10MW光伏电站设计可行性研究报告.docx

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1、10MW光伏电站设计可行性研究报告10MW光伏电站设计 可 行 性 研 究 报 告 一、 综合说明 1 项目概述 1.1 地理情况概述 青海简称青，以境内大湖青海湖而得名。首府西宁。青海位于我国西北地区中南部，位于“世界屋脊”青藏高原的东北部，地大物博。面积72.21 万平方公里，仅次于新疆、西藏、内蒙古，居全国第四位。 青海境内地势高亢，群山高耸绵亘；青海省湖泊众多，青海湖是我国最大的咸水湖，是高原上一颗美丽迷人的明珠；青海山高谷深，落差大，水利资源十分丰富；青海矿产资源十分丰富。主要的旅游风景区有：塔尔寺，日月山，文成公主庙，青海湖，鸟岛等。 德令哈市位于青海省西北部，是青海省海西蒙古族藏

2、族自治州的首府，是全州政治、经济、文化科技中心。 德令哈市是改革开放中崛起的一座高原新城，是瀚海戈壁升起的一颗璀璨明珠。这座沙漠绿城位于柴达木盆地东北边缘，地跨东经约95409810、北纬约36653910之间。东与天竣、乌兰县相邻西与大柴旦镇接壤，北与青海省肃北县毗邻，南与都兰县相连。东西最大直线距离约215 公里，南北最大间距约240公里，总面积为32，401 平方公里，其中市区面积25 平方公里。辖有蓄集、宗务隆、怀头他拉、戈壁、郭里木5 个乡。辖区还有德令哈、尕海、怀头他拉、巴音河4 个州属国有农场。1999 年末有人口5.65 万人，其中少数民族人口占21。 德令哈市境内地域辽阔，地

3、形复杂，形成山、川、盆、湖兼有的地貌特征、宗务隆山呈东向西，是横贯全境中部的主体山脉，也是一个分水岭，它将全市分为北部祁连山高山区地貌和南部德令哈盆地地貌两大类型。北部又分高山区与哈拉湖盆地两个地理单元。高山区以党河南山、疏勒南山为主体，海拔在4，000 米以上，许多地方终年积雪不化。哈拉湖盆地是一个高原高山构造盆地，最低点哈拉湖，湖面海拔为4，O76. 8 米。整个祁连山高山区除在谷地少量有水草的地方，可供夏季游牧短暂利用外，其余地域，目前尚不能为人类所利用。 宗务隆山南部的盆地即德令哈盆地，是柴达木盆地的一部分，属闭流断隔或凹陷型盆地，主要由欧龙布鲁克和牦牛山两个扭曲钳形地块及其间若干湖盆

4、地组成。北高南低，一般坡度为0.020.05，海拔在2，800 米3，20O 米之间，平均海拔为2，981.5 米。光伏并网电站建在德令哈市东出口10 公里，这里海拔高，气候干燥，降水少，日照时间长，距离城市电网近，是国内太阳能综合开发条件最好的区域之一。 1. 2 业主介绍及工程任务 1.2.1 业主介绍 北京瑞启达新能源科技发展有限公司 1.2.2 工程任务 青海省德令哈10MW 光伏电站，本期建设规模为10MW。受北京瑞启达新能源科技发展有限公司的委托，吉林省东能电力工程有限公司承担青海德令哈10MW 光伏电站工程可行性研究报告的编制工作。报告的编制按照国家发展和改革委员会发改办能源89

5、9 号文件的要求进行。报告内容包括综合说明、光照资源、工程地质、项目任务与规模、太阳能发电机组选型和布置、电气、工程消防与规模、发电机组的选型与布置、电气、工程消防设计、土建工程、施工组织设计、工程管理设计、环境保护与水土保护设计、劳动安全与工业卫生设计、CDM 项目、项目投资概算、财务评价及结论和建议章节。 1.2.3 建设必要性 1、可持续发展的需要 能源既是重要的必不可少的经济发展和社会生活的物质提，又是主要的污染来源。解决好我国的能源可持续发展战略问题，是实现我国社会经济可持续发展的重要环节。我国水能资源利用率较低，水电大坝的建设可能存在对流域生态环境的影响；天然气资源不足，不可能大量

