【導讀】山東利揚科技發(fā)展有限公司山東利揚科技發(fā)展有限公司。肥城市太陽能光伏電站一期30MW工程。預可行性研究報告

　　

【正文】 、 太陽能電池組件的串、并聯設計 1) 太陽能電池組件串聯的數量由逆變器的最高輸入電壓和最低工作電壓、以及太陽能電池組件允許的最大系統(tǒng)電壓所確定。太陽 能電池組串的并聯數量由逆變器的額定容量確定。 2) 本工程所選 500kW 逆變器的最高允許輸入電壓 Vdcmax 為 880V，輸入電壓 MPPT 工作范圍為 450～ 820V。 230Wp 多晶硅太陽能電池組件的開路電壓Voc 為 ，最佳工作點電壓 Vmp 為 ，開路電壓溫度系數 為 － %/K。 3) 電池組件串聯數量計算 計算公式： INT(Vdcmin/Vmp)≤N≤INT(Vdcmax/Voc) 式中： Vdcmax——逆變器輸入直流側最大電壓； Vdcmin——逆變器輸入直流側最小電壓； Vo c——電池組件開路電壓； Vmp——電池組件最佳工作電壓； N——電池組件串聯數。 經計算：得出串聯多晶硅太陽能電池數量 N 為： 16≤N≤23。 4) 太陽能電池組件輸出可能的最低電壓條件 ? 太陽輻射強度最小，這種情況一般發(fā)生在日出、日落陰天、大氣透明度低時。 ? 組件工作溫度最高。 5) 太陽能電池組件輸出可能的最高電壓條件 ? 太陽輻射強度最大； ? 組件工作溫度最低，這種情況一般發(fā)生在冬季中午至下午時段。 綜上所述，根據逆變器最佳輸入電壓以及電池板工作環(huán)境等因素進行修正后，最終確定太陽能電池組件的串聯組數為 N=20（ 串 ）。 每一路組件串聯的額定功率容量 = 230Wp20=4600Wp。對應于所選 500kW 逆變器的額定功率計算，需要并聯的路數 N = 500/ = 路，取 109 路， 1MWp 需 218 路， 4360塊組件。 山東利揚科技發(fā)展有限公司 山東利揚科技發(fā)展有限公司 24 本工程項目 30MWp 光伏并網發(fā)電系統(tǒng)，需要 230Wp 的多晶硅光伏組件130800 塊， 20 塊為一個串聯支路， 8 組太陽能電池串聯支路匯入一個匯流箱，共需匯流箱 約 840 組。 、單元光伏陣列排布設計 每個太陽電池組串支架的縱向為 2 排、每排 20 塊組件，即：每個單 支架上安裝 40 塊多晶 硅太陽電池組件，構成 2 個組串。每一支架陣面平面尺寸約為（ 20m），如圖 651 所示 。 圖 65 單支架方陣面組件排列 、光伏陣列間距設計 光伏 陣列間距計算，應按太陽高度角最低時的冬至日仍保證組件上日照時間有6 小時的日照考慮。 其 陣列間距 計算 示意見 下 所示。 圖示說明： d：組串在南北向上的投影距離，單位： mm。 d L β 圖 65 光伏陣列間距 計算示意圖 H S 山東利揚科技發(fā)展有限公司 山東利揚科技發(fā)展有限公司 25 L：太陽電池陣列面寬度，單位： mm H：電池組件與地面高差，單位： mm β：電池陣列面傾角，單位：度 α：太陽高度角，單位：度。 γ： 太陽方位角，單位：度。 φ：緯度（北半球為正、南半球為負），單位：度，本項目場地為 度。 支架間最小列間距計算公式 ： d=Hcosγ/tgα 由以上計算公式可知：本工程支架間最小列間距 約 為 7 米 。 、 方陣布置 設計 本項目 每 2 個 500KWp 光伏發(fā)電單元系統(tǒng)組成 1 個 1MWp 光伏發(fā)電分系統(tǒng)，以此形成一個 1MWp 光伏發(fā)電分系統(tǒng)方陣。