350KWp光伏并网发电系统技术方案-solarbe文库

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350KWp光伏并网发电系统技术方案暨报价350KWp 光伏并网发电系统技术方案1 目录一、总体设计方案 2 二、系统组成 2 三、相关规范和标准 3 四、设计过程 4 4.1 并网逆变器 . 4 4.1.1 性能特点简介 . 4 4.1.2 电路结构 . 5 4.1.3 技术指标 . 5 4.1.4 并网逆变器图片 . 6 4.1.5 产品认证证书 . 7 4.2 光伏电池组件 . . 14 4.3 光伏阵列防雷汇流箱 . . 16 4.4 直流防雷配电柜 . . 17 4.4 交流防雷配电柜 . . 18 4.5 系统接入电网 . . 18 4.7 系统监控装置 . . 18 4.8 环境监测仪 . . 21 4.9 系统防雷接地装置 . . 22 五、系统主要设备配置清单 . 22 六、系统电气原理框图 . 24 350KWp 光伏并网发电系统技术方案2 一、总体设计方案针对 350KWp光伏并网发电系统项目，我公司建议采用分块发电、集中并网方案，将系统分成 3 个 100KW和 1 个 50KW的并网发电单元，通过 3 台 SG1OOK3（ 100KW）和 1台 SG5OK3（ 50KW）并网逆变器接入 0.4KV 交流电网，实现并网发电功能。系统的电池组件可选用 180Wp35V单晶硅光伏电池组件，其工作电压约为 35V，开路电压约为 45V。根据 SG100K3和 SG50K3并网逆变器的 MPPT工作电压范围（ 480V～820V），每个电池串列按照 16 块电池组件串联进行设计， 350KW的并网单元需配置 122个电池串列，共 1952 块电池组件 , 其功率为 351.36KWp。为了减少光伏电池组件到逆变器之间的连接线，以及方便维护操作，建议直流侧采用分段连接，逐级汇流的方式连接，即通过光伏阵列防雷汇流箱（简称“汇流箱” ）和配电柜将光伏阵列进行汇流。汇流箱的防护等级为 IP65，可在户外安装在电池支架上，每个汇流箱可接入 6 路电池串列，每 100KW并网单元需配置 6 台汇流箱，整个 350KWp的并网系统需配置 21 台汇流箱。并网发电系统配置 2 台直流防雷配电柜和 1 台交流防雷配电柜。其中直流防雷配电柜统一按照 2 个 100KW直流配电单元设计，可接 12 台汇流箱，通过配电空开、防雷汇流后分别与 2 台 SG100K3（或 1 台 SG100K3和 1 台 SG50K3）逆变器联接；交流防雷配电柜提供 3 台 SG100K3和 1 台 SG50K3逆变器的三相 AC380V,50Hz交流并网接口，并经三相计量表后接入电网。另外，系统应配置 1 套监控装置和环境监测仪，可采用 RS485或 Ethernet （以太网）的通讯方式，实时监测并网发电系统的运行参数和工作状态，以及现场的风速、风向、日照强度和环境温度参数。二、系统组成光伏并网发电系统主要组成如下（ 1）光伏电池组件及其支架；（ 2）光伏阵列防雷汇流箱；350KWp 光伏并网发电系统技术方案3 （ 3）直流防雷配电柜；（ 4）交流防雷配电柜；（ 5）光伏并网逆变器（带工频隔离变压器）；（ 6）系统的通讯监控装置和环境监测仪；（ 7）系统的防雷及接地装置；（ 8）土建、配电房等基础设施；（ 9）系统的连接电缆及防护材料。