【文章內(nèi)容簡介】 計有如下好處 ●各子系統(tǒng)各自獨立，便于實現(xiàn)梯級控制，以提高系統(tǒng)的運行效率； ●每個子系統(tǒng)是單獨的模塊，由于整個50MW光伏系統(tǒng)是多個模塊組成，各模塊該又由不同的逆變器及與之相連的光伏組件方陣組成組成，系統(tǒng)的冗余度高，不至于由于局部設備發(fā)生故障而影響到整個發(fā)電模塊或整個電站，且局部故障檢修時不影響其 他模塊的運行； ●有利于工程分步實施； 各子系統(tǒng)組件安裝方式及數(shù)量 根據(jù)本項目所在當?shù)鼐暥?，在緯度角附近的朝向正南傾斜面上全年所接受日照輻射總量最多，oo o本工程所在地緯度為44，對固定支架安裝，本工程擬采用朝向正南（方位角0）34 固 定傾角安裝。 太陽電池方陣間距計算 在北半球，對應最大日照輻射接收量的平面為朝向正南，與水平面夾角度數(shù)與當?shù)鼐暥认喈數(shù)膬A斜平面，固定安裝的光伏組件要據(jù)此角度傾斜安裝。陣列傾角確定后，要注意南北向前后陣列間要留出合理的間距，以免前后出現(xiàn)陰影遮擋，前后間距為：冬至日（一年當中物體在太陽下陰影長度最長的一天）上午9：00到下午3：00，組件之間南北方向無陰影遮擋。固定方陣安裝好后傾角不再調(diào)整或人工季節(jié)性調(diào)整。固定光伏組件方陣的支架采用鍍鋅型鋼插入支架 計算當光伏組件方陣前后安裝時的最小間距D 一般確定原則：冬至當天早9：00至下午3：00太陽能電池組件方陣不應被遮擋。計算公式如下： D=cosβL，L=H/tanα，α=arcsin(sinφsinδ+cosφcosδcosω)，即等于： D=cosβH/tan[arcsin()] 太陽高度角的公式：sinα=sinφsinδ+cosφcosδcosω 太陽方位角的公式：sinβ=cosδsinω/cosα 式中：φ為當?shù)鼐暥龋?δ為太陽赤緯， 度； ω為時角，上午9:00 的時角為45 度。光伏組件排布方式為： 176。，地面坡度約為5 度，經(jīng)計算，在當?shù)毓夥M件傾角為緯度角34177。1176。范圍內(nèi)的平面上所接受太陽輻射量最大，本工程擬以 34176。傾角朝向正南固定安裝光伏組件。組件傾斜34176。后，組件上緣與下緣產(chǎn)生相對高度差，陽光下組件產(chǎn)生陰影，為保證在本項目選址地處，冬至日上午九時到下午三時子方陣之間不形成陰影遮擋，經(jīng)計算，各類型組件傾斜后組件上緣與下緣之間相對高度與前后排安裝距離1500mm 子系統(tǒng)陣列設計 根據(jù)上述參數(shù)并匹配逆變器參數(shù)，我們選用多晶硅太陽能電池，每個太陽能電池串列可采用 6*12 塊電池組件串聯(lián)組成。由于每個電池串列的電流較小，所以先將 4 個電池串列通過防水三通進行并聯(lián)作為 1 路 6 路作為一組并聯(lián)接入一個匯流箱 綜上所述，每個300kW 的并網(wǎng)發(fā)電單元需配置724 個電池串列，即有 7240 塊電池組件。整個系統(tǒng)有165個300kW 并網(wǎng)發(fā)電單元，需配置90500 個電池串列，即有204082 塊電池組件，總功率約為50MW。 光伏電站系統(tǒng)構(gòu)成總結(jié) 本50MW(并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)由太陽能電池組件、方陣防雷接線箱、并網(wǎng)逆變器、配電保護系統(tǒng)、電力變壓器和系統(tǒng)的通訊監(jiān)控裝置組成。