300KW并网电站方案

1、300KW并网电站技术方案北京哈博太阳能电力有限公司2007年11月23日目录1系统组成22相关规范和标准23设计方案33.1总体设计33.2主要电气设备选型43.2.1太阳能电池组件43.2.2光伏阵列汇流箱的设计（PVS-8）93.2.3直流防雷配电柜的设计（PMD-D300K）103.2.4并网逆变器的设计（SG100K3）143.2.5交流配电柜154并网系统的监控通讯方式175环境监测仪196接入电网方案207接地及防雷208发电量预测219设备配置清单25系统组成300KWt伏并网发电系统主要组成部分如下:(1) 光伏组件及支架(2) 光伏阵列防雷汇流箱(3) 直流防雷配电柜(4)

2、 光伏并网逆变器(5) 交流防雷配电柜(6) 系统的通讯及监控装置(7) 系统的防雷及接地装置(8) 系统电缆及防水、防腐材料土建及配电房等基础设施相关规范和标准光伏并网逆变系统的制造、试验和验收可参考如下标准:GB/T191包装储运图示标志GB/T19939-2005光伏系统并网技术要求GB/T20046-2006光伏(PV)系统电网接口特性(IEC61727:2004,MODGB/Z19964-2005光伏发电站接入电力系统技术规7EGB/T2423.1-2001电工电子广品基本环境试验规程试验A：低温试验方法GB/T2423.2-2001电工电子广品基本环境试验规程试验B:局温试验方法G

3、B/T2423.9-2001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GB4208外壳防护等级（IP代码）（equIEC60529:1998）GB3859.2-1993半导体变流器应用导则GB/T14549-1993电能质量公用电网谐波GB/T15543-1995电能质量三相电压允许不平衡度3.总体设计方案3.1总体设计系统电池组件采用我公司生产的HBM（210）16498p,其工作电压约为28.6V,开路电压约为35.5V。根据SG100K并网逆变器的MPPT作电压范围（450V820V,每个电池串列按照20块电池组件串联进行设计，300K购并网单元需配置72个电池串列，共

4、1440块电池组件,其功率为302.4KWp为了减少光伏电池组件到逆变器之间的连接线，以及方便维护操作，建议直流侧采用分段连接，逐级汇流的方式连接，即通过光伏阵列防雷汇流箱（简称“汇流箱”）将光伏阵列进行汇流。此外，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变器；经三相计量表后接入0.4KV交流电网，实现并网发电功能。另外，系统应配置1套监控装置，可采用RS48威Ethernet（以太网）的通讯方式，实时监测并网发电系统的运行参数和工作状态。并网发电示意图如下：光伏阵列A1>KW逆亵器1流雷电汁In

5、)交防制及量闻户备共网公电3台SG1OOK3布式并网发电示意图光伏方阵间距或可能遮挡物与方阵底边的垂直距离应不小于D:0.707HD=tanarcsin（0.648cos0.399sin、）式中中一纬度（在北半球为正、在南半球为负）；H一光伏方阵或遮挡物与可能被遮挡组件底边的高度差。3.2主要电气设备选型3.2.1太阳能电池组件目前在光伏并网发电系统中，特别是大型光伏电站，普遍选用具有较大功率的光伏电池组件，本系统可选用单块210W诊晶硅光伏电池组件，其最大工作电压为28.5V,最大开路电压为35.5V。当然，也可选用其它类型的光伏电池组件。本电站采用我公司生产的HBM(210)16498p组

6、件，外观图及具体参数如下:组件外观图如下:产品说明情况：?60片多晶电池片串联而成?被鉴定的系统最大电压1000VDC?设计适用于并网发电等商业用途?接线盒(预装连接线)产品质保情况：2年的产品质量保证期，保证10年输出功率最大衰减10%,保证20输出功率最大衰减20%.产品通过认证情况：ISO9001IEC61215TUVCE金太阳HBM(210)16498p(标准测试条件：1000W/m2,AM1.5,25C)f*一*晶型性能参数*f多晶硅最大功率Watt210W功率误差范围+3%/-3%最佳工作电压V28.5最佳工作电流A7.37开路电压V35.5短路电流A8.29组件外型尺寸（长和宽）