6、用来发电，核能的发展在我国又受到铀资源短缺和核安全问题的严重限制。因此，开发和利用清洁的、可再生的能源已成为我国能源可持续发展战略的重要组成部分。太阳能能既是绿色环保的可再生能源，也是国家大力发展的新型能源。 2、社会经济发展的需要 目前，我国已成为世界能源生产和消费大国，但人均能源消费水平还很低。随着经济和社会的不断发展，我国能源需求将持续增长。增加能源供应、保障能源安全、保护生态环境、促进经济和社会的可持续发展，是我国经济和社会发展的一项重大战略任务。 3、保护和改善环境的需要 我国长期以来能源结构以煤为主，是造成能源效率低下、环境污染严重的重要原因。 中国应对气候变化国家方案指出，减排的

7、主要难度在于煤炭消费比重较大，能源结构的转换将成为减排主要措施之一。目前我国电力以火电为主，2008 年全国发电用原煤134 亿吨，发电供热用煤占全国煤炭生产总量的54左右，大约90的S02 排放由煤电产生，80的C02 排放量由煤电排放。这说明电力工业结构不合理、增长方式粗放的问题比较突出，特别是能耗高、污染重的小火电机组比重偏大，不利于提高能源利用效率和保护生态环境。 2007 年9 月中华人民共和国国家发展和改革委员会公布了可再生能源中长期发展规划，指出：开发利用可再生能源是保护环境、应对气候变化的重要措施。目前，我国环境污染问题突出，生态系统脆弱，大量开采和使用化石能源对环境影响很大，

8、特别是我国能源消费结构中煤炭比例偏高，二氧化碳排放增长较快，对气候变化影响较大。可再生能源清洁环保，开发利用过程不增加温室气体排放。开发利用可再生能源，对优化能源结构、保护环境、减排温室气体、应对气候变化具有十分重要的作用。 太阳能是绿色环保的可再生能源，是一种不消耗矿物燃料的可再生能源，太阳能的使用，相当于节省相同数量电能所需的矿物燃料，减少因开发一次能源如煤、石油、天然气，所造成的环境问题。 根据青海省太阳能综合利用总体发展规划和青海省柴达木盆地千万千瓦级光伏发电基地规划，青海省紧紧抓住国家实施新能源战略的政策机遇，依托优势资源，规模化发展太阳能产业，以加快建设全国太阳能基地来推动生态立省

9、，谋求绿色发展,截至XX年月，青海省已有家光伏发电企业实现并网发电，并网容量达到兆瓦，目前，青海省内已获得省发改委许可开展前期工作的光伏发电项目达到个。青海正在成为我国重要的光伏产业基地。 1.3 太阳能资源 德令哈地区，地域面积辽阔，气候干燥，降水少，日照时间长，太阳能资源十分丰富，是全国日照辐射量最为丰富的地区之一，太阳能光伏发电开发潜力巨大，是国内太阳能综合开发条件最好的区域之一。 14 项目任务和规模 德令哈具有可利用的太阳能资源，德令哈电场的建设不仅可以有效地开发当地的太阳能资源、降低一次能源消耗，而且可以优化资源的合理配置，在一定程度上可改善德令哈地区大气和水环境质量。青海德令哈光

10、伏发电项目总体规划装机30MW，拟分三期建设。本期工程拟装机容量10MW; 采用 35KV 电压等级接入青海电网，整体工程占地约43.55 万平方米，总投资约48042.4 万元，项目建设工期1 年。 15 太阳能发电机组选型 德令哈10MWp 的太阳能光伏并网发电系统，推荐采用61360块多晶硅太阳能光伏组件；根据性价比本方案推荐采用165WP太阳能光伏组件，全部为国内封装组件； 116工程消防 太阳能消防设计贯彻“预防为主，防消结合”的消防方针，提出“以水灭火为主，化学灭火为辅及其他方式灭火相结合”的原则，针对工程的具体情况，采用先进合理的防火技术，以保障安全。消除大火隐患，创造良好的消防

11、环境。 1.6 电气 本工程拟采用分块发电、集中并网方案，将系统分成10 个1MWp 的光伏并网发电单元，分别经过0.4KV/35KV 变压配电装置并入电网，最终实现将整个光伏并网系统接入35KV 中压交流电网进行并网发电的方案。 17土建工程 10MWp光电场总占地面积为 441400平方米 ，光伏阵列占地约316000，电站房屋建筑面积约3600平方米。其中：办公室、展厅、食宿楼、机房、控制室、工作间、库房及其它。光电场周围需安装防护围栏；方阵支架基础用钢筋混凝土现浇，预埋安装地脚螺栓。 18 主体工程施工情况 主体工程为光伏阵列基础施工，地基开挖深度为70cm。开挖出地基底面后先洒少量水

