学校建筑屋顶分布式光伏发电项目电力系统设计方案

学校建筑屋顶分布式光伏发电项目电力系统设计方案1.1接入系统方案本系统共用5台500kW逆变器。根据国家电网公司2009年7月《光伏电站接入电网技术规定》（试行），小型光伏电站接入电压等级为0.4kV；中型光伏电站接入电压等级为10‐35kV；大型光伏电站接入电压等级为66kV及以上电网。根据国家电网公司《光伏电站接入电网技术规定》，本项目新建光伏发电系统总装机容量为2.5MW，采取就地消纳，故采用0.4kV并网点，不同电压等级接入电网。满足本工程接入系统需求。建议本期光伏发电系统低压侧并网，具体以本项目的接入系统审查意见为准，最终接入系统方案以电网主管部门的接入系统报告审批意见为准。1.2 光伏方阵电气设计1.2.1系统直流侧最高工作电压在光伏并网发电系统中，系统直流侧的最高工作电压主要取决于逆变器直流侧最高电压，以及在直流回路中直流断路器额定工作电压。但设备的工作电压与设备所处的工作环境和海拔高度有关，南昌市处于北亚热带和暖温带过渡地带地区,空气相对比较潮湿，根据GB311.1《高压输变电设备的绝缘配合》、GB/T16935《低压系统内设备的绝缘配合》及直流开关、并网逆变器的资料，电站现场设备的绝缘水平应与正常使用条件基本相当。1.2.2组件串联方式设计在计算组件串联数量时，必须根据组件的工作电压和逆变器直流输入电压范围，同时需要考虑组件的开路电压温度系数。并网逆变器SG500K3为例，最大阵列开路电压880V，MPPT范围450V-820V。多晶240Wp组件开路电压为37.5V，峰值工作电压30V。设串联组件数为S，最多为Smax，①Smax=UDCmax/VOC=880V/37V=23.8(块),选取23块，结合厂家推荐的最佳MPPT范围560V-620V，则S=600/30=20(块)。每支路的太阳电池组件功率为20×240Wp=4800Wp。S＜Smax，每支路串联20块组件满足系统耐用及最大功率跟踪的要求。SG250K3，SG500K3同样可以选择组件串联排列方阵。组件串联的最大功率点电压=20×30V=600V＜880V。故设计符合要求。1.2.3电气系统防孤岛效应设计孤岛效应是指光伏系统并网逆变器在并入的电网失压时或电网断电时，逆变器仍然保持对失压电网中的某一部分线路继续供电的状态，这样电力孤岛效应区域会发生电压和频率不稳定现象，有可能对外部设备造成损坏或发生触电安全事故。根据《光伏系统并网技术要求》GB/T19939‐2005对于防孤岛效应的规定：当光伏系统并入的电网失压时，必须在规定的时间内（2s内）将该光伏系统与电网断开，防止出现孤岛效应。为此，在该发电项目孤岛效应设计时，接入交流接触器对孤岛效应进行防护，即当电网电压断电时并入电网的接触器线圈失电，连接在并网回路的接触器常开触点断开，使并网回路断开逆变器停止工作，起到整体对于孤岛效应的防护作用。1.2.4电气系统构成选型设计太阳能光伏发电系统由光伏组件、直流汇流箱、并网逆变器、计量装置、上网配电系统及监控系统组成。太阳能通过光伏组件转化为直流电力，通过直流汇流箱汇集至并网型逆变器，将直流电能转化为与电网同频率、同相位的正弦波电流。直流逆变为380V交流后并入厂内电网。1.3系统设备选型设计1.3.1光伏组件选型设计对于该并网发电系统电池组件选型遵循以下原则：●在兼顾易于搬运条件下，选择大尺寸，高效的电池组件；●选择易于接线的电池组件；●组件各部分应能抗强紫外线（符合GB/T18950‐2003橡胶和塑料管静态紫外线心能测定）；线缆等应抗扭折和摩擦；目前，世界光伏市场上，主要产品为多晶硅及单晶硅太阳电池组件。英利公司具备生产多晶硅及单晶硅电池组件的技术能力，之所以选择多晶硅技术的太阳电池组件。因为较之单晶技术，具有下述优势：①低成本、工业规模化生产多晶硅技术为采用铸锭、切片技术进行工业化生产，随着切片技术的进步，硅片已经达到180uM厚度，故相较于单晶及其他太阳能电池产品，多晶硅电池更适于大规模生产，通过大规模的工业化生产，实现成本降低，从而有利于太阳能光伏发电的推广应用。