深圳國(guó)際園林花卉博覽園并網(wǎng)型高效環(huán)保太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)

深圳國(guó)際園林花卉博覽園并網(wǎng)型高效環(huán)保太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)

2004年8月，由深圳市政府投資，由中國(guó)生態(tài)科學(xué)院北京科諾實(shí)業(yè)有限公司建設(shè)。2004年9月23日至2005年3月23日期間,在該園內(nèi)舉辦中國(guó)第五屆國(guó)際園林花卉博覽會(huì),是深圳市政府重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目。共有25個(gè)國(guó)家、67個(gè)國(guó)內(nèi)城市和地區(qū)在此參展,園區(qū)內(nèi)共有景點(diǎn)100多個(gè)。此電站的建成和成功運(yùn)行,為我國(guó)太陽(yáng)能技術(shù)的發(fā)展起到良好的示范作用。該電站采用與市電直接并網(wǎng)的運(yùn)行方式,是目前亞洲最大的并網(wǎng)太陽(yáng)能光伏電站。該電站總?cè)萘?000.322kWp,光伏組件總面積7660m2,年發(fā)電能力約為100萬(wàn)kWh(IMWP),相當(dāng)于每年可節(jié)省標(biāo)準(zhǔn)煤約384噸,年減排二氧化碳約170余噸,減排二氧化硫約7.68噸。與常規(guī)能源發(fā)電比較,并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用很低,節(jié)約了運(yùn)營(yíng)成本。并網(wǎng)發(fā)電高效環(huán)保太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行方式基本上可分為兩類,即:獨(dú)立運(yùn)行和并網(wǎng)運(yùn)行。獨(dú)立運(yùn)行的光伏發(fā)電系統(tǒng)需要有蓄電池作為儲(chǔ)能裝置,它主要用于無(wú)電網(wǎng)的邊遠(yuǎn)地區(qū)及人口分散地區(qū)。由于必須有蓄電池儲(chǔ)能裝置,所以整個(gè)系統(tǒng)的造價(jià)很高。在有公共電網(wǎng)的地區(qū),光伏發(fā)電系統(tǒng)一般與電網(wǎng)連接,即采用并網(wǎng)運(yùn)行方式,這要求逆變器具有同電網(wǎng)連接的功能。并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是可以省去蓄電池,而將電網(wǎng)作為自己的儲(chǔ)能單元,具有更高的發(fā)電效率和更好的環(huán)保性能。在進(jìn)行深圳國(guó)際園林花卉博覽園1MWp并網(wǎng)太陽(yáng)能電站設(shè)計(jì)時(shí),主要考慮以下幾個(gè)因素:一是美觀性。由于本項(xiàng)目的公眾影響力,美觀與否非常重要。電池板安裝在綜合展館、花卉展館、游客服務(wù)管理中心、南區(qū)游客服務(wù)中心和北區(qū)東山坡上,除北區(qū)東山坡太陽(yáng)電池板的安裝傾角與平整后的坡面角度基本一致(為23°)外,其余四個(gè)建筑物屋頂?shù)奶?yáng)電池板的安裝均與屋頂結(jié)構(gòu)密切配合,保持屋頂?shù)娘L(fēng)格和美觀,布局宜采用對(duì)稱方案。二是太陽(yáng)輻照量。為了增加光伏陣列的輸出能量,盡可能地將更多的太陽(yáng)電池板普照在陽(yáng)光下,且避免太陽(yáng)電池板之間互相遮光,以及被高塔、屋頂邊緣及其他障礙物遮擋陽(yáng)光。對(duì)于邊緣區(qū)域,在一年中某些時(shí)間或者一天中的某些時(shí)段會(huì)受到局部遮擋的太陽(yáng)電池板,為了獲取更多的能量輸出,將這部分太陽(yáng)電池板接入串式逆變器(StringInverter),以將陰影遮蔽的影響降低到最小。