并网光伏发电系统工程设计案列

并网光伏发电系统工程设计实例 实实例例 1 10 kW 并网光伏并网光伏发电发电系系统设计统设计 太阳能并网光伏发电系统设计的总则是 1 并网光伏发电系统的配电系统是在原有的基础上增加的 采取尽量不改造原有 配电回路的原则 因此 将光伏发电系统的并网点选择在低压配电柜上 2 考虑到并网光伏发电系统在安装及使用过程中的安全性及可靠性 在并网逆变 器直流输人端加装直流配电接线箱 3 并网逆变器采用三相四线制输出方式 1 并网光伏并网光伏发电发电系系统组统组成成 10kW 级的并网光伏发电系统采用集中并网方案 通过 1 台 SGLOK3 并网逆变器 接 AC380 V 50 Hz 三相交流低压电网进行并网发电 并网光伏发电系统的主要组成包括 太阳能电池组件及其支架 直流防雷配电柜 光伏并网逆变器 带工频隔离 交流防雷配 电柜 系统通信及监控装置 系统发电计量装置 系统防雷接地装置 土建及配电房等基 础设施 整个系统的电缆连接线 10 kw 级的并网光伏发电系统的太阳电池子阵列采取经过直流防雷配电柜汇流后输 入到光伏并网逆变器 再经过交流防雷配电柜接入 AC 220 V 50 Hz 三相交流低压电网 另外系统配有通信软件和监控装置 实时监测系统的运行状态和工作参数 并存储相关 的历史数据 2 光伏并网逆光伏并网逆变变器的器的选择选择 针对 10 kW 的并网光伏发电系统 整个系统选用型号为 SG10K3 的光伏并网逆变 器 1 台 SG10K3 光伏并网逆变器采用美国 T1 公司 32 位专用 DSP LF2407A 控制芯片 主电路采用智能功率 IPM 模块 运用电流控制型 PWM 有源逆变技术和优质高效隔离 变压器 实现太阳能电池阵列和电网之间的相互隔离 可靠性高 保护功能齐全 且具有 电网侧高功率因数正弦波电流 无谐波污染供电等特点 该并网逆变器的主要技术性能 特点如下 1 具有直流输人手动分断开关 交流电网手动分断开关 2 具有先进的孤岛效应检测方案 3 具有过载 短路 电网异常等故障保护及告警功能 4 宽直流输人电压范围 220 450 V 整机效率高达 93 5 人性化的 LCD 液晶界面 通过按键操作 液晶显示屏 LCD 可清晰显示实时信息 6 逆变器具有完善的监控功能能存储运行数据 实时故障数据 历史故障数据 总 发电量数据 历史发电量数据 7 可提供 RS 485 或 Ethernet 以太网 远程通信接口 其中 RS 485 遵循 Modbus 通 信协议 Ethernet 以太网 接口支持 TCP IP 协议 支持动态 DHCP 或静态获取 IP 地址 SG10K3 并网逆变器技术参数见表 6 26 SG10K3 并网逆并网逆变变器技器技术术参数参数 型 号SG10K3夜间自耗电 10W 隔离方式工频变压器保护功能 极性反接保护 短路保护 孤 岛效应保护 过热保护 直流 过载保护 接地保护等 最大太阳电池阵列功率12kW通信接口RS 485 或以太网 选配 最大阵列开路电压450V DC使用环境温度 10 40 太阳电池最大功率点跟 踪 MPPT 范围 220 450V DC使用环境湿度0 95 不结露 最大阵列输入电流50A噪声 45dB MPPT 精度 99 尺寸 深 宽 高 350mm 569mm 243mm 额定交流输出功率10kW防护等级IP20 室内 总电流波形畸变率 3 额定功率时 电网监控按照 UL1741 标准 功率因数 0 99电磁兼容EN50081 part1 EN50082 part1 最大效率94 电磁干扰EN6 1000 3 4 允许电网电压范围 三 相 320 440VAC认证CE 允许电网频率范围47 51 5Hz 注 从太阳能电池组件到接线箱 从接线箱到逆变器以及从逆变器到并网交流配电柜的电力电缆注 从太阳能电池组件到接线箱 从接线箱到逆变器以及从逆变器到并网交流配电柜的电力电缆 应尽可能保持在最短距离 减小线路的压降损失 提高系统的输出能量 减小电缆尺寸以降低成本 应尽可能保持在最短距离 