三、相关规范和标准光伏并网逆变系统的制造、试验和验收可参考如下标准GB/T 191 包装储运图示标志GB/T 19939-2005 光伏系统并网技术要求GB/T 20046-2006 光伏（ PV）系统电网接口特性（ IEC 617272004,MOD）GB/Z 19964-2005 光伏发电站接入电力系统技术规定GB/T 2423.1-2001 电工电子产品基本环境试验规程试验 A低温试验方法GB/T 2423.2-2001 电工电子产品基本环境试验规程试验 B高温试验方法GB/T 2423.9-2001 电工电子产品基本环境试验规程试验 Cb设备用恒定湿热试验方法GB 4208 外壳防护等级（ IP 代码）（ equ IEC 605291998 ）GB 3859.2-1993 半导体变流器应用导则GB/T 14549-1993 电能质量公用电网谐波GB/T 15543-1995 电能质量三相电压允许不平衡度350KWp 光伏并网发电系统技术方案4 四、设计过程4.1 并网逆变器此次光伏并网发电系统设计为 3 个 100KW和 1 个 50KW并网发电单元， 100KW并网发电单元配置 1 台型号为 SG100K3并网逆变器， 50KW并网发电单元配置 1 台型号为SG50K3并网逆变器，整个系统配置 3 台 SG100K3和 1 台 SG50K3并网逆变器，组成 350KWp并网发电系统。4.1.1 性能特点简介SG50K3和 SG100K3并网逆变器采用美国 TI 公司专用 DSP控制芯片，主电路采用日本最先进的智能功率 IPM 模块组装，运用电流控制型 PWM有源逆变技术和优质进口高效隔离变压器，可靠性高，保护功能齐全，且具有电网侧高功率因数正弦波电流、无谐波污染供电等特点。该并网逆变器的主要性能特点如下（ 1）采用美国 TI 公司 DSP芯片进行控制；（ 2）采用日本三菱公司第五代智能功率模块（ IPM）；（ 3）太阳电池组件最大功率点跟踪技术 MPPT；（ 4） 50Hz 工频隔离变压器，实现光伏阵列和电网之间的相互隔离；（ 5）具有直流输入手动分断开关，交流电网手动分断开关，紧急停机操作开关；（ 6）具有先进的孤岛效应检测方案及具有完善的监控功能；（ 7）具有过载、短路、电网异常等故障保护及告警功能；（ 8）宽直流输入电压范围，整机效率高；（ 9）适应电网电压波动较大的特点。并网逆变器正常工作允许电网三相线电压范围为 AC330V～ AC450V，频率范围为 47－ 51.5Hz；（ 10）人性化的 LCD液晶界面，中英文菜单，通过按键操作，液晶显示屏可显示实时各项运行数据、实时故障数据、历史故障数据、总发电量数据和历史发电量数据；（ 11）提供 RS485或 Ethernet （以太网）远程通讯接口。其中 RS485遵循 Modbus通讯协议； Ethernet （以太网）接口支持 TCP/IP 协议，支持动态 DHCP或静态获取IP 地址；350KWp 光伏并网发电系统技术方案5 （ 12）并网逆变器具有 CE认证证书，其中 SG100K3具有 TUV认证证书。4.1.2 电路结构L1IPM 转换单元DSP Control Board接地隔离变压器SG100K3N输入采样光伏阵列直流断路器交流断路器交流接触器输出采样L2L3 电网逆变器主电路拓扑结构如上图所示， SG50K3和 SG100K3并网逆变器的的主电路拓扑结构，并网逆变电源通过三相桥式变换器，将光伏阵列输出直流电压变换为高频的三相斩波电压，并通过滤波器滤波变成正弦波电压接着通过三相变压器隔离升压后并入电网发电。为了使光伏阵列以最大功率发电，在直流侧使用了先进的 MPPT算法。4.1.3 技术指标型号 SG50K3 SG100K3 隔离方式工频变压器最大太阳电池阵列功率 55KWp 110KWp 最大阵列开路电压 880Vdc 太阳电池最大功率点跟踪（ MPPT）范围 450Vdc～ 820Vdc 480Vdc～ 820Vdc 最大阵列输入电流 130A 250A 额定交流输出功率 50KW 100KW 总电流波形畸变率 0.99 最大效率 95 96.2 欧洲效率 94 95.2 允许电网电压范围（三相） 330V～ 450AC 允许电网频率范围 47～ 51.5Hz 350KWp 光伏并网发电系统技术方案6 夜间自耗电 30W 保护功能极性反接保护、短路保护、孤岛效应保护、过热保护、过载保护、接地保护等通讯接口 RS485标配； Ethernet （选配）使用环境温度－ 20℃～＋ 40℃使用环境湿度 0～ 95，不结露防护等级 