1MW光伏并网发电系统设计方案

4.5 系统接入电网设计
（1）系统概述 本系统采用的 250KW 并网逆变器适合于直接并入三相低压交流电网（AC380V/50Hz），由于整个系统需要并入 10KV 的交流中压电网，所以本系统需配置 1 套 10KV 升压站，该升压站主要包含 10KV 主变(0.4/10KV,1250KW)、 10KV 开关柜、0.4KV 开关柜以及直流电源、二次控制柜等装置。 系统配置 4 台 250KW 并网逆变器的交流输出直接接入变电站的 0.4KV 开关柜，经交流低压母线汇流后通过 10KV 主变(0.4/10KV, 1MWp)并入 10KV 中压交流电网，从而最终实现系统的并网发电功能。 本系统的 10KV 中压交流电网电气原理框图如下：
系统中采用的负荷开关, 通常为具有接通、隔断和接地功能的三工位负荷开关。变压器馈线间隔还增加高遮断 容量后备式限流熔断器来提供保护。这是一种简单、可靠而又经济的配电方式。
4.2 太阳能电池组件
本系统选用单块为 265Wp（36V）单晶硅太阳能电池组件，其工作电压为 35V，开路电压约为 44V。 250KW 并网逆变器的直流工作电压范围为：450Vdc～820Vdc，最佳直流电压工作点为：560Vdc。 经过计算:560V/35V=16,得出：每个光伏阵列可采用 16 块电池组件串联。 每个光伏阵列的峰值工作电压：560V，开路电压：704V，满足逆变器的工作电压范围。 对于每个 250KW 并网发电单元，需要配置 960 块 265Wp 电池组件，组成 4 个光伏阵列。整个 1MWp 并网系统 需配置 3840 块 265Wp 电池组件。
5
张朝兵
2010 年 2 月 15 日
1MW 光伏并网发电系统设计方案
太阳能电池串阵列 -
s 1-
太阳能电池串阵列 -
s 2-
太阳能电池串阵列 -
s 3-
太阳能电池串阵列 -
s 4-
太阳能电池串阵列 -
s 5-
太阳能电池串阵列 -
s 6-
-
太阳能电池串阵列 +
s 1+
太阳能电池串阵列 +
s 2+
太阳能电池串阵列 +
综上所述，本系统主要由太阳能电池组件、光伏阵列防雷汇流箱、直流防雷配电柜、光伏并网逆变器和 10KV 升压站所组成。另外，系统还配置 1 套监控装置，用来监测系统的运行状态和工作参数。
阵列方式为：16 片 265Wp 电池组件串联一个电池串；6 组电池串并联接入一个光伏阵列防雷汇流箱；10 个光 伏阵列防雷汇流箱汇入一个直流防雷配电柜；每个直流防雷配电柜输入一个光伏并网逆变器；4 组光伏并网逆 变器输入 10KV 升压站最后并入电网。
1MW 光伏并网发电系统
设计方案
张朝兵
2010 年 2 月 15 日
1MW 光伏并网发电系统设计方案
目录
一、方案简介 .................................... .....2 二、系统组成 ......................................... 2 三、相关规范和标准 ................................... 3 四、设计过程 ......................................... 3 4.1 并网逆变器 ....................................... 3 4.1.1 技术指标 ....................................... 4 4.2 太阳能电池组件.................................... 4 4.3 光伏阵列防雷汇流箱 ................................ 5 4.4 直流防雷配电柜.................................... 6 4.5 系统接入电网设计.................................. 7 4.6 系统监控装置 .................................... 10 4.7 环境监测仪 ...................................... 12 4.8 系统防雷接地装置................................. 12 五、系统主要设备配置清单 ............................ 13 六、系统原理框图 .................................... 14
每个光伏阵列的原理接线图如下图所示：
4
张朝兵
2010 年 2 月 15 日
1MW 光伏并网发电系统设计方案
+- -+
+-+
+-+
+- -+
+-+
+-+
+-+
+-
-
-+
+
注 ： 由 16片 265W组 件 组 成 一 个 阵 列 。
4.3 光伏阵列防雷汇流箱
为了减少光伏阵列到逆变器之间的连接线及方便日后维护，在室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的性能特点如下： 户外壁挂式安装，防水、防锈、防晒，满足室外安装使用要求； 可同时接入 6 路光伏阵列，每路光伏阵列的最大允许电流为 10A； 光伏阵列的最大开路电压值为 DC900V； 每路光伏阵列配有光伏专用高压直流熔丝进行保护，其耐压值为 DC1000V； 直流输出正负极之间配有光伏专用高压防雷器，进行防雷； 直流输出母线端配有可分断的直流断路器； 光伏阵列防雷汇流箱的电气原理框图如下图所示：
10kv中 压 电 网
10kv开 关 柜
10kv 主变
0.4/10kv 500kw
0.4kv开 关 柜
馈线1馈线2馈线3 馈线4
A
C
3 2
8 2
0 0
50HZ
（2）重要单元的选择
①10/0.4KV 配电变压器的保护
10/0.4KV 配电变压器的保护配置采用负荷开关加高遮断容量后备式限流熔断器组合的保护配置，既可提供额定 负荷电流，又可断开短路电流，并具备开合空载变压器的性能，能有效保护配电变压器。
