30MWP并網(wǎng)光伏電站項目總體技術(shù)方案及發(fā)電量估算

30MWP并網(wǎng)光伏電站項目總體技術(shù)方案及發(fā)電量估算并網(wǎng)光伏電站主要有太陽能電池陣列、并網(wǎng)逆變器、輸配電系統(tǒng)和遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)等組成，包括太陽電池組件、直流電纜及匯流箱、并網(wǎng)逆變器、交流配電、升壓設(shè)備等，其中，太陽電池陣列到并網(wǎng)逆變器的電氣部分稱為光伏發(fā)電系統(tǒng)。1.1設(shè)備選型1.1.1太陽能電池組件的選型（1）選型依據(jù)1）選擇目前市場上流行的電池組件，以便于大批量采購；同時還應(yīng)兼顧在易于搬運條件，選擇大尺寸、高效的電池組件；2）組件各部分抗強紫外線（符合GB/T18950-2003橡膠和塑料管靜態(tài)紫外線心能測定）；3）組件必須符合UL、IEC61215、IEC62108、TU-V標(biāo)準(zhǔn)，保證每塊電池組件的質(zhì)量。（2）太陽能電池類型選擇世界光伏產(chǎn)業(yè)從90年代后半期進(jìn)入快速發(fā)展時期，近10年平均增長率高達(dá)46.78%。2008年世界太陽能電池產(chǎn)量約為6000MWp，比2007年增長了50%。中國于1958年開始研究光伏電池，近10年平均增長率超過100%以上。2007年我國太陽能電池產(chǎn)量1088MWp，超過日本（920MWp）和歐洲（1062.8MWp），成為世界第一大太陽能電池生產(chǎn)國；2008年我國太陽能電池產(chǎn)量約2000MWp，占世界總產(chǎn)量6000MWp的三分之一，居世界首位。目前市場上商用的太能電池主要有以下幾種類型：單晶硅太陽能電池、多晶硅太能電池、非晶硅太陽能電池、碲化鎘電池、銅銦硒電池等。本次設(shè)計采用聚光光伏組件。與傳統(tǒng)的光伏組件相比，聚光光伏組件具有以下優(yōu)勢：單塊組件的高達(dá)460.56Wp的輸出功率。采用聚光技術(shù)，大大的減少組件的投資。更高的轉(zhuǎn)換效率。減少占地面積。表3-1-1為聚光組件的技術(shù)參數(shù)。表3-1-1光伏組件技術(shù)參數(shù)太陽電池組件技術(shù)參數(shù)太陽電池種類ConcentratingTripleJunction太陽電池生產(chǎn)廠家廈門三安光電科技有限公司太陽電池組件生產(chǎn)廠家廈門三安光電科技有限公司太陽電池組件型號G3-1090X技術(shù)指標(biāo)460.56峰值功率聚光倍數(shù)1090X開路電壓（Voc）47.7短路電流（Isc）11.9工作電壓（Vmppt）40.4工作電流（Imppt）11.4尺寸安裝尺寸長39m,高4m重量（單個組件）57kg峰值功率溫度系數(shù)-0.2%/oC開路電壓溫度系數(shù)-0.81V/oC短路電流溫度系數(shù)0.00011A/oC光電轉(zhuǎn)換效率28.5%25年功率衰降20%額定工作溫度-40oC+50oC抗風(fēng)力或表面壓力Ratedfor145kphwinds.Stowat65kph防冰雹能力MeetsIECRequirements,25mmiceballat22m/s絕緣強度600VDCmax防塵抗沙能力Sealedmodulewithsmoothglassfront（2）太陽能光伏方陣單元型式的確定光伏發(fā)電系統(tǒng)通過若干電池組件串聯(lián)成一塊太陽能電池板，若干塊電池板串聯(lián)組成一串以達(dá)到逆變器額定輸入電壓，若干串電池板并聯(lián)達(dá)到系統(tǒng)預(yù)定的額定功率。這些設(shè)備數(shù)量眾多，按一定的間距進(jìn)行布置，構(gòu)成了一個方陣，這個方陣稱之為光伏發(fā)電方陣。其中由若干電池組件串聯(lián)回路構(gòu)成了太陽能電池板構(gòu)成了光伏發(fā)電系統(tǒng)的一個基本陣列單元。目前國內(nèi)外并網(wǎng)發(fā)電的大型光伏電站，均采用單個太陽能組件功率在200W以上的大型組件，以減少組件邊框占用面積，增大電池板的有效面積，提高發(fā)電效率。