深圳园博园光伏应用

深圳国际园博园 1MW 太阳能光伏电站上一篇 / 下一篇 2009-04-08 09:41:08 / 个人分类： 国内太阳能电站 _1M 至 10M查看 ( 44 ) / 评论 ( 0 ) / 评分 ( 0 / 0 )由深圳市政府投资、 中科院北京科诺伟业公司承建的 1 兆瓦太阳能光伏电站于 2004 年 8 月在深圳国际园林花卉博览园内建成发电。电站安装于园内综合展馆、 花卉展馆、 管理中心、 南区游客服务中心和北区东山坡， 采用与市电直接并网的运行方式，是目前亚洲最大的并网太阳能光伏电站。该电站总容量1000.322kWp，年发电能力约为 100 万 kWh。2.2 主要部件说明1MWp并网光伏电站的主要部件包括光伏组件和并网逆变器，均采用了国际上先进而又成熟的技术，这些技术已通过十多年的成功运行的考验。共采用了三种型号的光伏组件，分别是： BP太阳能公司生产的单晶硅光伏组件 BP4170S（标准测试条件下，开路电压 =44.4V，短路电流 =5.1A，最大功率点电压 =35.6V，最大功率点电流 =4.78A，最大功率 =170Wp）、多晶硅光伏组件 BP3160S（标准测试条件下， 开路电压 =44.2V， 短路电流 =4.8A ， 最大功率点电压 =35.1V，最大功率点电流 =4.55A，最大功率 =160Wp）以及日本京瓷公司生产的多晶硅光伏组件 KC167G（标准测试条件下，开路电压 =28.9V，短路电流 =8.00A，最大功率点电压 =23.3V，最大功率点电流 =7.20A，最大功率 =167Wp）。 BP太阳能和日本京瓷公司均为世界上光伏组件产量前五位的大公司。所采用的并网逆变器也分为三种型号： SC125LV（额定功率为 125kW）、 SC90（额定功率为 90kW）以及 SB2500（额定功率为 2.5kW）。其中， SC125LV、 SC90 为集中型逆变器（ Central Inverter ）， SB2500为串式逆变器（ String Inverter ）。上述三种型号的并网逆变器均由德国 SMA公司生产。2.3 电站组成深圳国际 园林 花卉博览园的 1MWp并网光伏电站分为五个子系统，分别安装在四个场馆 （综合展馆、 花卉展馆、 游客服务管理中心和南区游客服务中心） 及北区东山坡，电站总容量为 1000.322kWp。2.3.1 综合展馆子系统综合展馆子系统容量为 168.64kWp，共安装了 992 块 BP4170S光伏组件、 2台 SC90逆变器。将布置在综合展馆屋顶的 992 块光伏组件，按每 16 块串联成一串，组成 62个 SMU光伏组件串； 62 个 SMU光伏组件串的直流输出按 10、 10、 11、 11、 11、 9的组合，分别汇集入一个 SMU直流接线箱，共 6 个 SMU接线箱（安装在屋顶）；每 3 个 SMU接线箱的直流输出汇集入一台 Sunny Central 逆变器，共 2 台 SC90逆变器（安装在二楼控制室）。2 台 SC90逆变器的三相交流输出汇集入控制室内的交流 配电 柜，通过综合展馆一楼的 KTAP配电柜， 并入安装在半地下车库配电室的 1250KVA变压器的 380V低压母线。2.3.2 花卉展馆子系统花卉展馆子系统容量为 276.28kWp，共安装了 76 块 BP4170S、 1646 块 BP3160S光伏组件和 2 台 SC90逆变器、 10 台 SB2500逆变器。将布置在花卉展馆屋顶不受阴影遮蔽区域的 1536 块 BP3160S光伏组件，按每 16 块串联成一串，组成 96 个 SMU光伏组件串；每 16 个 SMU光伏组件串的直流输出汇集入 1 个 SMU直流接线箱，共 6 个 SMU接线箱（安装在屋顶）；每 3个 SMU接线箱的直流输出汇集入一台 Sunny Central 逆变器，共 2 台 SC90逆变器（安装在一楼控制室）。