1MW太阳能发电并网方案

1MWp太阳能光伏并网电站工程一、总体设计方案针对1MWp的太阳能光伏并网发电系统项目，建议采用分块发电、集中并网方案，将系统分成4个250KW的并网发电单元，每个250KW的并网发电单元都接入10KV升压站的0.4KV低压配电柜，经过0.4KV/10KV(1250KVA)变压器升压装置，最终实现整个并网发电系统并入10KV中压交流电网。本方案推荐采用235WP(35V)单晶太阳能光伏组件，1M瓦共需4256块，实际装机容量1.00016MW。235Wp组件开路电压为45V左右，工作电压为35V。光伏阵列分4个主方阵，每个主方阵容量250.04KW，共1064块组件。14块为一个子串列，共76串。每台逆变器的交流输出接入交流配电柜，经交流断路器接入升压变压器的0.4KV侧，并配有逆变器的发电计量表。每台交流配电柜装有交流电网电压表和输出电流表，可以直观地显示电网侧电压及发电电流。并网逆变器输出为三相0.4KV电压，如果学校自用，可以不用升压变压器。本方案为采用升压变压器，并入10KV电网。考虑到当地电网情况，需要采用10KV电压并网。由于低压侧电流大，考虑线路的综合排布，选用1台额定容量1500KVA升压变压器升压。综上所述，本系统主要由太阳能电池组件、光伏阵列防雷汇流箱、直流防雷配电柜、光伏并网逆变器和10KV升压站所组成。另外，系统应配置1套监控装置，用来监测系统的运行状态和工作参数。二、统原理框图交流配电柜高压开关柜142114211421直流汇流箱1142114211421直流汇流箱5其中：4个汇流箱接入15路，1个汇流箱接入16路142114211421直流汇流箱1142114211421直流汇流箱5其中：4个汇流箱接入15路，1个汇流箱接入16路直流配电柜1DCAC并网逆变器4250KWDCAC并网逆变器1250KW直流配电柜40.4KV-10KV变压器10KV高压电网三、相关规范和标准本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定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：高温试验方法GB/T2423.9-2001电工电子产品基本环境试验规程试验Cb：设备用恒定湿热试验方法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4个250KW并网发电单元，每个250KW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4台SG250K3并网逆变器，组成1MWp并网发电系统。SG250K3由阳光电源股份有限公司生产，其并网逆变器的参数如下：应用范围逆变器品牌Sungrow型号SG250K3频率特性低频电源相数三相铁心形状风冷冷却形式充气式铁心结构心式防潮方式密封式冷却方式风冷式外形结构立式效率(η)97.3%额定功率250（KVA）4.1.1SG250K3性能特点简介概述：SG250K3采用低频隔离变压器设计。输入电压的范围大，保证了接入的光伏阵列有了更多的组合方式。采用光纤隔离技术，抗干扰能力强。优化的电路和结构设计，提高系统散热效率，增强系统稳定性。增强的防护功能，相比教于普通逆变器，增加了直流接地故障保护。专为大型光伏并网电站设计。