②高效率本项目选用多晶硅组件的转换效率＞14%--达每平方米瓦，代表了目前世界上商业化多晶硅组件产品的最高水平。虽然目前商业化生产的单晶硅电池的转换效率要比多晶硅高约1%，但考虑相同效率的多晶硅电池与单晶硅电池封装成组件时，由于单晶硅组件的有效发电面积少于多晶硅组件（受单晶棒直径限制，为了充分利用原材料，切割的单晶硅片的四个边角为小圆形—否则将会更加提高单晶硅片的成本，从而减少了组件的有效采光面积），所以，在相同效率的上述两种电池封装成组件之后，多晶产品的组件效率要高于单晶产品，因此，即使单晶电池效率比多晶电池要高，但在封装成组件之后，组件效率差距要小于1%。低衰减、长寿命。多晶电池组件拥有与单晶电池组件相同的寿命-长达25年，且衰减很小，20年衰减不高于20%，10年衰减不高于10%。在遵循以上组件选型原则的前提下，本项目太阳能电池组件选用235瓦高效多晶硅产品。该组件具有高转换效率、高质量，25年的使用寿命，组件安装方便、快捷，被广泛应用在BIPV等并网发电系统等领域。1.3.2逆变器选型设计参照标准：《光伏发电站接入电力系统技术规定》GB/Z19964‐2005《光伏系统并网技术要求》GB/T19939-2005《光伏电站接入电网技术规定》Q/GDW617-2011《光伏（PV）系统电网接口特性》GB/T20046-2006《400V以下并网光伏专用逆变器技术条件和试验方法》CGC/GF001:2009根据以上规范要求，本项目选择规格为SG500K3三相并网逆变器。之所以选择此产品，有如下考虑：①技术先进，研发力量雄厚选取一家专注于太阳能、风能等可再生能源电源产品研发、生产和销售的高新技术企业。主要产品有光伏逆变器和控制器、风机变流器、回馈式节能负载、电力系统电源等，并提供系统解决方案的设计及技术服务，是我国最大的光伏电源产品的研发生产企业，也是我国光伏和风力发电行业为数极少的掌握多项核心技术并拥有完全自主知识产权的企业之一。并网逆变器具有如下功能特点。●电能质量保障。●电压偏差保护。●谐波和小型畸变。●电压不平衡度保护。●过/欠电压保护。●过/欠频率保护。●防孤岛效应。根据《光伏系统并网技术要求》GB/T19939-2005对于防孤岛效应的规定：当光伏系统并入的电网失压时，必须在规定的时间内（２S内）将该光伏系统与电网断开，防止出现孤岛效应。1.3.3电线、电缆选型设计电气连接应有牢固的机械强度使热循环引起的松动减小到最小并提供足够的电源线扣。在光伏组件和逆变器器间采用防水、机械良好和表皮防紫外线的光伏系统专用电缆连接。导线连续通过的最大电流额定值不小于总阵列短路电流的125%，并且不小于导线过电流保护器件的额定值。逆变器直流侧采用耐候性好的光伏发电系统专用铜芯软电缆（导线），电缆（导线）能够在-50℃~+100℃的环境温度下正常工作，导线耐压不小于1000V，太阳电池组件的串并联所使用的电缆线应满足抗紫外线、抗老化、抗高温、防腐蚀和阻燃等性能要求，电缆（导线）经过紫外线长期照射后不会发生硬化、绝缘降低，满足不少于20年室外使用的要求。逆变器的交流侧使用阻燃铜芯交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆。采用标准：IEC60512Part3IEC60364-7-712IEC60512Part3直流电源导线应根据允许压降选择适当的截面，其计算公式如下：U=IL/ΥSS:导线的截面积（mm2）I:导线通过的最大电流AL:导线长度mΥ:导电系数铝的为Υ=34铜Υ=57ΔU：允许电压降交流电源导线应根据最大负荷和电力电缆的安全载流量（即导线最大容许持续负荷）选择截面。选择导线截面，应符合下列要求：线路电压损失应满足用电设备正常工作及起动时端电压的要求；按敷设方式确定的导体载流量，不应小于计算电流；导体应满足动稳定与热稳定的要求；沿不同冷却条件的路径敷设绝缘导线和电缆时，当冷却条件最坏段的长度超过5m，应按该段条件选择绝缘导线和电缆的截面，或只对该段采用大截面的绝缘导线和电缆。导体的允许载流量，应根据敷设处的环境温度进行校正，温度校正系数可按下式计算：K＝√(t1-t2)/√(t0-