三是電纜長(zhǎng)度。從太陽(yáng)電池到接線箱、接線箱到逆變器以及從逆變器到并網(wǎng)交流配電柜的電力電纜應(yīng)盡可能保持在最短距離,以減小線路的壓降損失,提高系統(tǒng)的輸出能量;減小電纜尺寸以降低成本,同時(shí)減輕屋頂負(fù)荷并增加其靈活性。通常,在進(jìn)行太陽(yáng)能光伏電站設(shè)計(jì)時(shí),需要將直流部分的線路損耗控制在3-4%以內(nèi)。系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)成熟該電站主要設(shè)備從德國(guó)、澳大利亞、日本進(jìn)口,達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,經(jīng)委托專業(yè)部門檢測(cè),完全符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及國(guó)際相關(guān)規(guī)范。并網(wǎng)型太陽(yáng)能光伏電站是利用太陽(yáng)電池板將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成直流電能,再通過逆變器將直流電逆變成50赫茲、230/400伏的三相或230V的單相交流電。逆變器的輸出端通過配電柜與變電所內(nèi)的變壓器低壓端(230/400伏)并聯(lián),對(duì)負(fù)載供電,并將多余的電能通過變壓器送入電網(wǎng)。本電站無(wú)蓄電池儲(chǔ)能設(shè)備,當(dāng)陰雨天無(wú)太陽(yáng)時(shí),由電網(wǎng)供電給負(fù)載。主要部件1MWp并網(wǎng)太陽(yáng)能電站的主要部件包括太陽(yáng)電池板(光伏組件)和并網(wǎng)逆變器,均采用了國(guó)際上先進(jìn)而又成熟的技術(shù),這些技術(shù)已通過十多年的成功運(yùn)行的考驗(yàn)。共采用了三種型號(hào)的太陽(yáng)電池板,分別是:BP太陽(yáng)能公司生產(chǎn)的單晶硅光伏組件BP4170S(功率為170Wp)、多晶硅光伏組件BP3160S(功率為160Wp)以及日本京瓷公司生產(chǎn)的多晶硅光伏組件KC167G(功率為167Wp)。BP太陽(yáng)能和日本京瓷公司均為世界上太陽(yáng)電池板產(chǎn)量前五位的大公司。所采用的并網(wǎng)逆變器也分為三種型號(hào):SC125LV(額定功率為125kW)、SC90(額定功率為90kW)以及SB2500(額定功率為2.5kW)。其中,SC125LV、SC90為集中型逆變器(CentralInverter),SB2500為串式逆變器(StringInverter)。上述三種型號(hào)的并網(wǎng)逆變器均由德國(guó)的SMA公司生產(chǎn),其在歐洲的并網(wǎng)逆變器市場(chǎng)占有率為80%以上。系統(tǒng)構(gòu)成深圳國(guó)際園林花卉博覽園的1MWp并網(wǎng)太陽(yáng)能電站分為五個(gè)子系統(tǒng),分別安裝在四個(gè)場(chǎng)館及北區(qū)東山坡。總共安裝了6048塊光伏組件和45臺(tái)逆變器。這5個(gè)安裝地點(diǎn)的太陽(yáng)能發(fā)電子系統(tǒng)采用了就地并網(wǎng)的技術(shù)方案。關(guān)鍵技術(shù)安全可靠與建筑牢固結(jié)合本電站利用螺栓和型鋼把光伏組件固定在建筑屋面上,對(duì)屋面起到了良好的隔熱效果,其設(shè)計(jì)按50年一遇的臺(tái)風(fēng)考慮,符合國(guó)家有關(guān)的技術(shù)政策和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范;符合施工技術(shù)裝備條件;無(wú)特殊材料要求的品種;建筑與設(shè)備安裝之間無(wú)矛盾。