大型并网光伏电站技术、经济、环境评价设计原则5MWp大型并网光伏电站，推举承受分块发电、集中并网方案。由于太阳能电池组件和并网逆变器都是模块化的设备5MWp光伏电站可以分为5个1MWp的子系统，而1MWp的子系统也必需由更小的子系统组合而成。依据5个1MWp的光伏并网发电单元进展设计，并且每个1MWp发电单元承受4台250kW0.4kV/35kV变压配电装置。设计的根本原则：1MWp太阳电池组件子系统可以分为4个250kWp方阵，分别与一台250kW逆变器相连，41MWp光伏子系统配备一台1250kVA的升压变压器，5MWp光伏电站共需要5台升压变压器。5台升压变压器的次级〔高压侧〕35kV高压电网相连。进度安排5兆瓦大型并网光伏电站的建设周期不超过一年。具体方案系统构成光伏并网发电系统由太阳电池组件、方阵防雷接线箱、直流配电柜、光伏并网逆变器、配电保护系统、电力变压器和系统的通讯监控装置组成。5MWp大型并网光伏发电站主要组成如下：5MWp晶体硅太阳能电池组件及其支架——建议承受230Wp晶体硅组件；设计承受带组串监控的智能汇流箱〔室外方阵场；直流防雷配电柜——将假设干智能汇流箱汇流输入逆变器；光伏并网逆变器——设计承受带工频隔离变压器的250kW光伏并网逆变器；35kV〔沟通配电和升压变压器设计承受1250kA/35kV升压变压器；系统的通讯监控装置——设计承受光伏电站综合监控系统。表2.1.15MWp大型并网光伏电站主要配置表1414把握检测传输系统-1套序号工程名称规格型号数量1总装机容量5MWp25604.32kWh2太阳电池组件230Wp21744块3太阳电池组件支架镀锌角钢1238吨4方阵防雷接线箱喷塑密封120台5直流配电柜250kW20台6光伏并网逆变器250kW20台7沟通配电柜1MW5台8升压变压器1250kVA5台9电流互感器300/55套10断路器-5套11隔离开关-5套12计量装置-5台13防雷及接地装置-20套电阻值能使输出电压和电流的乘积最大，即可获得最大输出功率，用符号Pm电阻值能使输出电压和电流的乘积最大，即可获得最大输出功率，用符号Pm表示。此时型号 电性能参数 组件外形的工作电压和工作电流称为最正确工作电压和最正确工作电流，分别用符号Vm和Im表示，VocIscCLS-20PPmV(A)37.38 8.31Vm(V)29.28Im(A)7.86Pm(W)230电池片规格(mm)156×156规格(mm)1650×992×50重量(kg)21.5工作温度(℃)-40～+851、太阳电池组件选型目前使用较多的两种太阳能电池板是单晶硅和多晶硅太阳电池组件。1>单晶硅太阳能电池目前单晶硅太阳能电池板的单体光电转换效率为16%～18%，是转换效率最高的，但是制作本钱高，还没有实现大规模的应用。2>多晶硅太阳能电池多晶硅太阳能电池板的单体光电转换效率约15%～17%。制作本钱比单晶硅太阳能电池要廉价一些，材料制造简便，节约电耗，总生产本钱较低，因此得到大量进展。本方案设计承受230Wp多晶硅太阳电池组件，见图2.2.1。2.2.1太阳电池组件②组件电性能参数表2.2.1230Wp太阳电池组件技术参数注：标准测试条件〔STC〕下—AM1.5、1000W/m2的辐照度、25℃的电池温度。1>Isc阳能电池两端的电流。测量短路电流的方法，是用内阻小于1Ω的电流表接在太阳能电池的两端。2>Im是峰值电流。3>Voc是开路电压，马上太阳能电池置于100MW/cm2的光源照耀下，在两端开路时，太阳能电池的输出电压值。可用高内阻的直流毫伏计测量电池的开路电压。4>Vm是峰值电压。5>Pm是峰值功率，太阳能电池的工作电压和电流是随负载电阻而变化的，将不同阻值所对应的工作电压和电流值做成曲线就得到太阳能电池的伏安特性曲线太阳能电池板的工作电压和Voc均为输出电压,Voc指太阳能电池板无负载状态下的输出的额定电流。太阳能电池板的一个重要性能指标是峰值功率Wp1000瓦左右。③I-V曲线图如图2.2.4I-V曲线图所示。2.2.2I-V曲线图④如何保证组件高效和长寿命的原材料，例如：高的交联度的EVA、高粘结强度的封装剂〔中性硅酮树脂胶、高透光率谨是格外重要的。2、光伏阵列外表倾斜度设计射量才能进展发电量的计算。计算阅历公式为：Rβ＝S×[sin(α+β)/sinα]+D式中：Rβ——倾斜光伏阵列面上的太阳能总辐射量S——水平面上太阳直接辐射量D——散射辐射量α——中午时分的太阳高度角β——光伏阵列倾角依据当地气象局供给的太阳能辐射数据量，确定太阳能光伏阵列安装倾角。本方案假设设计太阳能光伏阵列安装倾角为45°时，全会增加故障率，因此本工程设计承受固定的光伏方阵。智能汇流箱设计依据实际状况，5兆瓦大型并网光伏电站配置成3组993.600kWp和2组1010.160kWp20台250kW配置6台智能汇流箱，5MWp120台。直流配电柜设计每台直流配电柜依据250kWp的直流配电单元进展设计，1MWp光伏并网单元需要46路光伏方阵防雷汇流箱，5MWp并网光伏电站共需配置201台250kW光伏并网逆变器