IP20 （室内）冷却方式风冷噪音 ≤ 60dB 尺寸（深宽高） 650 820 1900mm 770 1020 1900mm 重量 700kg 800kg 4.1.4 并网逆变器图片SG50K3 SG100K3 350KWp 光伏并网发电系统技术方案7 4.1.5 产品认证证书（ 1） SG100K3 并网逆变器 TUV 证书350KWp 光伏并网发电系统技术方案8 350KWp 光伏并网发电系统技术方案9 350KWp 光伏并网发电系统技术方案10 （ 2） SG50K3 并网逆变器 CE 证书350KWp 光伏并网发电系统技术方案11 350KWp 光伏并网发电系统技术方案12 （ 3） SG100K3 并网逆变器 CE 证书350KWp 光伏并网发电系统技术方案13 350KWp 光伏并网发电系统技术方案14 4.2 光伏电池组件目前在光伏并网发电系统中，特别是在大型光伏电站中，普遍选用具有较大功率的光伏电池组件，本系统选用单块 180Wp（ 35V）单晶硅光伏电池组件，其工作电压约为35V，开路电压约为 45V。当然，也可选用其它类型的光伏电池组件。180Wp太阳能电池组件技术指标1. 采用台湾进口 125mm 125mm 高效单晶硅太阳电池片。2. 旁路二级管减少热斑损失。3. 组件表面层采用高透光绒面钢化玻璃封装，有很高的光学透过率同时减少光的反射，提高光伏组件转换效率。4. 最大系统电压大于 1000VDC 。5. 使用寿命可达 20 年以上，衰减小于 20 。6. 阳极氧化铝边框机械强度高，具有良好的抗风性和防雹性，可在各种复杂恶劣的气候条件下使用，便于安装。7. 结构特性单晶硅太阳电池串并联，采用高强度低铁钢化玻璃，高性能抗老化 EVA、耐候性优良的 TPT 复合膜层压而成，透光率和机械强度高。8. 直流接线盒采用密封防水、高可靠性多功能接线盒，盒内装有旁路二极管，连接端采用易操作的专用公母插头，使用安全、方便、可靠。2. 技术参数 180Wp组件型号 ST-180 额定功率 Wp 180 最大功率电压 V 35 最大功率电流 A 4.7 开路电压 V 22 短路电流 A 5.21 功率温度因子－ 0.5 ± 0.05/ ℃电压温度因子－ 160± 20mV/ ℃350KWp 光伏并网发电系统技术方案15 电流温度因子－ 0.065 ± 0.015/ ℃最大系统电压 V 750 电池片类型 72 单晶电池片规格 mm 125 125 组件规格 L*W*H （ mm）重量 kg（标准测试条件。辐照度 1.000w/m2，组件温度 25℃ ,AM1.5）SG50K和 SG100K3并网逆变器的直流工作电压范围为 480Vdc～ 820Vdc，最佳直流电压工作点为 560Vdc。350KWp 光伏并网发电系统技术方案16 经过计算 560V/35V16, 得出每个电池串列可采用 16 块光伏电池组件串联。每个电池串列的峰值工作电压 560V，开路电压 720V，满足逆变器的 MPPT工作电压范围。对于每个 50KW并网发电单元，需要配置 272 块 180Wp光伏电池组件，组成 17 个电池串列；对于每个 100KW并网发电单元，需要配置 560 块 180Wp光伏电池组件，组成35 个电池串列。整个 350KWp并网系统需配置 1952 块 180Wp光伏电池组件。每个电池串列的原理接线图如下图所示4.3 光伏阵列防雷汇流箱为了减少电池组件到逆变器之间的连接线，以及方便维护操作，本系统在户外配置光伏阵列防雷汇流箱，该汇流箱可直接安装在电池支架上。光伏阵列防雷汇流箱型号 SPVCB-6的性能特点如下1 户外壁挂式安装，防水、防锈、防晒，满足室外安装使用要求；2 可同时接入 6 路电池串列，每路电池串列输入的最大电流为 10A；3 电池串列的最大开路电压为 DC900V；4 每路电池串列配有光伏专用高压直流熔丝进行保护，其耐压值为 DC1000V；5 直流输出母线的正极对地、负极对地、正负极之间配有光伏专用高压防雷器，防雷器采用菲尼克斯品牌；6 直流输出母线端配有可分断的直流断路器，断路器采用 ABB品牌；7 光伏阵列防雷汇流箱的电气原理框图如下图所示350KWp 光伏并网发电系统技术方案17 每个 50KW并网单元配置 3 台汇流箱，每个 100KW并网单元配置 6 台汇流箱，整个350KWp并网系统需配置 21 台光伏阵列防雷汇流箱。