300KW村级光伏电站系统典型设计全过程

300kw 村级光伏电站系统典型设计全过程2018 年 3 月 7 日，国家能源局印发了《 2018 年能源工作指导意见的通知》，指出年内将下达村级光伏扶贫电站规模约 1500 万千瓦，惠及约 200 万建档立卡贫困户。从 2016 年的 2GW 、 43 万户到 2017 年的 4GW 、 71 万户，再到 2018 年的 15GW 、 200 万户，村级光伏扶贫电站已然成为打好精准脱贫攻坚战的重要手段。目前光伏扶贫项目正在火热的进行中，本文从组件排布配置、逆变器信息、线缆、发电量预测及实际项目发电情况等方面，希望详细为大家介绍 300kW 村级 光伏电站 的系统设计，进行整体方案分享。1 设计过程1、项目简介对于村级电站的建设，首先需要考虑到当地变压器容量，并估算允许接入的光伏系统容量。一般按 30% 容量计算，但不同地区要求不同，可咨询当地电网公司来设计接入容量。电站地址宜选用未利用地或者与农业、牧业、渔业相结合的用地，最好为靠近电网、运维方便的地段。安装朝向应选择正南、南偏西 30 °以内的朝向。组件倾角可以以下公式进行计算：θ =0.76 * Φ +3.1 °，± 2° ;其中： θ 为组件倾斜角， Φ 为当地纬度。当然如果能够采用计算机辅助设计软件，可以进行太阳能倾斜角的快速优化的计算。2、组件选型和安装配置考虑到占地面积、银行放款条件以及全寿命周期的收益，此次示例设计方案选择 1000 片 325W 多晶组件。组件参数如下：▲表 1 组件规格参数STC(标准测试环境 )：辐射度 1000W/m2 ，电池温度 25℃，大气质量 AM1.5NOCt( 电池片标称温度工作条件 )：辐射度 800W/m2 ，电池温度20℃，大气质量 AM1.5 ，风速 1m/s 。该扶贫电站项目以 1000 片 325W 组件进行设计，因此现场施工用地约 4000m2 左右，现场排布如下：▲图 1 方阵排布图3、 逆变器的选择作为扶贫项目的设计，给光伏逆变器的性能提出了高需求，包括直流侧超配和交流侧过载能力。 GCI-60K-4G 是一款性价比很高的低压并网产品，具备 4 路 MPPT 每路 MPPT 最大可接入 3 串组件，直流超配可达 1.2 倍以上，交流输出具备 1.1 倍的过载能力，可以适用不同光资源区域的配置要求。其具体参数如下：▲图 2 逆变器外观图▲表 2 GCI-60K-4G 逆变器电气参数表4 、线缆的选择1、直流侧线缆2、直流线缆多为户外铺设，需要防紫外线、防晒、防潮、防寒等，因此分布式光伏系统中的直流线缆一般选择光伏专用直流线缆， 考虑到直流插接件和光伏组件输出电流，目前常用的光伏直流电缆为 PV1-F 1*4mm 2。▲图 3 直流线缆2、交流侧线缆交流线缆主要用于逆变器交流侧至交流汇流箱或交流并网柜， 可选用 YJV 型电缆。 长距离铺设还要考虑到电压损失和载流量大小， 60kW 三相机交流线缆推荐使用 YJV-0.6/1kV4*35mm2 +1*25mm2 ， 汇流后线缆推荐使用 YJV-0.6/1kV 3*300mm2+1*150mm2 。▲表 3 交流线缆选型表2 设计方案图及清单表1、布局接线方案现场按照逆变器安装容量分为 5 个小阵列， 每个阵列接入一台 GCI-60K-4G锦浪逆变器， 最后以五汇一汇流箱进行交流汇流后就近并入电网， 布线方案如下：▲图 4 方阵布局接线示意图其中逆变器接入关键参数如下：①每串组件开路电压和工作电压在 SOC 条件下分别约为 912V 和 744V ， 满足逆变器安全和运行电压需求 ; ②每串组件额定功率在 SOC 下为 6.5kW ， 此次示例设计每台逆变器接入 10串组串，每台接入组件容量 65kW ，超配比 1.08 。