性能特点：·满足德国要求的有功功率降额（100%，60%，30%，0%）功能·无功功率可调，功率因数范围超前0.95至滞后0.95·最高转换效率达97.3%·模块化设计，方便安装与维护·适应严酷的电网环境·辅助电加热(可选)·适应高海拔应用6000米（超过3000米需降额使用）·德国威图机柜·低电压穿越功能·意大利DK5940认证，欧盟CE认证、金太阳认证通讯：·RS485/以太网/GPRS通讯接口·电脑监控软件安全：·完善的保护功能：过压保护，短路保护，孤岛保护，过热保护，过载保护，直流接地保护·符合标准：EN61000-6-2，EN61000-6-4，EN50178，RD1663/20004.1.2SG250K3电路结构4.1.3技术指标技术参数：型号SG250K3直流侧参数最大直流电压900Vdc启动电压470V满载MPP电压范围450~820V最低电压450V最大直流功率275kWp最大输入电流600A交流侧参数额定输出功率250kW最大交流输出电流397A额定电网电压400Vac允许电网电压310~450Vac额定电网频率50Hz~60Hz允许电网频率47~51.5Hz/57~61.5Hz总电流波形畸变率3%(额定功率)直流电流分量0.5%（额定输出电流）功率因素0.95（超前）~0.95（滞后）系统最大效率97.3%（含变压器）欧洲效率96.7%（含变压器）防护等级IP20（室内）夜间自耗电100W允许环境温度-25~+55℃冷却方式风冷允许相对湿度0~95%，无冷凝允许最高海拔6000米（超过3000米需降额使用）显示与通讯显示触摸屏标准通讯方式RS485可选通讯方式以太网机械参数外形尺寸（宽x高x深）1800x2180x850mm净重2100kg4.1.4并网逆变器图片4.2太阳能电池组件目前在光伏并网系统中，特别是在大型光伏电站中，普遍选用具有较大功率的太阳能电池组件，本系统可选用单块235Wp（35V）单晶硅太阳能电池组件，其工作电压为35V，开路电压约为45V。当然，也可选用其它类型的太阳能电池组件。SG250K3并网逆变器的直流工作电压范围为：450Vdc～880Vdc，最大开路电压900V。经过计算:450V/35V=12.86,820V/35V=23.4,得出：每个光伏阵列可采用13-25块电池组件串联。本方案选14个电池组件串联。每个光伏阵列的峰值工作电压：14×35=490V，开路电压：630V，满足逆变器的工作电压范围。对于每个250KW并网发电单元，需要配置1064块235Wp电池组件，组成4个光伏阵列。整个1MWp并网系统需配置4256块235Wp电池组件。每个主方阵容量250.04KW，共1064块组件。14块为一个子串列，共76串。一个主方阵太阳电池组件布置为19个2*28子阵列，2*28子阵列布置图如下图所示：4.3光伏阵列汇流箱SPV-16光伏阵列汇流箱由南京特玛亨能源科技有限公司生产，主要特点如下：大大简化了系统布线和不必要的损耗；最大可接入16路光伏串列，单路最大电流10A；宽直流电压输入，光伏阵列最高输入电压可达1000VDC；光伏专用保险丝；光伏专用高压防雷器；满足室内、室外安装要求；可实现多台机器并联运行；维护简易、快捷；远程监控（选配）；防护等级IP65；【可选配置】RS485/RS232远程监控；内部配置：国产/进口；光伏专用高压防雷；LED监控各路光伏串列电流；可定制二级防雷汇流箱；【技术参数】光伏阵列输入输入电压范围(VDC)200VDC~1000VDC允许输入路数(N)16路（按客户需求定制）单路阵列最大电流(A)10通信、保护远程监控RS485输出控制高压断路器保护功能阵列防反、高压防雷、过流保护、机器过热机械尺寸、工作环境尺寸(深x宽x高)550x650x220参考重量(Kg)25防护等级IP65使用海拔(m)≤3000温度范围(℃)-20~+65工作原理图如下：4.4直流防雷配电柜太阳电池阵列通过光伏阵列防雷汇流箱在室外进行汇流后，通过电缆接至配电房的直流防雷配电柜再进行一次总汇流，每个250KW并网单元配置5台光伏阵列防雷汇流箱。每台直流防雷配电柜按照1个250KW直流配电单元进行设计，每个直流配电单元接入5台光伏阵列防雷汇流箱，汇流后接至SG250K3逆变器。