4.4 直流防雷配电柜系统配置 2 台直流防雷配电柜，配电柜统一按照 2 个 100KW直流配电单元设计，每个直流配电单元可接 6 台光伏阵列防雷汇流箱，经直流断路器和防反二极管后汇流、防雷，再接至 SG100K3逆变器。直流防雷配电柜的电气原理接线图如下图所示350KWp 光伏并网发电系统技术方案18 4.5 交流防雷配电柜系统配置 1 台交流防雷配电柜，交流防雷配电提供 3 路 SG100K3和 1 路 SG50K3并网逆变器的三相 AC380V,50Hz交流并网接口，经三相计量表、三相电压和电流表接入公用交流电网，并在网侧配置总交流断路器和防雷器。交流电网AC380/220V,50Hz断路器防雷器电度表断路器断路器断路器断路器三相四线4.6 系统接入电网本系统采用的 SG100K3并网逆变器直接并入三相低压交流电网（ AC380V， 50Hz），使用独立的 N线和接地线，适应的电网参数如下表序号项目内容1 配电系统方式 TN-S母线（独立的 N线和 PE线）2 系统电压 AC380/220V 3 额定频率 50Hz 4 系统接地方式中性点直接接地4.7 系统监控装置采用高性能工业控制 PC机作为系统的监控主机，配置光伏并网系统多机版监控软件，采用 RS485通讯方式，连续对所有并网逆变器的运行参数和工作状态进行监测。350KWp 光伏并网发电系统技术方案19 1 监控主机的照片和系统特点如下嵌入式低功耗 VIA C3 处理器；带 LCD/CRT VGA；以太网口；RS232/RS485通讯接口；USB2.0；256M 内存可升级；40G 笔记本硬盘可升级；2 光伏并网系统的监测软件可连续记录运行数据和故障数据如下① 实时显示电站的当前发电总功率、日总发电量、累计总发电量、累计 CO2总减排量以及每天发电功率曲线图。② 可查看每台逆变器的运行参数，主要包括A. 直流电压B. 直流电流C. 交流电压D. 交流电流E. 频率F. 当前发电功率G. 日发电量H. 累计发电量I. 逆变器机内温度J. 时钟K. 累计 CO2减排量L. 每天发电功率曲线图③ 监控所有逆变器的运行状态，采用声光报警方式提示设备出现故障，可查看故障原因及故障时间，监控的故障信息至少包括以下内容A、电网电压过高；350KWp 光伏并网发电系统技术方案20 B、电网电压过低；C、电网频率过高；D、电网频率过低；E、直流电压过高；F、逆变器过载；G、逆变器过热；H、逆变器短路；I 、散热器过热；J、逆变器孤岛；K、 DSP故障；L、通讯失败；3 监控软件具有集成环境监测功能，主要包括日照强度、风速、风向、和环境温度等参量。4 监控装置可每隔 5 分钟存储一次电站所有运行数据，可连续存储 20 年以上的电站所有的运行数据和所有的故障纪录。5 可提供中文和英文两种语言版本。6 可长期 24 小时不间断运行在中文 WINDOWS 2000， XP 操作系统。7 监控主机同时提供对外的数据接口，即用户可以通过网络方式，异地实时查看整个电源系统的实时运行数据以及历史数据和故障数据。8 显示单元可采用大液晶电视，具有非常好的展示效果。下图是本公司的并网逆变器的监控界面350KWp 光伏并网发电系统技术方案21 4.8 环境监测仪本系统可配置 1 套环境监测仪如下图所示，用来监测现场的环境情况该装置由风速传感器、风向传感器、日照辐射表、测温探头、控制盒及支架组成，适用于气象、军事、船空、海港、环保、工业、农业、交通等部门测量水平风参量及太阳辐射能量的测量。可测量环境温度、风速、风向和辐射强度等参量，其 RS485 通讯接口可接入并网监控装置的监测系统，实时记录环境数据。350KWp 光伏并网发电系统技术方案22 4.9 系统防雷接地装置为了保证本工程光伏并网发电系统安全可靠，防止因雷击、浪涌等外在因素导致系统器件的损坏等情况发生，系统的防雷接地装置必不可少。系统的防雷接地装置措施有多种方法，主要有以下几个方面供参考（ 1）地线是避雷、防雷的关键，在进行配电室基础建设和太阳电池方阵基础建设的同时，选择电厂附近土层较厚、潮湿的地点，挖 1～ 2 米深地线坑，采用 40 扁钢，添加降阻剂并引出地线，引出线采用 10mm2铜芯电缆，接地电阻应小于 4 欧姆。（ 2）在配电室附近建一避雷针，高 15 米，并单独做一地线，方法同上，配电室在地下室不需要避雷针。（ 3）直流侧防雷措施电池支架应保证良好的接地，光伏电池阵列连接电缆接入光伏阵列防雷汇流箱，汇流箱内含高压防雷器保护装置，电池阵列汇流后再接入直流防雷配电柜，经过多级防雷装置可有效地避免雷击导致设备的损坏。（ 3）交流侧防雷措施逆变器的交流输出经交流防雷配电柜接入电网，可有效地避免雷击和电网浪涌导致设备的损坏，（ 4）所有的机柜要有良好的接地。五、系统主要设备配置清单序号名称型号规格数量单价总价1 光伏电池组件及电池支架 180WP35V 1952 块 6000.00 11712000.00 2 光伏阵列防雷汇流箱 SPVCB-6 21 台 7800.00 163800.00 3 直流防雷配电柜－ 2 台 34800.00 69600.00 4 交流防雷配电柜－ 1 台 25200.00 25200.00 5 光伏并网逆变器 SG100K3 3 台 498000.00 1494000.00 350KWp 光伏并网发电系统技术方案23 SG50K3 1 台 283200.00 283200.00 5 监控装置多机版监控软件 SPS－ PVNET 1 套 30000.00 30000.00 工控机 EBOX746-EFL 1 台 8400.00 8400.00 液晶显示器清华同方 22 寸 1 台 10200.00 10200 6 环境监测仪 SSYW-01 1 台 18500.00 22200.00 7 RS485/232 转换器－ 1 个 4200.00 4200.00 8 系统的防雷和接地装置－ 1 套以现场情况另定9 土建及配电等基础设施－ 1 套以现场情况另定10 系统连接电缆线及防护材料－ 1 套以现场情况另定11 系统线缆、桥架敷设以现场情况另定12 设备总价壹仟叁佰捌拾贰万贰仟捌佰元整（ 13822800.00）350KWp 光伏并网发电系统技术方案24 六、系统电气原理框图16块 180 电池组件串联16块 180 电池组件串联电池串列16块 180 电池组件串联16块 180 电池组件串联光伏阵列防雷汇流箱1～6光伏阵列防雷汇流箱7～ 12直流配电单元1直流配电单元2SG100K3逆变器1SG100K3逆变器2直流配电单元2光伏阵列防雷汇流箱SG100K3逆变器16块 180 电池组件串联光伏阵列防雷汇流箱16块 180 电池组件串联16块 180 电池组件串联16块 180 电池组件串联直流配电单元11直流防雷配电柜23SG50K3逆变器413～ 1819～ 21直流防雷配电柜交流防雷配电柜交流防雷配电单元交流电网50环境监测仪监控装置RS485350KWp 光伏并网发电系统技术方案25 七、参考案例（ 1）国家发改委 100KW并网发电系统350KWp 光伏并网发电系统技术方案26 （ 2）深圳新天 100KW并网发电系统350KWp 光伏并网发电系统技术方案27 （ 3）内蒙古鄂尔多斯 100KW光伏并网发电系统（ 4）新疆新能源所 60KW 2 光伏并网发电系统350KWp 光伏并网发电系统技术方案28 （ 5）内蒙古乌海市科技馆 60KW光伏并网发电系统（ 6）东方汽轮机厂 30KW光伏并网发电系统350KWp 光伏并网发电系统技术方案29 （ 7）安装在德国的 5KW光伏并网发电系统（ 8）合肥科学岛 3kw光伏并网发电系统