設一間送變升壓配電室。為了減少至逆變器直流電纜數量、盡量少占土地及布置 的規(guī)整性。即每 1MWp 方陣有 218個組 串，每列布置 11 個 支架，每行布置 12 個支架。 同時 為了最大限度節(jié)約直流電纜和 減少線損，應將兩臺逆變器放在每 1MWp分系統(tǒng)的正中央位置。同時應考慮逆變器今后的檢修通道。 、年上網電量估算 、 并網光伏發(fā)電系統(tǒng)的總效率 進行發(fā)電量的估算首先要算出并網光伏發(fā)電系統(tǒng)的總效率，并網光伏發(fā)電系統(tǒng)的總效率由光伏陣列的效率、逆變器的效率、交流并網效率三部分組成。 （ 1）光伏陣列效率 η1：光伏陣列在 1000 W/m2 太陽輻射強度下，實際的直流輸出功率與標稱功率之比。光伏陣列 在能量轉換與傳輸過程中的損失包括：組件匹配損失、表面塵埃遮擋損失、不可利用的太陽輻射損失、溫度的影響以及直流線路損失等。綜合各項以上各因素，取 η1=84% （ 2）逆變器的轉換效率 η2：逆變器輸出的交流電功率與直流輸入功率之比。包括逆變器轉換的損失、最大功率點跟蹤（ MPPT）精度損失等。對于大型并網逆變器，取 η2=98％。 （ 3）交流并網效率 η3：即從逆變器輸出至高壓電網的傳輸效率，其中最主要的是升壓變壓器的效率和交流電氣連接的線路損耗。一般情況下取 山東利揚科技發(fā)展有限公司 山東利揚科技發(fā)展有限公司 26 η3=94~96%，本次測算采用 95%。 系統(tǒng)的總效率等于上 述各部分效率的乘積，即： η=η1η2η3=84%98%95%=78% 、 光伏電站發(fā)電量的測算 根據太陽輻射量、系統(tǒng)組件總功率、系統(tǒng)總效率等數據，太陽電池組件采用 33176。固定傾角，估算 30MWp 并網光伏發(fā)電系統(tǒng)的年總發(fā)電量和各月的發(fā)電量。 計算軟件采用聯合國環(huán)境規(guī)劃署（ UNEP）和加拿大自然資源部聯合編寫的可再生能源技術規(guī)劃設計軟件 RETScreen。 RETScreen 與許多政府機構和多邊組織共同合作，由來自工業(yè)界、政府部門和學術界的大型專家網絡提供技術支持，進行開發(fā)工作。 經計算 30MWp 并網光伏發(fā)電系統(tǒng) 第一 年 發(fā)電量 為 萬 kWh/a。 晶體硅光伏組件在光照及常規(guī)大氣環(huán)境中使用會有衰減，按系統(tǒng) 25 年輸出 每年衰減 %計算。 表 662： 25 年衰減及平均年發(fā)電量測算表（單位：萬 kWh/a） 年限 1 2 3 4 5 系統(tǒng)衰減值（ %） 發(fā)電量 年限 6 7 8 9 10 系統(tǒng)衰減值（ %） 發(fā)電量 年限 11 12 13 14 15 系統(tǒng)衰減值（ %） 發(fā)電量 年限 16 17 18 19 20 系統(tǒng)衰減值（ %） 發(fā)電量 年限 21 22 23 24 25 山東利揚科技發(fā)展有限公司 山東利揚科技發(fā)展有限公司 27 系統(tǒng)衰減值（ %） 發(fā)電量 總發(fā)電量 （萬 kWh） 25 年年平均發(fā)電量 （萬 kWh/a） 山東利揚科技發(fā)展有限公司 山東利揚科技發(fā)展有限公司 28 七、電氣 、 電氣一次 、 電氣主接線 逆變器數量及容量按 30500kW 配置，與 光伏 方陣相匹配。 