基于长治50W光伏电站设计研究

1、分类号分类号10486 密密 级级 U D C编编 号号 武 汉 大 学硕 士 学 位 论 文基于长治基于长治 50MW50MW 光伏电站设计研究光伏电站设计研究研 究 生 姓 名：王毓林学 号：2011212079177指导教师姓名、职称：李勇汇副教授专 业 名 称：电力工程研 究 方 向：电力工程二二一四年八月一四年八月ResearchResearch onon thethe designdesign ofof 50MW50MW PVPV powerstationpowerstation inin changzhichangzhiWritten by: Wang, yulinA Disse

2、rtationSubmitted to Wuhan University for Master Degree of Electrical Engineering Augest，2014 Wuhan University, Wuhan, Hubei, 430072, China郑 重 声 明本人的学位论文是在导师指导下独立撰写并完成的，学位论文没有剽窃、抄袭、造假等违反学术道德、学术规范和侵权行为，否则，本人愿意承担由此而产生的法律责任和法律后果。特此郑重声明。学位论文作者（签名）：年 月 日摘摘 要要随着全球环境恶化和能源短缺的现象不断加深，可再生能源的探索工作逐渐加大。太阳能作为一种重要可再

3、生能源，正渐渐的广泛用于清洁发电项目。近几年我国加大对光伏电站建设的政策扶持，促进许多投资方大力加入光伏发电项目中，促使光伏电站设计成为新型电气设计课题，越来越多的技术研究正在进行中，争论最大点在光伏组件和继电保护方案。我于 2013 年参与长治地区 50MW 光伏电站设计，重点对光伏组件进行设计和继电保护设计研究。本文主要工作：（1）对光伏电站的国内外研究现状进行了概述，并对其进行了归纳和分析。（2）对长治地区太阳能能源进行分析，判断是否适合光伏电站建设。（3）对光伏电站选址进行分析，打破传统占用沙漠和荒地常规，研究利用市中心周边农村日光温室大棚的屋顶建设太阳能光伏发电系统，集太阳能发电、温

4、室大棚特色种植为一体。（4）对光伏电站的核心光伏电池、光伏支架、逆变器、光伏电池子方阵进行计算设计，制定光伏方阵设计方案。（5）对光伏系统整体进行设计，特别对继电保护进行重点设计，通过通信设计电网随时判断光伏电站运行情况并在故障下动作切除，确保电网安全运行。（6）本文对所做工作进行了总结，并对将来光伏电站设计发展进行了展望。关键词关键词：太阳能资源评估方法,光伏组件选型,光伏电站继电保护设计，通信设计IAbstractAbstractWith the deterioration of the global environment and energy shortage continuing d

5、eepen, renewable energy exploration work increases gradually. As an important renewable energy, Solar energy is widely used for clean power generation projects gradually. In recent years, our country increases the polical support for the construction of photovoltaic powerstation, and promotes many i

6、nvestors to join the photovoltaic powerstation project, and pushes the design of photovoltaic powerstation to bacame a new electrical design subject.more and more research technology is underway,.and the maximum point is the debate in PV module and relay protection scheme .I have been participated i

7、n the 50MW photovoltaic powerstation design in Changzhi area in 2013,and the maximum point is the debate in PV module and relay protection scheme. The main work is as follows:(1) Overview the research status of photovoltaic power plants in domestic and overseas and make conclusion and analysis.(2) A

8、nalyze the solar energy in Changzhi area and determine the suitable for the construction of photovoltaic power station.(3) Analyze the photovoltaic power station site .Break the traditional occupation of deserts and wastelands of conventional, roof construction of solar photovoltaic power generation

9、 system using downtown surrounding rural solar greenhouse, a set of solar power generation, greenhouse planting features as a whole.(4) Design calculation of the photovoltaic power core of photovoltaic cells, photovoltaic bracket, inverter, photovoltaic square sub, and the formulation of photovoltai

10、c array .(5) Design of the photovoltaic system as a whole, especially the design of the relay protection. through the communication network power grid judge the PV power plant and action resection under fault condition, is to ensure the safe operation of power grid.(6) Finally, summarize all the wor

11、k of this paper and outlook the next work.Keywords:Keywords: solarsolar energyenergy resourceresource assessmentassessment method,selectionmethod,selection ofof photovoltaicphotovoltaic modules,modules, designdesign ofof photovoltaicphotovoltaic powerstation,powerstation, designdesign ofof relayrela

12、y protectionprotection forfor photovoltaicphotovoltaic powerpower station,station, designdesign ofcommunicationofcommunication II目目 录录摘摘 要要.IABSTRACT.II1 绪论绪论.11.1 选题的背景和意义.11.2 国内外光伏发电现状.11.2.1 国外光伏发电现状.11.2.2国内光伏发电发展现状.21.2.3 国内光伏发电设计发展现状.21.3 论文主要研究内容.22 太阳能资源分析太阳能资源分析.42.1 区域太阳能资源分析.42.2 项目所在地太阳

13、能资源分析.52.3 小结.73 光伏电站选址光伏电站选址.83.1 选址分析.83.2 场址地质分析.93.3 小结.134 光伏组件总体方案设计光伏组件总体方案设计.144.1 光伏电池方案比选.144.2 光伏支架方案比选.164.3 并网逆变器方案比选.184.4 光伏电池子方阵方案比选.204.5 方阵设计方案.234.6 发电量计算.244.7 小结.265 总体设计总体设计.285.1 电气一次.285.1.1光伏系统电气主接线设计.285.1.2过电压保护设计.295.1.3站用电设计.315.1.4电气设备布置设计.315.2 继电保护.315.2.1监控系统设计.31III

