1MW太阳能发电并网方案

1、1MWp 太阳能光伏并网电站工程总体设计方案针对1MWp勺太阳能光伏并网发电系统项目，建议采用分块发电、集中并网方 案，将系统分成4个250KW勺并网发电单元，每个250KW勺并网发电单元都接入 10KV升压站的0.4KV低压配电柜，经过0.4KV/10KV(1250KVA)变压器升压装置，最 终实现整个并网发电系统并入10K V中压交流电网。本方案推荐采用235W(35V)单晶太阳能光伏组件，1M瓦共需4256块，实际装 机容量1.00016MW 235Wp组件开路电压为45V左右，工作电压为35V。光伏阵列 分4个主方阵，每个主方阵容量250.04KW共1064块组件。14块为一个子串列，

2、 共 76 串。每台逆变器勺交流输出接入交流配电柜，经交流断路器接入升压变压器勺 0.4K V侧，并配有逆变器的发电计量表。每台交流配电柜装有交流电网电压表和输 出电流表，可以直观地显示电网侧电压及发电电流。并网逆变器输出为三相0.4KV电压，如果学校自用，可以不用升压变压器。本 方案为采用升压变压器，并入10KV电网。考虑到当地电网情况，需要采用 10K V电 压并网。由于低压侧电流大，考虑线路的综合排布，选用1台额定容量1500KVA升压变压器升压。综上所述，本系统主要由太阳能电池组件、光伏阵列防雷汇流箱、直流防雷配 电柜、光伏并网逆变器和10KV升压站所组成。另外，系统应配置 1套监控装

3、置， 用来监测系统的运行状态和工作参数。二、统原理框图直 流 汇 流 箱112-二.1412h I -1 M14其中：4个汇流箱接入15路，1个汇流箱接入16路直 流 汇 流直 流 汇 流 箱1其中：4个汇流箱接入15路,1个汇流箱接入16路直 流 汇 流 箱5三、相关规范和标准本并网逆变系统的制造、试验和验收可参考如下标准：GB/T 191包装储运图示标志GB/T 19939-2005光伏系统并网技术要求GB/T 20046-2006光伏（PV系统电网接口特性（IEC 61727:2004,MOD)GB/Z 19964-2005光伏发电站接入电力系统技术规疋GB/T 2423.1-2001电

4、工电子产品基本环境试验规程试验A:低温试验方法GB/T 2423.2-2001电工电子产品基本环境试验规程试验B:高温试验方法GB/T 2423.9-2001电工电子产品基本环境试验规程试验Cb:设备用恒定湿热试验方法GB 4208 外壳防护等级（IP 代码）（equ IEC 60529:1998 ）GB 3859.2-1993半导体变流器 应用导则GB/T 14549-1993电能质量 公用电网谐波GB/T 15543-1995电能质量 三相电压允许不平衡度四、设计过程4.1并网逆变器此次光伏并网发电系统设计为4个250KW并网发电单元，每个250KW并网发电 单元配置1台型号为SG100K

5、3网逆变器，整个系统配置 4台SG250K3并网逆变器, 组成1MW并网发电系统。SG250K3由阳光电源股份有限公司生产，其 并网逆变器的参数如 下：应用范围型号逆变器品牌频率特 性Sun growSG250K3低频电源相数三相铁心形状风冷冷却形式充气式铁心结构心式防潮方式密圭寸式冷却方式风冷式外形结构立式效率（n）7.3%额定功率250（ KVA）4.1.1 SG250K3 性能特点简介概 述：SG250K3 采用低频隔离变压器设计。输入电压的范围大，保证了接入的光伏阵列 有了更多的组合方式。采用光纤隔离技术，抗干扰能力强。优化的电路和结构设计， 提高系统散热效率，增强系统稳定性。增强的防

6、护功能，相比教于普通逆变器，增 加了直流接地故障保护。专为大型光伏并网电站设计。性能特点：满足德国要求的有功功率降额（100% , 60% , 30% , 0%）功能无功功率可调，功率因数范围超前 0.95至滞后0.95最高转换效率达97.3%模块化设计，方便安装与维护适应严酷的电网环境辅助电加热（可选）适应高海拔应用6000米（超过3000米需降额使用）德国威图机柜低电压穿越功能意大利 DK5940 认证，欧盟 CE 认证、金太阳认证通 讯：RS485/ 以太网 /GPRS 通讯接口电脑监控软件安 全：完善的保护功能：过压保护，短路保护，孤岛保护，过热保护，过载保护，直流接地保护符合标准：