7、1643*987mm边框（材质厚度）阳极氧化铝、40mm组件重量/板Kg15系统最大工作电压1000V温度对短路电流的补偿系数+0.05%/C温度对开路电压的补偿系数-0.34%/C温度对功率的补偿系数-0.5%/C温度对工作电流的补偿系数+0.05%/C温度对工作电压的补偿系数-0.34%/C电池的额定工作温度47C(+2C)绝缘性能>=100MOhm抗风能力60m/s(200kg/sq.m)冰雹试验（抗冲击能力）227g钢球从1m高度白由卜'落1次钢化玻璃厂家南玻电池片转换效率>16.3%质量保证2年的产品质量保证、25年功率衰减20%对于接到同一台并网逆变器的光伏电池

8、组件，为了使光伏电池组件工作在最大功率点，要求使用同类型的光伏电池组件，且朝向保持一致。一般情况下，光伏电池组件的参数指标是在标准情况下（STC）测得的，环境温度为25C。但环境温度的变化会影响光伏电池组件开路电压的变化，两者之间的关系为-3mV/C左右，所以在设计光伏电池组件串联数量时，一定要考虑温度的变化范围。3.2.2光伏阵列汇流箱的设计（PVS-8）针对方案中逆变器和光伏组件的选择，建议配置我公司型号为PVS-8防雷汇流箱9台，其有8路直流输入，汇流箱的每路均有电流检测。如下图所示：A该汇流箱的接线方式为8进1出，即把相同规格的8路电池串列输入经汇流后输出1路直流。该汇流箱具有以下特点

9、：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路电池串列，每路电池串列的允许最大电流10A;3）宽直流电压输入范围，最大接入开路电压可达1000V;4）每路电池串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路电池串列进行电流监控，通过RS485!讯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，防雷器选用国际知名品牌；7）直流输出母线端配有可分断的直流断路器，断路器选用国际品牌ABB电流检测板请讯援口RS4a5DC30V宜曲毕出宜洲场出搀芷X汇流箱的电气原理框图如下

10、图所示:(-)电他串舛2(+)幽胞串楠H电湾串州(+)电渔串晒(+)电摘串期曰电港串布(+)袖率殓(-)电it串用1(-)电他毕殖(-)电池审郎(-)也洁申购(-)电沌串珈H电洎串嘛(-)电沌弟列7H电酒*赚3.2.3直流防雷配电柜的设计(PMD-D300K光伏阵列汇流箱通过电缆接入到直流防雷配电柜，按照1个300KW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(300KVV,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(100KW并网逆变器，方便操作和维护。电气原理框图如下图所示：3.2.4并网逆变器的设计(SG1

11、00K33.2.4.1SG100K3(100KVY光伏并网逆变器智能化程度高，每天白动启停工作，无需人为控制。美国TI公司32位专用DSP空制芯片精确控制并网逆变器；主电路采用德国最先进的智能功率IPM模块，运用电流控制型PWMT源逆变技术和优质进口高效隔离变压器，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：性能特点：宽直流输入电压范围最高转换效率达97.0%最大功率点跟踪（MPPT效率99.9%先进的IGBRJ率器件,完善的保护功能-模块化设计，方便安装与维护-精确的输出电能计量多语种液晶显示畛种通讯接口-辅助电加热（可选）

12、适应高海拔应用（6000米）-低电压穿越、无功功率可调、有功功率降额等功能（可选）意大利DK594弘证，欧洲知名认证机构TiiN颁发的CEE书、金太阳认证通讯：-RS485似太网/GPRSS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：EN61000-6-1,EN61000-6-2,EN61000-6-3,EN61000-6-4,EN61000-3-2,EN61000-3-3,EN60164-1-1,EN55022EN50178EN450113.2.4.2SG100K3外观及电路结构SG100K外观图:SG100K并网逆变器

13、主电路拓扑结构:加北京哈博太阳能电力有限公司SG100K萨网逆变器的的主电路拓扑结构，并网逆变电源通过三相桥式变换器，将光伏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接着通过三相变压器隔离升压后并入电网发电。为了使光伏阵列以最大功率发电，在直流侧使用了先进的MPP算法（最大功率点跟踪）。3.2.4.3SG100K3技术参数技术指标型号SG100K3隔离方式工频变压器最大太阳电池阵列功率110KWp最大阵列开路电压880Vdc最大输入电流250A最大输入路数6太阳电池最大功率点跟踪（MPPT范围450VdL820Vdc额定交流输出功卒100KW总电流波形畸变率<