具体接入方法如下：MPPT1 : 20 块 / 串，接 3 串 ; MPPT2 : 20 块 / 串，接 3 串 ; MPPT3 : 20 块 / 串，接 2 串 ; MPPT4 : 20 块 / 串，接 2 串 ; 每 2 串或 3 串接入一台逆变器， 接入总功率为 13kW 或 19.5kW ， 低于逆变器最大额定输入功率要求 (22.5KW); 当然也可根据现场需求做更高超额配比，例如每台接入 11 串组串，每台接入组件容量 71.5kW ，超配比 1.19 。具体接法如下：MPPT1 : 20 块 / 串，接 3 串 ; MPPT2 : 20 块 / 串，接 3 串 ; MPPT3 : 20 块 / 串，接 3 串 ; MPPT4 : 20 块 / 串，接 2 串 ; 2、电气接线方案该项目电气接线方案如图所示，每台逆变器采用 10 串组串接入， 20 块 / 串，最后接入 1 台五汇一的交流汇流箱，就近并网。▲图 5 电气接线示意图3、材料清单表3 系统安装施工1、支架安装方案针对扶贫电站设计，可使用螺旋地桩方式对不同地质适应性强，操作简便。且横梁强度高，固定稳，组件安装方便。如果项目地有其它要求和考虑，可根据项目实际情况采用其它支架安装方案做针对性设计。▲图 6 组件支架固定图2、逆变器安装▲图 7 逆变器安装规范图多台逆变器的安装需注意逆变器间的安装间隙以保证散热要求， 逆变器支架安装应符合要求，建议参考配套提供的逆变器使用说明书，实现正确规范安装。建议逆变器安装在组件下方的支架上，这样满足逆变器遮阴散热散热的同时，也减小了安装逆变器支架的成本。3、直流线缆制作和接线▲图 8 光伏直流线缆制作和接线工具▲图 9 光伏直流线缆注：为了确保直流连接器的使用寿命，请使用专业扭力扳手拧紧直流端子。(拧的过紧端子内部可能产生裂痕，缩短端子使用寿命 ) 4、交流线缆接线▲图 10 交流线缆制作和连接示图5、 COM 连接器制作▲图 11 COM 连接器制作示图6、接地措施规范的系统接地可以保障电站的安全性，该项目建议在电站架网下挖 1.5m网状深沟，在埋入 50*5mm 钢包铜或扁钢形成接地网络，并且地线接到组件的支架上，同时组件边框也必须接到支架上，整体接地电阻应小于 4Ω 。注意：逆变器需要单独做保护接地。▲图 12 系统接地示意图4 收益计算1、发电量估算▲图 13 山东省光照时数图装机容量 325kW ， PR=80% ，山东地区的光照按照全年每天 4.2 小时计算，(参照——全国各省峰值日照时数 )，全年发电估计时间为 1533 小时，预估该项目首年发电量 498225 度。首年衰减为 2.5% ， 25 年末最低功率为 80% 。首年衰减为 2.5% ， 25 年末最低功率为 80% 。注：按照 25 年衰减至 80% 计算， 25 年累计发电量超过 1068 万度电。2、实际应用案例该电站实际装机容量 350kW ， 3 月 23 日峰值功率 291.47kW ，当天发电量1834.5kW 。▲峰值并网功率 -291.47kW(3.23) ▲当日发电量 -1834.5kWh(3.23) 5 结论300 千瓦左右的装机容量的扶贫电站还是比较普遍的， 通过典型设计的分享让大家对光伏系统的前端设计有了很好的了解，设计的目的希望能够指导施工，让施工有序， 通过施工还可以对设计方案进行验证， 从而高质量的完成电站的建设。