光伏發(fā)電系統(tǒng)主要組成如下： ●50MW多晶硅太陽能電池組件及其支架； ●直流監(jiān)測配電箱； ●光伏并網(wǎng)逆變器； ●配電裝置（交流配電和升壓變壓器）； ●系統(tǒng)的計算機監(jiān)控裝置； ●系統(tǒng)的防雷及接地裝置； ●土建、配電房等基礎設施； 6 電氣設計 電氣一次部分 電氣主接線光伏電站電氣主接線 本工程裝機容量為 50MW，擬采用單機容量為 300kW 的逆變器，將整個發(fā)電系統(tǒng)分為 165 個子系統(tǒng)，每個子系統(tǒng)配置 1 臺逆變器。每 2MW 設置 1 臺升壓變，容量按 2000kVA 考慮，電壓比為20/。整個電站共配置2 臺升壓變。各子系統(tǒng)通過 電纜將電能輸送至升壓站，升壓站內(nèi)設置 配電裝置及20kV 配電裝置，主變壓器露天布置。20kV 配電裝置采用單母線接線。本工程中光伏電站的總裝機容量在電網(wǎng)系統(tǒng)中所占比例較小，并網(wǎng)時在電壓偏差、頻率、諧波和功率因數(shù)方面應滿足實用要求并符合標準。光伏電站運行時，選用的逆變器裝置產(chǎn)生的諧波電流的總諧波畸變率控制在 5%以內(nèi)，符合《電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波》（GB 145491993）和中國相關法規(guī)的規(guī)定。光伏電站并網(wǎng)運行時，并網(wǎng)點的三相電壓不平衡度不超過《電能質(zhì)量 三相電壓允許不平衡度》（GB 155431995）規(guī)定的數(shù)值，％。這也符合中國相關法規(guī)的規(guī)定 本工程選配的逆變器裝置輸出功率因數(shù)能達到 ，可以在站內(nèi)升壓至 20kV 電壓等級接入電力系統(tǒng)。無功補償裝置的設置待接入系統(tǒng)設計確定。光伏電站站用電 因光伏電站無人值守，用電負荷非常少，站用電源考慮從附近的380V 線路引接。 主要電氣設備選擇 ☆（1）升壓變及高低壓配電裝置的選擇 升壓變選擇用免維護的干式變壓器。高壓開關柜選用中壓環(huán)網(wǎng)柜，配負荷開關加高遮斷容量后備式限流熔斷器，低壓開關柜選用GCS 低壓抽出式開關柜。（2）20/ 配電變壓器的保護 20/ 配電變壓器的保護配置采用具有接通、隔斷和接地功能的三工位負荷開 關加高遮斷容量后備式限流熔斷器組合的保護配置，既可提供額定負荷電流，又可斷開短路電流，并具備開合空載變壓器的性能，能有效保護配電變壓器。（3）高遮斷容量后備式限流熔斷器的選擇 由于光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的造價昂貴，在發(fā)生線路故障時，要求線路切斷時間短，以保護設備。高遮斷容量后備式限流熔斷器選擇美國Samp。C 公司的熔斷器及熔絲，該類產(chǎn)品具有精確的時間電流特性；有良好的抗老化能力；達到熔斷值時能夠快速熔斷；要有良好的切斷故障電流能力，可有效切斷故障電流等特性。通過選用性能優(yōu)良的熔斷器，能夠大大提高線路在故障時的反應速度，降低事故跳閘率，更好地保護整個光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。（4）中壓防雷保護單元 中壓防雷保護單元選用復合式過電壓保護器，該過電壓保護器采用硅橡膠復合外套整體模壓一次成形，外形美觀，引出線采用硅橡膠高壓電纜，除四個線鼻子為裸導體外，其他部分被絕緣體封閉?？