10KW光伏并网技术方案

10KWp光伏并网发电系统技术方案二
合肥阳光电源有限公司
2008-9-3
一、系统方案简介
针对此次10KWp的光伏并网发电系统工程，我公司建议采用集中并网方案，将10KWp 系统通过1台SG10K3并网逆变器接入AC380V/50Hz三相交流低压电网进行并网发电。

光伏并网发电系统的主要组成包括：
（1）太阳能电池组件及其支架；
（2）直流防雷配电柜；
（3）光伏并网逆变器（带工频隔离变）；
（4）交流防雷配电柜；
（5）系统通讯及监控装置；
（6）系统发电计量装置；
（7）系统防雷接地装置；
（8）土建及配电房等基础设施；
（9）整个系统的电缆连接线。

本工程的光伏并网发电设备主要由太阳电池组件、直流防雷配电柜、光伏并网逆变器、交流防雷配电柜（含发电计量表）、通讯软件和监控装置等组成。

太阳电池子阵列经过直流防雷配电柜汇流后输入到光伏并网逆变器，再经过交流防雷配电柜接入AC220/50HZ三相交流低压电网。

另外系统配有通讯软件和监控装置，实时检测系统的运行状态和工作参数，并存储相关的历史数据。

二、设计过程
2.1光伏并网逆变器的选择
本公司生产全系列的针对光伏并网系统的并网逆变器，可满足不同功率等级、不同电压等级的需要。

目前已经在国内广泛使用，也同时拥有一大批国外用户，包括西班牙、英国、新西兰、德国、意大利、泰国等多个国家。

此次光伏并网发电系统设计为1个10KW的光伏并网发电单元，可选用我公司型号为SG10K3的光伏并网逆变器。

整个系统配置1台此种型号的光伏并网逆变器，组成10KW
的并网发电系统。

2.1.1性能特点简介
SG10K3光伏并网逆变器采用美国TI公司32位专用DSP(LF2407A)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技术性能特点如下：
（1）采用美国TI公司32位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。

（6）具有先进的孤岛效应检测方案；
（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(220V～450V)，整机效率高达93%；
（9）人性化的LCD液晶界面，通过按键操作，液晶显示屏(LCD)可清晰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，历史发电量数据。

（10）逆变器具有完善的监控功能；
（11）可提供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；
（12）逆变器具有CE认证资质部门出具的CE安全证书。

2.1.2拓扑结构
SG10K3并网逆变器主电路的拓扑结构如上图所示。

2.1.3主要应用场所
SG系列光伏并网逆变器主要应用于太阳能的并网发电。

也可应用于风力发电机并网发电、直流屏（蓄电池组）的维护、活化、容量核定以及蓄电池的老化、测试等场所。

✧太阳能并网发电；
✧风力发电机并网发电；
✧发电厂、变电站、电信机房直流屏逆变放电；
✧蓄电池厂商对电池的老化、测试；
✧电子负载。

2.1.4技术指标，
2.1.5参考图片
2.2太阳电池阵列的设计
根据用户提供的太阳能池组件信息：单块组件的主要技术参数如下：
功率：180W；开路电压：40V；最佳工作电压：34V。

如采用180Wp组件，单串太阳电池的电池组件构成一个串列，串联的组件数量Ns=280/34≈8（块），这样单个太阳电池串列的功率P串= 8*180Wp=1440Wp；
一台SG10K3逆变器需要配置太阳电池子串列的数量Np=10000/1440≈7(组)
则10KWp的太阳电池阵列单元设计为7个串列并联，共计56块电池组件，实际功率达到10080Wp。

【小结】：本工程光伏并网发电系统需要56块180Wp的电池组件，组成7个太阳电池串列。

根据上述参数，可将8块电池组件串联组成直流工作电压等级为272V子阵列，10KW 的光伏并网发电系统共需7个太阳电池阵列单元，共计56块电池组件，总功率为10080W。

2.3直流防雷配电柜设计
系统配置1台直流防雷配电柜，按照1个10KWp的直流配电单元进行设计，每个直流配电单元经过直流断路器和防雷器后输入到SG10K3的光伏并网逆变器。

2.4交流防雷配电柜设计
系统配置1台交流防雷配电柜，按照1个10KWp的交流配电单元进行设计，每台逆变器的交流输出接入交流配电柜，经交流断路器并入单相交流低压电网发电。

交流配电柜配有交流电压表和电流表，可以直观地显示电网侧电压及放电电流，配置电度表用来计量系统的发电量，并在电网侧配置总防雷器。

备注：工程如果确定实施，具体配置由我们技术人员另行设计！
2.5监控装置
系统采用高性能工业控制PC机作为系统的监控主机，可以连续每天24小时不间断对所有的并网逆变器进行运行数据的监测。

监控主机的照片和系统特点如下：
✧ 3.5”嵌入式低功耗Intel ULV 赛扬400MHz CPU卡，
✧带LCD/CRT VGA，
✧双网络，
✧USB2.0，
✧数字输入/输出和音频
✧256M 内存（可升级）
✧40G 笔记本硬盘（可升级）
工控机和所有光伏并网逆变器之间的通讯可采用RS485总线或Ethernet（以太网）。

光伏并网系统的监测软件使用本公司开发的大型光伏并网系统专用网络版监测软件SPS-PVNET（Ver2.0）。

该软件可连续记录运行数据和故障数据。

运行界面参看下图。

显示单元，用户可以选用大的液晶电视作为显示输出接口，这样将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：
2.6环境监测仪
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。

2.7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35mm2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。

（3）直流侧防雷措施：电池支架应保证良好的接地，太阳能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：每台逆变器的交流输出经交流防雷柜（内含防雷保护装置）接入电网，可有效地避免雷击和电网浪涌导致设备的损坏，所有的机柜要有良好的接地。

三、系统主要配置清单。