将布置在受玻璃圆锥阴影遮蔽区域的 76 块 BP4170S和 110 块 BP3160S光伏组件，按每 8、 9 或 10 块串联成一串，组成 20 个 SPB光伏组件串；每两个串联组件类型和数量相同的 SPB组件串接入一台 Sunny Boy 逆变器， 共 10 台 SB2500逆变器（安装在屋顶）。10 台 SB2500逆变器的交流输出按照 3、 3、 4 的组合， 分为基本平衡的三相，与 2 台 SC90逆变器的交流输出汇集入控制室内的交流配电柜，并入安装在花卉展馆配电室的 800KVA变压器的 380V低压母线。2.3.3 游客服务管理中心子系统游客服务管理中心子系统容量为 144.16kWp， 共安装了 848 块 BP4170S光伏组件和 1 台 SC90、 9 台 SB2500逆变器。将布置在游客服务管理中心屋顶不受阴影遮蔽区域的 688 块光伏组件， 按每16 块串联成一串， 组成 43 个 SMU光伏组件串； 43 个 SMU光伏组件串的直流输出按 15、 14、 14 的组合， 分别汇集入一个 SMU直流接线箱， 共 3 个 SMU接线箱 （安装在屋顶）； 3 个 SMU接线箱的直流输出汇集入一台 SC90逆变器（安装在一楼配电室）。将布置在受阴影遮蔽区域的 160 块光伏组件， 按每 8 或 9 块串联成一串， 组成 18 个 SPB组件串； 每两个串联组件数量相同的 SPB组件串接入一台 Sunny Boy 逆变器，共 9 台 SB2500逆变器（安装在屋顶）。 9 台 SB2500逆变器的交流输出按照 3、 3、 3 的组合，分为基本平衡的三相，与 SC90逆变器的交流输出汇集入交流配电柜，并入安装在游客服务管理中心配电室的 500KVA变压器的 380V低压母线。2.3.4 南区游客服务中心子系统南区游客服务中心子系统容量为 89.6kWp， 共安装了 560 块 BP3160S光伏组件和 1 台 SC90逆变器。将布置在南区游客服务中心屋顶的 560块光伏组件， 按每 16块串联成一串，组成 35 个 SMU光伏组件串； 35 个 SMU光伏组件串的直流输出按 12、 12、 11 的组合，分别汇集入一个 SMU直流接线箱，共 3 个 SMU接线箱（安装在屋顶）； 3个 SMU接线箱的直流输出汇集入 1 台 SC90逆变器（安装在一楼控制室）。SC90逆变器的交流输出通过交流 配电 柜，并入安装在游客服务管理中心配电室的 500KVA变压器的 380V低压母线。2.3.5 北区东山坡子系统北区东山坡子系统容量为 321.642kWp，共安装了 1926 块 KC167G光伏组件和 2 台 SC125LV、 18 台 SB2500逆变器。将布置在北区东山坡不受阴影遮蔽区域的 1620 块光伏组件， 按每 18 块串联成一串， 组成 90 个 SMU光伏组件串； 90 个 SMU光伏组件串按 8、 8、 8、 8、 8、 5、8、 8、 8、 8、 8、 5 的组合，分别汇集入一个 SMU直流接线箱，共 12 个 SMU接线箱（安装在坡面）； 6 个 SMU接线箱的直流输出汇集入一台 Sunny Central 逆变器，共 2 台 SC125LV逆变器（安装在山坡控制室）。将布置在受阴影遮蔽区域的 306 块光伏组件，按每 17 块串联成一串，组成18 个 SPB光伏组件串；每个 SPB组件串接入一台 Sunny Boy 逆变器，共 18 台 SB2500逆变器（安装在坡面）。18 台 SB2500逆变器的交流输出按照 6、 6、 6 的组合， 分为基本平衡的三相，与 2 台 SC125LV逆变器的交流输出汇集入控制室内的交流配电柜， 并入安装在半地下车库配电室的 1250KVA变压器的 380V低压母线。3. 在保证电网质量和安全方面的措施3.1 高品质的电能输出SMA公司所生产的集中型和串式逆变器均配置有高性能滤波电路， 使得逆变器交流输出的电能质量很高，不会对电网质量造成污染。在输出功率≥ 50%额定功率，电网波动 <5%情况下， SC125LV和 SC90逆变器的交流输出电流总谐波分量（ THD） <3%， SB2500逆变器的交流输出电流总谐波分量（ THD） <4%。