光伏阵列防雷汇流箱 光伏阵列防雷汇流箱 光伏阵列防雷汇流箱 光伏阵列防雷汇流箱 光伏阵列防雷汇流箱 光伏阵列防雷汇流箱 光伏阵列防雷汇流箱 光伏阵列防雷汇流箱 光伏阵列防雷汇流箱 光伏阵列防雷汇流箱
V
逆 变 器
防 雷 器
6
张朝兵
2010 年 2 月 15 日
1MW 光伏并网发电系统设计方案
直流防雷配电柜的每个配电单元都具有可分断的直流断路器、防反二极管和防雷器。
二、系统组成
1MW 太阳能光伏并网发电系统主要组成如下： 太阳能电池组件及其支架； 光伏阵列防雷汇流箱； 直流防雷配电柜；
2
张朝兵
2010 年 2 月 15 日
1MW 光伏并网发电系统设计方案
光伏并网逆变器（带工频隔离变压器）； 10KV 升压站； 系统的通讯监控装置； 系统的防雷及接地装置； 土建、配电房等基础设施； 系统的连接电缆及防护材料；
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 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 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
250KW 880Vdc 450~820Vdc 275kWp 600A 250kW 400Vac 310~450Vac 50Hz~60Hz 47~51.5Hz/57~61.5Hz < 3% (额定功率) ≥0.99（额定功率） 97.1% 96.5% IP20（室内） <100W -25~+55℃ 风冷 0~95%，无冷凝 6000 米
系统的电池组件选用 265Wp-36V 多晶硅太阳能电池组件，其工作电压为 35V，开路电压约为 44V。经过计算， 每个光伏阵列按照 16 块电池组件串联进行设计，250KW 的并网单元需配置 4 个光伏阵列，960 块电池组件,其
功率为 254.4KWp。则整个 1MWp 并网发电系统需配置 240 个电池串,共 3840 块 265Wp-36V 电池组件，实 际功率约为 1.0176MWp。
本系统需配置 1 套 10KV 升压站，包含 10kV 主变(0.4/10KV, 1250KVA)、10kV 开关柜、0.4KV 开关柜以及直流电 源、二次控制柜等装置，柜与柜之间通过铜排或电缆连接。其中，0.4KV 开关柜应配置 4 路三相交流低压输入 接口(AC380/220V,50Hz)，通过电缆分别接至 4 台 250KW 逆变器的交流输出端，从而实现整个并网系统并入 10KV 高压交流电网。
s 3+
太阳能电池串阵列 +
s 4+
太阳能电池串阵列 +
s 5+
太阳能电池串阵列 +
s 6+
+
防 雷 器
每个 250KW 并网单元配置 10 台汇流箱，整个 1MWp 并网系统需配置 40 台光伏阵列防雷汇流箱。
4.4 直流防雷配电柜
太阳电池阵列通过光伏阵列防雷汇流箱在室外进行汇流后，通过电缆接至配电房的直流防雷配电柜再进行一次 总汇流，每个 250KW 并网单元配置 1 台直流防雷配电柜。每台直流配电单元接入 10 台光伏阵列防雷汇流箱， 汇流后接至 250KW 逆变器。整个并网系统需配置 4 台直流防雷配电柜。 直流防雷配电柜的电气原理接线图如下图所示：
1
张朝兵
2010 年 2 月 15 日
1MW 光伏并网发电系统设计方案
一、方案简介
针对 1MWp 的太阳能光伏并网发电系统项目，本公司建议采用分块发电、集中并网方案，将系统分成 4 个 250KW 的并网发电单元，每个 250KW 的并网发电单元都接入 10KV 升压站的 0.4KV 低压配电柜，经过 0.4KV/10KV(1250KVA)变压器升压装置，最终实现整个并网发电系统并入 10KV 中压交流电网。
3
张朝兵
2010 年 2 月 15 日
1MW 光伏并网发电系统设计方案
4.1.1 技术指标
直 流 侧 参 数 ：
交 流 侧 参 数
系 统
额定输入功率 最大直流电压 最大功率电压跟踪范围 最大直流功率 最大输入电流 输出功率 额定电网电压 允许电网电压 额定电网频率 允许电网频率 总电流波形畸变率 功率因素 最大效率 欧洲效率 防护等级 夜间自耗电 允许环境温度 冷却方式 允许相对湿度 允许最高海拔
三、相关规范和标准
本并网逆变系统的制造、试验和验收Leabharlann Baidu参考如下标准：
GB 4208 外壳防护等级（IP 代码）（equ IEC 60529:1998）
GB/T 191
包装储运图示标志
GB/T 20046-2006 光伏（PV）系统电网接口特性（IEC 61727:2004,MOD）
GB/T 19939-2005 光伏系统并网技术要求
为了减少光伏阵列到逆变器之间的连接线及方便日后维护，建议在室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，每个汇流箱可接入 6 路太阳能电池串（每个光伏阵列按照 16 块电池组件串联），每 250KW 并网单元配置 10 台汇流箱，整个 1MWp 并网系统需配置 40 台光伏阵列防雷汇流箱。
为了将每个 250KW 并网单元的 10 台光伏阵列防雷汇流箱的直流输出汇入直流防雷配电柜后再接入 250KW 逆变 器，系统需要配置 4 台直流防雷配电柜，每个配电柜直流输出分别接至 250KW 逆变器。
整个并网发电系统按照 4 个 250KW 的并网发电单元进行设计，每个发电单元配置 1 台 250KW 逆变器，整个 1MWp 系统需配置 4 台 250KW 逆变器。每台逆变器的交流输出(AC380/220V,50Hz)分别接入 10KV 升压站的 0.4KV 三相 交流低压配电柜。
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 3859.2-1993 半导体变流器 应用导则
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 4 个 250KW 并网发电单元，每个 250KW 并网发电单元配置 1 台型号为 250KW 并 网逆变器，整个系统配置 4 台 250KW 并网逆变器，组成 1MWp 并网发电系统。