【導(dǎo)讀】太陽(yáng)能光伏發(fā)電示范工程建設(shè)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告。5太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的選型、布置和發(fā)電量的計(jì)算..........-20-

　　

【正文】 器具有最大功 率跟蹤功能，該設(shè)備用來(lái)把光伏方陣連接到系統(tǒng)的部分。最大功率跟蹤器 （ MPPT） 是一種電子設(shè)備，無(wú)論負(fù)載阻抗變化還是由溫度或太陽(yáng)輻射引起的工作條件的變化，都能使方陣工作在輸出功率最大的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)方陣的最佳工作效率。逆變器型號(hào)采用 SG100K3。 本項(xiàng)目擬采用 100kW/50 kW 光伏直流 /交流并網(wǎng)逆變器，該類型光伏直流 /交流電能轉(zhuǎn)換器采用美國(guó) TI 公司 32 位專用 DSP 芯片LF2407A 控制，主電路采用日本最先進(jìn)的智能功率 IGBT 模塊 （ IPM）組裝，采用電流控制型 PWM 有源逆變技術(shù)和優(yōu)質(zhì)環(huán)行變壓器。該逆變器克服了晶 閘管有源逆變的一切弊病，可靠性高，保護(hù)功能全，且具有電網(wǎng)側(cè)高功率因子正弦波電流、無(wú)諧波污染供電等特點(diǎn)。 該類型逆變器提供液晶 LCD+按鍵的人機(jī)界面，同時(shí)提供 RS485通訊接口，可以方便地與系統(tǒng)運(yùn)行指示牌和上位機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。 保護(hù)功能： 極性反接保護(hù)、短路保護(hù)、孤島效應(yīng)保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、接地保護(hù)； 系統(tǒng)通訊： 太陽(yáng)能光伏發(fā)電示范工程建設(shè)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告 26 通訊接口： RS485 或 CAN 總線； 電網(wǎng)監(jiān)測(cè)：按照 UL1741 標(biāo)淮。 表 51 逆變器特性參數(shù)值 1 直流輸入 最大直流電壓 880Vdc 最大功率電壓跟 蹤范圍 450820Vdc 最大直流功率 110kWp 最大輸入電流 250A 最大輸入路數(shù) 4 2 交流輸出 輸出功率 100kW 額定電網(wǎng)電壓 400Vac 額定電網(wǎng)頻率 50/60Hz 總電流波形崎變率 ﹤ 3%(額定功率 ) 功率因素 ≥ (額定功率 ) 3 機(jī)械參數(shù) 寬 /高 /深 1020/1964/770(mm) 重量 800kg 光伏電站的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與布置 光伏陣列的布置 太陽(yáng)能陣列的列間與行間距離的確定 太陽(yáng)能光伏發(fā)電示范工程建設(shè)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告 27 太陽(yáng)能陣列的行間距離與日照和陰影有關(guān)，由于廠址內(nèi)無(wú)障礙物的遮擋，而且又比較平坦，所以只考慮陣行間陰影的影響即南北方向。行間距離的計(jì)算要相對(duì)復(fù)雜一些，通常陣列的影子長(zhǎng)度因安裝場(chǎng)所的經(jīng)度、季節(jié)、時(shí)間不同而異，如果在最長(zhǎng)時(shí)間的冬至，從上午 9 時(shí)至午后 3 時(shí)之間，影子對(duì)陣列沒(méi)有遮擋，那么光伏輸出功率就不會(huì)有影響。通過(guò)查詢冬至太陽(yáng)位置圖，得出當(dāng)?shù)鼐暥认碌奶?yáng)高度，算出影子倍率。經(jīng)過(guò)計(jì)算得光伏網(wǎng)陣平面布置時(shí) CNPV180W 組件行間距離為。 光伏電站的系統(tǒng)設(shè)計(jì) CNPV180W 的系統(tǒng)設(shè)計(jì)：首先由 16 塊太陽(yáng)能板組成一個(gè) 的光伏陣網(wǎng)，每 36 個(gè)網(wǎng)陣構(gòu)成一個(gè) 100kW 的子系統(tǒng)。每十個(gè)子系統(tǒng)組成一個(gè) 1MW 分系統(tǒng)。 根據(jù)項(xiàng)目地塊特點(diǎn)，考慮系統(tǒng)的可靠性和靈活性，將 并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)分為 2 個(gè)系統(tǒng)， 其中兩 個(gè)系統(tǒng)分別為 1MW，直流輸出電壓為568V。各區(qū)之間用維修道路分開(kāi)，區(qū)內(nèi)再以 100kW 作為子系統(tǒng)劃分。 