30MWp 固定安裝 的平板式光伏 組件 。電池板通過電纜串聯達到額定電壓，回路連接至接線箱，接線箱內實現多回路并聯達到額定功率。接線箱并聯后接至逆變器。 逆變器采用三相四線制 380/220V 輸出。 380/220V 母線按單母線接線。設 31臺升壓變壓器，其中 30 臺 1250kVA， 10/； 1 臺 35000kVA， 35/10kV。變壓器就地升壓為 10kV,接入 10kV 匯流母線，由 10kV 匯流母線再經過 35kV 變電所主變壓器二次升壓至系統(tǒng)接入電壓，將功率送入系統(tǒng)或負荷端。 本工程每個太陽能 光伏 方陣配置一臺容量匹配的箱式變壓器，箱式變壓器布置在每個方陣南邊約 20m 的地方。直接安裝在地面基礎上。采用直埋電纜與太陽能電池板和 直埋 線路聯接。 太陽能電池板輸出直流電經箱式變壓器升壓至 10kV后接入 10kV輸電線路，箱 式變壓器至 10kV 線路采用直埋電纜， 10kV 線路采用 LGJ240 鋼芯鋁絞線。 、 電氣設備選型及布置 1） 逆變器 逆變器內采用 500kW，無 隔離變壓器， 直流側 輸入電壓 480～ 880V, 交流 輸出電壓交流 270V。逆變器輸出純正弦波電流，具有 “反孤島 ”運行功能和無功補償功能，具有完善的保護和自動同期功能。每臺逆變器具有良好的人機界面和監(jiān)控通訊功能，以便和監(jiān)控中心組成網絡，實現遠端監(jiān)控。 每臺逆變器配有相同容量的獨立的交直流防雷配電柜，防止感應雷和操作過電壓。 2） 35kV 高壓柜選用中置式開關柜 KYN28，選用綜合保護裝置安裝在開關柜面板。 3） 380/220V 低壓開關柜選用 型抽屜柜，選用智能斷路器。 4） 升壓變壓器選用干式變壓器： 30 臺 SCB101000/10 1250kVA， 10177。5%/～， 1 臺 SCB1035000/35 35000 kVA， 35177。5%/10kV177。5%。 山東利揚科技發(fā)展有限公司 山東利揚科技發(fā)展有限公司 29 5） 本期工程新建高低壓配電裝置室，用于布置高低開關柜和干式變壓器；新建逆變器室，用于布置逆變器；新建控制室，用于布置直流屏、集中監(jiān)控 PC、系統(tǒng)遠動、通訊等設備。 、 照明和檢修 本 期工程采用工作照明及檢修電源與場用動力混合供電，電源取自380/220V 母線。事故照明電源取自直流屏，在場區(qū)布置適量的檢修箱便于電池板的檢修。 為配合太陽能光伏園區(qū)內景觀設計在場區(qū)布置節(jié)電性能突出的 LED 草坪燈，達到夜間照明和美化亮化電站的效果。 LED 草坪燈自帶電池板和蓄電池。 、 電纜設施 本期工程設電纜溝，局部采用電纜埋管。 本期工程選用阻燃銅芯電纜，微機保護所用電纜選用屏蔽電纜，其余電纜以鎧裝電纜為主，電纜布線時從上到下排列順序為從高壓到低壓，從強電到弱電，由主到次，由遠到近。通訊線采用屏蔽雙 絞線。 、 絕緣配合及過電壓保護 在場區(qū)內安裝獨立避雷針，用于太陽能電池板和配電室的防直擊雷。避雷針引下線設置集中接地裝置，各個設備的接地點盡量遠離避雷針接地引下線入地點等。 每臺逆變器配有相同容量的獨立的交直流防雷配電柜，防止感應雷和操作過電壓。在各級配電裝置每組母線上安裝一組避雷器以保護電氣設備。 