14、5.2.2交直流系统设计.355.2.3火灾报警和安防设计.365.2.4保护配置设计.365.2.5调度自动化设计.375.3 通信设计.395.4 土建设计.415.5 小结.446 结论与展望结论与展望.456.1 结论.456.2 展望.46参考文献参考文献.47致致 谢谢.5001 绪论1.1 选题的背景和意义随着全球环境恶化和能源短缺的现象不断加深，可再生能源的探索工作逐渐加大。随着全球人口的增多，到 2050 年人类对能源需求装机需 40-60TW，世界可开采能源 0.9TW，潜在水能资源 4.6TW，风能可开发资源 2TW，生物质能 3TW，核能争议很大，按目前核裂变技术可开发

15、 3TW，装机缺口还有 30TW-50TW 容量。因此，作为可再生能源之一的太阳能是唯一能够保证人类能源需求的能源来源。目前太阳能正渐渐的广泛用于清洁发电项目，是各国最着力发展的技术之一。太阳能能源利用形式最多的是光伏发电，这种发电形式可以独立地作为发电系统，还可与其他发电形式相结合如 “风-光互补系统”，还可进行并网即将太阳能电池发出的电通过并网形式馈入电网。近几年我国加大对光伏电建设的政策扶持，促进许多投资方大力加入光伏发电项目中，促使光伏电站设计成为新型电气设计课题，越快越多的技术研究正在进行中。光伏电站建设中光伏组件的布置占用很大的土地面积，抑制大容量光伏电站在市中心周边建设，我于 2

16、013 年参与设计长治地区 50MW 光伏电站设计，结合长治市中心周边农村耕地以蔬菜大棚为主，综合两者的功能需求，提出利用日光温室大棚的屋顶建设太阳能光伏发电系统方案，并对此课题进行研究,重点对光伏组件进行设计和继电保护设计研究。1.2 国内外光伏发电现状1.2.1 国外光伏发电现状欧洲联合研究中心对光伏发电的未来发展作出预测：2020 年世界太阳能发电量占世界能源需求的 1%，2050 年占到 20%，2100 年则将超过 50%。国外光伏发电自 1990 年进入快速发展时期，2000 年以来，德国率先实施“上网电价”法，要求电网公司全额收购用户光伏发电量，该政策实施大大拉动了德国国内光伏市

17、场，连续多年光伏发电安装量居世界第一。继德国之后，欧洲其他国家也先后实施“上网电价”法，促动世界光伏发电发展。2012 年美国Semprius 公司宣布制成全球效率最高的太阳能高倍聚光光伏发电(CPV)模组，该1模组采用的是微小三结砷化镓芯片，芯片制程采用基板复用技术，1100 倍聚光比，无专门散热系统，效率达到 33.9%，批量生产的价格折合到太阳能高倍聚光光伏发电后的上网电价会低于 0.1 美元/度。1.2.2 国内光伏发电发展现状2008 年中国电池组件的产量已经稳居全球第一的位置，但国内光伏的需求量不足 1%。2009 年 7 月份中国政府执行的“金太阳”政策给中国光伏产业市场提供了

18、640MW 需求，并随着不少项目的补贴已经到达项目投资方，刺激了中国光伏发电项目的迅速发展，2013 年中国光伏发电将增加 10GW，远远超过前几年的累计，预测 2020 年中国光伏发电装机容量达到 50GW。政府为拖动国内光伏市场的发展相关政策从上而下接连不断发布，2014 年的政策的重点体现在各省市地区关于光伏电站（电价、补贴）更加具体的细节出台，这让国内光伏发电市场逐步呈现四处开花的局面。在全国光伏发电的迅速发展趋势下，山西长治地区近两年光伏发电项目也剧增，小规模为家庭光伏发电项目此种发电量除自用后再发至公网，大规模为并网光伏发电项目此种所有发电量直接发至公网，目前申请并网的装机容量最大

19、容量为 50MW。1.2.3 国内光伏发电设计发展现状随着大规模投资方投资建设光伏发电项目，光伏电站设计技术标准也进入火热发展中，国内也出现了罕见的针对电站设计方案的讨论和思辨，特别是在组串式和集中式这两种光伏逆变器选择上存在很大分歧。与所有事物客观发展和认知规律一样，电站设计同样应遵循因地制宜科学规律，根据全球最权威的光伏逆变器行业研究机构 HIS 截止 2013 年 12 月的统计，容量在 5MW 以上的光伏电站中，全球约 98%的电站采用集中式方案接入，而在 MW 级以下容量的光伏电站中，组串式方案的应用比例增大。不同于欧美国家家用及建筑光伏作为主体的光伏电站设计特点，中国光伏电站设计以

