光伏电站的设计与运行(华北电力大学)

1、华北电力大学 可再生能源学院能源工程及自动化教研室 华北电力大学 太阳能中心朱红路.Email:,cn光伏电站设计、运行Design and Operation of Photovoltaic Plants 实例说明光伏电站的设计实例说明光伏电站的设计大型光伏电站的系统组成大型光伏电站的系统组成大型光伏电站的施工大型光伏电站的施工光伏并网对电网的影响光伏并网对电网的影响光伏电站的设计光伏电站的设计 敦煌一.一. 总体技术方案总体技术方案 “集中安装建设集中安装建设, ,多支路上网多支路上网” 在电气线路上,分为8个独立的1MWp分系统,分别发电上网; 1MW

2、p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. 特点特点: : 每个每个200kWp200kWp的发电单元即是一个低压并网光伏发电系统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 8个独立的个独立的1MWp1MWp并网光伏分系统之间没有任何电气联系并网光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. 可灵活地以各种可灵活地以各种“交钥匙工程交钥匙工程”方式进行

3、项目建设方式进行项目建设 : : * 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) 接线箱200kVA逆变器200kWp方阵DCACSG-1图图1. 单个发电单元原理框图单个发电单元原理框图 0.4kV低压配电柜0.4kV/35kV1000kVA 变压器35kV35kV电网电网输出35kV高压合闸及防雷SG-1SG-5SG-4SG-3SG-2接线箱200kVA逆变器2

4、00kWp方阵DCAC接线箱200kVA逆变器200kWp方阵DCAC接线箱200kVA逆变器200kWp方阵DCAC接线箱200kVA逆变器200kWp方阵DCAC接线箱200kVA逆变器200kWp方阵DCACHV-G1图图2 1MWp2 1MWp并网光伏发电分系统原理框图并网光伏发电分系统原理框图 图图3 8MWp并网光伏发电系统原理总框图并网光伏发电系统原理总框图35kV35kV电网电网0.4kV低压配电柜0.4kV/35kV1000kVA 变压器输出35kV高压合闸及防雷SG-1SG-5SG-4SG-3SG-2接线箱200kVA逆变器200kWp方阵DCAC接线箱200kVA逆变器2

5、00kWp方阵DCAC接线箱200kVA逆变器200kWp方阵DCAC接线箱200kVA逆变器200kWp方阵DCAC接线箱200kVA逆变器200kWp方阵DCACHV-G10.4kV低压配电柜0.4kV/35kV1000kVA 变压器输出35kV高压合闸及防雷SG-36SG-40SG-39SG-38SG-37接线箱200kVA逆变器200kWp方阵DCAC接线箱200kVA逆变器200kWp方阵DCAC接线箱200kVA逆变器200kWp方阵DCAC接线箱200kVA逆变器200kWp方阵DCAC接线箱200kVA逆变器200kWp方阵DCACHV-G2HV-G3HV-G4HV-G5HV-

6、G7HV-G6HV-G8二二. . 系统构成系统构成 光伏阵列光伏阵列: : 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; 直流直流- -交流逆变设备交流逆变设备: : 包括直流屏、配电柜、并网逆变器等; 升压并网设施升压并网设施: : 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. 三三. . 主要设备及其主要技术要求主要设备及其主要技术要求 太阳电池组件太阳电池组件: : 总容量8MWp.

7、优选晶体硅组件.适量试用其他组件. 支承结构支承结构: : 足够的强度;防腐蚀. 并网逆变器并网逆变器: : 有最大功率跟踪(MPPT)功能;效率93. 升压变压器升压变压器: : 控制检测及远程信息交换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. 机房与办公室机房与办公室: : 防雷及接地保护防雷及接地保护: : 符合国家标准规定的技术要求; 直流侧与交流

8、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. 场地道路场地道路: : 防护围栏防护围栏: : 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.四四. . 发电量预测发电量预测 1.1. 气象资料气象资料表表2. 2. 敦煌地区太阳辐射数据表敦煌地区太阳辐射数据表2. 2. 倾斜面光伏阵列表面的太阳辐射量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. 计算日辐射量的公式: R= Ssin(-)/sin + D式中; R 倾斜方阵面上的

9、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。倾角倾角 252530303434363638384040424244444646505055551 1 月月130.8136.5140.5142.3144145.6147148.3149.4151.41532 2 月月142.2146.7149.