减小线路的压降损失 提高系统的输出能量 减小电缆尺寸以降低成本 同时减轻屋顶负荷并增加其灵活性 由于连接电缆的长度较长 应尽可能按最短距离布置电缆 通常 同时减轻屋顶负荷并增加其灵活性 由于连接电缆的长度较长 应尽可能按最短距离布置电缆 通常 在进行太阳能光伏电站设计时 需要将直流部分的线路损耗控制在在进行太阳能光伏电站设计时 需要将直流部分的线路损耗控制在 3 3 4 4 3 太阳太阳电电池池阵阵列的列的设计设计 根据 10 kW 的并网光伏发电系统安装地点的气象信息 选用的单块太阳能电池组 件的主要技术参数如下 功率为 180W 开路电压为 40V 最佳工作电压为 34V 如采用 180W 组件 单串太阳能电池的太阳能电池组件构成一个串列 串联的组件数量 NS 280 34 8 块 这样单个太阳能电池阵列的功率 PC 8 180 W 1440 W 一台 SG10K3 逆变器需要配置太阳电池子串列的数量 NP 10000 1440 7 组 则 10 kW 的太阳电池阵 列单元设计为 7 个串列并联 共计 56 块太阳能电池组件 实际功率达到 10080 W 共需 要 56 块 180 W 的太阳能电池组件 组成 7 个太阳能电池阵列 4 直流 交流防雷配直流 交流防雷配电电柜柜设计设计 系统配置 1 台直流防雷配电柜 按照 1 个 10 kW 的直流配电单元进行设计 每个直 流配电单元经过直流断路器和防雷器后输入到 SG10K3 的光伏并网逆变器 系统配置 1 台交流防雷配电柜 按照 1 个 10 kW 的交流配电单元进行设计 每台逆 变器的交流输出接入交流配电柜 经交流断路器并入单相交流低压电网 交流配电柜配 有交流电压表和电流表 可以直观地显示电网侧电压及电流 配置电度表用来计量系统 的发电量 并在电网侧配置总防雷器 5 监监控装置控装置 系统采用高性能工业控制 PC 作为系统的监控主机 可以连续每天 24 h 不间断对所 有的并网逆变器进行运行数据的监测 工控机和所有光伏并网逆变器之间的通信可采 用 RS 485 总线或 Ethemet 以太网 并网光伏发电系统的监测软件使用光伏并网系统专 用网络版监测软件 SPS PVNET Vel2 0 该软件可连续记录运行数据和故障数据 选用 大的液晶电视作为显示输出接口 这样将具有非常好的显示效果 实实例例 2 100 kW 并网光伏并网光伏发电发电系系统设计统设计 1 1 集中并网光伏发电系统集中并网光伏发电系统 2 2 屋顶支架系统屋顶支架系统 3 3 数据采集及监控系统数据采集及监控系统 数据采集系统由并网光伏发电系统关键数据采集系统和气象数据采集系统构成 并 网光伏发电系统关键数据由集中并网逆变器采集存储 并网光伏发电系统关键数据采集 系统主要采集直流侧电压 电流 电网各相电压 电流 毎日发电量 总发电量等 气象 数据则由专门采集系统进行采集存储 气象数据采集包括倾斜面辐照 水平面辐照 散 射辐照 直接辐射 风向 风速 雨量 环境温度 组件温度等有关数据 两套数据采集系统通过 RS 485 通信可在上位 PC 监控系统显示存储的数据和信息 及系统的工作状态 并可以通过卫星发射器进行异地远程数据传输 4 4 交流升压变压器交流升压变压器 根据单台逆变器的容量大小 升压变压器选择如下 SC9 400 1011 2 2 5 0 4 kv 空载损耗 960W 负载损耗 120 4210W 阻抗电压 4V 空载电流 1 2A 噪声 48dB 外形 尺寸 本体 为 1320mm 760mm 1390mm 变压器的技术参数 技术规范 电压等级 6 35 kW 容量范围 30 10000 kV A 调压 方式为无励磁调压或有载调压 配真空或空气有载开关 分接范围为 2 2 5 无励磁调 压 4 2 5 有载调压 或其他 频率为 50Hz 或 60Hz 相数为三相 连接组别为 Yyn0 Dynll Yd11 或其他 短路阻抗为标准阻抗或用户要求 使用环境为相对湿度 100 环境温度不高于 40 温升限值为 100K 冷却方式为自冷 