12、、夯实、找平，垫3：7灰土20cm夯实。在其上进行混凝土施工，施工需架设模板、绑扎钢筋并浇筑混凝土，混凝土在施工中经常测量，以保证整体阵列的水平、间距精度。施工结束后混凝土表面必须立即遮盖并洒水养护，防止表面出现开裂。回填土要求压实，填至与地面水平。一般情况尽量避免冬季施工。确需冬季施工时，一定要采取严格保温措。施工过程中，待混凝土强度达到28天龄期以上方可进行安装。 110工程管理 在项目建成后，推荐采用场内太阳能发电机组和电气设备与35kV变电站统一管理，接受专门的运营机构集中管辖。太阳能电场发电机组采用远动方式进行监控，变电站按照有人值守进行设计。由于目前尚无可遵照执行的太阳能电场运行人

13、员编制规程，本太阳能电场机构设置和人员编制推荐如下方案：全厂定员标准20人。 111环境保护和水土保持 太阳能电场建成后不仅为当地提供清洁能源，同时还为当地新增添了旅游景点。太阳能一期建成后每年可为电网提供电205 万千瓦时，可节约标准煤5483 吨；在全球能源形势紧张、全球气候变暖严重威胁经济发展和人们生活健康的今天，世界各国都在寻求新的能源替代战略，以求得可持续发展和在日后的发展中获取优势地位。环境状况已经警示我国所能拥有的排放空间已经十分有限了，再不加大清洁能源和可再生能源的份额，我国的经济和社会发展就将被迫减速。提高可再生能源利用率，尤其发展太阳能发电是改善生态、保护环境的有效途径。太

14、阳能光伏发电以其清洁、源源不断、安全等显著优势，成为关注重点，在太阳能产业的发展中占有重要地位。环境保护措施具体包括：施工中使用尾气达标排放的施工机械减少大气污染物排放，避开雨季或雨天，防止施工废水漫流，生活垃圾集中后及时清运，对运营可能产生电磁辐射的设备及场所加设了屏蔽。水土保持措施：建设过程中为防止水土流失将采取平衡施工、缩小施工场地范围、建设过程中被破坏和松动的植被与地表应在回填后及时采取植被恢复措施。 112 劳动安全与工业卫生 为适应我国太阳能发电事业建设发展的需要，为安全生产和文明生产创造条件，在太阳能发电项目设计中必须贯彻国家颁布的有关劳动安全和工业卫生法令、政策，提高劳动安全和

15、工业卫生的设计水平。在太阳能发电场的设计中，应贯彻“安全生产，预防为主”的方针，加强劳动保护，改善劳动条件，减少事故和人身损害的发生。以保障太阳能电场建设过程中劳动人员和太阳能电场职工生产过程中的安全和健康要求。本太阳能电场施工期劳动安全问题为高处坠落、提升及车辆伤害、触电、物体打击、坍塌、机械损伤等。本阶段安全设计从工程施工管理、安全生产制度、安全管理等方面提出了预防措施。只要业主、工程监理、工程承包商各自严格按照管理办法运作，可有效预防危害事故的发生，最大限度保证工作人员。太阳能电场在建成投产后，主要预防灾害为自然灾害和工业灾害，包括防火防爆、防触电、防静电和机械伤害等事故。本工程设计中各

16、个专业均遵循国家有关安全生产的规定，对可能采取的事故拟定了预防性措施，在自然灾害事故发生时可以将损失降到最低，并对工业灾害进行有效预防，最大限度保证工作人员和财产安全。 113 太阳能电场工程建设项目招标 本工程招标范围为以下设备太阳能光伏组件，太阳能光伏组件支架，单元直流接线箱，直流配电柜，并网逆变器，交流配电柜，升压变压器，电流互感器，断路器，隔离开关，计量装置，防雷及接地装置等；鉴于太阳能发电机组的复杂性和多样性以及太阳能电场建设的特殊性和重要性，必须根据太阳能电场的光照资源状况选择与之相匹配的、综合指标最佳的太阳能发电机组。在技术先进适用、运行可靠的前提下，应选择经济上较优、运输和安装

