學(xué)校建筑屋頂分布式光伏發(fā)電項目電力系統(tǒng)設(shè)計方案

學(xué)校建筑屋頂分布式光伏發(fā)電項目電力系統(tǒng)設(shè)計方案

1.1接入系統(tǒng)方案

本系統(tǒng)共用5臺500kW逆變器。根據(jù)國家電網(wǎng)公司2009

年7月《光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》（試行），小型光伏電

站接入電壓等級為0.4kV；中型光伏電站接入電壓等級為10

-35kV；大型光伏電站接入電壓等級為66kV及以上電網(wǎng)。

根據(jù)國家電網(wǎng)公司《光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》，本項目

新建光伏發(fā)電系統(tǒng)總裝機容量為2.5MW,采取就地消納，故

采用0.4kV并網(wǎng)點，不同電壓等級接入電網(wǎng)。滿足本工程接

入系統(tǒng)需求。建議本期光伏發(fā)電系統(tǒng)低壓側(cè)并網(wǎng)，具體以本

項目的接入系統(tǒng)審查意見為準，最終接入系統(tǒng)方案以電網(wǎng)主

管部門的接入系統(tǒng)報告審批意見為準。

1.2光伏方陣電氣設(shè)計

1.2.1系統(tǒng)直流側(cè)最高工作電壓

在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，系統(tǒng)直流側(cè)的最高工作電壓主

要取決于逆變器直流側(cè)最高電壓，以及在直流回路中直流斷

路器額定工作電壓。但設(shè)備的工作電壓與設(shè)備所處的工作環(huán)

境和海拔高度有關(guān)，南昌市處于北亞熱帶和暖溫帶過渡地帶

地區(qū)，空氣相對比較潮濕，根據(jù)GB31L1《高壓輸變電設(shè)備

的絕緣配合》、GB/T16935《低壓系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的絕緣配合》及

直流開關(guān)、并網(wǎng)逆變器的資料，電站現(xiàn)場設(shè)備的絕緣水平應(yīng)

與正常使用條件基本相當。

1.2.2組件串聯(lián)方式設(shè)計

在計算組件串聯(lián)數(shù)量時，必須根據(jù)組件的工作電壓和逆

變器直流輸入電壓范圍，同時需要考慮組件的開路電壓溫度

系數(shù)。

并網(wǎng)逆變器SG500K3為例，最大陣列開路電壓880V,MPPT

范圍450V-820Vo多晶240廂組件開路電壓為37.5V,峰值

工作電壓30V。設(shè)串聯(lián)組件數(shù)為S,最多為Smax,

①Smax=UDCmax/V0C=880V/37V=23.8（塊），選取23塊，

結(jié)合廠家推薦的最佳MPPT范圍560V-620V,則

S=600/30二20（塊）。每支路的太陽電池組件功率為20X

240Wp=4800WpoS<Smax,每支路串聯(lián)20塊組件滿足系統(tǒng)耐

用及最大功率跟蹤的要求。SG250K3,SG500K3同樣可以選擇

20組件串聯(lián)排列方陣。

②組件串聯(lián)的最大功率點電壓=20X30V=600VV880V。

故設(shè)計符合要求.

1.2.3電氣系統(tǒng)防孤島效應(yīng)設(shè)計

孤島效應(yīng)是指光伏系統(tǒng)并網(wǎng)逆變器在并入的電網(wǎng)失壓時

或電網(wǎng)斷電時，逆變器仍然保持對失壓電網(wǎng)中的某一部分線

路繼續(xù)供電的狀態(tài)，這樣電力孤島效應(yīng)區(qū)域會發(fā)生電壓和頻

率不穩(wěn)定現(xiàn)象，有可能對外部設(shè)備造成損壞或發(fā)生觸電安全

事故。

根據(jù)《光伏系統(tǒng)并網(wǎng)技術(shù)要求》GB/T19939-2005對于

防孤島效應(yīng)的規(guī)定：當光伏系統(tǒng)并入的電網(wǎng)失壓時，必須在

規(guī)定的時間內(nèi)（2s內(nèi)）將該光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)斷開，防止出

現(xiàn)孤島效應(yīng)。

為此，在該發(fā)電項目孤島效應(yīng)設(shè)計時，接入交流接觸器

對孤島效應(yīng)進行防護，即當電網(wǎng)電壓斷電時并入電網(wǎng)的接觸

器線圈失電，連接在并網(wǎng)回路的接觸器常開觸點斷開，便并

網(wǎng)回路斷開逆變器停止工作，起到整體對于孤島效應(yīng)的防護

作用。

1.2.4電氣系統(tǒng)構(gòu)成選型設(shè)計

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)由光伏組件、直流匯流箱、并網(wǎng)逆

變器、計量裝置、上網(wǎng)配電系統(tǒng)及監(jiān)控系統(tǒng)組成。太陽能通

過光伏組件轉(zhuǎn)化為直流電力，通過直流匯流箱匯集至并網(wǎng)型

逆變器，將直流電能轉(zhuǎn)化為與電網(wǎng)同頻率、同相位的正弦波

電流。直流逆變?yōu)?80V交流后并入廠內(nèi)電網(wǎng)。

1.3系統(tǒng)設(shè)備選型設(shè)計

1.3.1光伏組件選型設(shè)計

對于該并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)電池組件選型遵循以下原則：

?在兼顧易于搬運條件下，選擇大尺寸，高效的電池組件;