AN 或风冷 AF 防护等级为 IP00 IP20 户内 IP23 户外 绝缘等级为 F 级 绝缘水平为 10kV 级工频耐压 35 kV 冲 击耐压 75 kV 20 kV 级工频耐压 50 kV 冲击耐压 125 kV 35 kV 级工频耐压 70 kV 冲击 耐压 170 kV 5 5 并网接入点的选择并网接入点的选择 对于大型公用建筑 BIPV 系统的建设 常需要考虑到该建筑的现有电力设施以及电 力负载的实际情况 对于并网接入点数量以及位置的选择的基本原则是 1 对于光伏系统的并网接入方式 其基本原则是首先满足本地负载的需求 在满足 本地负载需求之后才将多余的电能输入电网 因为公用电网的电力分配和传输是有能量 损耗的 目前我国的电网的传输能量损耗比较大 达到 5 10 所以对于光伏发电系 统所发的电能 基本做法是就地产生 就地消耗 这样能够提高能源的利用率 减少能源 在传输中无谓的损失 2 保证光伏发电系统所发电的电力分配与负载的实际工作情况相匹配 尽量使得 光伏发电系统的发电曲线和负载的需求曲线相一致 最大限度地提高光伏电能的利用效 能 常见的并网光伏发电系统一般选择一个并网点集中并网 但是大型公共建筑通常有 比较大的电力供应系统 根据实际需要可以选择多个并网点 均衡匹配多台供电变压器 的负荷 以免集中于单个变压器时出现逆流 根据使用的逆变器的情况 可以考虑使用 4 个或 4 个以上的并网接入点 实实例例 4 300 kw 并网光伏并网光伏发电发电系系统设计统设计 1 系系统组统组成成 并网光伏发电系统主要组成如下 太阳能电池组件及其支架 太阳能电池阵列防雷 汇流箱 直流防雷配电柜 光伏并网逆变器 带工频隔离变压器 系统的通信监控装置 系 统的防雷及接地装置 土建 配电房等基础设施 系统的连接电缆及防护材料 2 方案一方案一 将系统分成 3 个 100 kw 的并网发电单元 通过 3 台 SG100K3 100 kw 并网逆变器 接入 0 4 kv 交流电网 实现并网发电功能 系统的太阳能电池组件可选用国产功率为 210 W 的多晶硅太阳能电池组件 其工作电压约为 29 6V 开路电压约为 36 5V 根据 SG100K3 并网逆变器的 MPPT 工作电压范围 450 820 V 每个太阳能电池阵列按照 20 块太阳能电池组件串联进行设计 300kW 的并网单元需配置 72 个太阳能电池组件 共 1440 块太阳能电池组件 其功率为 302 4kW 为了减少太阳能电池组件到逆变器之间 的连接线 以及方便维护操作 直流侧采用分段连接 逐级汇流的方式连接 即通过太阳 能电池阵列防雷汇 流箱 简称 汇流箱 将太阳能电池阵列进行汇流 此系统还要配置直流防雷配电柜 该配电柜包含了直流防雷配电单元 其中 直流防雷配电单元是将汇流箱进行配电汇流 分别接入 3 台 SG100K3 逆变器 经三相计量表后接入电网 另外 系统应配置 1 套监控 装置 可采用 RS 485 或 Ethernet 以太网 的通信方式 实时监测并网发电系统的运行参 数和工作状态 方案一并网发电示意图如图 6 30 所示 1 太阳能电池阵列汇流箱的设计 PVS 8M 针对总体设计 方案一 中逆变器和太阳能电池组件的选择 配置型号为 PVS 8M 防 雷汇流箱 9 台 其有 8 路直流输人 汇流箱的每路均有电流检测 该汇流箱的接线方式 为 8 进 1 出 即把相同规格的 8 路太阳能电池阵列输入经汇流后输出 1 路直流 该汇流 箱具有以下特点 1 防护等级 IP65 防水 防灰 防锈 防晒 能够满足室外安装使用要求 2 可同时接入 8 路太阳能电池阵列 每路太阳能电池阵列的允许最大电流 10 A 3 宽直流电压输入范围 最大接入开路电压可达 1000 V 4 每路太阳能电池阵列的正负极都配有光伏专用高压直流熔丝进行保护 5 汇流箱配有 8 路电流监控装置 对每 1 路太阳能电池阵列进行电流监控 通过 RS 485 通信接口上传到上位机监控装置 6 直流输出母线的正极对地 负极对地 正负极之间配有光伏专用防雷器 