17、方面切实可行的太阳能发电机组。因此，建议本期工程太阳能发电机组招标采用邀请招标方式。 114 项目投资概算 本投资估算包括太阳能光伏组件支架，单元直流接线箱，直流配电柜，并网逆变器，交流配电柜，升压变压器，电流互感器，断路器，隔离开关，计量装置，防雷及接地装置等；厂区内道路等。 根据工程投资概算，工程固定资产静态投资为46852 万元，建设期利息为1110.4 万元。单位千瓦静态投资为4.63 万元，单位千瓦动态投资为4.745 万元，固定资产投资见概算部分。1.15 财务评价按照青海省可批复电价水平测算，该项目资本金内部收益率高于行业基准收益率水平。说明该项目具有一定的投资价值，建议业主尽快

18、实施。 1. 16 结论 青海德令哈10MW 光伏发电电站厂址太阳能资源丰富，可用 于并网型太阳能发电，具有规模开发的良好前景。厂址地势平坦、开阔，区域内的地质结构稳定。对当地环境不会造成污染，电气并网方案经济、可行。施工建设条件及交通运输条件齐全、便利。经过项目投资估算和初步财务分析，该项目可以取得一定的经济利益。适合建设太阳能发电厂。 二、太阳能资源 我国属世界上太阳能资源丰富的国家之一，全年辐射总量在91.72,333 kWh /m 2.年之间。全国总面积2/3 以上地区年日照时数大于2,000 小时。我国西藏、青海、新疆、青海、宁夏、内蒙古高原的总辐射量和日照时数均为全国最高，属世界太

19、阳能资源丰富地区之一 图 1 我国太阳辐射年总量分布 我国太阳能理论总储量为 147108 GWh /年。我国有荒漠面积108 万平方公里，主要分布在光照资源丰富的西北地区。如果利用十分之一的荒漠安装并网光伏发电系统，装机容量就达大约1.081010 kWp。折算装机功率为1,928 GW,相当于128 座三峡电站。可以提供我国2002 年16,540 亿kWh 的耗电量的3.26 倍。 2.1 太阳能电场所在地气候情况 青海德令哈地区它位于举世闻名的柴达木盆地东北边缘， 地理位置处于东经96159815 ， 北纬36553822之间，平均海拔2981.5 米，德令哈地势坦荡辽阔，气候比较温和

20、，水源丰富，年太阳能辐射量在66007200MJ/，年日照时数8.7 小时，年均日照时间3,300 小时3,400 小时，明显高于我国东部同纬度地区，按照总辐射量的全国太阳能分区标准为太阳能资源丰富区域，；发展光伏电项目具有得天独厚的优势。距离城市电网近，是国内太阳能综合开发条件最好的区域之一。德令哈地区是非常适合安装光伏组件。 2.2 评估资料收集情况 为了对太阳能电场的太阳能资源状况和气候背景进行分析，本报告采用了如下基本气象资料进行分析和评估。 1） 德令哈气象站 1981 年2010 年共计30 年的气温、气压等资料。 2） 德令哈气象站气温、气压、降雨、降雪等一些极端天气资料。 3）

21、 德令哈气象站风向、风速及其它天气资料。 4） 德令哈气象站 2010 年月平均气温，日照时数，辐射量等天气资料。 2.3 气象站资料分析 2.3.1 德令哈1981 年2010 气象站主要气象要素特征值 表1:德令哈气象站1981 年2010 年平均值 最大冻土深度：169cm 冻结日期：10 月左右 解冻日期：4 月左右 风向：ENE 年日照小时数：3049.5 小时 年蒸发量：1947mm 2.3.2 德令哈2010 年气象资料信息表 表2 德令哈地区气象资料信息表 表3 德令哈地区太阳辐射数据表 图2 德令哈市日均辐射量和最高、最低温度 2.3.3、2010 年其他气象数据 表4 德令

22、哈地区其他气象数据表 青海省以夏季太阳总辐射66007200MJm2，明显高于我国东部同纬度地区，按照总辐射量的全国太阳能资源分区标准为大阳能资源丰富区(一类区)。 空间分布由西向东逐渐递减，高值区在芒崖、冷湖，低值区在盆地东北部的天俊。柴达木盆地晴天日数多，利用佳期长，按照每日日照百分率大于60%的晴天标准，平均年晴天日数在280 天以上，冷湖高达311 天，最长连续阴天只有35 天。年日照时数在30003400h,其中冷湖多达3442.6h,48 月日平均日照时数可达9.110.8h,每日平均日照时数为8.7h.海西是青海省年日照百分率最大的地区，除德令哈，乌兰日照百分率小于70%外，其余

