学校建筑屋顶分布式光伏发电项目电力系统设计方案

学校建筑屋顶分布式光伏发电项目电力系统设计方案

1.1接入系统方案

本系统共用5台500kW逆变器。根据国家电网公司2009

年7月《光伏电站接入电网技术规定》（试行），小型光伏电

站接入电压等级为0.4kV；中型光伏电站接入电压等级为10

-35kV；大型光伏电站接入电压等级为66kV及以上电网。

根据国家电网公司《光伏电站接入电网技术规定》，本项目

新建光伏发电系统总装机容量为2.5MW,采取就地消纳，故

采用0.4kV并网点，不同电压等级接入电网。满足本工程接

入系统需求。建议本期光伏发电系统低压侧并网，具体以本

项目的接入系统审查意见为准，最终接入系统方案以电网主

管部门的接入系统报告审批意见为准。

1.2光伏方阵电气设计

1.2.1系统直流侧最高工作电压

在光伏并网发电系统中，系统直流侧的最高工作电压主

要取决于逆变器直流侧最高电压，以及在直流回路中直流断

路器额定工作电压。但设备的工作电压与设备所处的工作环

境和海拔高度有关，南昌市处于北亚热带和暖温带过渡地带

地区，空气相对比较潮湿，根据GB31L1《高压输变电设备

的绝缘配合》、GB/T16935《低压系统内设备的绝缘配合》及

直流开关、并网逆变器的资料，电站现场设备的绝缘水平应

与正常使用条件基本相当。

1.2.2组件串联方式设计

在计算组件串联数量时，必须根据组件的工作电压和逆

变器直流输入电压范围，同时需要考虑组件的开路电压温度

系数。

并网逆变器SG500K3为例，最大阵列开路电压880V,MPPT

范围450V-820Vo多晶240厢组件开路电压为37.5V,峰值

工作电压30V。设串联组件数为S,最多为Smax,

①Smax=UDCmax/V0C=880V/37V=23.8（块），选取23块，

结合厂家推荐的最佳MPPT范围560V-620V,则

S=600/30二20（块）。每支路的太阳电池组件功率为20X

240Wp=4800WpoS<Smax,每支路串联20块组件满足系统耐

用及最大功率跟踪的要求。SG250K3,SG500K3同样可以选择

20组件串联排列方阵。

②组件串联的最大功率点电压=20X30V=600VV880V。

故设计符合要求.

1.2.3电气系统防孤岛效应设计

孤岛效应是指光伏系统并网逆变器在并入的电网失压时

或电网断电时，逆变器仍然保持对失压电网中的某一部分线

路继续供电的状态，这样电力孤岛效应区域会发生电压和频

率不稳定现象，有可能对外部设备造成损坏或发生触电安全

事故。

根据《光伏系统并网技术要求》GB/T19939-2005对于

防孤岛效应的规定：当光伏系统并入的电网失压时，必须在

规定的时间内（2s内）将该光伏系统与电网断开，防止出

现孤岛效应。

为此，在该发电项目孤岛效应设计时，接入交流接触器

对孤岛效应进行防护，即当电网电压断电时并入电网的接触

器线圈失电，连接在并网回路的接触器常开触点断开，便并

网回路断开逆变器停止工作，起到整体对于孤岛效应的防护

作用。

1.2.4电气系统构成选型设计

太阳能光伏发电系统由光伏组件、直流汇流箱、并网逆

变器、计量装置、上网配电系统及监控系统组成。太阳能通

过光伏组件转化为直流电力，通过直流汇流箱汇集至并网型

逆变器，将直流电能转化为与电网同频率、同相位的正弦波

电流。直流逆变为380V交流后并入厂内电网。

1.3系统设备选型设计

1.3.1光伏组件选型设计

对于该并网发电系统电池组件选型遵循以下原则：

•在兼顾易于搬运条件下，选择大尺寸，高效的电池组件;