7、EN61000-6-2 ， EN61000-6-4 ， EN50178 ， RD1663/ 20004.1.2SG250K3电路结构4.1.3技术指标技术参数：型号SG250K3直流侧参数最大直流电压900Vdc启动电压470V满载MPP电压范围450820V最低电压450V最大直流功率275kWp最大输入电流600A交流侧参数额定输出功率250kW最大交流输出电流397A额定电网电压400Vac允许电网电压310450Vac额定电网频率50Hz60Hz允许电网频率4751.5Hz/5761.5Hz总电流波形畸变率 3% （额定功率）直流电流分量0.5%（额定输出电流）功率因素0.95（超前）

8、 0.95（滞后）系统最大效率97.3%（含变压器）欧洲效率96.7%（含变压器）防护等级IP20 （室内）夜间自耗电100W允许环境温度-25+55C冷却方式风冷允许相对湿度095%，无冷凝允许最高海拔6000米（超过 300 0米需降额使用）显示与通讯显示触摸屏标准通讯方式RS485可选通讯方式以太网机械参数外形尺寸（宽 x 高 x 深）1800x2180x850mm净重2100kg4.1.4 并网逆变器图片4.2太阳能电池组件目前在光伏并网系统中，特别是在大型光伏电站中，普遍选用具有较大功率的太阳能电池组件，本系统可选用单块 235Wp( 35V)单晶硅太阳能电池组件，其工作电压为35V

9、,开路电压约为45V。当然，也可选用其它类型的太阳能电池组件。SG250K群网逆变器的直流工作电压范围为：450Vdc880Vdc,最大开路电压900V。经过计算:450V/35V=12.86,820V/35V=23.4, 得出：每个光伏阵列可采用13-25块电池组件串联本方案选14个电池组件串联每个光伏阵列的峰值工作电压：14 X 35=490V,开路电压：630V,满足逆变器的工作电压范围对于每个250KW并网发电单元，需要配置1064块235Wp电池组件，组成4个 光伏阵列。整个1MW并网系统需配置4256块235Wp电池组件。每个主方阵容量 250.04KW 共1064块组件。14块为

10、一个子串列，共76串。一个主方阵太阳电池 组件布置为19个2*28子阵列，2*28子阵列布置图如下图所示：3si bsbS Bee hhhS fers bshS Bsig bseS共氐个殂忤讯丰組威一冲于申列4.3光伏阵列汇流箱SPV-16光伏阵列汇流箱由南京特玛亨能源科技有限公司生产，主要特点如下:大大简化了系统布线和不必要的损耗；最大可接入16路光伏串列，单路最大电流 10A ；宽直流电压输入，光伏阵列最高输入电压可达1000VDC ；光伏专用保险丝；光伏专用高压防雷器；满足室内、室外安装要求；可实现多台机器并联运行；维护简易、快捷；远程监控（选配）； 防护等级IP65 ；【可选配置】RS

11、485/RS232远程监控；内部配置：国产/进口；光伏专用高压防雷;LED监控各路光伏串列电流；可定制二级防雷汇流箱；【技术参数】光伏阵列输入输入电压范围（VDC）200VDC1000VDC允许输入路数（N）16路（按客户需求定制）单路阵列最大电流（A）10通信、保护远程监控RS485输出控制冋压断路器保护功能阵列防反、高压防雷、过流保护、机器过热机械尺寸、工作环境尺寸（深x宽x高）550 x 650 x 220参考重量（Kg）25防护等级IP65使用海拔（m） 3000温度范围C）-20 +65主溯IF跨抿啊1蜩一2 itruis工作原理图如下:电熄毕刮土 (-： 电毕.二(*： 电中车刊3

12、 (*; *! (*； 电勺利6 (*1 4*He 宀 电曲鼻歌1= 电*列9 (! 电氓事？0 理抨牙刊11 !+ 电I*申丹代(+ WPrta 电扭弔列11 “ *训】s 朴电m*ii-1 -i 电柏事砒(- 电m*v4(- 4屮(- 电池鼻他(- 电赠鼻刖(-CMFVr 电*vu(- 4V0 (- 电蠢申” ur tlM (J Mffa(*电注申衬步A 紐中丹it ,4.4直流防雷配电柜太阳电池阵列通过光伏阵列防雷汇流箱在室外进行汇流后，通过电缆接至配电房的直流防雷配电柜再进行一次总汇流，每个250KW并网单元配置5台光伏阵列防雷汇流箱。每台直流防雷配电柜按照1个250KW直流配电单元进

