光伏发电方案设计

1项目概况本项目位于浙江省嵊州市城东开发区天乐路28号。

项目周边基础建设齐全，道路通畅，公路交通网络建设完善，陆路交通便利，满足太阳能光伏发电厂的对外交通运输要求。

用电需求大且较稳定，满足分布式发电的相关需求。

周围无高大建筑和遮挡物。

总规划装机容量约2.2MWp，逆变、升压至10KV，并入厂区内35KV变电所10KV侧。

2基本气象资源及地理条件嵊州市位于浙江省中部偏东，曹娥江上游，北纬29°35′，东经120°49′；年平均气温16.4℃，1月平均气温4.2℃，7月平均气温28.6℃。

年平均降水量1446.8毫米，日照1988小时，无霜期235天。

3.光伏发电系统设计浙江嵊州2.2MWp光伏并网发电项目推荐采用分块发电、集中并网方案，将系统分成3个光伏并网发电单元，即按三座厂房划分子区域，分别经过0.27KV、最终升压至10KV并入电网，最终实现将整个光伏并网发电系统接入高压交流电网进行并网发电。

每个光伏并网发电单元的电池组件采用串并联的方式组成多个光伏电池阵列，光伏电池阵列所发的直流电能输入光伏方阵防雷汇流箱后接入直流配电柜，然后经光伏并网逆变器和交流防雷配电柜并入0.27KV、最终升压至10KV配电装置。

3.1光伏发电系统原理构成系统的基本原理：太阳能电池组件所发直流电通过光伏并网逆变器逆变成50Hz、270V的交流电，经交流配电箱与用户侧并网，向负载供电，或者经过升压变电，接入电网。

本项目并网接入系统方案采用10KV高压并网。

图3-1 光伏电站系统原理示意图本工程光伏发电系统主要由光伏电池板（组件）、逆变器及并网系统（配电升压系统）三大部分组成。

3.2逆变器的选择逆变器主要技术指标还有：额定容量；输出功率因数；额定输入电压、电流；电压调整率；负载调整率；谐波因数；总谐波畸变率；畸变因数；峰值子数等。

本项目拟选用阳光电源股份有限公司生产的SG500KTL逆变器和250KW逆变器。

SG500KTL（500kW）并网逆变器采用三菱公司第五代IPM模块，可实现多台逆变器并联组合运行。

SG500KTL型国产并网逆变器为户内安装设计结构，需外带通风照明等系统，其待机自耗电功率小于50W，波形失真率小于3%。

2台SG500KTL型并网逆变器外接1台升压变压器。

SG500KTL型逆变器的主要技术参数如下表3-1所示：表3-1 逆变器主要技术参数SG500KTL光伏并网逆变器采用美国TI公司32位专用DSP(LF2407A)控制芯片，主电路采用日本最先进的智能功率IPM模块组装，运用电流控制型PWM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技术性能特点如下：（1）采用美国TI公司32位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）光伏电池组件最大功率跟踪技术(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；有先进的孤岛效应检测方案；有过载、短路、电网异常等故障保护及告警功能；直流输入电压范围(480V～880V)，整机效率高达94%；（9）人性化的LCD液晶界面，通过按键操作，液晶显示屏(LCD)可清晰显示实时各项运行数据，实时故障数据，历史故障数据（大于50条），总发电量数据，历史发电量（按月、按年查询）数据；（10）逆变器支持按照群控模式运行，并具有完善的监控功能；（11）可提供包括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）逆变器具有CE认证资质部门出具的CE安全证书。

3.3光伏电池组件选择3.3.1电池类型的选择现在商用的光伏电池类型主要有：晶体硅电池和非晶硅电池，晶体硅电池有单晶硅电池、多晶硅电池；非晶硅电池有硅基薄膜电池、铜铟镓硒薄膜电池、碲化镉薄膜电池砷化镓薄膜电池等。

晶体硅电池转换效率较高，一般为14～19%，其中单晶硅电池效率最高，而非晶硅薄膜电池的转换效率为6～12%左右。

单晶硅、多晶硅光伏电池由于制造技术成熟、产品性能稳定、使用寿命长、光电转化效率相对较高的特点，被广泛应用于大型并网光伏电站项目，由于多晶硅在成本上有一定优势，因此本工程拟选用多晶硅光伏电池。

3.3.2光伏组件的选择光伏组件是光伏系统的主要发电来源。

上海太阳能科技有限公司的太阳电池组件使用品质优良的原材料制造，采用高效率多晶硅太阳电池、高透光率钢化玻璃、EVA/Tedlar、抗腐蚀铝合金边框等材料，使用先进的真空层压工艺以及脉冲焊接工艺制造太阳能组件，确保产品在最严酷的环境中的长寿命和高可靠性。

组件的背面安装有一个防水接线盒，通过接线盒可以方便的与外电路连接。

本2.2Mwp项目拟选用HT60-156p-240多晶组件，太阳能电池组件的主要参数如下：·电池材料：多晶硅；·电池组件尺寸：1640mm×992mm×40mm；·封装结构：玻璃／EVA／电池／EVA／背膜；·满足IEC61215标准·标称功率：240W；·开路电压：37.5V；·短路电流：8.49A；·最大工作电压：30.5V；·最大工作电流：7.87A；·工作环境温度：－40℃～＋90℃·重量：19kg·太阳电池阵工作寿命：正常使用25年后组件输出功率衰减不超过初始值的20%3.4光伏阵列设计2.2MWp光伏发电系统将分成2号楼、4号楼、5号楼3个光伏并网发电单元，分别经过0.27KV、变压配电装置并入电网，最终实现将整个光伏并网发电系统接入10KV交流电网进行并网发电。