本工程參考廈門產(chǎn)品進(jìn)行初步分析。電池組件參數(shù)如下：額定功率：483W；額定輸出電壓：40.4V；開路電壓：47.7V；額定輸出電流：11.4A；短路電流：11.9A；外形：1710×1050×640mm；重量：57kg。每個單元配置20塊電池組件，輸出電壓808V；輸出功率9660W。組件分列安裝，每列有9個模組，每個模組包括4個組件，采用跟蹤系統(tǒng)式支架，安裝方式如圖3-1-2所示。圖3-1-2所示聚光光伏陣列固定方式1.1.2逆變器選型并網(wǎng)逆變器是并網(wǎng)光伏電站中的核心設(shè)備。它的可靠性、高效性和安全性會影響到整個光伏系統(tǒng)。對于大型光伏并網(wǎng)系統(tǒng)逆變器的選型，應(yīng)注意以下幾個方面的指標(biāo)比較：（1）光伏并網(wǎng)系統(tǒng)必須對電網(wǎng)和太陽能電池的輸出情況進(jìn)行實時監(jiān)測，對周圍環(huán)境做出準(zhǔn)確判斷，完成相應(yīng)動作，如對電網(wǎng)的投、切控制，系統(tǒng)的啟動、運行、休眠、停止、故障等狀態(tài)檢測，以確保系統(tǒng)安全、可靠的工作。（2）由于太陽能電池的輸出曲線是非線性的，受環(huán)境影響很大，為確保系統(tǒng)能最大輸出電能，需采用最大功率跟蹤控制技術(shù)，通過自尋優(yōu)方法使系統(tǒng)跟蹤并穩(wěn)定運行在太陽能光伏系統(tǒng)的最大輸出功率點，從而提高太陽能輸出電能利用率。（3）逆變器輸出效率：大功率逆變器在滿載時，效率必須在95%以上。在50W/m2的日照強度下，即可向電網(wǎng)供電，在逆變器輸入功率為額定功率10%時，也要保證90%以上的轉(zhuǎn)換效率。(4）逆變器輸出波形：為使光伏陣列所產(chǎn)生的直流電源逆變后向公共電網(wǎng)并網(wǎng)供電，就必須使逆變器的輸出電壓波形、幅值及相位與公共電網(wǎng)一致，實現(xiàn)無擾動平滑電網(wǎng)供電。(5）逆變器輸入直流電壓的范圍：要求直流輸入電壓有較寬的適應(yīng)范圍，由于太陽能電池的端電壓隨負(fù)載和日照強度的變化范圍比較大，這就要求逆變器在較大的直流輸入電壓范圍內(nèi)正常工作，并保證交流輸出電壓穩(wěn)定。(6）光伏發(fā)電系統(tǒng)作為分散供電電源，當(dāng)電網(wǎng)由于電氣故障、誤操作或自然因素等外部原因引起中斷供電時，為防止損壞用電設(shè)備以及確保電網(wǎng)維修人員的安全，系統(tǒng)必須具有孤島保護(hù)的能力。(7）另外應(yīng)具有顯示功能；通訊接口；具有監(jiān)控功能；寬直流輸入電壓范圍；完善的保護(hù)功能等。對于MW級的光伏發(fā)電系統(tǒng)，光伏陣列面積非常大，由于光伏電池組件電流、電壓等性能參數(shù)不可能做到完全一致，因此光伏組件串并聯(lián)時相互之間的影響可能會導(dǎo)致整體光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量下降。不同逆變器技術(shù)參數(shù)對比見表3-1-3。表3-1-3不同逆變器技術(shù)參數(shù)對比序號逆變器型號SC200HESC250HESG500KTLJYNB-500KHE1額定功率200KW250KW500KW500KW2最大支流輸入功率230KWP295KWP550KW550KWP3輸入光伏陣列電壓范圍450-820V450-820V450-820V450-820V4最大直流輸入電壓900V900V900V880V5最大陣列輸入電流472A591A1200A2*611A6最大效率97.3%97.5%98.7%98.8%7額定交流輸出功率200KW250KW500KW500KW8允許頻率工作范圍49.5-50.5HZ49.5-50.5HZ47-51.5HZ49.5-50.5HZ9體積（mm）2000*2120*8502400*2120*8502800*2180*8501800*2120*85010重量（kg）1600107022881800逆變器單機容量不宜過小，單機容量過小，接線復(fù)雜、匯線增多，同時也會造成系統(tǒng)效率的降低。