某20MWp地面并網(wǎng)光伏發(fā)電站設(shè)計(jì)及經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

某20MWp地面并網(wǎng)光伏發(fā)電站設(shè)計(jì)及經(jīng)驗(yàn)總結(jié)摘要：建設(shè)光伏發(fā)電站具有很好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。我國幅員遼闊、太陽能資源豐富，在國家政策的支持下，太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)將會(huì)有廣闊的前景。本文介紹格爾木某20MWp地面并網(wǎng)光伏發(fā)電站設(shè)計(jì)，總結(jié)了設(shè)計(jì)和施工過程中應(yīng)注意的問題。關(guān)鍵詞：并網(wǎng) 光伏 發(fā)電站 設(shè)計(jì) 施工1概述光伏發(fā)電站是一次性投資很大、運(yùn)行成本很低、無污染、不消耗礦物資源的清潔能源項(xiàng)目，具有很好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。我國幅員遼闊、太陽能資源豐富，在國家政策的支持下，太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)將會(huì)有廣闊的前景[1]。因此，有必要總結(jié)和研究太陽能光伏發(fā)電站的設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)。筆者有幸參與了格爾木某20MWp地面并網(wǎng)光伏發(fā)電站設(shè)計(jì)，并與建設(shè)及施工方保持緊密合作，本文介紹該光伏發(fā)電站設(shè)計(jì)，總結(jié)了設(shè)計(jì)和施工過程中應(yīng)注意的問題。2工程概況本項(xiàng)目裝設(shè)容量為20MWp，占地面積730畝，位于格爾木市區(qū)東出口，G109以北的戈壁荒灘上。廠區(qū)地貌上處在昆侖山山前傾斜平原的后緣一帶，地形平坦，地表為戈壁荒漠景觀，海拔高程2852.9～2867.6m。廠址距市區(qū)約30km，距G109國道約2.8km，交通便利，運(yùn)輸方便。格爾木日照充足，30年平均水平面總輻射為6929.3MJ/㎡，30年平均年日照時(shí)數(shù)為3102.6h。根據(jù)《太陽能資源評(píng)估辦法》QXT89-2008確定的標(biāo)準(zhǔn)，光伏電站所在地區(qū)屬于“資源最豐富”區(qū)。3系統(tǒng)運(yùn)行方案設(shè)計(jì)遵循美觀性、高效性、安全性的設(shè)計(jì)原則，采用分塊發(fā)電，集中并網(wǎng)的設(shè)計(jì)方案，將系統(tǒng)分成20個(gè)多晶硅太陽電池組件光伏并網(wǎng)發(fā)電方陣進(jìn)行設(shè)計(jì)。每個(gè)光伏并網(wǎng)發(fā)電方陣的電池組件采用串并聯(lián)的方式組成多個(gè)太陽能電池陣列，太陽能電池陣列輸入光伏方陣防雷匯流箱，經(jīng)光伏并網(wǎng)逆變器接入35kV升壓變壓器。每個(gè)太陽能發(fā)電方陣設(shè)一臺(tái)升壓變壓器，升壓變壓器采用美式三相1000kVA雙繞組分裂變壓器。光伏組件陣列、直流匯流箱、逆變器及升壓變壓器以方陣為單位就地布置，經(jīng)35kV電纜集電線路接至35kV配電室。在本次設(shè)計(jì)紅線外還為光伏發(fā)電站35kV側(cè)配置動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置，通過總升壓變壓器并入110kV電網(wǎng)，該部分未在本次設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。光伏發(fā)電系統(tǒng)組成見圖1。圖1光伏發(fā)電系統(tǒng)組成示意圖4太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)根據(jù)建設(shè)方擬采購電池組件情況，本項(xiàng)目采用多晶硅太陽電池組件，總安裝容量為20.10MWp，組件參數(shù)見表1。