图2.2.4直流配电柜本方案设计承受光伏并网变流器，每台逆变器的额定功率为250kW，均含有隔离并网变压器，实现电气隔离。逆变器的核心把握承受基于SVPWM的无冲击同步并网技术，保证系统输出与电网同频、同相和同幅值。2.2.5250kW光伏并网变流器①性能特点大功率IGBT模块并联技术，过载力气强功率组件模块化设计，便于组装调试及维护DSP全数字化矢量把握，性能优异先进的最大功率点跟踪技术〔MPPT〕宽电压输入范围，提高发电效益高效工频变压器隔离，安全牢靠，提高效率全的整机散热方案，提高散热效率完善的故障自检、保护和显示功能，系统的牢靠性更高标准通讯接口，便于远程监控智能触摸人机界面可适应恶劣的电网环境推举光伏组件功率最大直流输入电压MPT标

275kWp880VDC450VDC~820VDC最大额定电流

表2.2.2250kW

SunVert250〕沟通侧功率因数系统最大效率工作温度冷却方式防护等级通信接口外形尺寸宽×高×深重量

光伏并网变流器〔250kW380A380VAC〔-15%~+10%〕50±0.5Hz4%〔额定功率〕0.99〔额定功率〕97%-25℃~+55℃强迫风冷IP20以太网2200×2023×850(mm)2023kg配电保护装置表〔用于计量太阳能电池组件的发电量〕等。以250kWp单元为例，250kWp太阳电池组件方阵配备一台250kW并网逆变器，逆变器的输出接到汇流总线，通过汇流总线接到35kV/1250kVA升压电力变压器的低压侧。配电线路如以以下图所示。2.2.6单元配电线路图升压变压器箱内氧气无法进入，从而减缓了绝缘材料的老化，大大提高了产品的使用寿命。图2.2.735kV级S9型双绕组无励磁调压配电变压器表2.2.335kV级S9型双绕组无励磁调压配电变压器技术数据发电计量系统配置方案1、发电计量仪表配置示意图、仪表类型光伏发电设备的计量点通常设在光伏并网逆变器的并网侧还可以供给灵敏的功能：显示电表数据、显示费率、显示损耗、状态信息、报警等。此外，警信号，读取电度表数据。发电计量仪表配置示意图仪表类型有功电能，供给双向计量。2、数据采集方案

2.2.9三相感应式沟通电能表并网光伏发电系统综合监控系统的根本功能包括：光伏并网逆变器运行状态的监视；并网光伏发电系统发电量计量与统计；并网光伏发电系统环境检测；光伏并网逆变器运行调度。监控系统功能介绍术，结合了SCADA系统的优点，是一套完整高效的光伏发电监控系统，具备本地和远程监控功能。进出侧电压、电流、功率、并网频率和内部参数，另外还有环境温度、光照度等。能。用户在办公室也能实时把握现场设备运行状态，并能查询发电量统计和故障信息。数据治理和分析工具，能满足企业生产治理的需要，具备很好的有用性。监控体系构造光伏发电监控系统由监控设备〔感器、电池检测器等，本地触摸屏、远程监控中心等组成。如下构造示意图：图2.2.10光伏发电监控系统示意图光照强度传感器、环境温度传感器和基准电池等可通过模拟信号〔如4-20mA信号〕RS485modbusRTU协议。汇流箱信号也承受串口modbusRTU485总线上，接入对应变流柜。光伏并网逆变器通过本地触摸屏来进展操作和数据监视摸屏的RJ45端口承受Modbus/Tcp协议传到远程监控系统。如图2.2.11，能比较清楚地了解变流柜内数据流。监控中心将与各设备通讯的数据存入自己的实时数据库监控中心的显示界面的动态数据从自己的实时数据库猎取。3、本地触摸屏监控