7 直流输出母线端配有可分断的直流断路器 汇流箱的电气原理框图如图 6 31 所示 2 直流防雷配电柜的设计 PMD D300K 太阳能电池阵列汇流箱通过电缆接入到直流防雷配电柜 按照 1 个 300 kw 并网发 电单元进行设计 需要配置 1 台直流防雷配电柜 PMD D300K 300 kw 主要是将汇流箱 输出的直流电缆接入后 经直流断路器和防反二极管汇流 防雷 再分别接入 3 台 SG100K3 100 kw 并网逆变器 以方便操作和维护 电气原理框图如图 6 32 所示 3 并网逆变器 SG100K3 SG100K3 100 kw 光伏并网逆变器智能化程度高 每天自动启停工作 无需人为控 制 采用美国 TI 公司 32 位专用 DSP 控制芯片精确控制并网逆变器 主电路采用先进的 智能功率 IPM 模块 运用电流控制型 PWM 有源逆变技术和优质高效隔离变压器 可靠 性高 保护功能齐全 且具有电网侧高功率因数正弦波电流 无谐波污染供电等特点 该 并网逆变器的主要性能特点如下 1 宽直流输入电压范围 最高可达 1000 V 可选 2 最高转换效率达 97 0 3 最大功率点跟踪 MPPT 效率 99 9 4 精确的输出电能计量 5 具有先进的孤岛效应检测方案及完善的监控功能 完善的保护功能 6 模块化设计 方便安装与维护 适应高海拔应用 6000 m 7 人性化的 LCD 人机界面 中英文菜单 可实时显示各项运行数据 故障数据 历 史故障数据 总发电量数据和历史发电量数据 8 提供 RS 485 标配 或以太网 选配 通信接口 并网逆变器通过三相桥式变换器 将太阳能电池阵列输出直流电压变换为高频的三 相斩波电压 并通过滤波器滤波变成正弦波电压输入至三相变压器隔离升压后并入电网 为了使太阳能电池阵列以最大功率发电 在直流侧使用了先进的 MPPT 最大功率点跟 踪 算法 SG100 K3 技术指标见表 6 31 SG100 K3 技技术术指指标标 型 号SG100K3型号SG100K3 隔离方式工频变压器夜间自耗电 30W 最大太阳能电池阵列功率110kW额定电网电压400 VAC 最大阵列开路电压880 VDC 允许电网电压范围 三相 330 450 VAC 太阳电池最大功率点跟踪 MPPT 范围 480 820 VDC额定电网频率50 Hz 60Hz 最大阵列输入电流250A保护功能 极性反接保护 短路保护 孤岛效应保护 过热保护 过 载保护 接地保护等 最大输入路数6通信接口 RS 485 标配 以太网 选配 GRPS 选配 MPPT 精度 99 使用环境温度 20 55 额定交流输出功率100kW使用环境湿度0 95 不结露 总电流波形畸变率 3 额定功率时 冷却方式风冷 功率因数 0 99噪声 60dB 最大效率97 0 含变压器 尺寸 深 宽 高 1020mm 1964mm 770mm 欧洲效率96 7 含变压器 防护等级IP20 室内 允许电网频率范围47 51 5Hz 57 61 5Hz重量900kg 3 方案二方案二 将系统分为 6 个 50kW 的并网发电单元 通过 6 台 SG50K3 50kW 并网逆变器接 入 0 4kW 交流电网 实现并网发电功能 4 监监控装置控装置 5 接入接入电电网方案网方案 本系统采用的三相并网逆变器直接并入三相低压交流电网 AC 380V 50 Hz 使用 独立的 N 线和接地线 适应的电网参数见表 6 33 表表 6 33 电电网参数网参数 序 号项 目内 容 1配电系统方式TN S 母线 独立的 N 线和 PE 线 2系统电压AC380 220V 3额定频率50 Hz 4系统接入方式中性点直接接地 6 接地及防雷接地及防雷 为了保证并网光伏发电系统安全可靠 防止因雷击 浪涌等外在因素导致系统器件 的损坏等情况发生 系统的防雷接地装置必不可少 可根据整个系统情况合理设计交流 防雷配电 接地装置及防雷措施 系统的防雷接地装置措施有 1 地线是避雷 防雷的关键 在进行配电室基础建设和太阳能电池方阵基础建设的