根據(jù)業(yè)主提供的組件品牌參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體安裝容量如下：＃1～＃3子系統(tǒng)采用京儀涿鹿JY-P156-235W-G30V型多晶硅太陽電池組件12720塊，容量計(jì)為2.9892MWp；＃3～＃20子系統(tǒng)采用晶科JKM245P-60型多晶硅太陽電池組件69840塊，容量計(jì)為17.1108MWp。表1組件參數(shù)表5主要設(shè)備選擇及安裝1）光伏發(fā)電方陣電池組件：電池組件為晶體硅太陽電池組件，組件行間距取為6.9m，取20塊組件為一個(gè)組串，以34°傾角固定安裝。電池組件支架：固定式電池組件支架形式為縱向檁條-橫向鋼架式。匯流箱：匯流箱進(jìn)線為12路、16路，出線1回，進(jìn)線裝有直流熔斷器，出線裝有直流斷路器。安裝方式采用掛式安裝方式，采用螺栓固定。直流防雷配電柜：每臺(tái)500kW并網(wǎng)逆變器配置1臺(tái)直流防雷配電柜。逆變器：光伏發(fā)電站逆變器選用京儀綠能JYNB-500KHE系列500kWp的產(chǎn)品，共40臺(tái)。2）升壓配電方陣35kV出線主要設(shè)備：本工程35kV出線1回，無功補(bǔ)償裝置及接地變壓器。接地變壓器安裝工程包括接地變壓器及其中性點(diǎn)設(shè)備的安裝。變壓器高壓側(cè)通過電纜與35kV開關(guān)柜連接。35kV高壓開關(guān)柜主要設(shè)備及技術(shù)參數(shù)：35kV開關(guān)柜位于生產(chǎn)樓高壓室內(nèi)，設(shè)備成單列布置。3）電氣二次及通信部分光伏發(fā)電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主要由站控層設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備、間隔層設(shè)備組成。電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主要完成對(duì)本電站所有被控對(duì)象安全監(jiān)控及電站整體運(yùn)行、管理的任務(wù)。繼電保護(hù)設(shè)備的范圍：35kV線路保護(hù)、站用變保護(hù)、站用電備用電源自動(dòng)投入裝置。光伏發(fā)電系統(tǒng)在各個(gè)逆變室設(shè)有數(shù)據(jù)采集柜，每面數(shù)據(jù)采集柜含1套通信服務(wù)器及1套數(shù)字式綜合測控裝置。各數(shù)據(jù)采集柜采集的逆變室內(nèi)及室外箱變的負(fù)荷開關(guān)、接地開關(guān)、低壓斷路器等位置狀態(tài)，逆變器信號(hào)、變壓器及組件溫度等信號(hào)通過通信光纜接入變電站。變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后接入計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、顯示。環(huán)境監(jiān)測儀可測量光伏發(fā)電站當(dāng)?shù)貧庀髼l件，包括：風(fēng)速、風(fēng)向、輻照、環(huán)境溫度等環(huán)境參數(shù)。硬件配置包括風(fēng)速傳感器、風(fēng)向傳感器、日照輻射表、測溫探頭、控制盒及支架等。4）交流控制電源系統(tǒng)交流控制電源系統(tǒng)設(shè)置1套UPS，為站控層設(shè)備及火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、電能量計(jì)量系統(tǒng)等設(shè)備提供不間斷的交流電源。同時(shí)設(shè)置一面交流電源配電屏，電壓等級(jí)為AC220V，設(shè)一段電壓母線，為間隔層柜內(nèi)輔助照明加熱等設(shè)備提供交流電源。電源進(jìn)線分別取自0.4kV站用電源系統(tǒng)。