14、;3%（额定功率时）功率因数>0.99最大效率97%（含变压器）欧洲效率96.4%）（含变压器）额定电网电压400Vac允许电网电压范围（二相）310V450AC额定电网频率50Hz/60Hz允许电网频率范围4751.5HZ/5761.5Hz夜间白耗电<30W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、接地保护等通讯接口RS485际配）；Ethernet（选配）；GPRS（选配）使用环境温度25C+55C使用环境湿度095%无冷凝冷却方式风冷尺寸（宽X高X深）1020X1964x770mm防护等级IP20（室内）重量900kg3.2.5交流配电柜产品简介:交流

15、配电柜主要是通过配电给逆变器提供并网接口，该配电柜含网侧断路器、防雷器，配置发电计量表、逆变器并网接口及交流电压电流表等装置。性能特点:?规格：100kW?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AB断路器，菲尼克斯防雷器等高品质器件?可根据客户需求定制电气原理图：KMHmi4、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VIAC3系列处理器； 带LCD/CRTVG的; 以太网口； RS232/

16、RS485®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）交流电压d）交流电流e）逆变器机内温度f）时钟g）频率h）功率因数i）当前发电功率j）日发电量k）累计发电量l）累计CO减排量m）每天发电功率曲线图监控所有逆变器的运行状态，采用声光报警方式提示设备出现

17、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：(3) a）电网电压过高b）电网电压过低c）电网频率过高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）DS咐障1）通讯失败监控软件具有集成环境监测功能(包括日照强度、风速、风向和环境温度参量)。(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。可长期24小时不间断运行在中文WINDOWS2000XP操作系统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

18、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，下图是本公司的并网逆变器的监控界面:太昭前兄欢押何度电兑此戚光山航拜.件并桔枚的史F日能科支务瓦思电值，技盅开网丈更律肪化为芹会电网去求的更浇电才愤入电袖7由于大陪船畀耳发电无棉栽无曝昏.又不泵技玄充玳电站建件棉,因此££未可再主能嫖列用的戈最方向.监控原理图:5、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

19、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，实时记录环境数据。6、电网接入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(AC380V50Hz)。并网系统接入三相400V或单相230V低压配电网，通过交流配电线路给当地负荷供电，剩余的电力馈入公用电网。逆变器双向计垣表单向计址表当地负荷三相交流电FAC4W.230V,;7、接地及防雷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。用户可根据整个系统情况合理设计交流防雷配电、接地装置及

20、防雷措施。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: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，弓曲线采用10mm逐同芯电缆，接地电阻应小于4欧姆;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;直流侧防雷措施：电池支架应保证良好的接地，光伏电池阵列连接电缆接入光伏阵列防雷汇流箱，汇流箱内已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;北京哈博太阳能电力有限公司

21、（3）交流侧防雷措施：每台逆变器的交流输出经交流防雷配电柜接入电网（用户白备），可有效地避免雷击和电网浪涌导致设备的损坏;（4）所有的机柜要有良好的接地。8、发电量预测并网光伏系统的效率是指是：系统实际输送上网的交流发电量与组件标称容量在没任何能量损失的情况下理论上的能量之比。标称容量1kW河组件，在接受到1kWh/m太阳辐射能时理论发电量应为1kW并网光伏发电系统的总效率由光伏阵列的效率、逆变器的效率、交流并网效率等三部分组成。5.1系统损耗和效率分析1）光伏阵列效率门1:光伏阵列在1000W质太阳辐射强度下，实际的直流输出功率与标称功率之比。光伏阵列在能量转换与传输过程中的损失包括：组件匹

22、配损失、表面尘埃遮挡损失、不可利用的太阳辐射损失、温度的影响、最大功率点跟踪（MPPT精度、以及直流线路损失等。根据经验数据：组件功率匹配损失小于5%灰尘影响组件功率损失小于5%直流线路损失小于2%电池组件温度影响系数：-0.34%/K;除去以上损失，光伏阵列效率门1=85%2）逆变器的转换效率门2:逆变器输出的交流电功率与直流输入功率之比。对于高效并网逆变器可取门2=95%。©3）交流并网效率门3:即从逆变器输出至高压电网的传输效率，其中最主要的是变压器的效率。对于高效并网逆变器可取门3=95%。5.2太阳能辐射数据分析及发电虽模拟系统的总效率等于上述各部分效率的乘积：门=门ix门2=85%X95%<95%=76.7%经过以上数据分析