13、行设计，每个直流配电 单元接入5台光伏阵列防雷汇流箱，汇流后接至 SG250K3逆变器。整个并网系统需 配置4台直流防雷配电柜。直流防雷配电柜的电气原理接线图如下图所示:直流防雷配电柜的每个配电单元都具有可分断的直流断路器、防反二极管和防 雷器。断路器选用ABB品牌，防雷器选用菲尼克斯品牌。4.5交流配电柜简化系统布线，操作简单、维护方便，提高系统可靠性、安全性，选用ABB断路器,菲尼克斯防雷器等高品质器件。交流配电柜的性能特点如下：交流配电柜主要满足交流配电，方便逆变器交流接入的汇流；交流配电柜输入输出配置交流断路器，方便维护和操作；交流输出母线配置电度表，实现对并网发电系统的计量； 交流输

14、出母线安装交流防雷器，防止感应雷对设备造成损坏;交流配电柜可根据系统实际要求定制，交流输出母线可根据系统需要进行分段，原理框图如下:在本方案中有4个交流配电单元。4.5系统接入电网设计(1)系统概述本方案采用的SG250K3并网逆变器适合于直接并入三相低压交流电网(AC380V/50HZ，由于整个系统需要并入10KV的交流中压电网，所以本系统需配 置1套10KV升压站，该升压站主要包含 10KV主变(0.4/10KV,15000KW)、10KV开 关柜、0.4KV开关柜以及直流电源、二次控制柜等装置。(如果发电为学校自用， 可以不用10K V主变压器和10KV开关柜)。系统配置4台SG250K

15、3并网逆变器的交流输出直接接入 交流配电柜的0.4KV开 关柜，经交流低压母线汇流后通过 10KV主变(0.4/10KV, 1MWp)接入高压的10KV开 关柜，并入10K V中压交流电网，从而最终实现系统的并网发电功能。本系统的10K V中压交流电网电气原理框图如下:ICIK耳中压电两ACSS0/22JV 5 0H3来自GG260K3j变器(2)重要单元的选择 10/0.4KV配电变压器的保护10/0.4KV配电变压器的保护配置采用负荷开关加高遮断容量后备式限流熔断 器组合的保护配置，既可提供额定负荷电流，又可断开短路电流，并具备开合空载 变压器的性能，能有效保护配电变压器。系统中采用的负荷

16、开关，通常为具有接通、隔断和接地功能的三工位负荷开关 变压器馈线间隔还增加高遮断容量后备式限流熔断器来提供保护。这是一种简单、 可靠而又经济的配电方式。开合空载变压器的性能好。本系统中 10KV接入配电的负荷为1MWp勺10/0.4KV 配电变压器，其空载电流一般为额定电流的 2%左右。有效保护配电变压器，特别是对于油浸变压器，采用负荷开关加高遮断容量后备式限流熔断器比采用断路器更为有效，有时后者甚至并不能起到有效的保护作用。有关资料表明，当油浸变压器发生短路故障时，电弧产生的压力升高和油气化形成的气泡会占据原属于油的空间，油会将压力传给变压器油箱体，随 短路状态的继续，压力进一步上升，致使油

17、箱体变形和开裂。为了不破坏油箱 体，必须在 20 ms 内切除故障。如采用断路器，因有继电保护再加上自身动作 时间和熄弧时间，其全开断时间一般不会少于 60 ms,这就不能有效地保护变 压器。而高遮断容量后备式限流熔断器具有速断功能，加上其具有限流作用， 可在 10 ms 之内切除故障并限制短路电流，能够有效地保护变压器。因此，应 采用高遮断容量后备式限流熔断器而尽量不用断路器来保护电器，即便负荷为 干式变压器，因熔断器保护动作快，也比用断路器好。 从继电保护的配合来讲，在大多数情况下，没有必要在接入柜中采用断路器， 这是因为10KV配电网络的首端断路器（即110 kV或220 kV变电站的1

18、0KV馈出 线断路器）的保护设置一般为：速断保护的时间为 Os,过流保护的时间为0.5s， 零序保护的时间为0.5s。若环网柜中采用断路器，即使整定时间为 0s动作， 由于断路器固有动作时间分散，也很难保证环网柜中的断路器而不是上一级断 路器首先动作。高遮断容量后备式限流熔断器可对其后所接设备，如电流互感器、电缆等都可 提供保护。高遮断容量后备式限流熔断器的保护范围可在最小熔化电流 （通常为 熔断器额定电流的23倍）到最大开断容量之间。限流熔断器的电流-时间特性， 一般为陡峭的反时限曲线，短路发生后，可在很短的时间内熔断，切除故障。如果采用断路器作保护。必定使其它电器如电缆、电流互感器、变压器

