1MW光伏并网发电系统技术方案

1MW光伏并网发电系统技术方案深圳市盛弘电气有限公司2011年9月目 录1 系统组成 (1)2 相关规范和标准 (1)3 总体设计方案 (2)3.1 项目分析 (2)3.2 方案简介 (2)3.3 电池组件串联方案的设计 (3)3.4 光伏防雷汇流箱的设计 (4)3.5 直流防雷配电柜的设计 (5)3.6 并网逆变器的设计（SW 250KTL） (5)3.6.1 总体介绍 (5)3.6.2 技术参数 (7)3.6.3 方案优点 (8)3.7 交流防雷配电柜的设计 (9)4 系统监控方案 (9)4.1 低压配电监控 (9)5 接入电网方案 (10)5.1 升压变压器技术要求 (11)6 接地及防雷 (11)7 电气设备配置清单及成本 (11)8 发电量估算 (12)9 补充说明 (13)1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；3)直流防雷配电柜；4)光伏并网逆变器；5)交流防雷配电柜；6)系统的通讯监控装置；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。

2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 61727:2004,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 60529:1998）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3总体设计方案3.1项目分析本项目共计1MW光伏发电系统，从逆变器角度考虑，可选用4台250KW 的逆变器系统组成。

即本项目由4个光伏发电分系统组成，匹配4套250KW并网型逆变装置。

1MW的逆变系统再匹配1台290V/10KV的双分裂升压变压器并入10KV电网。

3.2方案简介本项目总容量为1MW其中每个1MWp光伏发电系统由4台250KW的独立逆变单元组成。

ShineWise系列高效并网型光伏逆变器组成的光伏发电系统，其逆变器输出电压可兼容290V AC，50/60Hz电压制式。

从光伏逆变器输出电压与电网电压制式匹配的角度而言，如果电网为380V电压，则只需要增加一级290V/380V的升压变压器，如果接入电网为10KV电压，则只需要增加一级290V/10KV的升压变压器即可。

由于目前大功率太阳能逆变器应用场合基本为大型发电系统，其输出电压绝大多数都是挂接10KV或35KV电网。

而盛弘电气ShineWise系列光伏逆变器全部为单级变换，增加一个290V/10KV的变压器即可直接并入电网，相比较目前市场上很多双级变换再增加升压变压器并入电网的方式来说，效率会高出很多。

从系统配置角度考虑的话，在相同投资成本情况下，发出的电能更多，因为相对来说节省了整个项目的投资成本，简化了系统环节，因而也提高了系统的可靠性。

此1MWp光伏发电系统除了光伏电池组件和逆变器外，还配置了光伏防雷汇流箱、直流防雷配电柜、交流防雷配电柜。

另外，整个系统配置了1套监控装置，可采用RS485或Ehternet（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。

1MW光伏并网发电系统配电结构示意图如图3.1：图3.1 1MW光伏并网发电系统配电结构示意图从上图可以看出系统的构成，首先太阳能电池板的正负极接入直流汇流箱，每4个直流汇流箱的输出均进入直流防雷配电柜，经过直流防雷配电柜中的直流断路器及直流浪涌保护后，进入到250KW的逆变系统中。

再由每4个250KW 的逆变系统将直流逆变为交流后汇集进入交流配电柜，经过交流防雷配电柜中的交流断路器及交流浪涌保护装置后，接入290V/10KV的升压变压器并入10KV 的电网中。

3.3电池组件串联方案的设计环境条件：湖北襄阳近5年最高气温为37.6℃，最低气温为﹣8.8℃，年均气温在15℃—17℃之间。

方案：系统的电池组件选用SK6610P-230，单组功率为230W的多晶硅太阳能电池板，其工作电压约为29.5V，开路电压约为36.6V。

根据ShineWise并网逆变器的MPPT工作电压范围（470V~850V），每个电池串列按照20块电池组件串联进行设计，每14串接入一个汇流箱，每4个汇流箱接入一个250kW逆变单元，每个250kW的并网单元需配置56个电池串列，1120块电池组件，其功率为257.6kWp，整个1MW系统需要224个电池串列，共4480块电池组件。

（20×14×4×4=4480块）3.4光伏防雷汇流箱的设计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”）将光伏阵列进行汇流。

针对逆变器和光伏组件的选择，建议配置型号为SDDL-16-1智能光伏防雷汇流箱16台，每台均有16路直流输入，汇流箱每路均有电流检测，其线路图如下图所示：直流输出1234567891011121314151612345678910111213141516图3.2 汇流箱线路图该汇流箱的接线方式为16进1出，即把相同规格的16路电池串列输入经汇流后输出1路直流。