图2.2.11光伏并网逆变器数据流示意图485485协议进展实时数据收发，数据交换是双向的，也能对设备进展命令把握和参数修改。曲线显示、动画显示等，以下是用户界面例如：图2.2.12数据显例如如量长期历史数据。以下是历史报表例如：图2.2.13历史报表例如下是报警查询界面，系统供给完备的用户治理机制，为不同用户设定不同的权限。图2.2.14报警查询例如4、远程监控中心远程监控中心软件承受北京能高NSPM态分析和集中监视、实时数据查询、生产报表、历史趋势分析、故障诊断等需求。连接，本地触摸屏接入核心交换机。构造示意图如下：图2.2.15监控中心网络构造示意图和操作。必要时，这三个站能合并为一个站。NSPMWEB公布组件等组成，是一款特地口、现场总线接口、以太网、OPC等接口；实时数据库是整个软件的核心，负责数据存储和以及修改参数，数据显示方式多样化，有直接数据显示、柱状图分析、报表、趋势曲线、动画显示和报警提示等。图2.2.16NSPM显例如如NSPM可对历史数据进展组织，查询日报、月报、年报，还可对历史数据统计分析。系统具有强大的数据分析力气，例如对发电量进展统计，换算成等效煤炭消耗，CO2、SO2减排量等，还能显示当前发电功率,日发电量累计,月发电量累计,年发电量累计,。图2.2.17报表查询例如据产生报警〔如数据越限或偏差，变化过快等，第三种是通讯故障报警。依据报警严峻性不同，可分三个优先级，在实时报警显示和系统报警窗口显示中，首先显示高优先级报警。报警提示方式有多种，有报警指示灯提示、颜色变化、弹出式提示、声音报警等。避开生产过程中的误操作。另外系统具有C/S和B/SC/S进展交互式操作。承受B/S模式系统通过web公布，客户端不需要安装监控软件，也能实现远程监视〔以扫瞄器通过Internet/Intranet方式，在办公室之外通过访问企业的Web效劳器也能够扫瞄光伏发电的生产实况。UPS电源系统为监控系统供给电源，UPS系统和室内供电系统连接，在电网停电、掉电的状况下，尽可能保证电站运行数据的正常记录和对电站的监控。环境监测装置在太阳能光伏发电场内配置1套环境监测仪，实时监测日照强度、风速、风向、温度等参数。图2.2.18环境监测仪该装置由风速传感器、风向传感器、日照辐射表、测温探头、把握盒及支架组成。可测量环境温度、风速、风向和辐射强度等参量，其通讯接口可接入并网监控装置的监测系统，实时记录环境数据。三、初步工程设计土建设计1、5MWp光伏电站围墙设计栅栏相结合，总高为2.5m0.24m，高为0.5m，以上为铁栅栏2m4.5m10号镀锌钢丝网，网孔100×100。光伏方阵与四四周墙距离为6m。围墙南北中部各设钢管栅栏门一个。2、方阵支架根底设计该工程单板假设承受230Wp4单板尺寸为：1650mm×992mm×50mm，假设方阵倾角为45o。方阵支架根底承受C25混凝0.06m³。3、光伏电站配电室设计光伏电站配电室承受轻钢及彩钢夹芯板围护构造，建筑面积约100m²。4、计算太阳电池方阵间距和光伏电站占地计算当太阳能电池组件子阵前后安装时的最小间距D。一般确定原则：冬至当天早9:00至下午3:00太阳能电池组件方阵不应被遮挡。计算公式如下：D=0.707H/tan[arcsin(0.648cosΦ-0.399sinΦ)]式中：Φ：为纬度(在北半球为正、南半球为负)，依据工程地点经纬度计算；假设方阵倾角设计为45〔可以依据实际工程地点进展调整D。太阳电池组件组件排布方式为：230Wp组件18块串联为14行×9列方式排列，方阵间距5.5m。5MWp 太阳能电池共安装230Wp 太阳能电池组件21744 块〔实际功率达5.00112MW，每阵36块组件，共604阵。604个子阵组成5MWp25子阵、南北方向放置25子阵。占地400×200=80000m2，约120亩。150亩。电站防雷和接地设计件的损坏等状况发生，系统的防雷接地装置必不行少。地线是避雷、防雷的关键，在进展配电室根底建设和太阳电池方阵根底建设的同时，选择电厂四周土层较厚、潮湿的地点，挖1～2米深地线坑，承受40扁钢，添加降阻35mm24欧姆。直流侧防雷措施：电池支架应保证良好的接地，太阳能电池阵列连接电缆接入光柜，经过多级防雷装置可有效地避开雷击导致设备的损坏。沟通侧防雷措施：每台逆变器的沟通输出经沟通防雷柜〔内含防雷保护装置〕接入电网，可有效地避开雷击和电网浪涌导致设备的损坏，全部的机柜要有良好的接地。电网接入系统和输变电1、电网接入系统设计本系统由5个1MWp的光伏单元组成，总装机5MWp，太阳能光伏并网发电系统接35kV/50Hz1MWp并网单元配置1套35kV/0.4kV的变压及配5套35kV/0.4kV的变压及配电系统。每套