學(xué)校建筑屋頂分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

學(xué)校建筑屋頂分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案1.1接入系統(tǒng)方案本系統(tǒng)共用5臺(tái)500kW逆變器。根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司2009年7月《光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》（試行），小型光伏電站接入電壓等級(jí)為0.4kV；中型光伏電站接入電壓等級(jí)為10‐35kV；大型光伏電站接入電壓等級(jí)為66kV及以上電網(wǎng)。根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司《光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》，本項(xiàng)目新建光伏發(fā)電系統(tǒng)總裝機(jī)容量為2.5MW，采取就地消納，故采用0.4kV并網(wǎng)點(diǎn)，不同電壓等級(jí)接入電網(wǎng)。滿(mǎn)足本工程接入系統(tǒng)需求。建議本期光伏發(fā)電系統(tǒng)低壓側(cè)并網(wǎng)，具體以本項(xiàng)目的接入系統(tǒng)審查意見(jiàn)為準(zhǔn)，最終接入系統(tǒng)方案以電網(wǎng)主管部門(mén)的接入系統(tǒng)報(bào)告審批意見(jiàn)為準(zhǔn)。1.2 光伏方陣電氣設(shè)計(jì)1.2.1系統(tǒng)直流側(cè)最高工作電壓在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，系統(tǒng)直流側(cè)的最高工作電壓主要取決于逆變器直流側(cè)最高電壓，以及在直流回路中直流斷路器額定工作電壓。但設(shè)備的工作電壓與設(shè)備所處的工作環(huán)境和海拔高度有關(guān)，南昌市處于北亞熱帶和暖溫帶過(guò)渡地帶地區(qū),空氣相對(duì)比較潮濕，根據(jù)GB311.1《高壓輸變電設(shè)備的絕緣配合》、GB/T16935《低壓系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的絕緣配合》及直流開(kāi)關(guān)、并網(wǎng)逆變器的資料，電站現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的絕緣水平應(yīng)與正常使用條件基本相當(dāng)。1.2.2組件串聯(lián)方式設(shè)計(jì)在計(jì)算組件串聯(lián)數(shù)量時(shí)，必須根據(jù)組件的工作電壓和逆變器直流輸入電壓范圍，同時(shí)需要考慮組件的開(kāi)路電壓溫度系數(shù)。并網(wǎng)逆變器SG500K3為例，最大陣列開(kāi)路電壓880V，MPPT范圍450V-820V。多晶240Wp組件開(kāi)路電壓為37.5V，峰值工作電壓30V。設(shè)串聯(lián)組件數(shù)為S，最多為Smax，①Smax=UDCmax/VOC=880V/37V=23.8(塊),選取23塊，結(jié)合廠(chǎng)家推薦的最佳MPPT范圍560V-620V，則S=600/30=20(塊)。每支路的太陽(yáng)電池組件功率為20×240Wp=4800Wp。S＜Smax，每支路串聯(lián)20塊組件滿(mǎn)足系統(tǒng)耐用及最大功率跟蹤的要求。SG250K3，SG500K3同樣可以選擇組件串聯(lián)排列方陣。組件串聯(lián)的最大功率點(diǎn)電壓=20×30V=600V＜880V。故設(shè)計(jì)符合要求。1.2.3電氣系統(tǒng)防孤島效應(yīng)設(shè)計(jì)孤島效應(yīng)是指光伏系統(tǒng)并網(wǎng)逆變器在并入的電網(wǎng)失壓時(shí)或電網(wǎng)斷電時(shí)，逆變器仍然保持對(duì)失壓電網(wǎng)中的某一部分線(xiàn)路繼續(xù)供電的狀態(tài)，這樣電力孤島效應(yīng)區(qū)域會(huì)發(fā)生電壓和頻率不穩(wěn)定現(xiàn)象，有可能對(duì)外部設(shè)備造成損壞或發(fā)生觸電安全事故。根據(jù)《光伏系統(tǒng)并網(wǎng)技術(shù)要求》GB/T19939‐2005對(duì)于防孤島效應(yīng)的規(guī)定：當(dāng)光伏系統(tǒng)并入的電網(wǎng)失壓時(shí)，必須在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)（2s內(nèi)）將該光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)斷開(kāi)，防止出現(xiàn)孤島效應(yīng)。