23、地区均在70%以上，冷湖最高达78%。 本工程建在太阳能资源丰富地区戈壁荒地上，地势平坦开阔，可作为“大漠光电工程”实施的重点和理想地区。搞光伏发电，利用我国的荒漠资源，是变废为宝，保障我国能源供应战略安全、大幅减小排放、和可持续发展的重大战略举措。 青海省十分重视可再生能源的开发和利用，根据青海省“十一五”能源工业发展规划，到2010 年全省可再生能源开发用量达到138 万吨标煤，其中电力装机容量200 万千瓦，发电量60 亿千瓦时；新增节约和开发农村能源150 万吨标煤，人均年生活用能达到435 公斤标煤，综合热效率达到20%以上。为实现“十一五”能源工业发展规划目标，促进青海可再生能源资

24、源优势转化为经济优势，提高可再生能源开发利用水平，加快能源结构调整，减少煤炭等化石能源消耗对环境产生的污染，青海省将利用各种途径来发展可再生能源。其中，选择在德令哈建设太阳能发电项目，就是一种有益的尝试。目前的太阳能发电技术主要有太阳能光伏发电和太阳能热发电技术，其中太阳能热发电技术尚处于试验开发阶段，而太阳能光伏发电技术已经成熟、可靠、实用，其使用寿命已经达到2530 年。要使光伏发电成为战略替代能源电力技术，必须搞大型并网光伏发电系统，而这个技术已经实践证明是切实可行的。 太阳能电池阵列设计 1、太阳能光伏组件选型 单晶硅光伏组件与多晶硅光伏组件的比较 单晶硅太阳能光伏组件具有电池转换效率

25、高，商业化电池的转换效率在15%左右，其稳定性好，同等容量太阳能电池组件所占面积小，但是成本较高，每瓦售价约36-40 元。多晶硅太阳能光伏组件生产效率高，转换效率略低于单晶硅，商业化电池的转换效率在13%-15%，在寿命期内有一定的效率衰减，但成本较低，每瓦售价约34-36 元。两种组件使用寿命均能达到 25 年，其功率衰减均小于15。 根据性价比本方案推荐采用165WP 太阳能光伏组件，全部为国内封装组件，其主要技术参数见下表： 表12 太阳能电池组件性能参数表 2、并网光伏系统效率计算 并网光伏发电系统的总效率由光伏阵列的效率、逆变器效 率、交流并网等三部分组成。 光伏阵列效率1：光伏阵

26、列在1000W/m2 太阳辐射强度下, 实际的直流输出功率与标称功率之比。光伏阵列在能量转换过程 中的损失包括：组件的匹配损失、表面尘埃遮挡损失、不可利用 的太阳辐射损失、温度影响、最大功率点跟踪精度、及直流线路 损失等，取效率85%计算。 (2)逆变器转换效率2：逆变器输出的交流电功率与直流输入功 率之比，取逆变器效率95%计算。 交流并网效率3：从逆变器输出至高压电网的传输效率， 其中主要是升压变压器的效率，取变压器效率95%计算。 系统总效率为：总12385%95%95%=77% 3、倾斜面光伏阵列表面的太阳能辐射量计算 从气象站得到的资料，均为水平面上的太阳能辐射量，需要 换算成光伏阵

27、列倾斜面的辐射量才能进行发电量的计算。 对于某一倾角固定安装的光伏阵列，所接受的太阳辐射能与 倾角有关，较简便的辐射量计算经验公式为： RSsin(+)/sin+D 式中：R倾斜光伏阵列面上的太阳能总辐射量 S 水平面上太阳直接辐射量 D 散射辐射量 中午时分的太阳高度角 光伏阵列倾角 根据当地气象局提供的太阳能辐射数据，按上述公式计算德 令哈市不同倾斜面的太阳辐射量，具体数据见下表： 表10 德令哈市不同倾斜面各月的太阳辐射量 从上表的计算可以看出，德令哈纬度40.6,倾角等于40时全年接受到的太阳能辐射能量最大,比水平面的数值高约18.9%。确定太阳能光伏阵列安装倾角为40。 4、太阳能光