SC125LV、 SC90和 SB2500逆变器均为并网型逆变器，在运行过程中，需要实时采集交流电网的电压信号， 通过闭环控制， 使得逆变器的交流输出电流与电网电压的相位保持一致，所以功率因数能保持在 1.0 附近。3.2 “孤岛效应”防护手段“孤岛效应” 指在电网失电情况下， 发电 设备 仍作为孤立电源对负载供电这一现象。“孤岛效应”对设备和人员的安全存在重大隐患，体现在以下两方面：一方面是当检修人员停止电网的供电， 并对电力线路和电力设备进行检修时， 若并网光伏电站的逆变器仍继续供电， 会造成检修人员伤亡事故； 另一方面， 当因电网故障造成停电时， 若并网逆变器仍继续供电， 一旦电网恢复供电， 电网电压和并网逆变器的输出电压在相位上可能存在较大差异， 会在这一瞬间产生很大的冲击电流，导致设备损坏。SC125LV、 SC90和 SB2500逆变器均采用了两种“孤岛效应”检测方法，包括被动式和主动式两种检测方法。被动式检测方法指实时检测电网电压的幅值、频率和相位， 当电网失电时， 会在电网电压的幅值、 频率和相位参数上， 产生跳变信号， 通过检测跳变信号来判断电网是否失电； 主动式检测方法指对电网参数产生小干扰信号， 通过检测反馈信号来判断电网是否失电， 其中一种方法就是通过测量逆变器输出的谐波电流在并网点所产生的谐波电压值， 通过计算电网阻抗来进行判断， 当电网失电时， 会在电网阻抗参数上发生较大变化， 从而判断是否出现了电网失电情况。此外， 在并网逆变器检测到电网失电后， 会立即停止工作， 当电网恢复供电时， 并网逆变器并不会立即投入运行， 而是需要持续检测电网信号在一段时间 （如90 秒钟）内完全正常，才重新投入运行。需要指出的是， 任何一种 “孤岛效应” 的检测方法均具有其局限性， 需要同时从电站管理上来杜绝检修人员伤亡事故的发生， 当停电对设备和线路进行检修时，需要先断开并网逆变器。3.3 光伏电站交直流侧的 电气 隔离SC125LV、 SC90和 SB2500逆变器均带有隔离变压器，使得逆变器的直流输入和交流输出之间 电气 隔离开来。 直流侧的光伏组件阵列为 “浮地” ， 正负极与地之间都没有电气连接，且逆变器在运行过程中，随时检测直流正负极的对地阻抗，从而保证了逆变器直流侧的短路故障不会影响到电网。3.4 完善的监测手段深圳国际 园林 花卉博览园 1MWp并网光伏电站共提供了三种监测手段：第一种手段是可由安装在集中型逆变器和 SBC＋面板上的 LCD液晶显示屏上分别观察到集中型逆变器和串式逆变器的运行参数 （包括直流输入电压和电流、 交流输出电压和电流、功率、电网频率等）及故障代码和信息。（注： SBC＋全称为 Sunny Boy Control Plus ，具有测量环境参数（如辐照度、环境温度等）、收集串式逆变器运行信息的功能，同时还具有与 PC机通讯的功能）；第二种手段是可通过安装在五个子系统太阳能控制室的 PC机上观察到就地的运行数据，其中，安装在综合展馆太阳能控制室的 PC机还作为中央监测计算机，实时采集其余四个安装地点的运行数据，并可将整个深圳国际园林花卉博览园 1MWp并网光伏电站的数据在综合展馆序厅入口的 LED室内显示屏上集中显示出来； 此外， 还可以将并网光伏电站的运行参数发布到 Internet 网上，并实时刷新。4. 电站效益分析2002 年 9 月 3 日，朱镕基总理在世界首脑会议上发表题为“坚定不移地走可持续发展之路” 的讲话。 讲话中指出， 可持续发展是里约环发大会确立的新的发展观， 其实质是改变传统的发展思维和模式； 经济发展必须有利于资源的永久持续利用， 有利于生态系统的良性循环， 绝不能以浪费资源和破坏生态环境为代价。深圳国际园林花卉博览园 1MWp并网太阳能发电工程正体现了这样一种世界上正在倡导的观念。本文从以下几方面对 1MWp电站的效益进行分析。4.1 环保 效益由温室气体排放引起的全球气候变暖问题越来越受到全球的高度重视。 