19、套管等 元件的热稳定要求大幅度提高，加大了电器设备的造价，增大工程费用。在这里，同时需要注意在采用负荷开关加高遮断容量后备式熔断器组合时，两 者之间要很好地配合，当熔断器非三相熔断时，熔断器的撞针要使负荷开关立即联 跳，防止缺相运行。 高遮断容量后备式限流熔断器的选择由于光伏并网发电系统的造价昂贵，在发生线路故障时，要求线路切断时间短， 以保护设备。熔断器的特性及使用作为线路保护的优缺点分析。选用性能优良的熔断器，如美国 S C 公司的熔断器及熔丝，可以把该熔断 器作为线路保护，和并网逆变器以及整个光伏并网系统的保护使用，并通过选择合 适的熔丝曲线和配合，实现上级熔断器与下级熔断器及熔断器与变

20、电站保护之间的 配合。线路安装熔断器保护后，为了实现熔断器保护与变电站内线路保护之间的配合， 必须对站内线路保护的电流定值和时间做出调整，把线路电流速断保护动作时间延 时 0.1s ，过电流时间取 0.5s ，保护定值做如下调整：根据线路负荷情况选定熔丝大小，根据熔丝的熔断曲线，选择熔丝在 0.5s 以 内熔断的电流值，作为线路的过电流保护定值，核对该定值能可靠躲过线路最大负 荷并在最小运行方式下，线路末端两相短路时有足够的灵敏度（该灵敏系数1.5时，过流保护定值即为合格）。在满足以上条件的前提下适当提高线路过电流保护 定值，以保证故障电流达到过电流定值时，熔丝熔断，而断路器不需要跳闸。根据该

21、熔丝熔断曲线，选择熔丝在 0.1s 以内熔断的电流值，作为线路的电流速断保护定值，核对该定值在最小运行方式下，10KV母线两相短路时的灵敏度（该灵敏系数2时，速断值即为合格）。在满足以上条件的前提下适当提高线路速断保护定值，以保证故障电流达到速断定值时，熔丝熔断，变电站断路器不跳闸。对于10KV线路保护，3-110kV电网继电保护装置运行整定规程要求：除极 少数有稳定问题的线路外，线路保护动作时间以保护电力设备的安全和满足规程要 求的选择性为主要依据，不必要求速动保护快速切除故障。通过选用性能优良的熔断器，能够大大提高线路在故障时的反应速度，降低事故跳闸率，更好地保护整个光伏并网发电系统3）中

22、压防雷保护单元该中压防雷保护单元选用复合式过电压保护器，可有效限制大气过电压及各种真空断路器引起的操作过电压，对相间和相对地的过电压均能起到可靠的限制作用。该复合式过电压保护器不但能保护截流过电压、多次重燃过电压及三相同时开 断过电压，而且能保护雷电过电压。过电压保护器采用硅橡胶复合外套整体模压一次成形，外形美观，引出线采用 硅橡胶高压电缆，除四个线鼻子为裸导体外，其他部分被绝缘体封闭，故用户在安 装时，无需考虑它的相间距离和对地距离。该产品可直接安装在高压开关柜的底盘 或互感器室内。安装时，只需将标有接地符号单元的电缆接地外，其余分别接A、B、C三相即可。设置自控接入装置对消除谐振过电压也具

23、有一定作用。当谐振过电压幅值高至 危害电气设备时，该防雷模块接入电网，电容器增大主回路电容，有利于破坏谐振 条件，电阻阻尼震荡，有利于降低谐振过电压幅值。所以可以在高次谐波含量较高 的电网中工作，适应的电网运行环境更广。另外，该防雷单元可增设自动控制设备，如放电记录器，清晰掌控工作动作状 况。可以配置自动脱离装置，当设备过压或处于故障时，脱离开电网，确保正常运 行。（4）中压电能计量表中压电能计量表是真正反应整个光伏并网发电系统发电量的计量装置，其准确 度和稳定性十分重要。采用性能优良的高精度电能计量表至关重要。为保证发电数据的安全，建议在高压计量回路同时装一块机械式计量表，作为IC 式电能表