本工程各級電壓電氣設備的絕緣配合均以 5kA 雷電沖擊和操作沖擊殘壓作為絕緣配合的依據。電氣設備的絕緣水平按《高壓輸變電設備的絕緣配合》 選取。 對于大氣過電壓和操作過電壓采用氧化鋅 避雷器進行保護。金屬氧化物避雷器按《交流無間隙金屬氧化物避雷器》 GB110322020 中的規(guī)定進行選擇。 、 接地及接地裝置 在光伏 組件 和箱式變周圍敷設一以水平接地體為主，垂直接地體為輔，聯合構成的閉合回路的接地裝置，供工作接地和保護接地之用。該接地采用方孔接地網，埋深在電池支墩基礎和箱式變基礎的下方，接地電阻按《交流電氣裝置的接 山東利揚科技發(fā)展有限公司 山東利揚科技發(fā)展有限公司 30 地》 DL/T 621 1997 中的規(guī)定進行選擇應不大于 4Ω。接地網壽命按 30 年計算。所選材料滿足熱穩(wěn)定的要求 ,水平接地體應埋深大于 ～ 凍土深度。接地裝置符合《 高壓輸變電設備的絕緣配合》 和《電氣裝置安裝工程施工及驗收規(guī)范》中的規(guī)定。 、 電氣二次 、 電場監(jiān)控系統(tǒng) 本工程監(jiān)控系統(tǒng)采用基于 MODBUS 協(xié)議的 RS485 總線系統(tǒng)，整個監(jiān)控系統(tǒng)分成站控層和現場控制層。 RS485 的總線雖然存在效率相對較低（單主多從），傳輸距離較短，單總線可掛的節(jié)點少等缺點 ,但其成本較低，在國內應用時間長，應用經驗豐富。考慮到本工程容量較小，監(jiān)控點少，故選用 RS485 總線系統(tǒng)。 通過設在現場控制層的測控單元進行實時數據的采集和處理。實時信息將包括：模擬量（ 交流電流和電壓）、開關量、脈沖量及其它來自每一個電壓等級的 CT、PT、斷路器和保護設備及直流、逆變器、調度范圍內的通信設備運行狀況信號等。微機監(jiān)控系統(tǒng)根據 CT、 PT 的采集信號，計算電氣回路的電流、電壓、有功、無功和功率因數等，顯示在 LCD 上。開關量包括報警信號和狀態(tài)信號。對于狀態(tài)信號，微機監(jiān)控系統(tǒng)能及時將其反映在 LCD 上。對于報警信號，則能及時發(fā)出聲光報警并有畫面顯示。電度量為需方電度表的 RS485 串口接于監(jiān)控系統(tǒng)，用于電能累計，所有采集的輸入信號應該保證安全、可靠和準確。 報警信號應該分成兩類：第一類為事 故信號（緊急報警）即由非手動操作引起的斷路器跳閘信號。第二類為預告信號，即報警接點的狀態(tài)改變、模擬量的越限和計算機本身，包括測控單元不正常狀態(tài)的出現。 控制對象為各電壓等級斷路器、逆變器等?？刂品绞桨ǎ含F場就地控制：電場控制室內集中監(jiān)控 PC 操作。 站控層配置一臺用于集中監(jiān)控的后臺主機，并 作為 操作員站 ,配打印機和LCD。 、 計量及同期 利用出線斷路器側 PT、 CT 進行計量，設置智能電度表，以適應白天供電，夜間用電的發(fā)電方式。 逆變器本體內部具有同期功能，可自動投入 /退出逆變器。 山東利揚科技發(fā)展有限公司 山東利揚科技發(fā)展有限公司 31 、 元件保護 主變壓器保護采用綜合保護測控裝置，安裝在高壓開關柜上。 逆變器本體配置內部保護裝置。 、 直流系統(tǒng) 本工程設置一套 220V/100Ah 直流系統(tǒng)，布置在控制室。蓄電池采用閥控鉛酸蓄電池。用于開關柜操作電