的上述兩種電池封裝成組件之后，多晶產(chǎn)品的組件效率要高

于單晶產(chǎn)品，因此，即使單晶電池效率比多晶電池要高，但

在封裝成組件之后，組件效率差距要小于1%。

低衰減、長壽命。多晶電池組件擁有與單晶電池組件相

同的壽命-長達25年，且衰減很小，20年衰減不高于20%,10

年衰減不高于10%。

在遵循以上組件選型原則的前提下，本項目太陽能電池

組件選用235瓦高效多晶硅產(chǎn)品。該組件具有高轉(zhuǎn)換效率、

高質(zhì)量，25年的使用壽命，組件安裝方便、快捷，被廣泛

應(yīng)用在BIPV等并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)等領(lǐng)域。

1.3.2逆變器選型設(shè)計

參照標準：

《光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》GB/Z19964-

2005

《光伏系統(tǒng)并網(wǎng)技術(shù)要求》GB/T19939-2005

《光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》Q/GDW617-2011

《光伏(PV)系統(tǒng)電網(wǎng)接口特性》GB/T20046-2006

《400V以下并網(wǎng)光伏專用逆變器技術(shù)條件和試驗方法》

CGC/GF001:2009

根據(jù)以上規(guī)范要求，本項目選擇規(guī)格為SG500K3三相并

網(wǎng)逆變器。之所以選擇此產(chǎn)品，有如下考慮：

①技術(shù)先進，研發(fā)力量雄厚

選取一家專注于太陽能、風能等可再生能源電源產(chǎn)品研

發(fā)、生產(chǎn)和銷售的高新技術(shù)企業(yè)。主要產(chǎn)品有光伏逆變器和

控制器、風機變流器、回饋式節(jié)能負載、電力系統(tǒng)電源等，

并提供系統(tǒng)解決方案的設(shè)計及技術(shù)服務(wù)，是我國最大的光伏

電源產(chǎn)品的研發(fā)生產(chǎn)企業(yè)，也是我國光伏和風力發(fā)電行業(yè)為

數(shù)極少的掌握多項核心技術(shù)并擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的企

業(yè)之一。

并網(wǎng)逆變器具有如下功能特點。

?電能質(zhì)量保障。

?電壓偏差保護。

?諧波和小型畸變。

?電壓不平衡度保護。

?過/欠電壓保護。

?過/欠頻率保護。

?防孤島效應(yīng)。

根據(jù)《光伏系統(tǒng)并網(wǎng)技術(shù)要求》GB/T19939-2005對于防

孤島效應(yīng)的規(guī)定：當光伏系統(tǒng)并入的電網(wǎng)失壓時，必須在規(guī)

定的時間內(nèi)（2S內(nèi)）將該光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)斷開，防止出現(xiàn)

孤島效應(yīng)。

1.3.3電線、電纜選型設(shè)計

電氣連接應(yīng)有牢固的機械強度使熱循環(huán)引起的松動減

小到最小并提供足夠的電源線扣。在光伏組件和逆變器器間

采用防水、機械良好和表皮防紫外線的光伏系統(tǒng)專用電纜連

接。導(dǎo)線連續(xù)通過的最大電流額定值不小于總陣列短路電流

的125%,并且不小于導(dǎo)線過電流保護器件的額定值。

逆變器直流側(cè)采用耐候性好的光伏發(fā)電系統(tǒng)專用銅芯

軟電纜（導(dǎo)線），電纜（導(dǎo)線）能夠在-50℃，100℃的環(huán)境

溫度下正常工作，導(dǎo)線耐壓不小于1000V,太陽電池組件的

串并聯(lián)所使用的電纜線應(yīng)滿足抗紫外線、抗老化、抗高溫、

防腐蝕和阻燃等性能要求，電纜（導(dǎo)線）經(jīng)過紫外線長期照

射后不會發(fā)生硬化、絕緣降低，滿足不少于20年室外使用

的要求。逆變器的交流側(cè)使用阻燃銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣聚氯

乙烯護套電力電纜。

采用標準：

IEC60512Part3

IEC60364-7-712

IEC60512Part3

直流電源導(dǎo)線應(yīng)根據(jù)允許壓降選擇適當?shù)慕孛?，其計算公?/p>

如下：

AU=IL/TS

S:導(dǎo)線的截面積（mm2）

I：導(dǎo)線通過的最大電流A

L:導(dǎo)線長度m

T：導(dǎo)電系數(shù)

鋁的為T為4銅T=57

AU：允許電壓降

交流電源導(dǎo)線應(yīng)根據(jù)最大負荷和電力電纜的安全載流

量（即導(dǎo)線最大容許持續(xù)負荷）選擇截面。

選擇導(dǎo)線截面，應(yīng)符合卜列要求：

?線路電壓損失應(yīng)滿足用電設(shè)備正常工作及起動時端電

壓的要求；

?按敷設(shè)方式確定的導(dǎo)體載流量，不應(yīng)小于計算電流；

?導(dǎo)體應(yīng)滿足動穩(wěn)定與熱穩(wěn)定的要求；

沿不同冷卻條件的路徑敷設(shè)絕緣導(dǎo)線和電纜時，當冷

卻條件最壞段的長度超過5m,應(yīng)按該段條件選擇絕緣導(dǎo)線和

電纜的截面，或只對該段采用大截面的絕緣導(dǎo)線和電纜。

導(dǎo)體的允許載流量，應(yīng)根據(jù)敷設(shè)處的環(huán)境溫度進行校

正，溫度校正系數(shù)可按下式計算：

K=V（tl-t2）/V（tO-tO）

式中K溫度校正