20、地面电站作为光伏系统主要发展对象。在 21 世纪全球光伏需求增速减慢的大环境下，中国需求将驱动全球光伏产业进入一个新台阶。1.3 论文主要研究内容2中国近几年加大对光伏电建设的政策扶持，促进许多投资方大力加入光伏发电项目中，促使光伏电站设计成为新型电气设计课题，越快越多的技术研究正在进行中。本课题主要针对具体问题，对长治 50MW 光伏发电光伏组件和继电保护设计进行研究，并在此基础上对系统的其他附属设施进行设计，以期为本地区的光伏发电设计提供一定参考价值，本文内容主要包括以下几个方面： (1)第一章：主要介绍了可再生能源太阳能发展前景以及国内外光伏发电现状，并针对具体问题提出了本文的研究内容。

21、(2)第二章：分析山西区域和长治地区太阳辐射分布情况，判断长治地区是否适合建设光伏电站。(3)第三章：分析光伏电站场址选址原则，并根据场址勘测结果，对基础进行设计。 (4)第四章：对光伏电站光伏组件光伏电池、光伏支架、逆变器进行分析设计研究，采用 PVSYST 软件计算支架倾斜角，分析比较光伏子方阵排列方式。(5)第五章：对光伏电站光伏组件总体设计方案进行设计，特别针对继电保护进行设计。(6)第六章：对本文的设计研究内容进行全面总结，并对以后的相关工作进行展望。32 太阳能资源分析2.1 区域太阳能资源分析中国太阳能资源丰富程度等级划带分布如下图 2.1。图 2.1 中国水平面太阳辐射分布图表

22、 2.1 中国水平面太阳辐射等级划分表等级资源带号年总辐射量（MJ/m2）年总辐射量（kWh/m2）平均日辐射量（kWh/m2）最丰富带I6300 1750 4.8很丰富带II5040 63001400 17503.8 4.8较丰富带III3780 50401050 14002.9 3.8一般IV 3780 10500.990.990.990.99电流波形畸变率3%（额定功率）3%（额定功率）3%（额定功率）0.990.990.990.99隔离变压器（有/无）无无无无过载保护（有/无）有有有有反极性保护（有/无）有有有有过电压保护（有/无）有有有有其他保护有有有有工作环境温度范围-10+50-

23、30+55-30+55-25+55相对湿度95%095%095%0.99，输出交流电压为三相 270V。50 台 10kV 箱式升压变压器出线电缆以“T”接式接入综合楼内 10kV 母线，再经 10/110kV-50000kVA 油浸式变压器升至 110kV 送出，共 17 回集电线路接入10kV 母线，10kV 采用单母线接线。光伏电站内 110kV 变电站安装一台50000kVA 升压油浸变压器。2、无功补偿措施太阳能光伏发电站逆变器输出功率因数0.99，场内无功损耗主要是光伏电池逆变器交流输出连接的的就地升压变压器和连接电缆。升压站装设 50MVA 的主变，其绕组损耗为 5.12MVar

24、,10kV 集电线路按 26km，送出 50MW 电力时，无功损耗为 5.5MVar，50 台 1MW 的 0.315/10kV 升压变压器的绕组损耗为2.25MVar。为补偿这类电气设备的无功损耗，使太阳能光伏电场并网运行后，其功率因数达到电网运行规定要求，在太阳能光伏电场综合楼 10kV 母线上装设一套动态无功补偿装置，总容量约 12MVar。3、消弧消谐措施装设自动跟踪补偿消弧成套装置，该装置能准确测算系统电容电流大小，正确识别系统单相接地状态、自动跟踪和补偿系统单相接地时的电容电流，准确提供选线。 4、站用电源及其连接方式：在综合楼配电室设置 2 台站用变压器。一台取自综合楼 10kV

25、 侧，另一台由施工电源改造取自站外当地 10kV 电网。根据对全站用电负荷估算，单台变压器容量拟选为 400kVA。正常运行时一台工作，一台备用。主升压变选用三相双分裂干式配电变压器。型号 SCB10-1000/500-500kVA ，额定容量 1000kVA。接线组别 D,y11,y11,电压比 10.52x2.5/0.27-0.27kV，短29路阻抗 Ud=6%。 站用变变压器共 2 台，型号为 SCB10-400 kVA，102x2.5%/0.4kV，接线组别为 D,yn11,Uk%=6。10kV 配电装置单母线接线，选用铠装型金属封闭手车式开关柜，采用真空断路器，配置综合保护装置。按

26、10kV 电压等级设计，真空断路器额定开断电流暂定 25kA。110kV 配电装置单母线接线，采用高压开关、配置综合保护装置。110kV 电气设备选择及导线、电缆热稳定截面校验按 40kA 设计。低压开关柜选用 MNS 型低压抽出式开关柜。进线断路器选用框架断路器，配置智能脱扣器，额定开断电流为 50kA。5.1.2 过电压保护设计1、光伏电池组件直击雷保护光伏电池组件边框为金属，将光伏电池组件边框与支架可靠连接，然后与接地网连接，光伏电池组件可防止半径为 30m 的滚雷，为增加雷电流散流效果，将站内所有光伏电池组件支架可靠连接。2、交、直流配电系统的直击雷保护交、直流配电系统均布置在室内，屋

27、顶设避雷带，用于交直流配电系统的直击雷保护。3、配电装置的侵入雷电波保护10kV 母线上装设一组无间隙氧化锌避雷器对雷电侵入波和其他过电压进行保护；每面 10kV 开关柜设一组过电压保护装置。为防止感应雷、浪涌等情况造成过电压而损坏配电房内的并网设备，其防雷措施主要采用防雷器来保护。太阳电池串列经汇流箱后通过电缆接入直流防雷配电单元，汇流箱和配电柜内都配置防雷器。接地装置配置：首先充分利用各光伏电池方阵基础内的钢筋作为自然接地体，再敷设必要的人工接地网，以满足接地电阻值的要求。保护接地的范围，对需接地或接零的设备均应可靠地接地或接零。所有电气设备外壳、开关装置和开关柜接地母线、架构、电缆支架、

