30MWP并网光伏电站项目总体技术方案及发电量估算

30MWP并网光伏电站项目总体技术方案及发电量估算并网光伏电站主要有太阳能电池阵列、并网逆变器、输配电系统和远程监测系统等组成，包括太阳电池组件、直流电缆及汇流箱、并网逆变器、交流配电、升压设备等，其中，太阳电池阵列到并网逆变器的电气部分称为光伏发电系统。1.1设备选型1.1.1太阳能电池组件的选型（1）选型依据1）选择目前市场上流行的电池组件，以便于大批量采购；同时还应兼顾在易于搬运条件，选择大尺寸、高效的电池组件；2）组件各部分抗强紫外线（符合GB/T18950-2003橡胶和塑料管静态紫外线心能测定）；3）组件必须符合UL、IEC61215、IEC62108、TU-V标准，保证每块电池组件的质量。（2）太阳能电池类型选择世界光伏产业从90年代后半期进入快速发展时期，近10年平均增长率高达46.78%。2008年世界太阳能电池产量约为6000MWp，比2007年增长了50%。中国于1958年开始研究光伏电池，近10年平均增长率超过100%以上。2007年我国太阳能电池产量1088MWp，超过日本（920MWp）和欧洲（1062.8MWp），成为世界第一大太阳能电池生产国；2008年我国太阳能电池产量约2000MWp，占世界总产量6000MWp的三分之一，居世界首位。目前市场上商用的太能电池主要有以下几种类型：单晶硅太阳能电池、多晶硅太能电池、非晶硅太阳能电池、碲化镉电池、铜铟硒电池等。本次设计采用聚光光伏组件。与传统的光伏组件相比，聚光光伏组件具有以下优势：单块组件的高达460.56Wp的输出功率。采用聚光技术，大大的减少组件的投资。更高的转换效率。减少占地面积。表3-1-1为聚光组件的技术参数。表3-1-1光伏组件技术参数太阳电池组件技术参数太阳电池种类ConcentratingTripleJunction太阳电池生产厂家厦门三安光电科技有限公司太阳电池组件生产厂家厦门三安光电科技有限公司太阳电池组件型号G3-1090X技术指标460.56峰值功率聚光倍数1090X开路电压（Voc）47.7短路电流（Isc）11.9工作电压（Vmppt）40.4工作电流（Imppt）11.4尺寸安装尺寸长39m,高4m重量（单个组件）57kg峰值功率温度系数-0.2%/oC开路电压温度系数-0.81V/oC短路电流温度系数0.00011A/oC光电转换效率28.5%25年功率衰降20%额定工作温度-40oC+50oC抗风力或表面压力Ratedfor145kphwinds.Stowat65kph防冰雹能力MeetsIECRequirements,25mmiceballat22m/s绝缘强度600VDCmax防尘抗沙能力Sealedmodulewithsmoothglassfront（2）太阳能光伏方阵单元型式的确定光伏发电系统通过若干电池组件串联成一块太阳能电池板，若干块电池板串联组成一串以达到逆变器额定输入电压，若干串电池板并联达到系统预定的额定功率。这些设备数量众多，按一定的间距进行布置，构成了一个方阵，这个方阵称之为光伏发电方阵。其中由若干电池组件串联回路构成了太阳能电池板构成了光伏发电系统的一个基本阵列单元。目前国内外并网发电的大型光伏电站，均采用单个太阳能组件功率在200W以上的大型组件，以减少组件边框占用面积，增大电池板的有效面积，提高发电效率。本工程参考厦门产品进行初步分析。电池组件参数如下：额定功率：483W；额定输出电压：40.4V；开路电压：47.7V；额定输出电流：11.4A；短路电流：11.9A；外形：1710×1050×640mm；重量：57kg。每个单元配置20块电池组件，输出电压808V；输出功率9660W。组件分列安装，每列有9个模组，每个模组包括4个组件，采用跟踪系统式支架，安装方式如图3-1-2所示。图3-1-2所示聚光光伏阵列固定方式1.1.2逆变器选型并网逆变器是并网光伏电站中的核心设备。它的可靠性、高效性和安全性会影响到整个光伏系统。对于大型光伏并网系统逆变器的选型，应注意以下几个方面的指标比较：（1）光伏并网系统必须对电网和太阳能电池的输出情况进行实时监测，对周围环境做出准确判断，完成相应动作，如对电网的投、切控制，系统的启动、运行、休眠、停止、故障等状态检测，以确保系统安全、可靠的工作。（2）由于太阳能电池的输出曲线是非线性的，受环境影响很大，为确保系统能最大输出电能，需采用最大功率跟踪控制技术，通过自寻优方法使系统跟踪并稳定运行在太阳能光伏系统的最大输出功率点，从而提高太阳能输出电能利用率。