每個(gè)子系統(tǒng)獨(dú)立地通過(guò)并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)換為 380V/50Hz 交流電，每個(gè)分系統(tǒng)通過(guò)各區(qū)的 ，進(jìn)入項(xiàng)目變電所經(jīng)過(guò) 10kV/35kV 變壓器 送出并網(wǎng)。見(jiàn)示意 圖 5圖 54。 太陽(yáng)能光伏發(fā)電示范工程建設(shè)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告 28 系統(tǒng)年發(fā)電量的估算 太陽(yáng)能電場(chǎng)發(fā)電量計(jì)算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 光伏組件的基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 型號(hào)： CNPV180W 數(shù)量： 11429 光伏溫度因子 光伏電池的效率會(huì)隨著其工作時(shí)的溫度變化而變化。當(dāng)它們的溫度升高時(shí)，不同類型的大多數(shù)電池效率呈現(xiàn)出降低趨勢(shì)。光伏溫度因子取 ％ /℃ 圖 54 100kW 子系統(tǒng)示意圖 圖 53 光伏電站系統(tǒng)原理圖 太陽(yáng)能光伏發(fā)電示范工程建設(shè)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告 29 其他光伏陣列的損耗 由于組件上有灰塵或積雪造成的污染，污染的折減系數(shù)取 95％。 電力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的損耗 （ 1） 逆變器的平均效率 逆變器是用來(lái)控制太陽(yáng)電 池方陣和把直流輸出變?yōu)榻涣鬏敵龅膬x器。逆變器的平均效率取 96％。 （ 2） 光伏電站內(nèi)用電、線損等能量損失 初步估算電站內(nèi)用電、輸電線路、升壓站內(nèi)損耗。約占總發(fā)電量的 2％，故損耗系數(shù)為 98％。 機(jī)組的可利用率 雖然太陽(yáng)能電池的故障率極低，但定期檢修及電網(wǎng)故障依然會(huì)造成損失，其系數(shù)取 1％，機(jī)組可利用率為 99％。 年發(fā)電量的估算 光伏系統(tǒng)的發(fā)電量是通過(guò) RET Screen International 軟件計(jì)算，該軟件是已標(biāo)準(zhǔn)化和集成化清潔能源分析軟件，在世界范圍內(nèi)都可應(yīng)用。太陽(yáng)能日照數(shù)擬采用 NASA 數(shù)據(jù) 庫(kù)提供的 22 年間太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù)的平均值。各月水平面上的平均輻射量、各月平均溫度見(jiàn)下表 5 55。 表 54 各月水平面上的平均輻射量 月 1 2 3 4 5 6 太陽(yáng)能光伏發(fā)電示范工程建設(shè)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告 30 輻 射 量（ kWh/m2/day） 月 7 8 9 10 11 12 輻射量（ kWh/m2/day） 表 55 各月平 均溫度 月 1 2 3 4 5 6 溫度（℃） 20 月 7 8 9 10 11 12 溫度（℃） 本工程光伏組件選用單晶硅太陽(yáng)電池組件，可按 25 年運(yùn)營(yíng)期考慮，系統(tǒng) 25 年電量輸出衰減幅度為每年衰減 %，至 25 年末，衰減率為 20%。年發(fā)電量按 25 年的平均年發(fā)電量考慮。最佳安裝角度45176。時(shí)，電池組件接受的年輻射量為 ，單晶硅太陽(yáng)電池組件的受光面積為 35520m2，通過(guò)第 1年到第 25年的年發(fā)電量計(jì)算，總發(fā)電量為 7225 萬(wàn) kWh，平均年發(fā)電量約 289 萬(wàn) kWh。 6 電氣 電氣一次 接入電力系統(tǒng)方式 本項(xiàng)目發(fā)電量大部分自用，余量上網(wǎng)。擬選廠址亦選擇并入通裕集團(tuán)工業(yè)園區(qū)變電站的用戶側(cè)并網(wǎng)方案。在赤峰市元寶山區(qū)光伏發(fā)電 太陽(yáng)能光伏發(fā)電示范工程建設(shè)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告 31 站建設(shè) 35kV 升壓站一座，本期 光伏發(fā)電系統(tǒng)以 10kV 電壓等級(jí)接入光伏發(fā)電站升壓站，光伏發(fā)電站升壓站出單回 35kV 線路至站址附近 110kV 變的 35kV 側(cè)。 