28、和其它30可能事故带电的金属物都应可靠接地。本系统中，支架、太阳能板边框以及连接件均是金属制品，每个子方阵自然形成等电位体，所有子方阵之间都要进行等电位连接并通过引下线与接地网就近可靠连接，接地体之间的焊接点应进行防腐处理。接地电阻光伏方阵接地应连续、可靠，接地电阻 R4。本电站拟敷设 60mm5mm 接地扁钢，光伏电池组件支架均可靠连接到接地网。接地扁钢敷设深度不小于 0.8m，如果现场接地电阻达不到规范要求，现场可增设人工接地极。110kV 升压站拟装设避雷针作为直击雷保护；综合楼采用在建筑物屋面、女儿墙敷设避雷带防直击雷，且楼板敷设均压网。为防止线路侵入雷电波过电压，在 110kV 出线

29、和 10kV 母线设置相应的氧化锌避雷器；为保护主变中性点绝缘，在主变 110kV 侧中性点装设一台避雷器。根据综合楼的实测土样电阻率设置相应的接地装置。初拟综合楼的总接地电阻为R1。5.1.3 站用电设计站用电变压器选用 2 台容量为 400kVA 干式变压器，一路电源从市政接口引接，另一路电源引自 10kV 汇流站 10kV 母线。在工作电源失去后，采用太阳能电站自身所发电作为备用电源，维持站用电负荷正常供电。站用电系统为 0.4kV单母线接线。0.4kV 低压配电屏设置在低压配电室中。照明配置：常用照明：建筑物照明。照明灯具一般采用节能型荧光灯，配电装置室采用吊灯壁灯相结合的方式。室外照

30、明：屋外配电装置区采用手提式投光灯和太阳能庭院灯相结合的照明方式，检修时采用手提式投光灯，巡视及一般照明采用太阳能庭院灯。这样能有效地利用电源，节省照明容量。5.1.4 电气设备布置设计光伏发电区域：由于太阳能光伏发电站电池组件占地面积较大，每二台500kW 逆变器配置一台箱式升压变压器。直流配电柜及逆变器布置在光伏发电方阵的逆变室内。逆变室、就地箱变宜布置于 1MWp 光伏发电分系统的中间位置，31靠近主要通道，便于直流电缆引接，节省电缆，降低电压损失。直流电缆采用直埋敷设方式。升压站区域：10kV 配电装置采用开关柜形式，放置在综合楼 10kV 高压室。站用电设备（包含 10kV 配电装置

31、，干式变压器及 0.4kV 低压柜）放置在综合楼低压配电室。光伏方阵升压至 10kV 后的集电线路采用直埋方式接入综合楼。站用电部分由综合楼引至各逆变器室的 0.4kV 线路采用直埋敷设方式。5.2 继电保护5.2.1 监控系统设计配置二套综合自动化系统，分别为光伏发电监控系统和综合楼计算机监控系统，具有保护、控制、通信、测量等功能。通过两套综合自动化系统可实现光伏电站的全功能自动化管理，电站与调度端的遥测、遥信功能等。光伏发电系统由 50 个 1MWp 的发电单元构成。每个发电单元包括光伏阵列、汇流箱、直流防雷柜、2 台 500kW 的逆变器、分裂变压器、开关柜及相应的监控、保护设备组成。安

32、装 1 套光伏发电监控系统，由监控主机、数据采集器、光端机及光缆等通讯设备组成。每 1MWp 光伏发电单元配置 1 台数据采集器，就地安装于逆变室内，通过 RS485 总线获取逆变器、汇流箱的运行参数、故障状态和发电参数；变压器、开关等配电装置的运行信号(如变压器绕组温度、高压侧开关位置信号等）也可按需接入数据采集器中。每个逆变升压室的数据采集器可经光电转换装置通过光缆接入综合楼内光伏发电监控系统，实现综合楼内对各光伏发电单元运行参数的监视、报警、历史数据储存等统一管理。（1）光伏发电系统的控制综合楼内配置的光伏发电监控系统对各光伏发电单元设备进行监控，并能够单独对每台逆变器进行启停操作、参数

33、设置、故障报警和电能量累加等功能。上述控制操作需相互闭锁，同一时间只接收一种控制指令。（2）光伏发电系统的保护、测量和信号运行人员可在综合楼内的监控站对每台汇流箱和逆变器的参数、设备状况、事故记录进行查看，还可在监控站上连续记录、查看光伏发电系统运行数据和故障数据，其中包括电站的当前发电总功率、日总发电量、累计总发电量、累计32CO2 总减排量、每天发电功率曲线图、逆变器的输入输出的运行参数和相关故障报警信号。逆变器具有直流输入过、欠压保护，输出过压，过载保护，过流和短路保护，过热保护，孤岛检测保护功能。此部分保护由逆变器厂家实现。逆变器出口升压变压器考虑采用干式变压器。箱变高压侧配置真空断路