28、伏组件串并联方案 250KW 并网逆变器的直流工作电压范围为：450Vdc880Vdc，最佳直流电压工作点为：560Vdc。太阳能光伏组件串联的组件数量Ns=560/23.50.5=24，这里考虑温度变化系数,取太阳能电池组件18 块串联,单列串联功率P= 18165Wp=2970Wp；单台250KW 逆变器需要配置太阳能电池组件串联的数量Np=250000297085 列， 1MWP 太阳能光伏电伏阵列单元设计为340 列支路并联，共计6120 块太阳能电池组件，实际功率达到1009.8KWp。 整个10MWp 系统所需165Wp 电池组件的数量M1=10 6120=61200，实际功率达到

29、10.098MWp。该工程光伏并网发电系统需要165Wp 的多晶硅太阳能电池组件61200 块,18 块串联,3400 列支路并联的阵列。 5、太阳能光伏阵列的布置 光伏电池组件阵列间距设计 为了避免阵列之间遮阴,光伏电池组件阵列间距应不小于D: D=0.707H/tanarcsin(0.648cos-0.399sin)式中为当地地理纬度(在北半球为正，南半球为负)，H为阵列前排最高点与后排组件最低位置的高度差）。 根据上式计算，求得：D=5025。 取光伏电池组件前后排阵列间距5.5米。太阳能光伏组件阵列单列排列面布置见下图：10MWP 太阳能光伏组件阵列布置见下图： 4）总占地面积计算：1

30、0MWp 太阳能光发电场由1700 个单列太阳能光 伏阵列构成，前后排阵列间距5.5 米。占地面积=935472 =44.14 万平方米。 6、土建设计 10MWp光电场总占地面积 =935米472米= 441400平方米 光伏阵列占地约316000，电站房屋建筑面积约3600平方 米。其中： 办公室、展厅、食宿楼：40m20m2=1600； 机房、控制室：80m20m10=1600 ； 工作间、库房及其它： 20m20m=400； 光电场周围需安装高度2.5 米防护围栏，围栏总长度： (935+472)2=2814m； 方阵支架基础用钢筋混凝土现浇，预埋安装地脚螺栓。总 计5100个基础，单

31、体基础 0.256m3。 太阳能光伏方阵直流防雷汇流箱设计 如上图所示，光伏阵列防雷汇流箱具有以下特点： 满足室外安装的使用要求； 同时可接入6 路太阳电池串列，每路电流最大可达10A； 接入最大光伏串列的开路电压值可达DC900V； 熔断器的耐压值不小于DC1000V； 每路光伏串列具有二极管防反保护功能； 配有光伏专用高压防雷器，正极负极都具备防雷功能； 采用正负极分别串联的四极断路器提高直流耐压值，可 承受的直流电压值不小于 DC1000V。 按照每6 个太阳电池串列单元需要配置1 台光伏方阵防雷汇流箱，250KW 并网逆变器需配置10 个汇流箱，本工程10MWp 光伏并网发电系统共需配

32、置400 台光伏方阵防雷汇流箱。 直流配电柜设计 每台直流配电柜按照250KWp 的直流配电单元进行设计，1MWp 光伏并网单元需要4 台直流配电柜。每个直流配电单元可接入10 路光伏方阵防雷汇流箱，10MWp 光伏并网系统共需配置40 台直流配电柜。每台直流配电柜分别接入1 台250KW 逆变器， 如下图所示： 直流配电柜每个1MW 并网单元可另配备一套群控器，其功能 如下： 群控功能的解释：这种网络拓朴结构和控制方式适合大功率光伏阵列在多台逆变器公用可分断直流母线时使用，可以有效增加系统的总发电效率。 当太阳升起时，群控器控制所有的群控用直流接触器KM1KM3 闭合，并指定一台逆变器INV

33、1 首先工作，而其他逆变器处于待机状态。随着光伏阵列输出能量的不断增大，当INV1的功率达到80%以上时，控制直流接触器KM2 断开，同时控制INV3进行工作。随着日照继续增大，将按上述顺序依次投入逆变器运行；太阳落山时，则按相反顺序依次断开逆变器。从而最大限度地减少每台逆变器在低负载、低效率状态下的运行时间，提高系统的整体发电效率。 群控器可以通过RS485 总线获取各个逆变器的运行参数、故障状态和发电参数，以作出运行方式判断。 群控器同时提供友好的人机界面。用户可以直接通过LCD和按键实现运行参数察看、运行模式设定等功能。 用户可以通过手动方式解除群控运行模式。 群控器支持至少20 台逆变