10、8151.1152.3153.4154.3155.1155.7156.5156.83 3 月月190.1193.1194.7195.3195.8196.1196.2196.2196195.1193.24 4 月月179.9180.4180.2179.9179.4178.9178.2177.4176.4174.1170.55 5 月月249.3247.8245.6244.3242.7240.9239236.9234.5229.3221.96 6 月月244.2241.6238.5236.7234.7232.5230.1227.5224.8218.7210.17 7 月月232.8230.7228

11、.1226.5224.7222.7220.5218.1215.5209.8201.78 8 月月226.2226.2225.2224.5223.5222.3220.9219.3217.5213.32079 9 月月193.5196.3197.6198198.2198.2198.1197.7197.2195.5192.41010 月月176.4181.9185.5187.1188.4189.6190.6191.4192192.6192.31111 月月136.2142.3146.6148.5150.3151.9153.4154.7155.9157.8159.41212 月月121.4127.41

12、31.7133.7135.5137.2138.8140.3141.6143.8145.8全年全年2223.52223.52251.32251.32264.72264.72268.42268.422702270227022702268226822632263225722572239223922052205表表3. 3. 敦煌地区不同角度倾斜面的太阳辐射量表敦煌地区不同角度倾斜面的太阳辐射量表(kWh/m2)(kWh/m2)(纬度 = 40.6) 从表中可以看出: + 倾角等于38时,全年所接收到的太阳辐射能最大,比水平面的数值高约18.7%. + 倾角在3642之间(即=0.91.05)时,全年

13、太阳辐射量差别不大. + 即使倾角在30 50之间改变, 对倾斜面太阳辐射量的影响也不超过1.5%.月份月份1 1 月月2 2 月月3 3 月月4 4 月月5 5 月月6 6 月月7 7 月月8 8 月月9 9 月月1010 月月 1111 月月 1212 月月 全年全年倾角倾角 605542302015203040506065辐射量辐射量(kWh/m2)1541571961802502462342261981931601472341表表4. 4. 敦煌地区各月最佳倾角的角度及对应太阳辐射量表敦煌地区各月最佳倾角的角度及对应太阳辐射量表(kWh/m2)(kWh/m2) 每月改变一次角度,使斜面

14、处于最佳倾角位置,全年所接收到的太阳能比固定倾角为38安装的倾斜面所接收到的太阳能大约高3%. 3. 3. 并网光伏系统的效率分析并网光伏系统的效率分析 1).1).光伏阵列效率光伏阵列效率1 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 =

15、96% 95% 96% 97% = 85%2).2).逆变器的转换效率逆变器的转换效率2 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). 3). 交流并网效率交流并网效率3 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系统的总效率等于上述各部分效率的乘积: : = = 1 12 23 3 = 85% = 85%95%95%95% = 77%95% = 77%4. 4. 敦煌敦煌8MWp8MWp并网光伏发电系统发电量测算并网光伏发电系统发电量测算: : 依据依

16、据: : 敦煌地区太阳辐射量敦煌地区太阳辐射量 系统组件总功率系统组件总功率8MWp 8MWp 系统效率系统效率77%77% 光伏阵列倾角等于光伏阵列倾角等于4040, ,固定式安装固定式安装: : 年发电量约年发电量约 1,392 1,392 万千瓦小时万千瓦小时; ; 2525年的总发电量约为年的总发电量约为3.23.2亿千瓦小时亿千瓦小时, ,年平均发电年平均发电1,2801,280万千瓦小时万千瓦小时 ( (按按2525年输出衰减年输出衰减15%15%计算计算).). 每月调节一次倾角的情况下每月调节一次倾角的情况下, ,全年总发电量比全年总发电量比4040固定倾角时增加固定倾角时增加

17、3%.3%. 有关资料表明有关资料表明: : 单轴跟踪阵列比固定倾角安装的年发电量增加约单轴跟踪阵列比固定倾角安装的年发电量增加约20%,20%, 双轴跟踪比固定倾角安装年发电量增加双轴跟踪比固定倾角安装年发电量增加30%30%以上以上. .表表5-1. 5-1. 敦煌敦煌8MWp8MWp并网光伏发电系统发电量测算表并网光伏发电系统发电量测算表( (单位单位: :万万kWh) kWh) 说明: 1. 此表根据敦煌地区的气象资料, 按系统效率77%计算. 2. 根据有关资料,单轴跟踪比固定倾角增加约20%,双轴跟踪比固定倾角增加30%以上. 月份月份水平固定水平固定固定倾角固定倾角 4040每月

18、调节倾角每月调节倾角单轴跟踪单轴跟踪双轴跟踪双轴跟踪1 1578994106.8115.72 2679496112.8122.23 3991201201441564 41011101101321435 5146148154177.6192.46 6146142151170.4184.67 7137137144164.4178.18 8127137139164.4178.19 9100121121145.2157.3101082117118140.4152.11111589398111.6120.91212508490100.8109.2全年全年1170117013921392143514351

19、67016701810181010010011912314315584100100103120130相对百分相对百分比比(%)(%)65777992100100表表5-2. 5-2. 敦煌太阳辐射及敦煌太阳辐射及8MWp8MWp并网光伏系统发电量测算表并网光伏系统发电量测算表( (单位单位: :万万kWh) kWh) 月份月份1 1 月月 2 2 月月 3 3 月月 4 4 月月5 5 月月6 6 月月7 7 月月8 8 月月9 9 月月1010 月月1111 月月1212 月月全年全年水平辐射水平辐射(kWh/)9310916216523823822420716313495821910404