34、器，作为变压器过载及短路保护。当电气设备发生短路故障时，能在最小的区间内，断开与电网的连接，以减轻故障设备的损坏程度和对临近地区设备的影响。变压器绕组温度、高压侧真空断路器开断，故障报警等信号按需可由数据采集器采集，并上传至综合楼内光伏监控系统。（3）环境监测配置 1 套环境监测系统。该系统由风速传感器、风向传感器、日照辐射表、测温探头及配套支架组成，可测量风速、风向、环境温度和太阳光辐射强度等参量，通过 RS485 总线或光缆传输方式将数据上传至光伏发电监控系统，实时显示、记录环境数据。（4）光伏电站信号上传根据国家电网公司文件 Q/GDW 617-2011国家电网公司光伏电站接入电网技术规

35、定，光伏发电系统应能和综合楼监控系统进行通信，并至少将以下信号上传至调度部门。正常运行情况下，光伏电站向电网调度机构提供的信号至少应包括：a. 光伏电站并网状态、辐照度、环境温度；b. 光伏电站有功和无功输出、发电量、功率因数；c. 光伏电站并网点的电压和频率、注入电网的电流；d. 主变压器分接头档位(没有）、主断路器开关状态等。全站的二次设备均采用微机装置。各装置通过网络传递信息并实现资源共享。公用设备、网络接口等设备分别组屏布置在电子设备间内，10kV 相关测控保护装置安装在 10kV 开关柜内。各测控保护装置通过 RS485 口或以太网口接入监控系统，保护动作及装置故障信息等重要信号通过

36、硬接点接入公用测控屏。系统纵向分两层，站控层和间隔层。采用分层分布的网络结构，实现与所有通讯能力的智能设备通信。33（1）间隔层介绍： 间隔层按站内一次设备对应配置。间隔层测控装置在综合保护室内集中组屏或就地安装于开关柜。各间隔设备相对独立，仅通过站内通信网互联，并可通过光纤与站控层的设备通信。间隔层功能分两部分：一、测控功能，包括数据（电流、电压、有功、无功、温度、直流、各种开关量信息等）的采集并上送以及接收并执行来自就地监控或调度端的控制操作；二、计量功能，电量采集器通过 RS485 口将电能量信息传至计算机监控系统。（2）站控层介绍：按照功能分散布置、资源共享、避免设备重复原则设计，考虑

37、配置如下设备：两台远动主机（集中组屏）、两台监控主机，布置在主控室内。为提高传输速率和增加可靠性，网络通信媒体采用对称双绞线电缆和光缆，站内主网采用双以太网。主网与间隔层网络连接采用光缆。各主要断路器可以在调度端、站内监控主机、就地三处控制，相互之间有联锁功能，同一时间内只能由一处控制。监控系统软件配置应满足开放式系统要求，由实时多任务操作系统软件、支持软件及监控应用软件组成，采用模块化结构，具有实时性、可靠性、适应性、可扩充性及可维护性。整个系统完成的功能主要包括：A. 实时数据采集和处理对综合楼的运行状态和参数自动定时进行采集，并作必要的预处理，存于实时数据库，供实时画面显示、制表打印及完

38、成各种计算。B. 限值监视和报警处理实时监视综合楼各类设备的运行参数，当它们发生异常、运行状态发生变更或参数超越设定限值时，应及时发出告警信号，同时进行实时记录，包括事件顺序记录（SOE）、故障报警记录、参数越限报警与记录、电气主设备操作记录、事故追忆等。C. 画面显示及汉字制表打印D. 控制操作在综合保护室通过监控主机键盘对断路器进行控制操作，也可接收调度端的34命令实现断路器的跳合闸，在应急状态下，还可以通过控制/保护屏或开关柜上的控制开关或跳合闸按钮操作。E. 与微机保护装置和其它智能设备通信功能。F. 与调度部门的通信功能。G. 对时功能。H. 在线自诊断功能系统具有在线自诊断能力，可

39、以诊断出通信通道、计算机外设、I/O 模块、电源等故障，并进行报警。I. 自恢复功能当出现供电电源故障时，系统能有序的停止工作，当供电电源恢复正常时应具有自动重新启动功能。J. 监控系统同时具备 VQC 功能综合楼内不设置独立的五防主机，将其中一套计算机监控主机兼做“五防”工作站。远方操作通过“五防”工作站实现全站的防误操作闭锁功能，就地操作时由电脑钥匙和锁具实现，在受控设备的操作回路中串接本间隔的闭锁回路。时间同步系统应由时钟源装置、时标信号扩展装置组成。时标信号扩展装置应包括脉冲、时间报文、B 码扩展装置，扩展装置可根据实际需要组合。配置 2 台时钟源装置，分别接收 GPS 和北斗卫星时钟

40、信号，同时配备时标信号扩展装置，上述装置放置在远动主机屏内。监控系统中间隔层的设备以屏为一个整体采用点对点 IRIG-B(DC）接入作为主对，以网络软件对时为辅。监控系统中站控层的设备采用 NTP 协议网络对时或通过远动工作站 RS-232串口对时。保护装置、故障录波装置等设备采用直流 IRIG-B 对时。对于重要的设备状态量信号或报警信号采用硬接点方式接入 I/O 测控装置，配置智能型公用接口装置，通过 RS-485 串口方式实现与智能设备之间的信息交换，经过规约转换后通过以太网传送至监控系统主机。5.2.2 交直流系统设计采用 1 套 220V 直流系统，用于站内一次设备和二次保护设备及微