通過對目前國內(nèi)外技術(shù)及商業(yè)化比較成熟的大型并網(wǎng)逆變器進(jìn)行分析，本方案中初選容量為500kW的兩種品牌的并網(wǎng)逆變器，其主要技術(shù)參數(shù)表3-1-4。表3-1-4逆變器技術(shù)參數(shù)表型號技術(shù)指標(biāo)SG500KTL推薦最大光伏陣列輸入功率550KWp最大光伏陣列輸入電壓DC900V光伏陣列MPPT電壓范圍DC450V—DC820V最大直流輸入電流1200A直流輸入路數(shù)16路額定交流輸出功率500KW額定電網(wǎng)電壓及頻率三相AC270V，50Hz允許電網(wǎng)電壓范圍AC210V～AC310V（可設(shè)置）允許電網(wǎng)頻率范圍47Hz～51.5Hz（可設(shè)置）最大效率98.7%歐洲效率98.5%功率因數(shù)≥0.99（額定功率時）【功率因數(shù)調(diào)節(jié)范圍：-0.95～+0.95】總電流波形畸變率（%）<3%（額定功率時）夜間自耗電（W）<100W防護(hù)等級IP20允許環(huán)境溫度-25℃—+55℃允許環(huán)境濕度0～95%，無凝露冷卻方式風(fēng)冷通訊接口RS485或以太網(wǎng)顯示方式觸摸屏（中英文顯示）機械尺寸（寬×高×深）2800×2180×850mm重量（Kg）2288kg接入電網(wǎng)類型IT、TN-S系統(tǒng)自動投運條件直流輸入及電網(wǎng)滿足要求，逆變器自動運行斷電后自動重啟時間5min(時間可調(diào))過/欠壓保護(hù)（有/無）有過/欠頻保護(hù)（有/無）有防孤島效應(yīng)保護(hù)（有/無）有過流保護(hù)（有/無）有防反放電保護(hù)（有/無）有極性反接保護(hù)（有/無）有過載保護(hù)（有/無）有接地故障保護(hù)（有/無）有JYNB-500KHE逆變器具體的技術(shù)參數(shù)類型：JYNB-500KHE輸入?yún)?shù)推薦最大太陽電池陣列功率550kWp直流電壓范圍（MPPT）450~820V允許最大直流電壓880V最大陣列電流2x611AMPPT跟蹤快速、精確MPPT跟蹤接入方式銅排接入輸出參數(shù)額定交流輸出功率500kW運行電網(wǎng)電壓270VAC±10%額定交流電流1069A供電系統(tǒng)TT、TN-C、TN-S運行中的電網(wǎng)頻率50Hz±0.5Hz電壓波動<3%電網(wǎng)電流的諧波畸變<2%功率因數(shù)（額定功率下）1過載能力120%/1min短路保護(hù)150%/（<0.1s）尺寸和重量寬/高/深1000+800/2120/850mm重量1800kg功耗夜間工作模式自耗電≤Approx.40W外部輔助供電1x220V，50Hz效率最大效率98.8%歐洲效率98.6%接口計算機接口RS485通訊以太網(wǎng)/GPRS保護(hù)等級和環(huán)境條件防護(hù)等級IP21絕緣等級50HzAC.3KV/1min爬電距離1kV/5mm防雷等級C（第II級）工作溫度-20℃-+50℃風(fēng)冷√相對濕度，不結(jié)露0-95%噪音<60dB電磁兼容測試GB17625.2–GB/T17626.111.1.3控制系統(tǒng)及支架自動跟蹤系統(tǒng)包括單軸跟蹤系統(tǒng)和雙軸跟蹤系統(tǒng)。單軸跟蹤系統(tǒng)以固定的傾角從東往西跟蹤太陽的軌跡，雙軸跟蹤系統(tǒng)可以隨著太陽軌跡的季節(jié)性升高而變化。自動跟蹤系統(tǒng)增加了光伏方陣接受的太陽能輻射量。不同跟蹤系統(tǒng)在當(dāng)?shù)貤l件對發(fā)電量（與固定支架相比）的影響不同，據(jù)測算和實際驗證，雙軸跟蹤系統(tǒng)能使方陣能量輸出提高35～40%，單軸跟蹤系統(tǒng)能使方陣能量輸出提高15～20%，斜軸跟蹤系統(tǒng)能使方陣能量輸出提高25%左右。本次陣列支架的設(shè)計使用傾斜結(jié)合滾動的兩軸跟蹤結(jié)構(gòu)。