20、00 0斜面辐射斜面辐射(kWh/)1461531961792412322232231981901521372270预测发电量预测发电量(万千瓦时)8994120110148142137137121117938413921月2月4月11月9月10月5月6月8月12月7月3月太阳辐射量(kWh/)预测发电量(万.千瓦时)50100150200250050100150200250014615319617924123222322319819015213789941201101481421371371211179384发电量(40倾角)40倾斜面太阳辐射水平面太阳辐射敦煌太阳辐射量及敦煌太阳辐射量及8

21、MWp8MWp并网光伏系统并网光伏系统发电量与月份关系曲线发电量与月份关系曲线 五五. . 技术设计实例技术设计实例 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.1.1. 主要设备选项主要设备选项 1). 1). 太阳电池组件太阳电池组件: : 国产160Wp多晶硅太阳电池组件. 2). 2). 并网逆变器并网逆变器: : 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. 3). 3

22、). 交流升压变压器交流升压变压器: : 国产(0.4)KV/(35-38.5)KV电力变压器,容量1000KVA. 4). 4). 避雷装置避雷装置: : 装设避雷设施防直接雷击,并需有良好的接地.表表6. 6. 太阳电池组件性能参数表太阳电池组件性能参数表表表7. 7. 并网逆变器性能参数表并网逆变器性能参数表额定容量：200KW最大输入功率245KWP最大输入电压880VMPPT 输入电压范围450V800V最大输入电流472A输出交流电压3 相 415V10%输出频率及范围50Hz1%波形失真率（THD）3%功率因数10010%阻性负载9125%阻性负载9550%阻性负载9675%阻性

23、负载96转换效率100%阻性负载96外形尺寸（mm）20002100800重量1400kg峰值功率（Wp）160短路电流（Isc）5.08开路电压（Voc）43.60峰值电压（Vm）35.60峰值电流（Im）4.50额定工作温度（）432抗风力或表面压力2400Pa，130km/h绝缘强度DC 3500V ，1min，漏电电流50A冲击强度227g 钢球 1m自由落体，表面无损伤外形尺寸(mm)1587790重量（kg）15.00 2. 2. 太阳能电池方阵设计太阳能电池方阵设计 1). 200kWp 1). 200kWp 发电单元的光伏方阵设计发电单元的光伏方阵设计: : 1818块块 组件

24、串联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。 7070路路 并联并联组成200kWp 发电单元 单个发电单元的容量为：7018160Wp=201,600Wp = 201.6 kWp 2) 402) 40个发电单元组成个发电单元组成8MWp8MWp并网系统并网系统 系统总容量: P=40201.6 = 8,064 kWp8,064 kWp 需用 160Wp太阳能电池组件总数量: M=4

25、07018 50,40050,400（块）（块）3). 3). 太阳能电池方阵支承结构设计太阳能电池方阵支承结构设计 安装方式安装方式设计: 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. 计算公式： 计算得: D = 6087mm. 取间距为 6.5米。(纬度 = 40.6, 倾角 = 400)sin399.0cos648.0arcsintan7

26、07.0HD1587DH3200支架间距计算图4). 4). 光电场太阳能电池阵列布置光电场太阳能电池阵列布置 组件排列组件排列: 纵向两排, 218 = 36 块组件.平面尺寸 14.5米3.2米. 单支架方阵面组件排列图 200kWp 200kWp 发电单元发电单元: 由70路串联组件并联组成,安装在35个支架上. 1MWp 1MWp的分系统的分系统: 5个200kWp 发电单元,占地面积 =(72.5米320米). 8MWp 8MWp并网系统并网系统: : 5 1MWp 子阵列组成,子阵列之间有通道. 总占地面积总占地面积 = (558= (558米米552552米米) = 308,01

27、6 ) = 308,016 平方米平方米 14.5m (790X18 = 14220)7902*18 = 36 块组件N3.2m (1587X2=3174)1587200kWp 发电单元的光伏阵列布置图(左) 1MWp分系统的光伏阵列排布图 (下)14.5 M9 M1个200kWp发电单元,共35个支架,70路串联组件N320 M14.5 M72.5 M5个200kWp发电单元,共1000kWp1个200kWp发电单元共35个支架320 MN9 ML1L2L3L34L358MWp 并网光伏系统光电场平面布置全图说明说明: 光电场占地总面积: 558552 = 308,016 房屋建筑总占地面积