電氣主接線 l、光伏電站集電線路方案 本期工程共裝 光伏組 件，每 100kW 為一個(gè)子系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)100kVA 逆變器逆變成電壓為 的三相交流電，每十個(gè)子系統(tǒng)接入一臺(tái) 非晶合金箱變至 35kV 側(cè)。本工程安裝的 光伏電池組件采用每 1MW 一變，共 2 臺(tái) 相變，以 2 回 35kV 線路通過(guò)地埋電纜接入光伏電站 35kV 開(kāi)關(guān)站的 35kV 母線上。 光伏發(fā)電站的接入系統(tǒng)方案經(jīng)主管部門(mén)審查確定后，再最終確定。 升壓變電站主接線方式 升壓變電站裝設(shè)一臺(tái) 雙繞組有載調(diào)壓變壓器。 35kV 規(guī)劃出線 1 回， 10kV 規(guī)劃出線 l 回，電氣接線采用單母線接線。在 10kV側(cè)安裝 2Mvar動(dòng)態(tài)電容補(bǔ)償裝置。升壓變壓器電壓比為 35177。 3179。 ％/；在 10kV 母線側(cè)安裝過(guò)電壓消弧裝置。自用電源分別通過(guò)、 ；所用電壓為 380/220V，為中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，變電所設(shè) 2 臺(tái)容量為 200kVA、互為備用的站用變壓器，一臺(tái)電源由站內(nèi) 10kV 母線引接，電壓 10177。 2179。 ％/，接線組別 Y， yn0；另一臺(tái)由 10kV 線路引接，電壓 10177。 2179。 太陽(yáng)能光伏發(fā)電示范工程建設(shè)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告 32 %/，接線組別 Y， yn0。所用電采用單母線分段接線，兩段之間設(shè)聯(lián)絡(luò)斷路 器。所用變壓器擬采用干式變壓器， 380/220V 配電裝置選用 GCS 型抽屜式開(kāi)關(guān)柜。 主要電氣設(shè)備選擇 短路電流計(jì)算 表 61 短路電流計(jì)算 計(jì)算值 短路點(diǎn) 短路點(diǎn)基準(zhǔn) 電壓（ kV） 短路點(diǎn)基準(zhǔn) 電流（ kA） 短路電流 起始值（ kA） 沖擊電流 （ kA） 10kV線路 主要電氣設(shè)備 10kV 升壓變壓器：選用 ZGSBH15— 1250/10， Ud＝ ％，箱式變壓器，接線組別 Y， yn0 35kV 升壓變壓器：選用 SLZ7— 5000/35， Ud=％， 35177。 3179。 ％ /， YN， d11 斷 路 器：選用 ZN35/。 隔 離 開(kāi) 關(guān)：選用 ZN35T/400。 避 雷 器：選用 Y10W42／ 126W。 電 纜：逆變器與變壓器低壓側(cè)選用 VLV22。 太陽(yáng)能光伏發(fā)電示范工程建設(shè)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告 33 過(guò)電壓保護(hù)及接地 l、變電站污穢等級(jí)按 III 級(jí)考慮，配電裝置外絕緣按海拔高度修正。 變電站采用架構(gòu)避雷針和獨(dú)立避雷針組成防直擊雷聯(lián)合保護(hù)。在 35kV、 10kV 母線、主變 35kV 進(jìn)線裝設(shè)氧化鋅避雷器以防止雷電侵入波及操作過(guò)電壓危害。 10kV 屋內(nèi)配電裝置，為防止雷電侵入波及操作過(guò)電壓，在進(jìn)、出線均裝設(shè)過(guò)電壓保護(hù)器。 接地裝置及設(shè)備接地，按《交流電氣裝置的接地》和《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)。變電站接地裝置采用以水平接地體為主的復(fù)合接地裝置。 光伏發(fā)電系統(tǒng)支架及基礎(chǔ)，利用支架基礎(chǔ)作為自然接地體，再敷設(shè)人工接地網(wǎng)，接地電阻不大于 10Ω。光伏發(fā)電系統(tǒng)保護(hù)接地、工作接地、過(guò)壓保護(hù)接地使用一個(gè)接地裝置，按小接地短路電流考慮，接地裝置的 接地電阻值不大于 4Ω。 照明 變電所屋外配電裝置采用泛光燈照明，道路采用庭院燈照明，主建筑、繼電保護(hù)室、各屋內(nèi)配電室采用熒光或白熾燈照明。照明設(shè)正常照明和事故照明。主控制室、建筑主要通道、繼電保護(hù)室、蓄電池室、所用電室、 10kV 配電裝置室等處設(shè)事故照明，事故照明正常時(shí)由交流電供電，事故情況下失掉交流電源時(shí)由事故照明切換屏切換至直流供電。主控制室、建筑主要通道、繼電保護(hù)室、蓄電池室、所用 太陽(yáng)能光伏發(fā)電示范工程建設(shè)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告 34 電室、 10kV 配電裝置室設(shè)置疏散指示燈。 升壓變電所電氣設(shè)備布置 35kV 配電裝置布置在站區(qū)西南側(cè)，向南 出線，采用屋外普通中型斷路器單列布置。 10kV 配電裝置布置在站區(qū)西北側(cè)，采用屋內(nèi)開(kāi)關(guān)柜單列布置。 