優(yōu)質(zhì)的電能輸出SMA公司所生產(chǎn)的集中型和串式逆變器均配置有高性能濾波電路,使得逆變器交流輸出的電能質(zhì)量很高,不會(huì)對(duì)電網(wǎng)質(zhì)量造成污染。在輸出功率≥50%額定功率、電網(wǎng)波動(dòng)<5%情況下,SC125LV和SC90逆變器的交流輸出電流總諧波分量(THD)<3%,SB2500逆變器的交流輸出電流總諧波分量(THD)<4%。SC125LV、SC90和SB2500逆變器均為并網(wǎng)型逆變器,在運(yùn)行過程中,需要實(shí)時(shí)采集交流電網(wǎng)的電壓信號(hào),通過閉環(huán)控制,使得逆變器的交流輸出電流與電網(wǎng)電壓的相位保持一致,所以功率因數(shù)能保持在1.0附近?！肮聧u效應(yīng)”防護(hù)手段“孤島效應(yīng)”指在電網(wǎng)失電情況下,發(fā)電設(shè)備仍作為孤立電源對(duì)負(fù)載供電這一現(xiàn)象?！肮聧u效應(yīng)”對(duì)設(shè)備和人員的安全存在重大隱患。SC125LV、SC90和SB2500逆變器均采用被動(dòng)式和主動(dòng)式兩種“孤島效應(yīng)”檢測(cè)方法。被動(dòng)式檢測(cè)方法指實(shí)時(shí)檢測(cè)電網(wǎng)電壓的幅值、頻率和相位。當(dāng)電網(wǎng)失電時(shí),會(huì)在電網(wǎng)電壓的幅值、頻率和相位參數(shù)上產(chǎn)生跳變信號(hào),通過檢測(cè)跳變信號(hào)來(lái)判斷電網(wǎng)是否失電;主動(dòng)式檢測(cè)方法指對(duì)電網(wǎng)參數(shù)產(chǎn)生小干擾信號(hào),通過檢測(cè)反饋信號(hào)來(lái)判斷電網(wǎng)是否失電。在并網(wǎng)逆變器檢測(cè)到電網(wǎng)失電后,會(huì)立即停止工作。當(dāng)電網(wǎng)恢復(fù)供電時(shí),并網(wǎng)逆變器并不會(huì)立即投入運(yùn)行,而是需要持續(xù)檢測(cè)電網(wǎng)信號(hào)在一段時(shí)間(如90秒鐘)內(nèi)完全正常,才重新投入運(yùn)行。電氣隔離SC125LV、SC90和SB2500逆變器均帶有隔離變壓器,使得逆變器的直流輸入和交流輸出之間電氣隔離開來(lái)。直流側(cè)的太陽(yáng)電池板陣列為“浮地”,正負(fù)極與地之間都沒有電氣連接,且逆變器在運(yùn)行過程中,實(shí)時(shí)檢測(cè)直流正負(fù)極的對(duì)地阻抗,從而保證了逆變器直流側(cè)的短路故障不會(huì)影響到電網(wǎng)。完善的監(jiān)測(cè)手段電站共提供了兩種監(jiān)測(cè)手段:第一種手段是可由安裝在集中型逆變器和SBC+面板上的LCD液晶顯示屏上分別觀察到集中型逆變器和串式逆變器的運(yùn)行參數(shù)(包括直流輸入電壓和電流、交流輸出電壓和電流、功率、電網(wǎng)頻率等)及故障代碼和信息。SBC+全稱為SunnyBoyControlPlus,具有測(cè)量環(huán)境參數(shù)如輻照度、環(huán)境溫度等、收集串式逆變器運(yùn)行信息的功能,同時(shí)還具有與PC機(jī)通訊的功能。第二種手段是可通過安裝在五個(gè)子系統(tǒng)太陽(yáng)能控制室的PC機(jī)上觀察到本系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù),其中安裝在綜合展館太陽(yáng)能控制室的PC機(jī)還作為中央監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī),實(shí)時(shí)采集其余四個(gè)安裝地點(diǎn)的運(yùn)行數(shù)據(jù),并可