5）火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)變電站火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)采用“控制中心報(bào)警方式”，以集中控制器為中心采用編碼傳輸總線方式連接和控制系統(tǒng)內(nèi)各探測、報(bào)警和滅火聯(lián)動(dòng)等設(shè)備。消防控制中心設(shè)置在中控室內(nèi)。6）全站線纜敷設(shè)全站線纜敷設(shè)工程包括35kV高壓電纜、0.4kV電纜、1kV電纜、控制電纜、計(jì)算機(jī)電纜、光纜、通信電纜、高低壓電纜頭制作、光纜熔接、電纜試驗(yàn)、電纜管埋設(shè)、預(yù)埋件及支架安裝等。7）設(shè)備基礎(chǔ)和電纜支架包括所有設(shè)備屏柜基礎(chǔ)的安裝和預(yù)埋，屏柜基礎(chǔ)采用在混凝土中預(yù)埋插筋，將槽鋼和插筋焊接作為屏柜基礎(chǔ)，屏柜基礎(chǔ)必須平整、焊接點(diǎn)不出現(xiàn)虛焊。屏柜基礎(chǔ)滿足承載的要求。包括所有電纜支架的安裝，支架基礎(chǔ)必須平整、焊接點(diǎn)不出現(xiàn)虛焊。支架滿足承載的要求。8）設(shè)備接地及等電位接地所有組件支架通過扁鋼與接地網(wǎng)連接，為節(jié)省鋼材用量，利用支架橫梁做部分接地網(wǎng)聯(lián)結(jié)。發(fā)電區(qū)、生產(chǎn)區(qū)接地網(wǎng)接地電阻應(yīng)不大于1Ω。等電位接地網(wǎng)由裸銅排、絕緣電纜等構(gòu)成，對(duì)主要二次設(shè)備及通信設(shè)備構(gòu)成一個(gè)統(tǒng)一的等電位接地網(wǎng)，通過一點(diǎn)與一次主接地網(wǎng)連接。逆變器室、中控室、太陽能電池方陣、箱式變電站等均與區(qū)域等接地體連接。9）電纜防火全站電纜溝、電纜穿墻、盤柜孔洞的封堵及穿越防火分隔的封堵和電纜防火涂料的施工等。6設(shè)計(jì)及施工中應(yīng)注意的問題1）國家規(guī)范《光伏發(fā)電站設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50797-2012及《光伏發(fā)電站施工規(guī)范》GB50794-2012已發(fā)行，是光伏發(fā)電站設(shè)計(jì)和施工的主要依據(jù)，設(shè)計(jì)及施工人員應(yīng)嚴(yán)格遵守。2）用于光伏發(fā)電站太陽能資源分析的現(xiàn)場觀測數(shù)據(jù)應(yīng)連續(xù)觀測記錄，且不少于一年。3）光伏組件串的設(shè)計(jì)。為使技術(shù)經(jīng)濟(jì)最優(yōu)，光伏發(fā)電站一般采用最大組件串?dāng)?shù)原則設(shè)計(jì)。但在組件串設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮逆變器的MPPT跟蹤范圍、逆變器直流輸入能承受的最大直流電壓、光伏組件的開路電壓/工作電壓的溫度系數(shù)等因數(shù)，現(xiàn)在主流的光伏發(fā)電站組件采用235~250Wp，500KW逆變器的MPPT工作范圍450~820V，組件串常用配置為20個(gè)1串。4）組件基礎(chǔ)。優(yōu)先采用成品鋼樁基礎(chǔ)，施工速度比條基快，施工精度特別是樁頂標(biāo)高控制比條基方便。地質(zhì)條件不允許時(shí)，采用條形基礎(chǔ)。5）組件支架設(shè)計(jì)、加工和安裝。支架連接螺孔，均盡量采用橢圓孔，增加安裝時(shí)調(diào)整的余地。支架支腿底板的2個(gè)螺孔建議采用兩個(gè)方向的橢圓孔，增加調(diào)整的余地。C型鋼檁條的開口方向建議朝下方，有利于受風(fēng)的剪切力，也有利于保護(hù)光伏電纜，此檁條是組件之間光伏電纜的通路，若朝上，可能積水。7結(jié)語光伏發(fā)電站設(shè)計(jì)和施工應(yīng)貫徹落實(shí)國家有關(guān)法律、法規(guī)和政策，充分利用太陽能資源。本文介紹格爾木某光伏發(fā)電站設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，并總結(jié)了設(shè)計(jì)和施工過程中應(yīng)