8 MW分布式光伏电站设计实验培训资料

1、8 MW分布式光伏电站设计实验培训资料一、实验目的在Pvsyst软件并网光伏发电系统仿真的基础上，设计敦煌区8 MW分布式光伏电站。二、预习内容阅读教材中的大型光伏电站的构成和组态。三、总体技术方案 “集中安装建设,多支路上网” 在电气线路上,分为8个独立的1MWp分系统,分别发电上网; 1MWp分系统包括5个200kWp 的发电单元、一台1000kVA变压器; 每个发电单元由200kWp组件、200kVA并网逆变器组成,输出0.4kV三相交流电. 特点: 每个200kWp的发电单元即是一个低压并网光伏发电系统 * 直接并网给用户供电, * 经变压器升压后并入高压电网 8个独立的1MWp并网光

2、伏分系统之间没有任何电气联系. * 可分别实施工程建设及运行与维护管理; * 局部故障检修时不影响整个系统的运行. 可灵活地以各种“交钥匙工程”方式进行项目建设 : * 整体承包、分系统承包、单个发电单元分包等. 便于进行各种不同元器件设备、不同技术设计的技术经济性能评估. * 国产设备和进口设备; * 晶体硅、非晶硅、及其他组件; * 不同安装方式(固定式、单轴跟踪及全跟踪等) 四、实验仪器与器件1台PC机，Pvsyst软件五、实验内容与步骤(1) 设计框图（2）系统构成 光伏阵列: 包括太阳电池组件、支承结构(支架及基础等)、接线箱、电缆电线等; 直流-交流逆变设备: 包括直流屏、配电柜、

3、并网逆变器等; 升压并网设施: 包括升压变压器、户外真空断路器、高压避雷器等; 控制检测系统: 包括系统控制装置、数据检测及处理与显示系统、远程信息交换设备等; 附属设施: 防雷及接地装置、清洁设备、厂房及办公室、围栏、通道及道路等.（3）主要设备及其主要技术要求 太阳电池组件: 总容量8MWp.优选晶体硅组件.适量试用其他组件. 支承结构: 足够的强度;防腐蚀. 并网逆变器: 有最大功率跟踪(MPPT)功能;效率93. 升压变压器: 控制检测及远程信息交换: 采集并记录运行数据，如气象资料、电性能参数、设备工作状态等; 执行相关的控制操作,如切合逆变器的输出、太阳电池方阵的输出, 有自动跟踪

4、时太阳电池方阵的跟踪控制等; 系统故障的自动保护功能,记录并保存故障信息,发送报警信号; 遥控、遥测等远程信息交换功能. 机房与办公室: 防雷及接地保护: 符合国家标准规定的技术要求; 直流侧与交流侧都需有接地保护; 有足够的防雷保护范围,并且不得遮挡光电场的太阳辐射. 场地道路: 防护围栏: 足够的高度和强度以满足防护要求; 距光伏方阵有一定的距离以免遮挡光电场的太阳辐射.（4）发电量预测1. 气象资料表2. 敦煌地区太阳辐射数据表2. 倾斜面光伏阵列表面的太阳辐射量:从气象站得到的资料,一般为水平面上的太阳辐射量,须换算成光伏阵列倾斜面的辐射量,才能进行光伏系统发电量的计算.计算日辐射量的

5、公式: R= Ssin(-)/sin + D式中; R 倾斜方阵面上的太阳总辐射量 D 散射辐射量,假定D与斜面倾角无关; S 水平面上的太阳直接辐射量 方阵倾角 中午时分的太阳高度角.对于北半球地理纬度=的地区, 与太阳赤纬角的关系如下: = 900 -+其中, =23.45*sin360*(284+N)/365(度), N为一年中某日的日期序号，如1月1日的N=1,2月1日的N=32, 12月31日的N=365等。表3. 敦煌地区不同角度倾斜面的太阳辐射量表(kWh/m2)(纬度 = 40.6)表4. 敦煌地区各月最佳倾角的角度及对应太阳辐射量表(kWh/m2)3. 并网光伏系统的效率分析

6、 1).光伏阵列效率1: 光伏阵列在1000W/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: 组件匹配损失:对于精心设计、精心施工的系统,约有4%的损失; 太阳辐射损失:包括组件表面尘埃遮挡及不可利用的低、弱太阳辐射损失,取值5%; 偏离最大功率点损失:如温度的影响、最大功率点跟踪(MPPT)精度等.取值4%; 直流线路损失:按有关标准规定,应小于3%. 得: 1 = 96% 95% 96% 97% = 85%2).逆变器的转换效率2 : 逆变器输出的交流电功率与直流输入功率之比. 对于大型并网逆变器,可取 1 = 95%.3). 交流并网效率