28、: 3,000 . 图中: 1 - 南大门2 - 机房控制室及办公室3 - 升压变电站4 - 东大门附件 图8 8MWp 并网光伏系统光电场平面布置全图附件 图8 8MWp 并网光伏系统光电场平面布置全图北558m35kV高压电网32415m73m20m73m73m73m73m73m15m15m20m552 m335 m15m25m162 m1东东原有公路215国道3. 3. 避雷、防雷及接地保护的设计避雷、防雷及接地保护的设计 1).1).场地防雷场地防雷 目的: 使光电场及附属设施免遭直接雷击. 方式: 避雷针 避雷带. 避雷针避雷针: : 30米高的避雷针,被保护物高度 5米: 单支避雷

29、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光伏阵列的防雷不宜用避雷针方式. . 避雷带避雷带: : 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).2).电网线路防雷电网线路防雷 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).3).系统接地保护设计：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

30、过电压保护和绝缘配合的要求; (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。4 4土建设计土建设计 光电场的规划设计光电场的规划设计 用地面积： 558552 = 308,016平方米.其中,光伏阵列占地约21.3万平方米; 围栏：围栏总长度（光电场+变电站）2,220米 光电场平面布置总图: 房屋建筑总占地面积房屋建筑总占地面积 = 3,00

31、0= 3,000平方米平方米. . 各部分的占地面积: 机房、控制室: 100m20m = 2,000平方米; 工作间、库房: 30m20m = 600平方米; 办公室及会议室: 20m20m = 400平方米. 升压变电站,占地面积= 900平方米. 围栏围栏: : 总长度总长度2,2202,220米米, ,高度高度2.52.5米米 采用透光的高速公路用铁丝网围栏，,距光伏阵列应有20-30米的距离,以免遮挡太阳辐射. 方阵基础设计方阵基础设计: : 混凝土现场浇铸. 在浇铸过程中预埋上端有螺纹的钢筋. 应符合GB 50202-2002 的要求。 每个方阵支架基础体积为0.12立方米. 5.

32、5. 系统概貌及主要参数系统概貌及主要参数 1). 1). 太阳电池组件太阳电池组件: : 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). 2). 并网逆变器并网逆变器: : 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). 3). 交流升压变压器交流升压变压器: : 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). 4). 光伏阵列光伏阵列: : 固定式面向正南安装, 倾角40.总计40个200kWp的发电单元. 5).

33、5). 组件支架组件支架: : 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. 6). 6). 支架基础支架基础: : 每个支架用12个混凝土基础上, 总共16,800个基础. 浇铸基础约需5,000吨水泥沙石. 7). 7). 系统总占地面积系统总占地面积: : 约30万平方米.其中光伏阵列约占21万平方米. 8). 8). 系统年总发电量系统年总发电量: : 约1,300万kWh,平均每天发电3.6万kWh 6.6. 敦煌敦煌8MWP 8MWP 并网光伏发电系统投资概算并网光伏发电系统投资概算 敦煌8MWp 并网光伏发电系统初期总投资约为32

34、,247万元(见表8). 其中的设备成本及建设费用约为30,012万元(见表9).表表8 8. . 敦煌敦煌8MWP 8MWP 并网光伏发电系统投资概算表并网光伏发电系统投资概算表序号序号设备名称设备名称总价（万元）总价（万元）所占百分比(%)所占百分比(%)机电设备成本机电设备成本27,70227,70285.9185.91光伏阵列23,68073.43逆变设施3,42010.61检测控制2500.781 1升压输变电3521.09配套设施与土建成本配套设施与土建成本1,5561,5564.834.83设备的运输和安装建设设备的运输和安装建设7537532.342.34项目前期费用项目前期费

35、用7007002.172.17项目不可预见费项目不可预见费1,5361,5364.654.65合 计合 计32,24732,2471001005 54 43 32 2表表9. 9. 敦煌敦煌8MWP 8MWP 并网光伏发电系统投资概算分类明细表并网光伏发电系统投资概算分类明细表. .序号序号项目明细项目明细件数件数单价单价RMB(RMB(万元万元) )总价总价RMB(RMB(万元万元) )备注备注1光伏组件8.046MWp26.5 元/Wp21,321.9多晶硅2支架8.046MWp2 元/Wp1,609.23单元接线箱402804支架接线箱1,4000.253505基础固定金具24,0001

36、0 元/套246支架固定金具8 万2 元/套167组件固定金具40 万0.5 元/套208电缆电线160km平均 15 元/米2409其他20光光伏伏阵阵列列小小计计23,681.123,681.11并网逆变器40803,2003 相 200kVA2直流配电柜4031203汇流转接柜84.5364交流配电柜84325接线电缆3,000m40 元/米126其他20逆逆变变设设施施小小计计3,4203,42011000 kVA 变压器8201600.4kV/35kV2高压断路器、避雷器86483互感器83244低压输电线路3,000 米50 元/米155高压输电线路5 13756其他30升升压压输