10kV 電容器布置在 10kV 配電裝置西北側(cè)，主變壓器布置在站區(qū)中部。繼電保護(hù)間、所用配電室和蓄電池室均布置在主控制樓內(nèi)，主控制樓布置在站區(qū)北側(cè)。 電氣二次 光伏電站控制、保護(hù)、測(cè)量和信號(hào) l、光伏陣列及逆變器的電氣控制系統(tǒng)以可編程控制器為核心，控制電路由 PLC 中心控制器及其功能擴(kuò)展模塊組成。主要實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)正常運(yùn)行控制和安全保護(hù)、故障檢測(cè)及處理、運(yùn)行參數(shù)的設(shè)定、數(shù)據(jù)記錄顯示以及人工操作，配備有 多種通訊接口，能夠?qū)崿F(xiàn)就地通訊及遠(yuǎn)程通訊。電氣控制系統(tǒng)由配電柜、控制柜、傳感器和連接電纜等組成，其包含正常運(yùn)行控制、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和安全保護(hù)三個(gè)方面的職能。 光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)設(shè)防反二極管及直流側(cè)熔斷器，對(duì)逆變器設(shè)有過(guò)載、短路、過(guò)壓、欠壓等保護(hù)，保護(hù)裝置動(dòng)作后同時(shí)發(fā)出保護(hù)裝置動(dòng)作信號(hào)。 10/ 升壓變壓器高壓側(cè)采用負(fù)荷開(kāi)關(guān)及熔斷器，利用熔斷器作為變壓器的短路保護(hù)。 太陽(yáng)能光伏發(fā)電示范工程建設(shè)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告 35 升壓站（ 35kV）控制、保護(hù)、測(cè)量和信號(hào) l、 35kV 升壓站控制采用微機(jī)監(jiān)控的變電所自動(dòng)化系統(tǒng)，將變電所的二次設(shè)備 （ 包括控制、保護(hù) 、信號(hào)、測(cè)量、自動(dòng)裝置、遠(yuǎn)動(dòng)終端等 ） 應(yīng)用自動(dòng)控制技術(shù)、微機(jī)及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，經(jīng)過(guò)功能的重新組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)，組成計(jì)算機(jī)的軟硬件設(shè)備代替人工對(duì)變電所執(zhí)行監(jiān)控、保護(hù)、測(cè)量、運(yùn)行操作管理，信息遠(yuǎn)傳及其協(xié)調(diào)。 本變電所自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)配置采用分層分布式結(jié)構(gòu)。分層即設(shè)置全所控制級(jí)和現(xiàn)地控制級(jí)二層結(jié)構(gòu)，二層之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)；分布即現(xiàn)地控制級(jí)的保護(hù)與測(cè)控相互獨(dú)立。 全所控制級(jí)由全所的通用設(shè)備組成，包括主機(jī)、前置機(jī)、工程師站、通訊網(wǎng)絡(luò)、 GPS 時(shí)鐘設(shè)備等組成，這些設(shè)備在硬件上各自獨(dú)立，數(shù)據(jù)庫(kù)各自獨(dú)立，并共享所內(nèi)的所有信息?，F(xiàn)地控 制級(jí)設(shè)備主要由測(cè)控設(shè)備和保護(hù)設(shè)備組成，保護(hù)設(shè)備 獨(dú)立，測(cè)控裝置采用面向設(shè)備，單元化設(shè)計(jì)。 本變電所自動(dòng)化系統(tǒng)的主要功能如下： （ 1） 控制功能 對(duì)斷路器的控制操作：所有 35kV 斷路器的控制操作具有四層操作可供選擇。第一層控制設(shè)置在站內(nèi)監(jiān)控人機(jī)界面工作站上，可通過(guò)鍵盤(pán)或鼠標(biāo)進(jìn)行控制操作，作為在站內(nèi)操作控制的主要操作方式。第二層控制設(shè)置在微機(jī)測(cè)控柜上，是完全獨(dú)立于計(jì)算機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò)，通過(guò) 太陽(yáng)能光伏發(fā)電示范工程建設(shè)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告 36 選擇開(kāi)關(guān)和控制開(kāi)關(guān)直接面向?qū)ο蟮牟僮鞣绞?，采用傳統(tǒng)的二次接線對(duì)斷路器實(shí)施控制。當(dāng)計(jì)算機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò)