【正文】 站規(guī)模 20320MW，其中，常規(guī)水電 100MW，抽水蓄能 800MW，火電 16940MW，核電 2020MW，風(fēng)電 480MW。新增 500kV 交流線路 5336km，變電容量 20200MVA，直流輸電線路 952km，換流容量 6000MW。 500kV 線路達(dá)到 11470km，變電容量 39060MVA，直流輸電線路 952km，換流容量 6000MW。黑龍江東北部電源基地形成向黑龍江中部地區(qū)輸電的雙通道 3 回線路，黑龍江東南部電源基地形成向吉林東部送電的單通道 2 回線路，黑龍江與吉林、吉林與遼寧省間形成中部的北電南送的雙通道 4 回路輸電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，內(nèi)蒙古呼倫貝爾電源基地形成向遼寧負(fù)荷中心的直流輸電通道。到2020 年，東北區(qū)域電網(wǎng) 電力供需基本平衡，“西電東送”、“北電南送”的輸電網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和大慶、哈爾濱、長春、沈陽、大連等負(fù)荷中心 500kV受端環(huán)網(wǎng)基本形成，黑龍江東部煤電基地已經(jīng)形成，內(nèi)蒙古東部呼倫貝爾煤電基地開始建設(shè)，霍林河及周邊、錫林郭勒盟白音華煤電基地初具規(guī)模，電源布局和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)更加優(yōu)化，優(yōu)化配置電力資源的能力進(jìn)一步加強(qiáng)。到 2020 年，東北電網(wǎng)系統(tǒng)將 18 形成“西電東送、 北電南送”的輸電通道和負(fù)荷中心 500kV 受端環(huán)網(wǎng)，結(jié)構(gòu)合理、 技術(shù)先進(jìn)、運(yùn)行靈活、安全可靠的電網(wǎng)。地區(qū)電網(wǎng)通過 500kV元董兩回線和 220kV寧建線與遼寧西部電網(wǎng)相連。接入地區(qū) 66kV及以下電網(wǎng)的電廠有 21座，還有一些小水電廠分布在赤峰地區(qū)西北部。赤峰市重視改造提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，積極發(fā)展新興產(chǎn)業(yè)，逐步形成了功能糖、生物制藥、機(jī)械制造、羊絨精深加工、木材加工、精細(xì)化工等一批優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)群。預(yù)計 2020 年赤峰網(wǎng)供負(fù)荷將 達(dá)到 245MW，全社會用電量將達(dá) 16 億 kWh， 2020 年網(wǎng)供負(fù)荷達(dá) 260MW，全社會用電量 18 億 kWh。正是因為有這些獨(dú)特的優(yōu)勢，太陽能發(fā)電逐漸成為我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分，發(fā)展迅速。同時，國家發(fā)展與改革委員會提出了到 2020 年全國建設(shè) 1800MW 太陽能發(fā)電 裝機(jī)的目標(biāo) 。 因此，建設(shè) 赤峰 太陽能光伏發(fā)電示范工程 項目，不僅符合我國的能源開發(fā)戰(zhàn)略、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、改善生態(tài)環(huán)境、節(jié)約煤炭資源，減少各類污染物的排放量，同時對當(dāng)?shù)氐墓I(yè)和旅游業(yè)發(fā)展起到積極的促進(jìn)作用。 光伏組件的選型 光伏組件種類有很多，如“單晶硅” ，“多晶硅” ，“非晶硅”等。一般地面應(yīng)用“晶體硅”是首選，且“單晶硅”比“多晶硅”有更好的性價比。晶硅電池分為單晶硅和多晶硅電池，目前商業(yè)應(yīng)用的光電轉(zhuǎn)換效率為單晶硅1617%，多晶硅 1516%。 2020 年我國已能規(guī)?；a(chǎn)硅原料，使得硅原料價格大幅下滑，由最高價 500 美元 /kg 降到當(dāng)前的 7080 美元 /kg，并還有繼續(xù)下降的空間，從而使晶硅電池組件的價格形成了大幅下滑的局面。 薄膜電池分為硅基薄膜電池、 CdTe 電池和 CIGS 電池。硅基薄膜電池商業(yè)化 生產(chǎn)技術(shù)較為成熟，并已在國內(nèi)形成產(chǎn)能； CdTe 和 CIGS 電池在國內(nèi)還沒有形成商業(yè)化生產(chǎn)。 通過多方面的調(diào)研，目前在 兆瓦 級光伏電站中應(yīng)用較多的是晶硅太陽能電池和非晶硅薄膜太陽能電池。多晶硅太陽電池光電轉(zhuǎn)換效率一般，但是材料制造簡便，節(jié)約電耗，總的生產(chǎn)成本較低。 單晶硅太陽電池組件在光伏發(fā)電行業(yè)有其他電池所無法比擬的優(yōu)勢。其光電轉(zhuǎn)換效率方面的優(yōu)勢非常明顯。 （ 2）單晶硅太陽電池組件可靠性高，廠家都能保證 25 年內(nèi)，光電轉(zhuǎn)換效率衰減不小于穩(wěn)定效率的 80%。運(yùn)用先進(jìn)的 PECVD 成膜技術(shù)，在電池表面鍍上深藍(lán)色的氮化硅減反 射膜，顏色均勻美觀。 （ 4）單晶硅太陽電池組件可做到較大的功率，目前主流產(chǎn)品 Pm為 180W 左右，最大可做到 Pm 接近 300W 左右。在同等外部條件下，若使用 180W的單晶硅電池組件的數(shù)量比使用 100W 非晶硅薄膜電池組件少 50%。因此，使用單晶硅電池組件的占地面積約為非晶硅薄膜電池一半，在考慮土地成本的前提下， 可節(jié)省大量的投資。 單晶硅太陽能電池組件的參數(shù)及外形 本工程擬采用單晶硅太陽能電池組件型號為 CNPV180W。 808179。跟蹤系統(tǒng)是一種支撐光伏方陣的裝置，它精確地移動以使太陽入射光線射到方陣表面上的入射角最小，以使太陽入射輻射 （ 即收集到的太陽能 ） 最大。但系統(tǒng)成本將明顯增加 （ 雙軸跟蹤器＞單軸跟蹤器＞方位跟蹤器 ） ，但就其性價比來說，太陽能跟蹤的方陣其性價比要優(yōu)于固定的方陣，但跟蹤系統(tǒng)的運(yùn)行成本會明顯高于固定系統(tǒng)。 太陽能陣列的傾斜角和方位角確定 1）固定的 太陽能陣列的傾角 大多數(shù)情況下， 太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的 方陣 傾角一般等于當(dāng)?shù)鼐暥鹊慕^對值， 這個 傾角通常使全年在方陣表面上的太陽輻射能達(dá)到最大，適于全年工作系統(tǒng)使用。 25 2）太陽能陣列的方位角 固定的太陽能支架方位角是指輸入垂直照射到方陣表面上的光線在水平地面上的投影與當(dāng)?shù)刈游缇€間的夾角，一般正南方向定為零點(diǎn)，故太陽能陣列的方位角為 0176。最大功率跟蹤器 （ MPPT） 是一種電子設(shè)備，無論負(fù)載阻抗變化還是由溫度或太陽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)，實現(xiàn)方陣的最佳工作效率。 本項目擬采用 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 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。 該類型逆變器提供液晶 LCD+按鍵的人機(jī)界面，同時提供 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)行實時通訊，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。 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 27 光伏電站的系統(tǒng)設(shè)計與布置 光伏陣列的布置 太陽能陣列的列間與行間距離的確定 太陽能陣列的行間距離與日照和陰影有關(guān)，由 于廠址內(nèi)無障礙物的遮擋，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。通過查詢冬至太陽位置圖，得出當(dāng)?shù)鼐暥认碌奶柛叨?，算出影子倍率? 光伏電站的系統(tǒng)設(shè)計 CNPV180W 的系統(tǒng)設(shè)計：首先由 16 塊太陽能板組成一個 的光伏陣網(wǎng)，每 36 個網(wǎng)陣構(gòu)成一個 100kW 的子系統(tǒng)。 根據(jù)項目地塊特點(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 個系統(tǒng)， 其中兩 個 系統(tǒng) 分別 為 1MW，直流輸出電壓為 568V。 每個子系統(tǒng)獨(dú)立地通過并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)換為 380V/50Hz 交流電， 每 28 個分系統(tǒng)通過 各區(qū)的 ，進(jìn)入項目變電所經(jīng)過 10kV/35kV 變壓器送出并網(wǎng)。 系統(tǒng)年發(fā)電量的估算 太陽能電場發(fā)電量計算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 光伏組件的基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 型號： CNPV180W 數(shù)量： 11429 圖 54 100kW 子系統(tǒng)示意圖 圖 53 光伏電站系統(tǒng)原理圖 29 光伏溫度因子 光伏電池的效率會隨著其工作時的溫度變化而變化。光伏溫度因子取 ％ /℃ 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％。逆變器的平均效率取 96％。約占總發(fā)電量的 2％，故損耗系數(shù)為 98％。 年發(fā)電量的估算 光伏系統(tǒng)的發(fā)電量是通過 RET Screen International 軟件計算，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) 30 用。各月水平面上的平均輻射量、各月平均溫度 見下表 555。年發(fā)電量按 25 年的平均年發(fā)電量考慮。時，電池組件接受的年輻射量為 ，單晶硅太陽電池組件的受光面積為 35520m2，通過第 1 年到第 25 年的年發(fā)電量計算，總發(fā)電量為 7225 萬 kWh，平均年 發(fā)電量約 289 萬 kWh。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。 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 為一個子系統(tǒng)，經(jīng) 過100kVA 逆變器逆變成電壓為 的三相交流電，每十個子系統(tǒng)接入一臺 非晶合金箱變至 35kV 側(cè)。 光伏發(fā)電站的接入系統(tǒng)方案經(jīng)主管部門審查確定后，再最終確定。 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。升壓變壓器電壓比為 35177。 ％/；在 10kV 母線側(cè)安裝過電壓消弧裝置。 2179。 2179。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。 主要電氣設(shè)備選擇 短路電流計算 表 61 短路電流計算 計算值 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。 ％ /， YN， d11 33 斷 路 器：選用 ZN35/ 型真空斷路器。 避 雷 器：選用 Y10W42／ 126W。 過電壓保護(hù)及接地 l、變電站污穢等級按 III 級考慮，配電裝置外絕緣按海拔高度修正。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 波及操作過電壓 危害。 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重點(diǎn)要求》的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行設(shè)計。 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。 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 34 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。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，事故照明正常時由交流電供電，事故情況下失掉交流電源時由事故照明切換屏切換至直流供電。 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 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。 電氣二次 光伏電站控制、保護(hù)、測量和信號 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。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)測和安全保護(hù)三個方面的職能。 10/ 升壓變壓器高壓側(cè)采用負(fù)荷開關(guān)及熔斷器，利用熔斷器作為變壓器的短路保護(hù)。 本變電所自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)配置采用分層分布式結(jié)構(gòu)。 全所控制級由全所的通用設(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)庫各自獨(dú)立， 并 共享所內(nèi)的所有信息。 本變電所自動化系統(tǒng)的主要功能如下： （ 1） 控制功能 36 對斷路器的控制操作 ： 所有 35kV 斷路器的控制操作具有四層操作可供選擇。第二層控制設(shè)置在微機(jī)測控柜上， 是 完全獨(dú)立于計算機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò)，通過選擇開關(guān)和控制開關(guān)直接面向?qū)ο蟮牟僮鞣绞?，采用傳統(tǒng)的二次接線對斷路器實施控制 。第三層控制設(shè)置在遠(yuǎn)方調(diào)度控制中心，遠(yuǎn)方調(diào)度中心運(yùn)行值班人員可通過遠(yuǎn)動通道對變電站斷路器實施控制操作。所有 10kV 斷路器的控制操作具有三層操作可供選擇。 對隔離開關(guān)的控制操作 ： 倒閘操作的電動隔離開關(guān)的控制操作具有三 層方式可供選擇。第二層控制設(shè)置在遠(yuǎn)方調(diào)度控制中心，遠(yuǎn)方調(diào)度中心運(yùn)行值班人員可通過遠(yuǎn)動通道對變電站的隔離開關(guān)實施控制操作。 37 自動控制功能 ： 可根據(jù)系統(tǒng)電壓實現(xiàn)變壓器分接頭調(diào)整控制及電容器的自動投切。數(shù)據(jù)采集及處理 178。異常報警 178。運(yùn)行監(jiān)視及運(yùn)行管理 （ 3） 遠(yuǎn)動功能 本自動化系統(tǒng)具備遠(yuǎn)動功能，能以不同規(guī)約向中調(diào)及地調(diào)遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)。 遙 信功能 ： 包括中調(diào)、地調(diào)所需的斷路器，隔離開關(guān)、主變中性點(diǎn) 接地刀 ，主變調(diào)壓開關(guān)接頭位置等開關(guān)量，此類開關(guān)量變位優(yōu)先傳送。 遙控功能 ： 對 35kV 斷路器在中調(diào)進(jìn)行遙控操作，變壓器有載調(diào)壓分接頭在中調(diào)進(jìn)行遙控操作，主變