37、输变变电电设设备备小小 计计352352控制检测与数据传输系统控制检测与数据传输系统250250表表10. 10. 敦煌敦煌5MWP 5MWP 并网光伏发电系统投资概算分类明细表并网光伏发电系统投资概算分类明细表( (续续).).1防雷与接地装置322光伏阵列基础16,800250 元/个4203场地准备300,000 3 元/904线缆地沟4,000 米300 元/米1205变压器基础900 300 元/276房屋建设2,200 1,000 元/2207道路及广场50,000 100 元/5008防护围栏2,200 米350 元/米779清洁设施及办公用品5010其他20机机房房土土建建及及

38、配配套套设设施施小小 计计1,5561,5561安装调试劳务,64 人-年18,000 元/人-年115.22安装调试设备使用费903工程管理及文件资料504技术培训485运输费用2706工程监理费用1008其他80运运输输及及工工程程建建设设小小 计计753.2753.2总总计计30,012.130,012.1六六. . 技术方案设计与选择要点技术方案设计与选择要点1. 1. 指导思想指导思想: : 实用性、示范性、实验性 开放式、积木式、多元化 标称容量; 8MWp ,适当增减; 地点: 首选敦煌,渐及沿丝绸之路之大漠其他地域; 多样化方式融资; 多元化技术方案及设备. 2. 2. 敦煌敦

39、煌8MWp8MWp系统技术方案设计原则系统技术方案设计原则: : 集中安装建设集中安装建设, ,多支路上网多支路上网 独立分系统独立分系统: : 在电气线路上分为若干个独立的分系统,分别发电上网. 低压发电单元低压发电单元: : 每个分系统由若干发电单元组成, 输出0.4kV三相交流电. 太阳电池组件太阳电池组件: : 以晶体硅组件为主,少量选用其他成熟组件. 安装方式安装方式: : 以固定式安装为主,少量采用跟踪方式安装. 并网逆变器并网逆变器: : 以进口设备为主,适当选用国产研制设备. 升压输变电设施升压输变电设施: : 全部用国产设备. 检测控制系统检测控制系统: : 性能可靠,自动化

40、程度高,采集的数据资料准确齐全. 厂区自用电厂区自用电: : 配备少量蓄电池,按不间断电源设计,容量约200kWh.3. 3. 系统初设概貌系统初设概貌 太阳电池组件标称总容量8MWp. 光伏阵列为固定式安装, 倾角36-42. 系统总占地面积约30万平方米. 系统年平均发电量1,280万kWh,平均每天3.5万kWh 按25年输出衰减15%计算,8MWp系统25年的总发电量约为3.2亿千瓦时实例说明光伏电站的设计实例说明光伏电站的设计大型光伏电站的系统组成大型光伏电站的系统组成大型光伏电站的施工大型光伏电站的施工光伏并网对电网的影响光伏并网对电网的影响一、一、大型并网光伏电站组成大型并网光伏

41、电站组成 大型并网光伏电站系统框图 光伏阵列将太阳能转变成直流电能，经逆变器的直流和交流逆变后，根据光伏电站光伏阵列将太阳能转变成直流电能，经逆变器的直流和交流逆变后，根据光伏电站接入电网技术规定光伏电站容量确定光伏电站接入电网的电压等级，由变压器升压后，接入电网技术规定光伏电站容量确定光伏电站接入电网的电压等级，由变压器升压后，接入中压或高压电网。接入中压或高压电网。 光伏方阵（固定或跟踪）光伏方阵（固定或跟踪）汇流箱汇流箱直流配电柜直流配电柜并网逆变器并网逆变器交流配电柜交流配电柜电网接入系统（升压、计电网接入系统（升压、计量设备等）量设备等）交交/直流电缆直流电缆监控及通讯装置监控及通讯

42、装置防雷接地装置防雷接地装置一、一、大型并网光伏电站组成大型并网光伏电站组成 发电侧并网，可以接入公共电网和接入用户侧发电侧并网，可以接入公共电网和接入用户侧一、一、大型并网光伏电站组成大型并网光伏电站组成 1.1.光伏方阵光伏方阵 光伏方阵分为两类：固定式和跟踪式光伏方阵分为两类：固定式和跟踪式单轴跟踪系统单轴跟踪系统双轴跟踪系统双轴跟踪系统固定式固定式钢管埋地钢管埋地固定式固定式水泥基础水泥基础一、一、大型并网光伏电站组成大型并网光伏电站组成 光伏组件常见分类光伏组件常见分类 单晶硅组件单晶硅组件多晶硅组件多晶硅组件非晶硅组件非晶硅组件一、一、大型并网光伏电站组成大型并网光伏电站组成 不同