捎行拗拼髿膺^電壓及各種真空斷路器引起的操作過電壓，對相間和相對地的過電壓均能起到可靠的限制作用。該產(chǎn)品可直接安裝在高壓開關柜的底盤或互感器室內(nèi)。安裝時，只需將標有接地符號單元的電纜接地外，其余分別接A、B、C 三相即可。（5）中壓電能計量表 中壓電能計量表是真正反應整個光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量的計量裝置，其準確度和穩(wěn)定性十分重要。采用性能優(yōu)良的高精度電能計量表至關重要。為保證發(fā)電數(shù)據(jù)的安全，在高壓計量回路同時裝一塊機械式計量表，作為 IC 式電能表的備用或參考。該電表不僅要有優(yōu)越的測量技術(shù)，還要有非常高的抗干擾能力和可靠性。同時，該電表還可以提供靈活的功能：顯示電表數(shù)據(jù)、顯示費率、顯示損耗（ZV）、狀態(tài)信息、警報、參數(shù)等。此外，顯示的內(nèi)容、功能和參數(shù)可通過光電通訊口用維護軟件來修改。通過光電通訊口，還可以處理報警信號，讀取電表數(shù)據(jù)和參數(shù)。（6）監(jiān)控裝置 采用高性能工業(yè)控制 PC 機作為系統(tǒng)的監(jiān)控主機，配置光伏并網(wǎng)系統(tǒng)多機版監(jiān)控軟件，采用 RS485 通訊方式，連續(xù)每天 24 小時不間斷對所有并網(wǎng)逆變器的運行狀態(tài)和數(shù)據(jù)進行監(jiān)測。能實時顯示電站的當前發(fā)電總功率、日總發(fā)電量、累計總發(fā)電量、累計 CO2 總減排量以及每天發(fā)電功率曲線圖?？刹榭疵颗_逆變器的運行參數(shù)，主要包括：直流電壓、直流電流、直流功率、交流電壓、交流電流、逆變器機內(nèi)溫度、時鐘、頻率、當前發(fā)電功率、日發(fā)電量、累計發(fā)電量、累計 CO 減排量、每天發(fā)電功率曲線圖等。所有逆變器的運行狀態(tài)，采用聲光報警方式提示設備出現(xiàn)故障，可查看故障原因及故障時間，監(jiān)控的故障信息至少包括以下內(nèi)容：電網(wǎng)電壓過高、電網(wǎng)電壓過低、電網(wǎng)頻率過高、電網(wǎng)頻率過低、直流電壓過高、逆變器過載、逆變器過熱、逆變器短路、散熱器過熱、逆變器孤島、DSP 故障、通訊失敗等。此外，監(jiān)控裝置可每隔 5 分鐘存儲一次電站所有運行數(shù)據(jù)，可連續(xù)存儲20 年以上的電站所有的運行數(shù)據(jù)和所有的故障紀錄。監(jiān)控軟件具有集成環(huán)境監(jiān)測功能，主要包括日照強度、風速、風向、室外和室內(nèi)環(huán)境溫度和電池板溫度等參量。（7）環(huán)境監(jiān)測儀 本系統(tǒng)配置 1 套環(huán)境監(jiān)測儀，用來監(jiān)測現(xiàn)場的環(huán)境溫度、風速、風向和輻射強度等參量，其 RS485 通訊接口可接入并網(wǎng)監(jiān)控裝置的監(jiān)測系統(tǒng)，實時記錄環(huán)境數(shù)據(jù)。（8）過電壓保護及接地 為了保證本工程光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)安全可靠，防止因雷擊、浪涌等外在因素導致系統(tǒng)器件的損壞等情況發(fā)生，系統(tǒng)的防雷接地裝置必不可少。（9）過電壓保護 本工程光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的防雷接地裝置按三級防雷建筑物考慮，構(gòu)筑物的防雷主要采用避雷帶進行防雷保護。并根據(jù)廠地實際情況適當布置避雷針以防直擊雷的危害。對于運行設備的投入或退出，電力系統(tǒng)的故障等情況而導致系統(tǒng)參數(shù)的改變，結(jié)果形成電氣設備內(nèi)部過電壓情況，采取在20kV 高壓開關柜的出線端加裝過電壓保護器措施。（10）接地 本工程的接地主要包括以下幾個方面： ① 防雷接地 包括避雷帶以及低壓避雷器等。② 工作接地 包括逆變器的中性點、電壓互感器和電流二次側(cè)線圈。③ 保護接地 包括太陽能電池支架、控制器、逆變器、配電柜外殼、電纜外皮、穿線金屬管道的外皮。④ 屏蔽接地 包括電子設備的金屬屏蔽 本工程接地網(wǎng)設計原則為以水平接地體為主，輔以垂直接地體的人工復合接地網(wǎng)，接地電阻應不大于4?。接地裝置的電位、接觸電位差和跨步電壓差均能滿足要求。接地網(wǎng)經(jīng)常有人的走道處應鋪設礫石，瀝青路面下或在地下裝設兩條與接地網(wǎng)相連的“帽 檐式”均壓帶。水平接地體采用鍍鋅扁鋼,垂直接地體采用鍍鋅鋼管。（11）照明和檢修網(wǎng)絡 本工程采用照明與動力混合供電的方式。正常照明網(wǎng)絡電壓為 380/220V。事故照明采用應急燈，不設置廠區(qū)照明。檢修電源設置檢修箱，由配電間供電。檢修配電箱的容量應根據(jù)其檢修范圍內(nèi)檢修用電焊機 臺數(shù)和檢修負荷大小確定，每個檢修單元的檢修配電箱應連接成檢修網(wǎng)絡。（12）電纜設施及防火 ① 電纜的選取 本 50MW 太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)電纜的選取主要考慮以下因數(shù)：電纜的絕緣性能、電纜的耐熱阻燃性能、電纜的防火防光、電纜的敷設方式、電纜的大小與規(guī)格等。綜合以上因數(shù)，本工程中，組件與組件之間的連接電纜選用耐熱、防化學物質(zhì)、防潮、防暴曬電纜；方陣內(nèi)部和方陣之間的連接電纜選用防潮、防暴曬電纜。20kV 電力電纜選用銅芯交聯(lián)聚乙烯電纜、400V 電力電纜選用銅芯聚氯乙烯電纜。② 電纜設施 配電室內(nèi)主要采用電纜溝，廠區(qū)主要采用電纜溝與穿管相結(jié)合的方式。輔助廠房內(nèi)采用橋架及電纜溝相結(jié)合的敷設方式。③ 電纜防火 為防止電纜著火時火災蔓延造成嚴重的后果，本期工程采取以下措施： 1)配電室內(nèi)及由配電室引出的電力電纜、控制電纜、測量信號電纜均采用阻燃措施。2)在電纜溝分支處和進入建筑物的入口處應設立防火門或防火隔斷。廠區(qū)部分的 溝道每隔 60m 應設防火墻。3)在電纜敷設完成后，將所有的電纜孔洞，所有高低壓開關柜、控制屏、保護屏、動力箱、端子箱處要求采用有效阻燃材料進行防火封堵。（13）逆變器 并網(wǎng)型逆變器選型時除應考慮具有過/欠電壓、過/欠頻率、防孤島效應、短路保護、逆向功率保護等保護功能外，同時應考慮其電壓（電流）總諧波畸變率較小，以盡可能減少對電網(wǎng)的干擾。整個光伏系統(tǒng)采用若干組逆變器，每個逆變器具有自動檢測功能，并能夠隨著太陽能組件接受的功率，以最經(jīng)濟的方式自動識別并投入運行。本工程擬選用的 Solarmax300C 逆變器功率為 300kW，輸入直流電壓范圍為DC430800V，最大允許輸入電壓900V，輸出交流電壓為380V，諧波畸變率小于 3%（13）匯流箱 每個逆變器都連接有若干串光伏組件，這些光電組件通過匯流箱和直流配電柜連接到逆變器。匯流箱滿足室外安裝的使用要求，絕防護等級達到 IP54，同時可接入 6 路以上的太陽電池串列，每路電流最大可達10A，接入最大光伏串列的開路電壓值可達DC900V，熔斷器的耐壓值不小于 DC1000V，每路光伏串列具有二極管防反保護功能，配有光伏專用避雷器，正極負極都具備防雷功能，采用正負極分別串聯(lián)的四極斷路器提高直流耐壓值，可承受的直流電壓值不小于 DC1000V。匯流箱內(nèi)置組串電流監(jiān)測單元，具有監(jiān)測各組串電流的功能，并以通訊模式將電流監(jiān)測信息傳輸至綜合自動化監(jiān)控裝置。匯流箱和直流配電柜還裝設有浪涌保護器，具有防雷功能。（14）直流防雷配電柜 1)每臺 300kW 逆變器匹配 1 臺直流防雷配電柜（300kW 配電單元）； 2)每臺直流防雷配電柜應提供24 路匯流箱輸入接口； 3)每路直流輸入側(cè)配有直流斷路器和防反二極管，斷路器選用ABB 品牌； 4)直流輸出回路配置光伏專用防雷器，選用菲尼克斯品牌； 5)直流母線輸出側(cè)配置 1000V 直流電壓顯示表； 6)直流防雷配電柜配有電流監(jiān)測模塊，實現(xiàn)光伏組串電流的監(jiān)測功能，并提供 RS485 通訊接口，與系統(tǒng)的監(jiān)控裝置進行通訊； 7)直流配電柜的電氣原理框圖如下表所示： 交流電源 電流監(jiān)測模塊 AC220V，50Hz，RS485 斷路器 二極管 H1+ 匯流箱1 K1 D1 H1直流輸出+ H2+ 匯流箱2 K2 D2 H2(接至并網(wǎng)逆變器）直流電壓表(6路輸出接口）直流輸出H24+ 匯流箱24 K24 D24 H24防 雷 器 Pe 8)機柜尺寸（寬*深*高）：600*800*2180mm； 9)防護等級：IP20,室內(nèi)安裝； 10)進出線方式：下進下出。 電氣二次部分 本工程采用一體化的集中控制方式，在綜合控制室實現(xiàn)對所有電氣設備的遙測、遙控、遙 信 綜合自動化系統(tǒng) 綜合控制室設置綜合自動化系統(tǒng)一套，該系統(tǒng)包含計算機監(jiān)控系統(tǒng)，并具有遠程操控功能，根據(jù)調(diào)度運行的要求，本電站端采集到的各種實時數(shù)據(jù)和信息，經(jīng)處理后可傳送至上級調(diào)度中心，實現(xiàn)少人、無人值班。計算機監(jiān)控范圍有光伏電站各子系統(tǒng)內(nèi)的逆變器、升壓變以及站用配電裝置、直流系統(tǒng)等。全站設置通訊管理機若干，采集各子系統(tǒng)內(nèi)的逆變器、 配電裝置、升壓變的運行數(shù)據(jù)。綜合自動化系統(tǒng)通過光纖與各通訊管理機聯(lián)系，采集分析各子系統(tǒng)上傳的數(shù)據(jù)，同時實現(xiàn)對各子系統(tǒng)的遠程控制。該綜合自動化系統(tǒng)還采集綜合控制室內(nèi)各配 電裝置、電子設備間各設備的運行數(shù)據(jù)，能夠分析打印各種報表。綜合自動化系統(tǒng)將所有重要信息傳送至監(jiān)控后臺，便于監(jiān)控人員對各逆變器及光伏陣列進行監(jiān)控和管理，在LCD 上顯示運行、故障類型、電能累加等參數(shù)。項目公司總部亦可通過該系統(tǒng)實現(xiàn)對光伏電站的遙信、遙測。 綜合保護 光伏電站內(nèi)主要電