气候变暖已使全球自然灾害发生的频率和烈度不断增加， 像厄尔尼诺和拉尼娜现象就与气候变暖有密切关系。 有的科学家认为， 即使马上采取切实行动减少温室气体排放， 全球气候变暖的趋势也不会很快改变， 这就使采取行动成为更加迫切的事。《京都议定书》 中规定削减排放的 6 种温室气体是二氧化碳、 甲烷、 氮氧化物以及其他 3 种用于取代含氯氟烃的卤烃。《议定书》规定，到 2010 年，所有发达国家排放的 6 种温室气体的数量， 要比 1990 年减少 5.2%， 其中美国减少 7%， 欧盟减少 8%，日本减少 6%。包括中国和印度在内的发展中国家依照“共同但有区别的责任”的原则，制定自愿削减温室气体排放目标。深圳国际园林花卉博览园 1MWp并网光伏电站的年发电能力约为 100 万千瓦时，相当于每年可节省标准煤约 384 余吨，减排粉尘约 4.8 吨，减排灰渣约 101吨，减排二氧化碳约 170 余吨，减排二氧化硫约 7.68 吨，是真正的无污染的绿色能源， 与深圳国际园林花卉博览园所具有的环保功能相得益彰， 必将为第五届中国国际园林花卉博览会增添光彩。4.2 社会效益近年来， 太阳能光伏 建筑 集成与并网发电得到快速发展。 将建筑物与光伏集成并网发电具有多方面的优点，如： 无污染、不需占用昂贵的土地、降低 施工成本、 不需要能量储存 设备 、 在用电地点发电避免或减少了输 配电 损失等等， 好的集成 设计 会使建筑物更加洁净、 美观， 容易被建筑师、用户和公众所接受， 所以发展很快。由于太阳能光伏系统和建筑的完美结合体现了可持续发展的理想范例， 国际社会十分重视， 许多国家相续制定了本国的屋顶光伏计划。 如美国和欧盟都制定了百万屋顶光伏计划，即到 2010 年美国和欧盟都将有百万屋顶装有光伏组件并网发电。日本通产省也宣布到 2010 年光伏发电装机容量达到 5GW，主要用于屋顶光伏并网系统。深圳国际园林花卉博览园 1MWp并网光伏电站建成后，成为目前亚洲和中国总容量第一的并网光伏电站， 同时也是世界上为数不多的兆瓦级大型太阳能光伏电站之一。此前，国内建成发电的并网光伏电站容量均未超过 100kWp。 1MWp并网光伏电站是我国并网光伏发电领域的成果典范， 将填补我国在大型并网光伏电站设计和建设上的空白， 并将成为中国并网太阳能发电的里程碑。 据有关方面的消息，因为深圳市已建成 1MWp并网光伏电站，第八届全国光伏会议将于 2004年 11 月 15 日至 19 日在深圳市举办。在中国历届举办的 园林 花卉博览会中， 深圳国际园林花卉博览会将成为首个将太阳能并网发电的 环保 和高科技概念引入博览会的成功范例。1MWp并网光伏电站使得深圳国际园林花卉博览园除了具有游园观赏功能外，还将成为我国高科技普及教育的活教材，对深圳市民乃至全国人民的环保意识、节能 意识起到促进作用。 作为深圳市的环保形象标志， 将吸引大批中外游客前来参观，成为宣传深圳的一个窗口。此外，也充分体现了深圳市政府在注重环境、保护环境上的决心和魄力。4.3 经济效益深圳国际园林花卉博览园 1MWp并网光伏电站具有以下两方面经济效益：1） 社会经济效益和环保经济效益使用矿物能源如石油、 煤炭等发电， 除了直接经济成本外还会产生二氧化硫、氮氧化物等有害气体和二氧化碳等温室气体， 造成空气污染、 酸雨灾害和温室效应。 对有害气体和发电废料的处理需要投入大量资金， 此外， 相应引起的农牧业和人民身体健康方面的损害， 更需要政府和社会为其提供大量的人力、 物力和资金。2） 直接经济效益按照目前深圳电价，居民用电每千瓦 0.68 元计算，深圳国际园林花卉博览园每年可节省电费 68 万元。按照该电站 20 年运营期计算，累计发电 2000 万千瓦时，总计可节省电费 1360 万元，实际运行 20 年后，该电站仍具有发电能力。与常规能源发电比较， 并网光伏发电系统的运行、 维护费用很低， 节约了运营成本。4.4 结论深圳国际园林花卉博览园 1MWp太阳能工程是一个适合我国及深圳实际情况的发电工程，具有良好的环境和社会效益，同时在经济上也是可行的。