该汇流箱具有以下特点：智能光伏防雷汇流箱具有以下特点1)SDDL-16-1采用2mm的钢板热镀喷塑而成；2)防护等级IP65，防水、防灰、防锈、防晒，能够满足室外安装使用要求；3)可同时接入16路电池串列；4)配置防反二极管防止逆流，最大耐压值≥1000VDC；5)具有16路保护控制，每路的正负极都配置高压直流熔断器（最大电流为16A），其耐压值可达DC1000V；6)汇流箱配有16路电流监控装置，对每1路电池串列进行电流监控，通过RS485通讯接口上传到上位机监控装置；7)直流汇流的输出正极对地、负极对地、正负极之间配有光伏专用防雷器；8)直流汇流的输出端配有可分断的直流断路器；9)汇流箱安装维护方便；3.5直流防雷配电柜的设计光伏阵列汇流箱通过电缆接入到直流防雷配电柜，按照4个250KW并网发电单元进行设计，需要配置1台直流防雷配电柜，主要是将汇流箱输出的直流电缆接入后，经直流断路器和防反二极管汇流、防雷，再分别接入4台SW 250KTL （250KW）并网逆变器，方便操作和维护。

直流防雷配电柜的外形尺寸为600×1000×2000mm3，柜内由16台ABB 125A 断路器、直流浪涌保护装置、防反二极管、风扇、散热器及铜排等连接部分组成。

每台直流配电柜是针对1MW系统进行设计。

直流防雷配电柜基本配置见下表：表3.1 直流防雷配电柜基本配置序号项目数量（pcs）说明1 直流断路器16 额定电流125A，PV专用2 直流浪涌保护器 1 DC1000V，PV专用3 微型断路器 14 二极管8 正极5 风扇126 散热器 47 铜牌、电缆若干3.6并网逆变器的设计（SW 250KTL）3.6.1总体介绍并网逆变器是光伏并网发电系统的重要设备之一。

太阳电池组件把太阳能转化为直流电能，经并网逆变器转变为与交流电网同频率、同相位的正弦波电流，馈入电网实现并网发电功能。

SW 250KTL（250KW）光伏并网逆变器智能化程度高，每天自动启停工作，无需人为控制。

250KW逆变器是由一面600×1000×2000mm3的机柜、5台SW 50K-Module （50KW模块）、交直流断路器及铜排等配电连接部分组成。

250KW逆变器外观图如下：图3.3 250kW逆变器外观示意图SW 250KTL（250KW）采用美国TI公司32位专用DSP控制芯片精确控制；主电路采用德国最先进的IGBT智能功率模块，有效地降低了开关损耗与导通损耗，提高系统的效率；运用电流控制型PWM有源逆变技术，可靠性高，保护功能齐全，并具有电网侧高功率因数正弦波电流、无谐波污染供电等技术特点。

该并网逆变器的主要性能特点如下：1)完全按照国际标准设计，符合电气规范化要求；2)单级三电平变换，最高效率98.6%，欧洲效率97.5%；3)智能MPPT算法，快速响应光强变化，MPPT效率达99.9%；4)模块化设计，降低故障影响，便于安装维护；5)智能休眠，根据输入情况自动选择输出功率（100%，80%，60%，40%，20%，0%）；6)滤除自身谐波功能，最大程度保证输入电网的电能质量；7)低电压穿越功能；8)过/欠压、过/欠频及过流保护；9)主动、被动结合防孤岛，快速准确；10)无功功率可调，功率因数范围超前0.95至滞后0.95；11)有功功率降额；12)适应严酷的电网环境，工作频率50/60±4.5Hz；13)辅助电源冗余设计；14)提供RS485标准通讯接口，以太网可选；15)强大的后台监控软件，真正实现远程管理。

3.6.2技术参数表3.2 250KW光伏并网逆变器技术参数型号SW 250KTL直流侧参数最大直流电压 900VdcMPP电压范围 470~850Vdc最大直流功率 275KWp最大输入电流 585A 交流侧参数额定输出功率 250kW额定电网电压 290Vac 最大交流输出电流 500A 电网频率 45.5~54.5/55.5~64.5Hz（允许）总电流波形畸变率< 3% (额定功率)功率因素 0.99 转换效率最大效率 98.6%（无变压器）欧洲效率 97.5%（无变压器）防护等级 IP20（室内）常规数据夜间自耗电 <40W+50°C 允许环境温度 –20~ 冷却方式风冷允许相对湿度 0~95%，无冷凝允许最高海拔 3000米显示与通讯显示液晶屏型号SW 250KTL标准通讯方式 RS485可选通讯方式以太网机械参数mm3外形尺寸（宽*高*深） 600*2000*1000净重 400kg 3.6.3方案优点1)提升系统效率目前，对于普通低压隔离变压器，一般效率在97～98％左右，这样通过一级变压器的隔离后，就会使得整个系统发电效率降低2～3%百分点。

对于1MW光伏系统，按平均每天4小时，80%满载发电，低压隔离变压器损耗按2%计算，采用建议方案后，每年可多发电23360度电，20年即可多发电46.7万度电，具有很高的经济效益。