43、辐照度下电流和功率与电压的特性曲线不同辐照度下电流和功率与电压的特性曲线（100%100%，80%80%，50%50%）不同温度下电流和功率与电压的特性曲线不同温度下电流和功率与电压的特性曲线（2525，50 50 ，75 75 ）一、一、大型并网光伏电站组成大型并网光伏电站组成 光伏方阵由光伏组件通过串联和并联形成。光伏方阵由光伏组件通过串联和并联形成。光伏组件串联示意光伏组件串联示意光伏组件并联示意光伏组件并联示意一、一、大型并网光伏电站组成大型并网光伏电站组成 光伏连接器光伏连接器 针对非晶硅光伏组件，由于电流小，一般在汇流箱的前级采用光伏连接器进行汇流。针对非晶硅光伏组件，由于电流小，

44、一般在汇流箱的前级采用光伏连接器进行汇流。一、一、大型并网光伏电站组成大型并网光伏电站组成 2 2、光伏阵列汇流箱、光伏阵列汇流箱八进一出汇流箱八进一出汇流箱 十六进一出汇流箱十六进一出汇流箱一、一、大型并网光伏电站组成大型并网光伏电站组成 六进一出防雷汇流箱实物图六进一出防雷汇流箱实物图一、一、大型并网光伏电站组成大型并网光伏电站组成 3 3、直流防雷配电柜、直流防雷配电柜直流断路器直流断路器防反二极管防反二极管光伏专用防雷器光伏专用防雷器直流电压表直流电压表直流防雷配电柜原理接线图直流防雷配电柜原理接线图一、一、大型并网光伏电站组成大型并网光伏电站组成 PMD-500KPMD-500K直流

45、防雷配电柜的电气原理框图直流防雷配电柜的电气原理框图 输入接线端子示意图输入接线端子示意图 输出铜牌示意图输出铜牌示意图一、一、大型并网光伏电站组成大型并网光伏电站组成 4 4、并网逆变器、并网逆变器 按是否带变压器可分为无变压器型和有变压器型。对于无变压器型逆变器，最大效率按是否带变压器可分为无变压器型和有变压器型。对于无变压器型逆变器，最大效率 98.5%98.5%和欧洲效率和欧洲效率98.3%98.3%；对于有变压器型逆变器，最大效率；对于有变压器型逆变器，最大效率 97.1% 97.1%和欧洲效率和欧洲效率96.0%96.0%。 按组件接入情况划分单组串式、多组串式、集中式；按组件接入

46、情况划分单组串式、多组串式、集中式；集中式并网逆变器集中式并网逆变器组串式并网逆变器组串式并网逆变器多组串式并网逆变器多组串式并网逆变器一、一、大型并网光伏电站组成大型并网光伏电站组成 SG250K3SG250K3的外观的外观一、一、大型并网光伏电站组成大型并网光伏电站组成 SG500KTLSG500KTL无变压器型并网逆变器主电路示意图无变压器型并网逆变器主电路示意图一、一、大型并网光伏电站组成大型并网光伏电站组成 SG500KTLSG500KTL的外观的外观一、一、大型并网光伏电站组成大型并网光伏电站组成 5 5、交流配电柜、交流配电柜断路器断路器光伏防雷器光伏防雷器电压表电压表电流表电流

47、表电能计量仪电能计量仪交流防雷配电柜原理接线图交流防雷配电柜原理接线图一、一、大型并网光伏电站组成大型并网光伏电站组成 6 6、电网接入主要设备、电网接入主要设备低压配电网：低压配电网：0.4KV0.4KV 即发即用、多余的电能送入电网即发即用、多余的电能送入电网中压电网：中压电网：10KV10KV、35KV35KV 通过升压装置将电能馈入电网通过升压装置将电能馈入电网高压电网：高压电网：110KV110KV 通过升压装置将电能馈入电网，远距离传输通过升压装置将电能馈入电网，远距离传输电网接入系统电网接入系统一、一、大型并网光伏电站组成大型并网光伏电站组成 电压等级接入设备0.4KV低压配电柜

48、10KV低压开关柜：提供并网接口，具有分断功能双绕组升压变压器：0.4/10KV双分裂升压变压器：0.27/0.27/10KV（TL逆变器）高压开关柜：计量、开关、保护及监控35KV低压开关柜：提供并网接口，具有分断功能双绕组升压变压器：0.4/10KV,10/35KV（二次升压） 0.4KV/35KV（一次升压）双分裂升压变压器：0.27/0.27/10KV,10KV/35KV （TL逆变器）高压开关柜：计量、开关、保护及监控电网接入主要设备电网接入主要设备一、一、大型并网光伏电站组成大型并网光伏电站组成 7 7、交、交/ /直流电缆直流电缆（1 1）直流电缆包括）直流电缆包括汇流箱汇流箱直