模塊安裝在每一個陣列的扭矩跟蹤結(jié)構(gòu)管?？偣灿?個橫向扭力管。軋輥和傾斜方向的驅(qū)動器位于陣列結(jié)構(gòu)的末尾。當(dāng)組件正確組裝以后，系統(tǒng)平衡的重力負(fù)荷在直立方向上。結(jié)構(gòu)的設(shè)計，分析，測試表明系統(tǒng)能抵御風(fēng)速高達(dá)每小時145公里或等效載荷。追蹤系統(tǒng)使用變速馬達(dá)控制器，并使用位置傳感器追蹤系統(tǒng)采用連續(xù)工作模式（不同于暫停/啟動）能提供優(yōu)于0.02度的追蹤精度。采用混合式的跟蹤算法，馬達(dá)控制使用馬達(dá)位置傳感器進(jìn)行閉環(huán)控制，位置控制采用太陽天文軌跡算法進(jìn)行開環(huán)控制。位置校正可使用電流，電壓或者輸出功率等參量進(jìn)行可以直接對不同光伏陣列輸入組串的電流進(jìn)行測量和比較，可靠地檢測出各路光伏組串可能發(fā)生的故障。內(nèi)置輸入組串過載和過電壓保護(hù)裝置。其主要技術(shù)參數(shù)見表3-1-5。表3-1-5直流匯流箱技術(shù)參數(shù)序號項目名稱技術(shù)參數(shù)1輸入光伏陣列電壓范圍250-880V2最大直流輸入電壓900V3直流保險數(shù)量84最大輸入陳列電流16A5每個保險可連接光電阻串?dāng)?shù)26電流測量通道數(shù)87最多并聯(lián)入路數(shù)8或108直流過電壓保護(hù)有9保護(hù)等級IP6510通訊接口采用RS48511環(huán)境溫度-25℃-+55℃12濕度0-95%序號設(shè)備名稱單位數(shù)量1光伏組件個624002系統(tǒng)支架套31063逆變器臺604箱式變壓器臺305直流匯流柜個306直流匯流箱（8口）個5407交流配電柜個301.2光伏系統(tǒng)設(shè)計光伏陣列正南方向安裝，跟蹤系統(tǒng)為二維跟蹤控制。陣列共由30個1MW的子系統(tǒng)構(gòu)成，每個子系統(tǒng)包括一個箱式升壓變壓器和兩個500KW的逆變器。綜合考慮逆變器及聚光電池的技術(shù)特性，取18串為1路，每個逆變器輸入端為61路，兩種逆變器的輸入?yún)?shù)要求相近，所以采用相同形式的串并聯(lián)方式。此時設(shè)計15MW采用陽光逆變器，其余采用京儀逆變器。陽光逆變器輸入為16路直流，取其8路輸入，其余8路備用，選用8路直流匯流箱8個，匯流后送入逆變器。京儀逆變器有兩路輸入，采用8個8路匯流箱匯流之后送到直流匯流柜，直流匯流柜與逆變器用母牌連接。30MW電站共由60個這樣的系統(tǒng)組成?？偟娜萘看蠹s為30.4MW。陣列間距根據(jù)模組的最高點高度H=4m計算；根據(jù)美國SandiaNationalLab設(shè)計的PV-Desidnpro軟件計算，光伏陣列間距為9m。每列模組實際占地面積為：S=9*39=351m2光伏電站共1830列，布置為70排，27列。場區(qū)道路設(shè)計為3條9m寬主干道，5條6m寬分支，場區(qū)陣列占地大約0.642KM2。匯流箱安裝在陣列的下方，逆變器及箱變采用光伏陣列內(nèi)安裝。在光伏陣列中修建逆變器室，每個逆變器室放置兩臺逆變器，箱式變壓器采用戶外布置，與逆變器輸出端用電纜連接。場區(qū)內(nèi)陣列及逆變器位置見圖。1.3上網(wǎng)電量估算本工程在預(yù)可行性研究階段采用縣氣象站的氣象資料作為研究的依據(jù)。海南縣太陽能資源豐富，太陽能利用前景廣闊。1971～2007年37年縣太陽總輻射分布年際變化比較穩(wěn)定，其數(shù)值多在6381.6MJ/m2—6705.1MJ/m2之間，屬于資源豐富帶。本次設(shè)計去多年的平均值6562.3MJ/m2。并網(wǎng)光伏電站項目：位于省海南州縣境內(nèi)，地理坐標(biāo)位于北緯36°13′12.33″、東經(jīng)100°32′27.35″。根據(jù)美國SandiaNationalLab設(shè)計的PV-Designpro軟件計算DNI值為2006.37Kwh/m2。實際平均年發(fā)電量：組件個數(shù)*組件受光