整个并网系统需配置4台直流防雷配电柜。直流防雷配电柜的电气原理接线图如下图所示：直流防雷配电柜的每个配电单元都具有可分断的直流断路器、防反二极管和防雷器。断路器选用ABB品牌，防雷器选用菲尼克斯品牌。4.5交流配电柜简化系统布线,操作简单、维护方便，提高系统可靠性、安全性，选用ABB断路器，菲尼克斯防雷器等高品质器件。交流配电柜的性能特点如下：交流配电柜主要满足交流配电，方便逆变器交流接入的汇流；交流配电柜输入输出配置交流断路器，方便维护和操作；交流输出母线配置电度表，实现对并网发电系统的计量；交流输出母线安装交流防雷器，防止感应雷对设备造成损坏；交流配电柜可根据系统实际要求定制，交流输出母线可根据系统需要进行分段，原理框图如下：在本方案中有4个交流配电单元。4.5系统接入电网设计（1）系统概述本方案采用的SG250K3并网逆变器适合于直接并入三相低压交流电网（AC380V/50Hz），由于整个系统需要并入10KV的交流中压电网，所以本系统需配置1套10KV升压站，该升压站主要包含10KV主变(0.4/10KV,15000KW)、10KV开关柜、0.4KV开关柜以及直流电源、二次控制柜等装置。（如果发电为学校自用，可以不用10KV主变压器和10KV开关柜）。系统配置4台SG250K3并网逆变器的交流输出直接接入交流配电柜的0.4KV开关柜，经交流低压母线汇流后通过10KV主变(0.4/10KV,1MWp)接入高压的10KV开关柜，并入10KV中压交流电网，从而最终实现系统的并网发电功能。本系统的10KV中压交流电网电气原理框图如下：（2）重要单元的选择①10/0.4KV配电变压器的保护10/0.4KV配电变压器的保护配置采用负荷开关加高遮断容量后备式限流熔断器组合的保护配置，既可提供额定负荷电流，又可断开短路电流，并具备开合空载变压器的性能，能有效保护配电变压器。系统中采用的负荷开关,通常为具有接通、隔断和接地功能的三工位负荷开关。变压器馈线间隔还增加高遮断容量后备式限流熔断器来提供保护。这是一种简单、可靠而又经济的配电方式。开合空载变压器的性能好。本系统中10KV接入配电的负荷为1MWp的10/0.4KV配电变压器，其空载电流一般为额定电流的2%左右。有效保护配电变压器，特别是对于油浸变压器，采用负荷开关加高遮断容量后备式限流熔断器比采用断路器更为有效，有时后者甚至并不能起到有效的保护作用。有关资料表明，当油浸变压器发生短路故障时，电弧产生的压力升高和油气化形成的气泡会占据原属于油的空间，油会将压力传给变压器油箱体，随短路状态的继续，压力进一步上升，致使油箱体变形和开裂。为了不破坏油箱体，必须在20ms内切除故障。如采用断路器，因有继电保护再加上自身动作时间和熄弧时间，其全开断时间一般不会少于60ms，这就不能有效地保护变压器。而高遮断容量后备式限流熔断器具有速断功能，加上其具有限流作用，可在10ms之内切除故障并限制短路电流，能够有效地保护变压器。因此，应采用高遮断容量后备式限流熔断器而尽量不用断路器来保护电器，即便负荷为干式变压器，因熔断器保护动作快，也比用断路器好。从继电保护的配合来讲，在大多数情况下，没有必要在接入柜中采用断路器，这是因为10KV配电网络的首端断路器(即110kV或220kV变电站的10KV馈出线断路器)的保护设置一般为：速断保护的时间为0s，过流保护的时间为0.5s，零序保护的时间为0.5s。若环网柜中采用断路器，即使整定时间为0s动作，由于断路器固有动作时间分散，也很难保证环网柜中的断路器而不是上一级断路器首先动作。高遮断容量后备式限流熔断器可对其后所接设备，如电流互感器、电缆等都可提供保护。高遮断容量后备式限流熔断器的保护范围可在最小熔化电流(通常为熔断器额定电流的2～3倍)到最大开断容量之间。限流熔断器的电流-时间特性，一般为陡峭