49、流防雷配电柜直流防雷配电柜直流防雷配电柜直流防雷配电柜并网逆变器并网逆变器（2 2）直流电缆选择）直流电缆选择电缆的线径，一般要求损耗小于电缆的线径，一般要求损耗小于2%2%耐压耐压1KV1KV、单芯、单芯/ /双芯电缆双芯电缆阻燃、铠装阻燃、铠装低烟无卤（对于建筑光伏发电系统）低烟无卤（对于建筑光伏发电系统）桥架（对于建筑光伏发电系统）；直埋桥架（对于建筑光伏发电系统）；直埋/ /电缆沟（对于大型光伏电站）电缆沟（对于大型光伏电站）直流电缆直流电缆一、一、大型并网光伏电站组成大型并网光伏电站组成 （1 1）交流电缆包括）交流电缆包括并网逆变器并网逆变器交流防雷配电柜交流防雷配电柜交流防雷配电

50、柜交流防雷配电柜升压变压器升压变压器升压变压器升压变压器电网接入点电网接入点（2 2）交流电缆选择）交流电缆选择电缆的线径，一般要求损耗小于电缆的线径，一般要求损耗小于2%2%根据电压等级选择相对应的耐压等级根据电压等级选择相对应的耐压等级桥架（对于建筑光伏发电系统）；直埋桥架（对于建筑光伏发电系统）；直埋/ /电缆沟（对于大型光伏电站）电缆沟（对于大型光伏电站）交流电缆交流电缆一、一、大型并网光伏电站组成大型并网光伏电站组成 8 8、监控及通讯装置、监控及通讯装置站级控制层站级控制层能量管理系统能量管理系统过程层过程层间隔层间隔层底层设备层底层设备层各电源控制各电源控制 实现发电设备运行控制

51、、电站故障保护和数据采集维护等功能，并与电网调度协调配合，实现发电设备运行控制、电站故障保护和数据采集维护等功能，并与电网调度协调配合，提高电站自动化水平和安全可靠性，有利于减小光伏对电网影响。提高电站自动化水平和安全可靠性，有利于减小光伏对电网影响。 在监控系统架构方面，采用与常规厂站综合自动化系统相同架构，即分层分布式结构。在监控系统架构方面，采用与常规厂站综合自动化系统相同架构，即分层分布式结构。一、一、大型并网光伏电站组成大型并网光伏电站组成 并网逆变器常见的通讯方式并网逆变器常见的通讯方式光伏并网发电的主界面光伏并网发电的主界面并网逆变器的运行界面并网逆变器的运行界面光伏并网发电节能

52、减排值光伏并网发电节能减排值一、一、大型并网光伏电站组成大型并网光伏电站组成 9 9、防雷接地装置、防雷接地装置相关标准：相关标准： 目前没有颁布明确的相关设计标准目前没有颁布明确的相关设计标准参考标准参考标准 建筑物防雷设计规范建筑物防雷设计规范GB50057-1994(2000)GB50057-1994(2000) 交流电气装置的接地交流电气装置的接地 DL/ T 621 1997DL/ T 621 1997 SJ/T 11127-1997 SJ/T 11127-1997 光伏光伏(PV)(PV)发电系统过电压保护导则发电系统过电压保护导则 IEC 60364-7-712-2002 IEC

53、 60364-7-712-2002、IEC 61557-4-2007IEC 61557-4-2007一、一、大型并网光伏电站组成大型并网光伏电站组成 大型光伏电站典型防雷方案大型光伏电站典型防雷方案一、一、大型并网光伏电站组成大型并网光伏电站组成 实例说明光伏电站的设计实例说明光伏电站的设计大型光伏电站的系统组成大型光伏电站的系统组成大型光伏电站的施工大型光伏电站的施工光伏并网对电网的影响光伏并网对电网的影响1 1、土建施工、土建施工 11必须按施工图设计要求的位置设置光伏阵列的基础。必须按施工图设计要求的位置设置光伏阵列的基础。 2 2光伏阵列安装前，钢筋混凝土基础顶面的预埋件，应按设计的防

54、腐级别涂防腐涂料，并妥光伏阵列安装前，钢筋混凝土基础顶面的预埋件，应按设计的防腐级别涂防腐涂料，并妥善保护，与支架槽钢可靠连接。善保护，与支架槽钢可靠连接。 3 3支架基础强度满足抗恶劣环境要求；基础不会发生沉降和变形；基础的水平和垂直度满足支架基础强度满足抗恶劣环境要求；基础不会发生沉降和变形；基础的水平和垂直度满足设计要求。设计要求。二、二、大型并网光伏电站施工大型并网光伏电站施工2 2、设备安装设备安装2.12.1支架支架安装安装 11光伏组件支架及其材料应符合设计要求，能满足抗恶劣环境要求，即抗风、防锈、耐腐蚀光伏组件支架及其材料应符合设计要求，能满足抗恶劣环境要求，即抗风、防锈、耐腐