其中2号楼和4号楼两块区域，预计组件装机容量1.27MWp，配备2台600KW逆变器,经一台双分裂0.27/10KV，1.27MVA升压变压器接入电网；5号楼预计组件装机容量0.94MWp，配备1台500KW和1台440KW逆变器，经一台双分裂0.27/10KV，940KVA 升压变压器接入电网。

3.4.1组件的串并联数计算同一类型、同一功率组件在相同安装方式下的电流基本一致，因此可以通过串联来获得较高的输出电压，以配合逆变器（SG500KTL、250KW）的最大功率跟踪功能来获得最佳的发电效果。

根据目前并网逆变器的通用基本参数即最大直流电压：880V DC、MPPT跟踪范围：450~820V DC，并考虑温度系统等因素的影响，来确定光伏组件的串联数。

组件串联后的组串开路电压和最佳工作电压应该符合以下条件：V oc < 900V，450V < Vm< 820V经计算后确定每个组串的S-280D组件的串联数如下：表3-2 光伏阵列组件的串联数本工程设计确定：285Wp多晶硅太阳电池组件的串联数量为16块，项目共用S-280D组件9680块，整个3MWp系统所需285Wp电池组件的实际功率达到2.7588MWp，采用16块串联，605列组并联的阵列。

3.4.3阵列安装形式对于光伏发电系统，通常是取方阵面上全年接收到最大太阳辐照量所对应的角度作为方阵最佳倾角。

由于本项目安装在厂房顶部，因此采用沿屋顶角度平铺。

同时预留合适的检修通道方便后期维护。

安装效果图如下所示，3.5电站直流逆变系统设计根据计算可知，总共2.7588MWp的并网发电单元需要的电池组件为16串605并共9680块常规太阳电池组件，分为3个光伏发电阵列（A区至C区）。

为了更好地防雷和方便维护，可先将太阳电池子阵列单元通过直流防雷配电汇流箱后，再接入配电房的直流配电柜。

光伏电站各区域的配置如表3-3所示：表3-5各区设备配置表3.6系统电气接线图图3-6 光伏电站1MWp 单元电气构成图3.7电缆敷设方案1）电缆敷设：（1）电池组串与汇流箱的连接电缆，垂直方向沿电池组件安装支架敷设，水平方向大棚预留通道电缆沟敷设至就近配电室内。

（2）除火灾排烟风机、消防水泵等消防设施所需电缆采用耐火电缆外，其余均采用阻燃、凯装电缆。

2）电缆防火及阻燃措施：（1）在电缆主要通道上设置防火延燃分隔措施，设置耐火隔板、阻火包等。

（2）墙洞、盘柜箱底部开孔处、电缆管两端、电缆沟进入建筑物入口处等采用防火封堵。

（3）电缆防紫外线照射措施：本工程所有室外电缆敷设，将沿光伏电池板下、埋管、电缆槽盒或沿电缆勾敷设，以避免太阳直射，提高电缆使用寿命。

3.8防雷接地设计1）直击雷防护（1）光伏电池方阵区域直击雷防护：根据项目场地的地形特征和地质特点，在光伏阵列区域不单独设置避雷针，仅在光伏发电组件支架顶部安装短小的避雷针进行直击雷防护。

（2）其他区域直击雷防护：在各逆变升压配电室、高低压配电室、综合楼等建筑物屋顶设置避雷带用于直击雷防护。

交流侧的直击雷防护按照电力系统行业标准《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》进行。

2）感应雷防护：采取接地、分流、屏蔽、均压等电位等方法对感应雷进行有效的防护，以保证人身和设备的安全。

（1）光伏电池方阵接地措施：在电站接入系统方案审查确认后，将按照规范和电站10kV侧短路水平，对10kV升压站内的接地电阻允许值进行计算。

对光伏电池方阵，拟设置水平接地带和垂直接地极相结合的接地网。

将安全接地、工作接地统一为一个共用接地装置，接地电阻值按不大于4Ω考虑。

沿光伏电池方阵四周采用－40×6热镀锌扁钢设置一圈水平接地带，接地体埋设深度不小于0.5～0.8米。

光伏电池生产厂家在光伏电池板铝合金外框上留有用于安装接地线的螺栓孔位置，安装时用接地线将电池板铝合金外框和电池板支架可靠导通，所有支架采用等电位与水平接地带连通，并根据现场土壤情况，选择合适的位置，采用热镀锌角钢或其他导电性能良好的材料设置垂直接地极，垂直接地极埋设深度不小于2.5米。

接地装置的接地电阻、接触电压和跨步电压满足规程要求，尽可能使电气设备所在地点附近对地电压分布均匀。

（2）其余设备的接地措施：（a）逆变升压配电室的主筋与接地网可靠连通。

（b）对所有交、直流电力电缆的接头盒、终端头和可触及的电缆金属护层和穿线的钢管应可靠接地；电缆槽盒、支架、桥架、给排水管道、各级直流汇流箱、高低压配电柜外壳等金属物用热镀锌扁钢接入接地网。

（c）低压配电柜、高压配电柜、UPS屏、主变压器、升压站交流侧的接地按照电力系统行业标准《交流电气装置的接地》进行。

（3）分流措施：目前，在感应雷的防护中，电涌保护器的使用已日趋频繁，它能根据各种线路中出现的过电压、过电流及时做出反应，在最短时间内将线路上因感应雷产生的大量浪涌电流释放到地网，使设备各点之间电位差大致不变，从而达到保护电气设备的目的。