41、机监控系统设备的供电，并留有接口与微机监控系统进行通信，将直流系统的异常信号发至监控系统。35经直流负荷初步统计，选用 1 组容量为 200Ah 的蓄电池可满足综合楼事故停电 2h 的放电容量和事故放电末期最大冲击负荷容量。蓄电池组采用性能可靠、免维护的阀控式铅酸蓄电池，按浮充电方式运行。每组蓄电池数量按 104 只考虑，不设端电池，浮充电运行方式，每只浮充电压 2.25V，蓄电池单体额定电压 2V。蓄电池组配置 1 套蓄电池巡检仪，检测蓄电池单体运行工况，对蓄电池充、放电进行动态管理。蓄电池组 4 面屏，安装在综合楼电子设备间内。充电装置采用 1 套高频开关电源，该装置采用模块化设计，共 4

42、 个 10A 模块，以 N+1 冗余模块并联组合方式供电，具有智能化程度高和可靠性高等特点。直流系统的接线采用单母线接线方式。直流母线上装设一台微机直流绝缘在线监察选线装置，实时在线监测直流接地情况。直流系统采用辐射方式供电，直流系统由 2 面屏组成：1 面直流充电屏和 1 面馈线屏。设置 1 套 AC/DC 转换模块，接于综合楼 220V 交流母线上。本站配置 1 套交流不间断电源系统。UPS 正常运行时由站用电源供电，当输入电源故障、消失时，装置自动转向由直流电源逆变供电，以实现交流 220V 不间断输出。配置 1 台容量为 50kVA 的 UPS 装置，放置于综合楼内电子设备间。UPS

43、具有标准通信接口，能将装置运行状态、主要数据等信息上传监控系统。 5.2.3 火灾报警和安防设计考虑光伏电站为无人值班，少人值守的运行方式，应装设火灾报警系统。该系统由控制器、探测器及联系电缆等组成。综合楼内在建筑物容易发生火灾的地方，视具体环境的不同，装设不同种类的探测器，在各个房间设置火灾报警探测器，在合适、方便的地方设置火灾报警按钮。火灾探测器能够在火灾初始阶段准确地给出报警信号。火灾报警控制器设置于主控室侧墙上，保证火灾发生初期就能迅速准确将信号传送至主控室。拟设置一套红外对射防入侵系统，考虑在场地站前区围墙设置红外对射装置，安防主机放置于综合楼内。5.2.4 保护配置设计110kV

44、系统主接线为单母线接线，110kV 出线一回并网。电气设备继电保护采用微机型保护装置。1）主变保护：主保护为一套二次谐波制动原理的微机型纵差保护和主变本36体非电量保护，主保护动作跳变压器各侧断路器。后背保护为在 110kV 侧设110kV 复合电压过流保护、零序保护和过负荷保护，在 10kV 侧单独设置一套10kV 复合电压过流保护，作为 10kV 母线和馈线近端故障时的后备。2）110kV 母线保护本期 110kV 建成单母线接线，配置 1 台 110kV 母线保护装置，具备母差保护、充电保护等功能。3）110kV、10 kV 线路保护本期建设的 110kV 线路(并网线）和 10kV 线

45、路(光伏发电集电线路）均配置线路保护测控装置，根据小电阻接地系统线路保护的配置原则，线路配置电流速断保护、过流保护及零序电流保护。采用微机型装置，集保护、控制、测量及远传功能于一体，集中安装在电子设备间内。4）安全自动装置为了电力系统的安全稳定运行，考虑装设安全稳定控制装置一套，纳入山西省光伏电场送出工程安全稳定控制系统中。5）故障录波器为了分析电力系统事故及继电保护装置的动作情况，使电网调度机构能全面、准确、实时地了解系统事故过程中继电保护装置的动作行为，装设 1 台故障录波装置。光伏电站故障动态过程记录系统大扰动如短路故障、系统震荡、频率崩溃、电压崩溃等发生后的有关系统电参量的变化过程及继

46、电保护与安全自动装置的动作行为。光伏电站并网点交流电压、电流信号需接入故障录波装置。保护动作信号、电能质量监测装置触发输出信号可接入故障录波装置的外部触发点。配置一面故障录波器屏，放置在综合楼电子设备间内。故障录波信息通过调度数据网上传至调度端。6）电能质量监测装置装设 1 台电能质量在线监测装置，监测并网点的谐波、电压偏差、电压不平衡度、直流分量、电压波动和闪变等，装置具有通讯接口，具备远传电能质量数据功能。配置 1 面电能质量监测屏，放置于综合楼电子设备间内。7）保护测试仪器配置相应的保护专用测试仪器及常规保护仪器、仪表。375.2.5 调度自动化设计系统调度自动化：1、调度关系根据电网实

47、行统一调度分级管理的原则，光伏电站并网后需接受电力公司调度，调度关系如下：本光伏电站由山西省调和长治地调调度，并同时将信息传回山西省调备调和长治地调备调。2、运动化范围电力系统要求的远动信息内容如下：（1）遥测：110kV 线路的有功功率，无功功率，三相电流；110kV 母线电压，频率；日照辐照度和温度等；（2）遥信：全站事故总信号；110kV 线路断路器双位置、隔离手车和接地刀闸位置信号；110kV 线路主保护动作信号；光伏电站的并网状态；（3）遥控：110kV 主断路器分、合；预告信号复归；3、远动设备（1）综合楼侧远动设备综合楼内采用计算机监控系统，光伏发电系统的状态信息传入综合楼计算机