為此，在該發(fā)電項(xiàng)目孤島效應(yīng)設(shè)計(jì)時(shí)，接入交流接觸器對(duì)孤島效應(yīng)進(jìn)行防護(hù)，即當(dāng)電網(wǎng)電壓斷電時(shí)并入電網(wǎng)的接觸器線(xiàn)圈失電，連接在并網(wǎng)回路的接觸器常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，使并網(wǎng)回路斷開(kāi)逆變器停止工作，起到整體對(duì)于孤島效應(yīng)的防護(hù)作用。1.2.4電氣系統(tǒng)構(gòu)成選型設(shè)計(jì)太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)由光伏組件、直流匯流箱、并網(wǎng)逆變器、計(jì)量裝置、上網(wǎng)配電系統(tǒng)及監(jiān)控系統(tǒng)組成。太陽(yáng)能通過(guò)光伏組件轉(zhuǎn)化為直流電力，通過(guò)直流匯流箱匯集至并網(wǎng)型逆變器，將直流電能轉(zhuǎn)化為與電網(wǎng)同頻率、同相位的正弦波電流。直流逆變?yōu)?80V交流后并入廠(chǎng)內(nèi)電網(wǎng)。1.3系統(tǒng)設(shè)備選型設(shè)計(jì)1.3.1光伏組件選型設(shè)計(jì)對(duì)于該并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)電池組件選型遵循以下原則：●在兼顧易于搬運(yùn)條件下，選擇大尺寸，高效的電池組件；●選擇易于接線(xiàn)的電池組件；●組件各部分應(yīng)能抗強(qiáng)紫外線(xiàn)（符合GB/T18950‐2003橡膠和塑料管靜態(tài)紫外線(xiàn)心能測(cè)定）；線(xiàn)纜等應(yīng)抗扭折和摩擦；目前，世界光伏市場(chǎng)上，主要產(chǎn)品為多晶硅及單晶硅太陽(yáng)電池組件。英利公司具備生產(chǎn)多晶硅及單晶硅電池組件的技術(shù)能力，之所以選擇多晶硅技術(shù)的太陽(yáng)電池組件。因?yàn)檩^之單晶技術(shù)，具有下述優(yōu)勢(shì)：①低成本、工業(yè)規(guī)模化生產(chǎn)多晶硅技術(shù)為采用鑄錠、切片技術(shù)進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)，隨著切片技術(shù)的進(jìn)步，硅片已經(jīng)達(dá)到180uM厚度，故相較于單晶及其他太陽(yáng)能電池產(chǎn)品，多晶硅電池更適于大規(guī)模生產(chǎn)，通過(guò)大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)成本降低，從而有利于太陽(yáng)能光伏發(fā)電的推廣應(yīng)用。②高效率本項(xiàng)目選用多晶硅組件的轉(zhuǎn)換效率＞14%--達(dá)每平方米瓦，代表了目前世界上商業(yè)化多晶硅組件產(chǎn)品的最高水平。雖然目前商業(yè)化生產(chǎn)的單晶硅電池的轉(zhuǎn)換效率要比多晶硅高約1%，但考慮相同效率的多晶硅電池與單晶硅電池封裝成組件時(shí)，由于單晶硅組件的有效發(fā)電面積少于多晶硅組件（受單晶棒直徑限制，為了充分利用原材料，切割的單晶硅片的四個(gè)邊角為小圓形—否則將會(huì)更加提高單晶硅片的成本，從而減少了組件的有效采光面積），所以，在相同效率的上述兩種電池封裝成組件之后，多晶產(chǎn)品的組件效率要高于單晶產(chǎn)品，因此，即使單晶電池效率比多晶電池要高，但在封裝成組件之后，組件效率差距要小于1%。低衰減、長(zhǎng)壽命。多晶電池組件擁有與單晶電池組件相同的壽命-長(zhǎng)達(dá)25年，且衰減很小，20年衰減不高于20%，10年衰減不高于10%。在遵循以上組件選型原則的前提下，本項(xiàng)目太陽(yáng)能電池組件選用235瓦高效多晶硅產(chǎn)品。該組件具有高轉(zhuǎn)換效率、高質(zhì)量，25年的使用壽命，組件安裝方便、快捷，被廣泛應(yīng)用在BIPV等并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)等領(lǐng)域。1.3.2逆變器選型設(shè)計(jì)參照標(biāo)準(zhǔn)：《光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》GB/Z19964‐2005《光伏系統(tǒng)并網(wǎng)技術(shù)要求》GB/T19939-2005《光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》Q(chēng)/GDW617-2011《光伏（PV）系統(tǒng)電網(wǎng)接口特性》GB/T20046-2006《400V以下并網(wǎng)光伏專(zhuān)用逆變器技術(shù)條件和試驗(yàn)方法》CGC/GF001:2009根據(jù)以上規(guī)范要求，本項(xiàng)目選擇規(guī)格為SG500K3三相并網(wǎng)逆變器。