某20MWp地面并网光伏发电站设计及经验总结

某20MWp地面并网光伏发电站设计及经验总结摘要：建设光伏发电站具有很好的社会效益和经济效益。我国幅员辽阔、太阳能资源丰富，在国家政策的支持下，太阳能光伏发电产业将会有广阔的前景。本文介绍格尔木某20MWp地面并网光伏发电站设计，总结了设计和施工过程中应注意的问题。关键词：并网 光伏 发电站 设计 施工1概述光伏发电站是一次性投资很大、运行成本很低、无污染、不消耗矿物资源的清洁能源项目，具有很好的社会效益和经济效益。我国幅员辽阔、太阳能资源丰富，在国家政策的支持下，太阳能光伏发电产业将会有广阔的前景[1]。因此，有必要总结和研究太阳能光伏发电站的设计和施工经验。笔者有幸参与了格尔木某20MWp地面并网光伏发电站设计，并与建设及施工方保持紧密合作，本文介绍该光伏发电站设计，总结了设计和施工过程中应注意的问题。2工程概况本项目装设容量为20MWp，占地面积730亩，位于格尔木市区东出口，G109以北的戈壁荒滩上。厂区地貌上处在昆仑山山前倾斜平原的后缘一带，地形平坦，地表为戈壁荒漠景观，海拔高程2852.9～2867.6m。厂址距市区约30km，距G109国道约2.8km，交通便利，运输方便。格尔木日照充足，30年平均水平面总辐射为6929.3MJ/㎡，30年平均年日照时数为3102.6h。根据《太阳能资源评估办法》QXT89-2008确定的标准，光伏电站所在地区属于“资源最丰富”区。3系统运行方案设计遵循美观性、高效性、安全性的设计原则，采用分块发电，集中并网的设计方案，将系统分成20个多晶硅太阳电池组件光伏并网发电方阵进行设计。每个光伏并网发电方阵的电池组件采用串并联的方式组成多个太阳能电池阵列，太阳能电池阵列输入光伏方阵防雷汇流箱，经光伏并网逆变器接入35kV升压变压器。每个太阳能发电方阵设一台升压变压器，升压变压器采用美式三相1000kVA双绕组分裂变压器。光伏组件阵列、直流汇流箱、逆变器及升压变压器以方阵为单位就地布置，经35kV电缆集电线路接至35kV配电室。在本次设计红线外还为光伏发电站35kV侧配置动态无功补偿装置，通过总升压变压器并入110kV电网，该部分未在本次设计范围内。光伏发电系统组成见图1。图1光伏发电系统组成示意图4太阳能光伏发电系统根据建设方拟采购电池组件情况，本项目采用多晶硅太阳电池组件，总安装容量为20.10MWp，组件参数见表1。根据业主提供的组件品牌参数进行设计，具体安装容量如下：＃1～＃3子系统采用京仪涿鹿JY-P156-235W-G30V型多晶硅太阳电池组件12720块，容量计为2.9892MWp；＃3～＃20子系统采用晶科JKM245P-60型多晶硅太阳电池组件69840块，容量计为17.1108MWp。表1组件参数表5主要设备选择及安装1）光伏发电方阵电池组件：电池组件为晶体硅太阳电池组件，组件行间距取为6.9m，取20块组件为一个组串，以34°倾角固定安装。电池组件支架：固定式电池组件支架形式为纵向檩条-横向钢架式。汇流箱：汇流箱进线为12路、16路，出线1回，进线装有直流熔断器，出线装有直流断路器。安装方式采用挂式安装方式，采用螺栓固定。直流防雷配电柜：每台500kW并网逆变器配置1台直流防雷配电柜。逆变器：光伏发电站逆变器选用京仪绿能JYNB-500KHE系列500kWp的产品，共40台。2）升压配电方阵35kV出线主要设备：本工程35kV出线1回，无功补偿装置及接地变压器。接地变压器安装工程包括接地变压器及其中性点设备的安装。变压器高压侧通过电缆与35kV开关柜连接。35kV高压开关柜主要设备及技术参数：35kV开关柜位于生产楼高压室内，设备成单列布置。3）电气二次及通信部分光伏发电站计算机监控系统主要由站控层设备、网络层设备、间隔层设备组成。