34、器按照群控模式并联运行。 太阳能光伏并网逆变器的选择 此太阳能光伏并网发电系统设计为10 个1MWp 的光伏并网发电单元，每个并网发电单元需要4 台功率为250KW 的逆变器，整个系统配置40 台此种型号的光伏并网逆变器，组成10MWp 并网发电系统。选用性能可靠、效率高、可进行多机并联的逆变设备，本方案选用额定容量为250KW 的逆变器，主要技术参数列于下表： 表13 250KW 并网逆变器性能参数表 1、性能特点 选用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

35、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： 采用美国TI 公司32 位DSP 芯片进行控制； 采用日本三菱公司第五代智能功率模块； 太阳电池组件最大功率跟踪技术(MPPT)； 50Hz 工频隔离变压器，实现光伏阵列和电网之间的相互隔离； 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。 有先进的孤岛效应检测方案； 有过载、短路、电网异常等故障保护及告警功能； 直流输入电压范围(450V880V)，整机效率高达94%； 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

36、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，历史发电量据。 逆变器支持按照群控模式运行，并具有完善的监控功能； 可提供包括RS485 或Ethernet远程通讯接口。其中RS485 遵循Modbus 通讯协议；Ethernet接口支持TCP/IP 协议 ，支持动态(DHCP)或静态获取IP 地址； 逆变器具有CE 认证资质部门出具的CE 安全证书。 2、电路结构 250KW 并网逆变器主电路的拓扑结构如上图所示，并网逆变电源通过三相半桥变换器，将光伏阵列的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

37、功率发电，在直流侧加入了先进的MPPT 算法。 交流防雷配电柜设计 按照2 个250KWp 的并网单元配置1 台交流防雷配电柜进行设计，即每台交流配电柜可接入2 台250KW 逆变器的交流防雷配电及计量装置，系统共需配置20 台交流防雷配电柜。每台逆变器的交流输出接入交流配电柜，经交流断路器接入升压变压器的0.4KV 侧，并配有逆变器的发电计量表。每台交流配电柜装有交流电网电压表和输出电流表，可以直观地显示电网侧电压及发电电流。 交流升压变压器 并网逆变器输出为三相0.4KV 电压，考虑到当地电网情况，需要采用35KV 电压并网。由于低压侧电流大，考虑线路的综合排部，选用5 台S9 系列KV/

38、 KV,额定容2500KVA升压变压器分支路升压，变压器技术参数如下： 表 14 变压器技术参数表 接至升压变压器三相空开低压侧交流配电单元 系统组成方案原理框图 系统接入电网设计 本系统由 10 个1MWP 的光伏单元组成，总装机10MWp，太阳能光伏并网发电系统接入35KV/50Hz 的中压交流电网，按照2MWp并网单元配置1 套35KV/0.4KV 的变压及配电系统进行设计，即系统需要配置5 套35KV/0.4KV 的变压及配电系统。每套35KV 中压交流电网接入方案描述如下： 1、系统概述 35KV 中压交流电网接入方案图如下： 35KV 中压交流电网接入方案图 2、重要单元的选择 3

39、5KV/0.4KV 配电变压器的保护 35KV/0.4KV 配电变压器的保护配置采用负荷开关加高遮断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，可断开短路电流，并具备开合空载变压器的性能，能有效保护配变压器。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。 高遮断容量后备式限流熔断器的选择 由于光伏并网发电系统的造价昂贵，在发生线路故障时，要求线路切断时间短，以保护设备。熔断器的特性要求具有精确的时间-电流特性；有良好的抗老化能力；达到熔断值时能够快速熔断；要有良