的上述两种电池封装成组件之后，多晶产品的组件效率要高

于单晶产品，因此，即使单晶电池效率比多晶电池要高，但

在封装成组件之后，组件效率差距要小于1%。

低衰减、长寿命。多晶电池组件拥有与单晶电池组件相

同的寿命-长达25年，且衰减很小，20年衰减不高于20%,10

年衰减不高于10%。

在遵循以上组件选型原则的前提下，本项目太阳能电池

组件选用235瓦高效多晶硅产品。该组件具有高转换效率、

高质量，25年的使用寿命，组件安装方便、快捷，被广泛

应用在BIPV等并网发电系统等领域。

1.3.2逆变器选型设计

参照标准：

《光伏发电站接入电力系统技术规定》GB/Z19964-

2005

《光伏系统并网技术要求》GB/T19939-2005

《光伏电站接入电网技术规定》Q/GDW617-2011

《光伏(PV)系统电网接口特性》GB/T20046-2006

《400V以下并网光伏专用逆变器技术条件和试验方法》

CGC/GF001:2009

根据以上规范要求，本项目选择规格为SG500K3三相并

网逆变器。之所以选择此产品，有如下考虑：

①技术先进，研发力量雄厚

选取一家专注于太阳能、风能等可再生能源电源产品研

发、生产和销售的高新技术企业。主要产品有光伏逆变器和

控制器、风机变流器、回馈式节能负载、电力系统电源等，

并提供系统解决方案的设计及技术服务，是我国最大的光伏

电源产品的研发生产企业，也是我国光伏和风力发电行业为

数极少的掌握多项核心技术并拥有完全自主知识产权的企

业之一。

并网逆变器具有如下功能特点。

•电能质量保障。

•电压偏差保护。

•谐波和小型畸变。

•电压不平衡度保护。

•过/欠电压保护。

•过/欠频率保护。

•防孤岛效应。

根据《光伏系统并网技术要求》GB/T19939-2005对于防

孤岛效应的规定：当光伏系统并入的电网失压时，必须在规

定的时间内（2S内）将该光伏系统与电网断开，防止出现

孤岛效应。

1.3.3电线、电缆选型设计

电气连接应有牢固的机械强度使热循环引起的松动减

小到最小并提供足够的电源线扣。在光伏组件和逆变器器间

采用防水、机械良好和表皮防紫外线的光伏系统专用电缆连

接。导线连续通过的最大电流额定值不小于总阵列短路电流

的125%,并且不小于导线过电流保护器件的额定值。

逆变器直流侧采用耐候性好的光伏发电系统专用铜芯

软电缆（导线），电缆（导线）能够在-50℃，100℃的环境

温度下正常工作，导线耐压不小于1000V,太阳电池组件的

串并联所使用的电缆线应满足抗紫外线、抗老化、抗高温、

防腐蚀和阻燃等性能要求，电缆（导线）经过紫外线长期照

射后不会发生硬化、绝缘降低，满足不少于20年室外使用

的要求。逆变器的交流侧使用阻燃铜芯交联聚乙烯绝缘聚氯

乙烯护套电力电缆。

采用标准：

IEC60512Part3

IEC60364-7-712

IEC60512Part3

直流电源导线应根据允许压降选择适当的截面，其计算公式

如下：

AU=IL/TS

S:导线的截面积（mm2）

I：导线通过的最大电流A

L:导线长度m

T：导电系数

铝的为T为4铜T=57

AU：允许电压降

交流电源导线应根据最大负荷和电力电缆的安全载流

量（即导线最大容许持续负荷）选择截面。

选择导线截面，应符合卜列要求：

•线路电压损失应满足用电设备正常工作及起动时端电

压的要求；

•按敷设方式确定的导体载流量，不应小于计算电流；

•导体应满足动稳定与热稳定的要求；

沿不同冷却条件的路径敷设绝缘导线和电缆时，当冷

却条件最坏段的长度超过5m,应按该段条件选择绝缘导线和

电缆的截面，或只对该段采用大截面的绝缘导线和电缆。

导体的允许载流量，应根据敷设处的环境温度进行校

正，温度校正系数可按下式计算：

K=V（tl-t2）/V（tO-tO）

式中K温度校正