24、的备用或参考该电表不仅要有优越的测量技术，还要有非常高的抗干扰能力和可靠性。同时，该电表还可以提供灵活的功能：显示电表数据、显示费率、显示损耗（Z、状态信息、警报、参数等。此外，显示的内容、功能和参数可通过光电通讯口用维护软件来修改。通过光电通讯口，还可以处理报警信号，读取电表数据和参数。【注】对于本系统的10K V变电站，应具有高压设计的专业设计人员进行设计。4.6系统监控装置采用高性能工业控制PC机作为系统的监控主机，配置光伏并网系统多机版监 控软件，采用RS485通讯方式，连续每天24小时不间断对所有并网逆变器的运行 状态和数据进行监测。（1）监控主机的照片和系统特点如下：嵌入式低功耗E

25、den处理器；带 LCD/CRT VG；以太网口；RS232/RS485通 讯接口；USB2.0;256M内存（可升级）；40G笔记本硬盘（可升级）；工控机和所有光伏并网逆变器之间的通讯采用RS485总线通讯方式。（2）光伏并网系统的监测软件可连续记录运行数据和故障数据如下： 实时显示电站的当前发电总功率、日总发电量、累计总发电量、累计CO2 总减排量以及每天发电功率曲线图。 可查看每台逆变器的运行参数，主要包括：A、直流电压B、直流电流C、直流功率D交流电压E、交流电流F、逆变器机内温度G时钟H、频率J、当前发电功率K、日发电量L 、累计发电量M累计CO减排量N、每天发电功率曲线图 监控所有

26、逆变器的运行状态，采用声光报警方式提示设备出现故障，可查看故障原因及故障时间，监控的故障信息至少包括以下内容：A、电网电压过高；B电网电压过低；C电网频率过咼；D电网频率过低;E直流电压过高;F、逆变器过载；G逆变器过热；H逆变器短路；I 、散热器过热；J、逆变器孤岛；K、DSP故障；L、通讯失败；(3) 监控软件具有集成环境监测功能，主要包括日照强度、风速、风向、室外和室 内环境温度和电池板温度等参量。(4) 监控装置可每隔 5 分钟存储一次电站所有运行数据，可连续存储 20 年以上的电 站所有的运行数据和所有的故障纪录。(5) 可提供中文和英文两种语言版本。(6) 可长期 24 小时不间断

27、运行在中文 WINDOWS 20，00XP 操作系统。(7) 监控主机同时提供对外的数据接口，即用户可以通过网络方式，异地实时查看 整个电源系统的实时运行数据以及历史数据和故障数据。(8) 显示单元可采用大液晶电视，具有非常好的展示效果 .4.7 环境监测仪本系统配置 1 套环境监测仪 ( 如下图所示 ) ，用来监测现场的环境情况：该装置由风速传感器、风向传感器、日照辐射表、测温探头、控制盒及支架组 成，适用于气象、军事、船空、海港、环保、工业、农业、交通等部门测量水平风参量及太阳辐射能量的测量。可测量环境温度、风速、风向和辐射强度等参量，其RS485通讯接口可接入并网监控装置的监测系统，实时

28、记录环境数据。4.8系统防雷接地装置为了保证本工程光伏并网发电系统安全可靠，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。系统的防 雷接地装置措施有多种方法，主要有以下几个方面供参考：(1) 地线是避雷、防雷的关键，在进行配电室基础建设和太阳电池方阵基础建设的同时，选择电厂附近土层较厚、潮湿的地点，挖12米深地线坑，采用40扁钢，添加降阻剂并引出地线，弓I出线采用10mm铜芯电缆，接地电阻应小于4欧姆。(2) 在配电室附近建一避雷针，高15米，并单独做一地线，方法同上，配电室在 地下室不需要避雷针。(3) 直流侧防雷措施：电池支架应保证良好的接地，太阳能电池阵列连接电缆接 入光伏阵列防雷汇流箱，汇流箱内含高压防雷器保护装置，电池阵列汇流后 再接入直流防雷配电柜，经过多级防雷装置可有效地避免雷击导致设备的损 坏。(3)交流侧防雷措施：每台逆变器的交流输出经0.4KV开关柜接入电网，10KV变电站应配置防雷装置，有效地避免雷击和电网浪涌导致设备的损坏，且所有 的机柜要有良好的接地。注:对于本系统的防雷及接地装置，应由专业设计人员进行设计。五、系统主要设备配置清单序 号名称型号规格数量单价总价备注电池组件及 支架ZJ-2354256个预计