40、好的切断故障电流能力，可有效切断故障电流。 根据以上特性，可以把该熔断器作为线路保护，和并网逆变器以及整个光伏并网系统的保护使用，并通过选择合适的熔丝曲线和配合，实现上级熔断器与下级熔断器及熔断器与变电站保护之间的配合。 对于35kV 线路保护，3-110kV 电网继电保护装置运行整定规程要求：除极少数有稳定问题的线路外，线路保护动作时间以保护电力设备的安全和满足规程要求的选择性为主要依据，不必要求速动保护快速切除故障。通过选用性能优良的熔断器能够大大提高线路在故障时的反应速度，降低事故跳闸率，更好地保护整个光伏并网发电系统。 中压防雷保护单元 该中压防雷保护单元选用复合式过电压保护器，可有效

41、限制大气过电压及各种真空断路器引起的操作过电压，对相间和相对地的过电压均能起到可靠的限制作用。该复合式过电压保护器不但能保护截流过电压、多次重燃过电压及三相同时开断过电压，而且能保护雷电过电压。过电压保护器采用硅橡胶复合外套整体模压一次成形，外形美观，引出线采用硅橡胶高压电缆，除四个线鼻子为裸导体外，其他部分被绝缘体封闭，故用户在安装时，无需考虑它的相间距离和对地距离。该产品可直接安装在高压开关柜的底盘或互感器室内。安装时，只需将标有接地符号单元的电缆接地外，其余分别接A、B、C 三相即可。设置自控接入装置对消除谐振过电压也具有一定作用。当谐振过电压幅值高至危害电气设备时，该防雷模块接入电网，

42、电容器增大主回路电容，有利于破坏谐振条件，电阻阻尼震荡，有利于降低谐振过电压幅值。所以可以在高次谐波含量较高的电网中工作，适应的电网运行环境更广。 另外，该防雷单元可增设自动控制设备，如放电记录器，清晰掌控工作动作状况。可以配置自动脱离装置，当设备过压或处于故障时，脱离开电网，确保正常运行。 中压电能计量表 中压电能计量表是真正反应整个光伏并网发电系统发电量的计量装置，其准确度和稳定性十分重要。采用性能优良的高精度电能计量表至关重要。为保证发电数据的安全，建议在高压计量回路同时装一块机械式计量表，作为IC 式电能表的备用或参考。 该电表不仅要有优越的测量技术，还要有非常高的抗干扰能力和可靠性。

43、同时，该电表还可以提供灵活的功能：显示电表数据、显示费率、显示损耗、状态信息、警报、参数等。 此外，显示的内容、功能和参数可通过光电通讯口用维护软件来修改。通过光电通讯口，还可以处理报警信号，读取电表数据和参数。 3、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 40G 笔记本硬盘 工控机和所有光伏并网逆变器之间的通讯可采

44、用 RS485 总 线或Ethernet。 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。该软件可连续记录运行数据和故障数据： 要求提供多机通讯软件，采用RS485 或Ethernet远程通讯方式，实时采集电站设备运行状态及工作参数并上传到监控主机。 要求监控主机至少可以显示下列信息： 可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。 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、直流功率 D、交流电压 E、交流电流 F、逆变器机内温度 G、时钟 H、频率 I、功率因

45、数 J、当前发电功率 K、日发电量 L、累计发电量 M、累计CO2 减排量 N、每天发电功率曲线图 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因包括以下内容： A、电网电压过高； 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、直流电压过低； G、逆变器过载； H、逆变器过热； I、逆变器短路； J、散热器过热； K、逆变器孤岛； L、DSP 故障； M、通讯失败； 要求监控软件集成环境监测功能，主要包括日照强度、风速、风向、室外温度、室内温度和电池板温度等参量。 要求最短每隔5 分钟存储一次电站

46、所有运行数据，包括环境数据。故障数据需要实时存储。 要求至少可以连续存储20 年以上的电站所有的运行数据和所有的故障纪录。 要求至少提供中文和英文两种语言版本。 要求可以长期24 小时不间断运行在中文WINDOWS 2000， XP 操作系统 要求使用高可靠性工业PC 作为监控主机 要求提供多种远端故障报警方式，至少包括： SMS方式，E_MAIL 方式，FAX 方式。 监控器在电网需要停电的时候应能接收电网的调度指令。 4、环境监测装置 在太阳能光伏发电场内配置1 套环境监测仪，实时监测日照强度、风速、风向、温度等参数。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。

47、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。 5、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。 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12 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。 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。 交流侧防雷措施：每台逆变器的交流输出经交流防雷柜接入电网，可有效地避免雷击和电网浪涌导致设备的损坏，所有的机柜要有良好的接地。 方案改进措施 1、提高