7、3: 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.可取3 = 5%. 系统的总效率等于上述各部分效率的乘积: = 123 = 85%95%95% = 77%（5）技术设计实例 完整的系统设计方案应包括:系统配置图、太阳能电池方阵的设计、逆变器的设计、输变电设计、防雷接地设计、土建设计（机房、变电站面积和布局、场内道路、光伏组件基础、防雷接地基础、围栏、接线）等。本案例仅做初步的电气设计及系统规模和主要技术参数.1. 主要设备选项 1). 太阳电池组件: 国产160Wp多晶硅太阳电池组件. 2). 并网逆变器: 性能可靠、效率高、可进行多机并联的进口产品，额定容量为200kW.

8、 3). 交流升压变压器: 国产(0.4)KV/(35-38.5)KV电力变压器,容量1000KVA. 4). 避雷装置: 装设避雷设施防直接雷击,并需有良好的接地.2. 太阳能电池方阵设计1). 200kWp 发电单元的光伏方阵设计: 18块 组件串联得到逆变器所要求的电压 验算: 最高输出电压 = 792 V ; 最大功率点电压= 640.8V; 组件结温比标准状态升高70时,最大功率点电压 = 461V. 逆变器输入电压(450-800V),最大输入电压(880V), 满足逆变器使用要求。 70路 并联组成200kWp 发电单元 单个发电单元的容量为：7018160Wp=201,600W

9、p = 201.6 kWp2) 40个发电单元组成8MWp并网系统 系统总容量: P=40201.6 = 8,064 kWp 需用 160Wp太阳能电池组件总数量: M=407018 50,400（块）3). 太阳能电池方阵支承结构设计 安装方式设计: 固定式. 结构简单,安全可靠,安装调试及管理维护都很方便. 固定式支架倾角设计: 根据年发电量计算结果, 倾角定为40。 方阵支架方位角的设计: 一般情况下,太阳能电池方阵应面向正南安装. 太阳能电池阵列间距的设计计算: 光伏方阵阵列间距应不小于D.3. 避雷、防雷及接地保护的设计1).场地防雷 目的: 使光电场及附属设施免遭直接雷击. 方式:

10、 避雷针 避雷带. 避雷针: 30米高的避雷针,被保护物高度 5米: 单支避雷针保护半径为35米 两支避雷针的保护间距175（米） 大面积防护,须采用网点结构,布建多座避雷塔,会遮挡太阳辐射. : 显然, 光伏阵列的防雷不宜用避雷针方式. 避雷带: 将金属导体沿被保护物顶部轮廓敷设,并保持适当距离,消引雷电荷、避免直接雷击. 阵列支架本身就是金属导体,只要将支架良好接地,即可达到防雷效果.2).电网线路防雷 直流侧的防雷: 逆变器内部有防雷系统; 交流侧的防雷: 使用符合国家标准的避雷器。3).系统接地保护设计： 雷电保护系统的接地电阻应符合DL/T 620-1997交流电气装置的过电压保护和

11、绝缘配合的要求;(一般不应大于10，在高土壤电阻率地区的接地电阻不应大于30). 线路接地系统应符合 DL/T 621-1997 交流电气装置的接地以及 DL499-92农村低压电力技术规程的技术要求(一般不应大于4); 干旱戈壁滩的土层电阻率高，应设置多个接地坑，放入长效降阻剂，埋设水平接地网以降低接地电阻。5. 系统概貌及主要参数 1). 太阳电池组件: 国产160Wp多晶硅组件,总容量8.064MWp, 总计50,400块组件. 组件总重量756吨. 2). 并网逆变器: 进口产品,额定容量200kW.总计40台,总容量8,000kkW. 总重量约56吨. 3). 交流升压变压器: 国产0.4kV/35kV 电力变压器, 额定容量1000 kVA. 8台并联上网,总容量8,000 kVA. 4). 光伏阵列: 固定式面向正南安装, 倾角40.总计40个200kWp的发电单元. 5). 组件支架: 200kWp发电单元的组件安装在35个支架上.总计1,400个支架. 支架钢材总重约840吨