48、监控系统。综合楼侧设置独立的远动装置，远动主机双重化配置，采用交流采样，具有遥测、遥信功能、事件顺序记录功能，故障自诊断及自恢复功能，一发多收等功能，且有足够的外部通信接口，具有高可靠性和高稳定性，符合当今新技术发展的潮流，分布开放式模块化结构，方便维护易于扩容。根据仪器仪表配置标准，远动系统需配置专用的测试仪表。（2）调度侧远动设备为山西省调和长治地调及山西省调备调和长治地调备调配置相应调度自动38化接口设备，修改相应的软件，并进行调试，以实现对综合楼的调度职能。由此而引起的费用应列入概算。4、远方电量计费系统各级电压母线电压互感器二次侧电能计量专用回路，其导线截面应保证在最大负荷运行时，各

49、电能表端的二次电压降不大于 0.2%Ue。关口计量点暂设在 110kV 出线，装设 0.2S 级双向多功能关口电能表 2 块（1+1 配置），同时表计配置失压无流报警计时功能。110kV 线路回路电流互感器设置 0.2S 级专用计量线圈。110kV 线路配 0.2S级多功能双向有无功电度表。110kV 线路电度表安装在相应的 110kV 线路开关柜内。关口表及各多功能电度表电量信息通过 RS485 口接入电能量采集器，可通过调度数据网或 2M 数字专线通道，将计量信息上传至调度端计量主站，并可与本站监控系统连接。本站 1 台电能量采集器组成一面电能量采集屏。5、有功功率控制系统光伏监控系统需具

50、备有功功率控制系统的功能，能够接收并自动执行调度部门远方发送的有关控制信号。根据电网频率值、电网调度部门指令等信号自动调节综合楼的有功功率输出，确保光伏电站最大输出功率及功率变化率不超过电网调度部门的给定值，以便在电网故障和特殊运行方式时保证电力系统的稳定性。6、无功功率控制系统光伏监控系统应具备无功电压调节能力。光伏监控系统应充分利用逆变器的功率调节能力来进行功率和电压的调节。光伏电站应能根据电力系统调度指令，自动调节其无功功率，实现对并网点电压的控制，并保证其协调性和快速性。7、光伏功率预测系统配置一套光伏功率预测系统。光伏功率预测系统可对光伏电站的输出功率进行预测，有助于电力系统调度部门

51、统筹安排常规能源和光伏发电的协调配合，及时调整调度计划，合理安排电网运行方式，一方面有效地降低光伏接入对电网的影响，提高电网运行的安全性和稳定性，另一方面减少电力系统的旋转备用和运行成本，以充分利用太阳能资源，获得更大的经济效益和社会效益。8、电力调度数据网接口及网络安全防护装置 配置电力调度数据网络接口装置一套，包括路由器 1 台，网络交换机 2 台，39将电能量信息通过电力调度数据网络通道及时、可靠传送到调度部门。按照“全国电力二次系统安全防护总体要求”，站内在调度数据网与其它非实时系统网络接口安装网络信息安全防护装置。设备配置如下：防火墙一套、纵向加密认证装置一套。5.3 通信设计山西省

52、电力系统已经形成通信主网架，每个站点都配置数字化终端设备，如实时数据网系统、综合数据通信网等应用系统设备，这些应用系统的终端设备都需要相对独立的可靠的 2M 数字通道与地调设备互连，各个应用系统已经逐渐形成全省统一体制。光伏电站信息管理与上报系统通道组织：根据国家电网公司文件和可再生能源信息管理相关文件的要求。光伏发电系统应能和综合楼监控系统进行通信，光伏电站与电力调度部门或其他运行管理部门之间的通信方式、传输通道和信息传输由电力调度部门作出规定。1、系统通信：暂按光纤通信方式设计，110kV 线路不开设电力通信载波通道，根据山西省电力公司通信要求，110kV 变电站通信接入需采用双平面设计。

53、沿光伏电站 110升压站并网点 110kV 线路架设 1 条 16 芯 OPGW 光缆，另根据就近 10kV 施工电源敷设 ADSS16 芯接入附近另一座公用变电站。光伏电站 110kV 升压站的信息将通过双平面接入当地光传输网络，提供综合楼至电网端系统通信主备用通道及相关线路保护通道。为满足光伏电站对电网端信息传输的需求，配置 1 套光传输设备、2 套 PCM 终端设备、1 套综合配线架及其附属设施。2、站内通信：行政管理及调度通信：为满足本期光伏电站行政管理通信及调度通信的需要，建议配置 1 套数字程控交换机。不单独配置通信电源，所需通信电源由直流系统提供，即利用综合楼直流馈线屏输出回路加

54、装直流变换模块 DC/DC，使直流220V 电压变换为通信用的-48V 电压，为通信设备供电。站内不单独设置通信机房，站内通信设备、系统通信设备均安装在电子设备间内。站内所有通信设备接地按联合接地的原理设计，即各通信设备的工作接地、保护接地合用 1 组接地体，接至该升压站总接地网，具体接地设计方案详见电气一次专业相关说明。综合楼设置 1 套综合布线系统，包括综合楼内网络布线配线设备及其它附属设施。为了40满足光伏电站职工文化娱乐的需求，在综合楼内设置 1 套站内电视布线系统，包括综合楼内电视缆线、配线设备及其他附属设施等。3、对外通信：对外语音通信：综合楼对外语音通信通过数字程控交换机与当地公