之所以選擇此產(chǎn)品，有如下考慮：①技術(shù)先進(jìn)，研發(fā)力量雄厚選取一家專(zhuān)注于太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源電源產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)和銷(xiāo)售的高新技術(shù)企業(yè)。主要產(chǎn)品有光伏逆變器和控制器、風(fēng)機(jī)變流器、回饋式節(jié)能負(fù)載、電力系統(tǒng)電源等，并提供系統(tǒng)解決方案的設(shè)計(jì)及技術(shù)服務(wù)，是我國(guó)最大的光伏電源產(chǎn)品的研發(fā)生產(chǎn)企業(yè)，也是我國(guó)光伏和風(fēng)力發(fā)電行業(yè)為數(shù)極少的掌握多項(xiàng)核心技術(shù)并擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的企業(yè)之一。并網(wǎng)逆變器具有如下功能特點(diǎn)?！耠娔苜|(zhì)量保障?！耠妷浩畋Ｗo(hù)。●諧波和小型畸變。●電壓不平衡度保護(hù)?！襁^(guò)/欠電壓保護(hù)?！襁^(guò)/欠頻率保護(hù)?！穹拦聧u效應(yīng)。根據(jù)《光伏系統(tǒng)并網(wǎng)技術(shù)要求》GB/T19939-2005對(duì)于防孤島效應(yīng)的規(guī)定：當(dāng)光伏系統(tǒng)并入的電網(wǎng)失壓時(shí)，必須在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)（２S內(nèi)）將該光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)斷開(kāi)，防止出現(xiàn)孤島效應(yīng)。1.3.3電線(xiàn)、電纜選型設(shè)計(jì)電氣連接應(yīng)有牢固的機(jī)械強(qiáng)度使熱循環(huán)引起的松動(dòng)減小到最小并提供足夠的電源線(xiàn)扣。在光伏組件和逆變器器間采用防水、機(jī)械良好和表皮防紫外線(xiàn)的光伏系統(tǒng)專(zhuān)用電纜連接。導(dǎo)線(xiàn)連續(xù)通過(guò)的最大電流額定值不小于總陣列短路電流的125%，并且不小于導(dǎo)線(xiàn)過(guò)電流保護(hù)器件的額定值。逆變器直流側(cè)采用耐候性好的光伏發(fā)電系統(tǒng)專(zhuān)用銅芯軟電纜（導(dǎo)線(xiàn)），電纜（導(dǎo)線(xiàn)）能夠在-50℃~+100℃的環(huán)境溫度下正常工作，導(dǎo)線(xiàn)耐壓不小于1000V，太陽(yáng)電池組件的串并聯(lián)所使用的電纜線(xiàn)應(yīng)滿(mǎn)足抗紫外線(xiàn)、抗老化、抗高溫、防腐蝕和阻燃等性能要求，電纜（導(dǎo)線(xiàn)）經(jīng)過(guò)紫外線(xiàn)長(zhǎng)期照射后不會(huì)發(fā)生硬化、絕緣降低，滿(mǎn)足不少于20年室外使用的要求。逆變器的交流側(cè)使用阻燃銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套電力電纜。采用標(biāo)準(zhǔn)：IEC60512Part3IEC60364-7-712IEC60512Part3直流電源導(dǎo)線(xiàn)應(yīng)根據(jù)允許壓降選擇適當(dāng)?shù)慕孛?，其?jì)算公式如下：U=IL/ΥSS:導(dǎo)線(xiàn)的截面積（mm2）I:導(dǎo)線(xiàn)通過(guò)的最大電流AL:導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度mΥ:導(dǎo)電系數(shù)鋁的為Υ=34銅Υ=57ΔU：允許電壓降交流電源導(dǎo)線(xiàn)應(yīng)根據(jù)最大負(fù)荷和電力電纜的安全載流量（即導(dǎo)線(xiàn)最大容許持續(xù)負(fù)荷）選擇截面。選擇導(dǎo)線(xiàn)截面，應(yīng)符合下列要求：線(xiàn)路電壓損失應(yīng)滿(mǎn)足用電設(shè)備正常工作及起動(dòng)時(shí)端電壓的要求；按敷設(shè)方式確定的導(dǎo)體載流量，不應(yīng)小于計(jì)算電流；導(dǎo)體應(yīng)滿(mǎn)足動(dòng)穩(wěn)定與熱穩(wěn)定的要求；沿不同冷卻條件的路徑敷設(shè)絕緣導(dǎo)線(xiàn)和電纜時(shí)，當(dāng)冷卻條件最壞段的長(zhǎng)度超過(guò)5m，應(yīng)按該段條件選擇絕緣導(dǎo)線(xiàn)和電纜的截面，或只對(duì)該段采用大截面的絕緣導(dǎo)線(xiàn)和電纜。導(dǎo)體的允許載流量，應(yīng)根據(jù)敷設(shè)處的環(huán)境溫度進(jìn)行校正，溫度校正系數(shù)可按下式計(jì)算：K＝√(t1-t2)/√(t0-