（3）逆变器输出效率：大功率逆变器在满载时，效率必须在95%以上。在50W/m2的日照强度下，即可向电网供电，在逆变器输入功率为额定功率10%时，也要保证90%以上的转换效率。(4）逆变器输出波形：为使光伏阵列所产生的直流电源逆变后向公共电网并网供电，就必须使逆变器的输出电压波形、幅值及相位与公共电网一致，实现无扰动平滑电网供电。(5）逆变器输入直流电压的范围：要求直流输入电压有较宽的适应范围，由于太阳能电池的端电压随负载和日照强度的变化范围比较大，这就要求逆变器在较大的直流输入电压范围内正常工作，并保证交流输出电压稳定。(6）光伏发电系统作为分散供电电源，当电网由于电气故障、误操作或自然因素等外部原因引起中断供电时，为防止损坏用电设备以及确保电网维修人员的安全，系统必须具有孤岛保护的能力。(7）另外应具有显示功能；通讯接口；具有监控功能；宽直流输入电压范围；完善的保护功能等。对于MW级的光伏发电系统，光伏阵列面积非常大，由于光伏电池组件电流、电压等性能参数不可能做到完全一致，因此光伏组件串并联时相互之间的影响可能会导致整体光伏发电系统的发电量下降。不同逆变器技术参数对比见表3-1-3。表3-1-3不同逆变器技术参数对比序号逆变器型号SC200HESC250HESG500KTLJYNB-500KHE1额定功率200KW250KW500KW500KW2最大支流输入功率230KWP295KWP550KW550KWP3输入光伏阵列电压范围450-820V450-820V450-820V450-820V4最大直流输入电压900V900V900V880V5最大阵列输入电流472A591A1200A2*611A6最大效率97.3%97.5%98.7%98.8%7额定交流输出功率200KW250KW500KW500KW8允许频率工作范围49.5-50.5HZ49.5-50.5HZ47-51.5HZ49.5-50.5HZ9体积（mm）2000*2120*8502400*2120*8502800*2180*8501800*2120*85010重量（kg）1600107022881800逆变器单机容量不宜过小，单机容量过小，接线复杂、汇线增多，同时也会造成系统效率的降低。通过对目前国内外技术及商业化比较成熟的大型并网逆变器进行分析，本方案中初选容量为500kW的两种品牌的并网逆变器，其主要技术参数表3-1-4。表3-1-4逆变器技术参数表型号技术指标SG500KTL推荐最大光伏阵列输入功率550KWp最大光伏阵列输入电压DC900V光伏阵列MPPT电压范围DC450V—DC820V最大直流输入电流1200A直流输入路数16路额定交流输出功率500KW额定电网电压及频率三相AC270V，50Hz允许电网电压范围AC210V～AC310V（可设置）允许电网频率范围47Hz～51.5Hz（可设置）最大效率98.7%欧洲效率98.5%功率因数≥0.99（额定功率时）【功率因数调节范围：-0.95～+0.95】总电流波形畸变率（%）<3%（额定功率时）夜间自耗电（W）<100W防护等级IP20允许环境温度-25℃—+55℃允许环境湿度0～95%，无凝露冷却方式风冷通讯接口RS485或以太网显示方式触摸屏（中英文显示）机械尺寸（宽×高×深）2800×2180×850mm重量（Kg）2288kg接入电网类型IT、TN-S系统自动投运条件直流输入及电网满足要求，逆变器自动运行断电后自动重启时间5min(时间可调)过/欠压保护（有/无）有过/欠频保护（有/无）有防孤岛效应保护（有/无）有过流保护（有/无）有防反放电保护（有/无）有极性反接保护（有/无）有过载保护（有/无）有接地故障保护（有/无）有JYNB-500KHE逆变器具体的技术参数类型：JYNB-500KHE输入参数推荐最大太阳电池阵列功率550kWp直流电压范围（MPPT）450~820V允许最大直流电压880V最大阵列电流2x611AMPPT跟踪快速、精确MPPT跟踪接入方式铜排接入输出参数额定交流输出功率500kW运行电网电压270VAC±10%额定交流电流1069A供电系统TT、TN-C、TN-S运行中的电网频率50Hz±0.5Hz电压波动<3%电网电流的谐波畸变<2%功率因数（额定功率下）1过载能力120%/1min短路保护150%/（<0.1s）尺寸和重量宽/高/深1000+800/2120/850mm重量1800kg功耗夜间工作模式自耗电≤Approx.40W外部辅助供电1x220V，50Hz效率最大效率98.8%欧洲效率98.6%接口计算机接口RS485通讯以太网/GPRS保护等级和环境条件防护等级IP21绝缘等级50HzAC.3KV/1min爬电距离1kV/5mm防雷等级C（第II级）工作温度-20℃-+50℃风冷√相对湿度，不结露0-95%噪音<60dB电磁兼容测试GB17625.2–GB/T17626.111.1.3控制系统及支架自动跟踪系统包括单轴跟踪系统和双轴跟踪系统。