55、用电话网的中继连接实现，其市话中继线的租用事宜由光伏电站和当地相关部门协商解决。对外数据通信：综合楼对外数据通信业务所需设施宜由光伏电站和当地相关部门协商解决。电视网络系统：光伏电站站内电视网络系统所需信号源设施宜由光伏电站和当地相关部门协商解决。4、场内通信：场内检修通信：为了方便本期光伏电站场内运行人员检修、维护及巡视时相互之间的通信联络，光伏电站场内建议配置 10 部大功率无线对讲机。5.4 土建设计主要建（构）筑物的等级的设计安全表见表 5.1：表 5-1 主要建（构）筑物的等级表抗震设防烈度抗震设防烈度序号序号名名 称称建筑结构建筑结构安全等级安全等级抗震设防抗震设防类别类别地震作用

56、地震作用抗震措施抗震措施1综合楼二丙类7 度7 度2逆变器室二丙类7 度7 度3光伏支架二丙类7 度7 度4光伏支架基础二丙类7 度7 度太阳能支架采用钢支架作为直接支撑结构，并与支架基础共同形成太阳能方阵的支撑结构体系。每座支架布置 36 块太阳能电池板，横向 18 列，竖向 2 行，电池板竖向布置。电池组件固定支架结合电池组件排列方式布置，支架倾斜角 28度，采用横向支架，纵向檩条布置方案，支架由立柱、横梁及斜撑组成。构件均采用热镀锌冷弯型钢，立柱采用603，斜撑采用402.5，横梁采用60403，檩条采用 C 型钢1005015152.5。在支架的横梁之间，按照电池组件的安装宽度布置檩条

57、，用于直接承受电池组件的重量。檩条固定于支架横梁41上。组件每条长边上有二个点与檩条连接，一块电池组件共有四个点与檩条固定。电池组件与檩条的连接采用螺栓连接，配加双面垫圈。钢结构支架直接承担太阳能阵列所负荷的自重、风荷载、活荷载、雪荷载、地震力等荷载，并将以上荷载传至支架基础。支架主要是由冷弯型钢构成，各型钢之间通过螺栓连接或焊接形成稳定的结构体系。光伏发电支架基础量在整个造价中占较大比重，基础选型直接影响投资、施工组织和施工工期。在满足规范要求的前提下，支架基础优化方案成为光伏土建部分的重点课题。利用农业大棚屋面作为施工地点，在农业大棚屋面安装太阳能电池板，首先将太阳能电池板固定在轻质角钢上

58、，再固定在屋面主钢梁上。经主钢梁和钢立柱固定连接，形成屋面主框架形式。根据地勘资料，本地区地基承载力特征值大于 170kPa,地基能满足厂区内建、构筑物基础的要求，所有基础不再做特殊的地基处理。拟建场地区域一月份平均最低温度为-6.9，在环境类型为类，无干湿交替作用，考虑冰冻区影响，按弱透水层的情况进行水和土的腐蚀性评价，场地平均含盐总量为 0.0560.079%，主要的腐蚀介质 SO42-=211.82435.88mg/kg，CL-=57.86395.73mg/kg，PH=6.807.28。根据所取易溶盐土样的腐蚀性评价计算成果，结合地区勘察经验综合判定站址地基土对混凝土结构、钢筋混凝土结构

59、中的钢筋及钢结构具有微腐蚀性。评价结果：地下水对混凝土的结构无腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋有弱腐蚀性；土对混凝土的结构及钢筋混凝土结构中的钢筋均无腐蚀性。地下构筑物防腐应符合现行国家标准工业建筑防腐蚀设计规范(GB-50046)中的规定。需在农业大棚内部建设 50 座逆变器室，逆变配电室为单层砌体结构，基础采用钢筋混凝土条形基础，每个建筑面积 31.5m2。电缆布置采用电缆沟布置方式。外装修立面为涂料外墙面，外墙窗采用塑钢玻璃窗，外门采用钢门，内墙装修采用白色乳胶漆涂料墙面，地面采用水泥砂浆地面，顶棚为白色乳胶漆涂料。综合楼总体布置：全站的总平面布置结合站区的总体规划及工艺要求，在满足自然

60、条件和光伏电站特点的前提下，充分地考虑了安全、防火、卫生、运行检修、交通运输、环境保护等各方面的因素，根据系统规划出线方向及工艺专业的要求，并考虑到进站道路的布置等因素，与电气、总图专业配合。综合楼的设计42本着尽可能减少占地面积、节约土地资源的主要原则并结合进站的方向等条件综合考虑，综合楼为两层钢筋混凝土框架结构，一层主要布置有主控室、综合保护室、厨房及餐厅等；办公室、会议室、资料室、值休室、等布置在二层。综合楼是集生产、生活为一体的综合性建筑。建筑装修设计：综合楼外装修为涂料外墙面。窗均采用塑钢玻璃窗。综合楼大门采自动感应门，并设门禁系统，其他外门均采用钢门，楼内房间门均采用成品实木门。综