55、蚀等。等。 2 2光伏组件支架应按设计要求安装在基础上，位置准确，安装公差满足设计要求，与基础固光伏组件支架应按设计要求安装在基础上，位置准确，安装公差满足设计要求，与基础固定牢靠。定牢靠。 3 3支架应与接地系统可靠连接。支架应与接地系统可靠连接。 44支架按设计图纸进行安装，要求组件安装表面的平整度，安装孔位、孔径应与组件要求一支架按设计图纸进行安装，要求组件安装表面的平整度，安装孔位、孔径应与组件要求一致。致。二、二、大型并网光伏电站施工大型并网光伏电站施工2.22.2光伏组件安光伏组件安装装 11在现场安装使用前，确认光伏组件外形完好无损，若发现有明显变形、损伤在现场安装使用前，确认光

56、伏组件外形完好无损，若发现有明显变形、损伤, ,应及时更换。应及时更换。 2 2在组件安装或接线时，推荐用不透明材料将组件覆盖；组件安装前，请不要拆卸组件接线在组件安装或接线时，推荐用不透明材料将组件覆盖；组件安装前，请不要拆卸组件接线盒；当组件置于光线照射下，不要触摸接线端子，当组件电压大于盒；当组件置于光线照射下，不要触摸接线端子，当组件电压大于DC30VDC30V时，请注意适当防护，时，请注意适当防护，使用绝缘工具。使用绝缘工具。 3 3光伏组件的排列连接按技术图纸要求，应固定可靠，外观应整齐，光伏组件之间的连接件，光伏组件的排列连接按技术图纸要求，应固定可靠，外观应整齐，光伏组件之间的

57、连接件，便于拆卸和更换。便于拆卸和更换。 44光伏组件之间的连接方式，符合设计规定。光伏组件之间的连接方式，符合设计规定。二、二、大型并网光伏电站施工大型并网光伏电站施工2.32.3逆变器安装逆变器安装 11基本安装要求：根据逆变器室内基本安装要求：根据逆变器室内/ /室外的安装形式，应安装在室外的安装形式，应安装在清洁的环境中，并且应通风良好，并保证环境温度、湿度和海拔高清洁的环境中，并且应通风良好，并保证环境温度、湿度和海拔高度满足产品规格要求。如有必要，应安装室内排气扇，以避免室温度满足产品规格要求。如有必要，应安装室内排气扇，以避免室温增高。在尘埃较多的环境中，应加装空气过滤网。增高。

58、在尘埃较多的环境中，应加装空气过滤网。 2 2安装与维护前必须保证交直流侧均不带电安装与维护前必须保证交直流侧均不带电。为了不导致逆变器为了不导致逆变器损坏，任何直流输入电压不超过直流输入电压限值。损坏，任何直流输入电压不超过直流输入电压限值。 3 3按照设计图纸和逆变器电气连接的要求，进行电气连接，并标按照设计图纸和逆变器电气连接的要求，进行电气连接，并标明对应的编号。在电气连接前，用万用表确认光伏阵列的正负极。明对应的编号。在电气连接前，用万用表确认光伏阵列的正负极。 二、二、大型并网光伏电站施工大型并网光伏电站施工2.42.4 汇流箱安装汇流箱安装 11基本安装要求：户外安装，防水等级为

59、基本安装要求：户外安装，防水等级为IP65IP65，但尽量不要放置在潮湿的地方；输入路数不，但尽量不要放置在潮湿的地方；输入路数不超过汇流箱允许的输入路数；环境温度应满足产品规格要求。超过汇流箱允许的输入路数；环境温度应满足产品规格要求。 2 2在电气连接前，用万用表确认光伏阵列的正负极。光伏阵列的正极连到汇流箱直流输入的在电气连接前，用万用表确认光伏阵列的正负极。光伏阵列的正极连到汇流箱直流输入的“DC+DC+”，光伏阵列的负极连到汇流箱直流输入的，光伏阵列的负极连到汇流箱直流输入的“DC-DC-”，并标明对应的编号。，并标明对应的编号。 3 3光伏组件至汇流箱的配线性能及保护方法，必须满足

60、电气设备技术基准的规定。光伏组件至汇流箱的配线性能及保护方法，必须满足电气设备技术基准的规定。 二、二、大型并网光伏电站施工大型并网光伏电站施工2.52.5直流直流/ /交流配电柜安装交流配电柜安装 11基本安装要求：室内安装，应安装在清洁的环境中，并且应通风良好，并保证环境温度、基本安装要求：室内安装，应安装在清洁的环境中，并且应通风良好，并保证环境温度、湿度和海拔高度满足产品规格要求。湿度和海拔高度满足产品规格要求。 2 2按直流按直流/ /交流配电柜系统图设计要求敷设电缆。引入配电柜内的电缆应排列整齐，编号清晰。交流配电柜系统图设计要求敷设电缆。引入配电柜内的电缆应排列整齐，编号清晰。