电站计算机监控系统主要完成对本电站所有被控对象安全监控及电站整体运行、管理的任务。继电保护设备的范围：35kV线路保护、站用变保护、站用电备用电源自动投入装置。光伏发电系统在各个逆变室设有数据采集柜，每面数据采集柜含1套通信服务器及1套数字式综合测控装置。各数据采集柜采集的逆变室内及室外箱变的负荷开关、接地开关、低压断路器等位置状态，逆变器信号、变压器及组件温度等信号通过通信光缆接入变电站。变电站计算机监控系统将光信号转换为电信号后接入计算机监控系统，计算机监控系统对接收的数据进行处理、显示。环境监测仪可测量光伏发电站当地气象条件，包括：风速、风向、辐照、环境温度等环境参数。硬件配置包括风速传感器、风向传感器、日照辐射表、测温探头、控制盒及支架等。4）交流控制电源系统交流控制电源系统设置1套UPS，为站控层设备及火灾自动报警系统、电能量计量系统等设备提供不间断的交流电源。同时设置一面交流电源配电屏，电压等级为AC220V，设一段电压母线，为间隔层柜内辅助照明加热等设备提供交流电源。电源进线分别取自0.4kV站用电源系统。5）火灾自动报警系统变电站火灾自动报警系统采用“控制中心报警方式”，以集中控制器为中心采用编码传输总线方式连接和控制系统内各探测、报警和灭火联动等设备。消防控制中心设置在中控室内。6）全站线缆敷设全站线缆敷设工程包括35kV高压电缆、0.4kV电缆、1kV电缆、控制电缆、计算机电缆、光缆、通信电缆、高低压电缆头制作、光缆熔接、电缆试验、电缆管埋设、预埋件及支架安装等。7）设备基础和电缆支架包括所有设备屏柜基础的安装和预埋，屏柜基础采用在混凝土中预埋插筋，将槽钢和插筋焊接作为屏柜基础，屏柜基础必须平整、焊接点不出现虚焊。屏柜基础满足承载的要求。包括所有电缆支架的安装，支架基础必须平整、焊接点不出现虚焊。支架满足承载的要求。8）设备接地及等电位接地所有组件支架通过扁钢与接地网连接，为节省钢材用量，利用支架横梁做部分接地网联结。发电区、生产区接地网接地电阻应不大于1Ω。等电位接地网由裸铜排、绝缘电缆等构成，对主要二次设备及通信设备构成一个统一的等电位接地网，通过一点与一次主接地网连接。逆变器室、中控室、太阳能电池方阵、箱式变电站等均与区域等接地体连接。9）电缆防火全站电缆沟、电缆穿墙、盘柜孔洞的封堵及穿越防火分隔的封堵和电缆防火涂料的施工等。6设计及施工中应注意的问题1）国家规范《光伏发电站设计规范》GB50797-2012及《光伏发电站施工规范》GB50794-2012已发行，是光伏发电站设计和施工的主要依据，设计及施工人员应严格遵守。2）用于光伏发电站太阳能资源分析的现场观测数据应连续观测记录，且不少于一年。3）光伏组件串的设计。为使技术经济最优，光伏发电站一般采用最大组件串数原则设计。但在组件串设计时应考虑逆变器的MPPT跟踪范围、逆变器直流输入能承受的最大直流电压、光伏组件的开路电压/工作电压的温度系数等因数，现在主流的光伏发电站组件采用235~250Wp，500KW逆变器的MPPT工作范围450~820V，组件串常用配置为20个1串。4）组件基础。优先采用成品钢桩基础，施工速度比条基快，施工精度特别是桩顶标高控制比条基方便。地质条件不允许时，采用条形基础。5）组件支架设计、加工和安装。支架连接螺孔，均尽量采用椭圆孔，增加安装时调整的余地。支架支腿底板的2个螺孔建议采用两个方向的椭圆孔，增加调整的余地。C型钢檩条的开口方向建议朝下方，有利于受风的剪切力，也有利于保护光伏电缆，此檩条是组件之间光伏电缆的通路，若朝上，可能积水。7结语光伏发电站设计和施工应贯彻落实国家有关法律、法规和政策，充分利用太阳能资源。本文介绍格尔木某光伏发电站设计经验，并总结了设计和施工过程中应