单轴跟踪系统以固定的倾角从东往西跟踪太阳的轨迹，双轴跟踪系统可以随着太阳轨迹的季节性升高而变化。自动跟踪系统增加了光伏方阵接受的太阳能辐射量。不同跟踪系统在当地条件对发电量（与固定支架相比）的影响不同，据测算和实际验证，双轴跟踪系统能使方阵能量输出提高35～40%，单轴跟踪系统能使方阵能量输出提高15～20%，斜轴跟踪系统能使方阵能量输出提高25%左右。本次阵列支架的设计使用倾斜结合滚动的两轴跟踪结构。模块安装在每一个阵列的扭矩跟踪结构管。总共有9个横向扭力管。轧辊和倾斜方向的驱动器位于阵列结构的末尾。当组件正确组装以后，系统平衡的重力负荷在直立方向上。结构的设计，分析，测试表明系统能抵御风速高达每小时145公里或等效载荷。追踪系统使用变速马达控制器，并使用位置传感器追踪系统采用连续工作模式（不同于暂停/启动）能提供优于0.02度的追踪精度。采用混合式的跟踪算法，马达控制使用马达位置传感器进行闭环控制，位置控制采用太阳天文轨迹算法进行开环控制。位置校正可使用电流，电压或者输出功率等参量进行可以直接对不同光伏阵列输入组串的电流进行测量和比较，可靠地检测出各路光伏组串可能发生的故障。内置输入组串过载和过电压保护装置。其主要技术参数见表3-1-5。表3-1-5直流汇流箱技术参数序号项目名称技术参数1输入光伏阵列电压范围250-880V2最大直流输入电压900V3直流保险数量84最大输入陈列电流16A5每个保险可连接光电阻串数26电流测量通道数87最多并联入路数8或108直流过电压保护有9保护等级IP6510通讯接口采用RS48511环境温度-25℃-+55℃12湿度0-95%序号设备名称单位数量1光伏组件个624002系统支架套31063逆变器台604箱式变压器台305直流汇流柜个306直流汇流箱（8口）个5407交流配电柜个301.2光伏系统设计光伏阵列正南方向安装，跟踪系统为二维跟踪控制。阵列共由30个1MW的子系统构成，每个子系统包括一个箱式升压变压器和两个500KW的逆变器。综合考虑逆变器及聚光电池的技术特性，取18串为1路，每个逆变器输入端为61路，两种逆变器的输入参数要求相近，所以采用相同形式的串并联方式。此时设计15MW采用阳光逆变器，其余采用京仪逆变器。阳光逆变器输入为16路直流，取其8路输入，其余8路备用，选用8路直流汇流箱8个，汇流后送入逆变器。京仪逆变器有两路输入，采用8个8路汇流箱汇流之后送到直流汇流柜，直流汇流柜与逆变器用母牌连接。30MW电站共由60个这样的系统组成。总的容量大约为30.4MW。阵列间距根据模组的最高点高度H=4m计算；根据美国SandiaNationalLab设计的PV-Desidnpro软件计算，光伏阵列间距为9m。每列模组实际占地面积为：S=9*39=351m2光伏电站共1830列，布置为70排，27列。场区道路设计为3条9m宽主干道，5条6m宽分支，场区阵列占地大约0.642KM2。汇流箱安装在阵列的下方，逆变器及箱变采用光伏阵列内安装。在光伏阵列中修建逆变器室，每个逆变器室放置两台逆变器，箱式变压器采用户外布置，与逆变器输出端用电缆连接。场区内阵列及逆变器位置见图。1.3上网电量估算本工程在预可行性研究阶段采用县气象站的气象资料作为研究的依据。海南县太阳能资源丰富，太阳能利用前景广阔。1971～2007年37年县太阳总辐射分布年际变化比较稳定，其数值多在6381.6MJ/m2—6705.1MJ/m2之间，属于资源丰富带。本次设计去多年的平均值6562.3MJ/m2。并网光伏电站项目：位于省海南州县境内，地理坐标位于北纬36°13′12.33″、东经100°32′27.35″。根据美国SandiaNationalLab设计的PV-Designpro软件计算DNI值为2006.37Kwh/m2。实际平均年发电量：组件个数*组件受光