光伏电站设计与施工

顺德中山大学太阳能研究院 大型光伏光伏电站 设计与施工 顺德中山大学太阳能研究院 目录 •光伏电站成本分析 •2002年国家光明工程 •2004年国家村村通电话工程 •大型光伏电站系统方案 •阵列布置方案 •电缆敷设 •基础与支架 •螺旋桩基础 •阵列与汇流箱检测及验收 光伏电站成本 顺德中山大学太阳能研究院 0 20 40 60 80 100 120 140 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 组件价格 并网系统价格 离网系统价格 顺德中山大学太阳能研究院 光伏电站成本组成 离网电站主要成本 •光伏组件及安装 •阵列基础、支架 •直流电缆 •逆变器、 控制器 •蓄电池 •低压电网系统 •土建工程 并网电站主要成本 •光伏组件及安装 •阵列基础、支架 •直流电缆、 汇流箱 •逆变器、 逆变器室 •电气系统 （升压、控制、保护、消防） •送出工程 •土建工程 •其他附属工程（办公等） 顺德中山大学太阳能研究院 2002年光伏电站国家光明工程 25% 21% 19% 15% 10% 5% 5% 组件 蓄电池 二次运输 土建工程等 低压电网工程 逆变器、控制器 电缆等 离网电站 ( 10-100KW) 顺德中山大学太阳能研究院 顺德中山大学太阳能研究院 顺德中山大学太阳能研究院 40% 29% 14% 7% 6% 4% 组件 蓄电池 土建工程等 二次运输 逆变器、控制器 电缆等 顺德中山大学太阳能研究院 2004年国家乡乡通电话工程 离网电站 ( 100-500W) 顺德中山大学太阳能研究院 顺德中山大学太阳能研究院 大型光伏电站 10% 4% 7% 3% 3% 72% 1% 太阳能电池组件及安装 桩基、支架及安装 逆变器 给排水、消防、暖通、土建 站内电缆、防雷、监控及保护 站内交流及升压 汇流设备、直流柜 未包含土地及送出工程费用 组件效率 —按 1.5AM 峰值功率计算 组件发电效率（不同入射角度、部分遮挡） 直流损耗 (电缆、防反二极管等） 逆变器效率（最大效率、欧洲效率、各种保护） 交流电缆损耗 变压器效率 送出线路损耗 顺德中山大学太阳能研究院 大型光伏电站效率 顺德中山大学太阳能研究院 光伏电站系统方案 PV阵列 汇流逆变 270V\35KV升压 送出 270V\10KV升压 10KV\35KV升压 就地升压 就地升压 10KV汇流 升压站 10KV\110KV 方案 1: 方案 2: 顺德中山大学太阳能研究院 大型光伏电站系统图 顺德中山大学太阳能研究院 大型光伏电站系统图 顺德中山大学太阳能研究院 530525合计 1303-5KM 35KV电缆就地变压器至 开关站 903-5KM 10KV电缆就地变压器至 开关站电缆 2511751135KV断路器柜 16511010KV断路器柜 10010 10000KVA变压器 10KV/35KV 022010 1000KVA变压器 270V/35KV 150100 1000KVA变压器 270V/10KV 成本（万）数量（台）成本（万）数量（台） 方案2方案1一次主要设备材料情况 10MW光伏电站不同主接线方案一次设备比较 顺德中山大学太阳能研究院 电力变压器损耗 变压器损耗计算公式 （１）有功损耗：ΔＰ＝Ｐ０＋ＫＴ *ＰＫ * β 2 （２）无功损耗：ΔＱ＝Ｑ０＋ＫＴ *ＱＫ * β 2 （３）综合功率损耗：ΔＰＺ＝ΔＰ＋ＫＱ * ΔＱ 式中：Ｐ０ ——－空载损耗（ｋＷ） ＰＫ ——－额定负载损耗（ｋＷ） Ｑ０ ——－空载无功损耗（ｋｖａｒ） Ｑ０≈Ｉ０％Ｓｅ ＱＫ ——－额定负载漏磁功率（ｋｖａｒ）ＱＫ≈ＵＫ％Ｓｅ Ｉ０％ ——变压器空载电流百分比。 ＵＫ％ ——短路电压百分比 ＫＴ ——－负载波动损耗系数 （≈ 1.05） ＫＱ ——－无功经济当量（ｋＷ／ｋｖａｒ ) 一级变压 KQ取 0.02～ 0.04，二级变压 KQ取 0.05～ 0.07，三级变压 KQ取 0.08～ 0.10 β ——－平均负载系数 （β =S/Se）光伏电站β取 0.125 ～ 0.255 S--运行时负荷容量（ kVA）； Se--变压器容量（ kVA） 顺德中山大学太阳能研究院 100001000010001000Se--变压器容量（kVA） 0.1250.1250.1250.125 β ——－平均负载系数 （β=S/Se）光伏电站β取 0.125 ～0.255 0.050.050.020.02 ＫＱ ——－无功经济当量（ｋＷ／ｋｖａｒ ) 一级变压KQ取0.02～0.04，二级变压KQ取0.05～ 0.07，三级变压KQ取0.08～0.10 1.051.051.051.05ＫＴ ——－负载波动损耗系数 （≈1.05） 0.1050.1050.1050.105ＵＫ％ ——短路电压百分比 0.00540.00540.00450.0045Ｉ０％ ——变压器空载电流百分比。 10501050105105 ＱＫ ——－额定负载漏磁功率（ｋｖａｒ）ＱＫ≈Ｕ Ｋ％Ｓｅ 54544.54.5 Ｑ０ ——－空载无功损耗（ｋｖａｒ） Ｑ０≈Ｉ０ ％Ｓｅ 60601010.3ＰＫ ——－额定负载损耗（ｋＷ） 1014.71.1551.7Ｐ０ ——－空载损耗（ｋＷ） 13.984 19.246 1.444 1.993 （３）综合功率损耗：ΔＰＺ＝ΔＰ＋ＫＱ* ΔＱ 60.000 71.227 6.223 6.223 （２）无功损耗：ΔＱ＝Ｑ０＋ＫＴ*ＱＫ* β 2 10.984 15.684 1.319 1.869 （１）有功损耗：ΔＰ＝Ｐ０＋ＫＴ*ＰＫ* β 2 S11S9S11S9变压器节能等级 顺德中山大学太阳能研究院 不同方案损耗 1,531,289 3,111,939 6,223,877 方案2,变压器选用S11,变压器25年损耗发电量 2,709,569 4,290,219 8,580,437 方案2,变压器选用S9,变压器25年损耗发电量 1,580,650 3,161,299 方案1,变压器选用S11,变压器25年损耗发电量 602,164 2,182,814 4,365,628 方案1,变压器选用S9,变压器25年损耗发电量 13.984 19.246 1.444 1.993 （３）综合功率损耗：ΔＰＺ＝ΔＰ＋ＫＱ* Δ Ｑ 60.000 71.227 6.223 6.223 （２）无功损耗：ΔＱ＝Ｑ０＋ＫＴ*ＱＫ* β 2 10.984 15.684 1.319 1.869 （１）有功损耗：ΔＰ＝Ｐ０＋ＫＴ*ＰＫ* β 2 S11S9S11S9变压器节能等级 顺德中山大学太阳能研究院 结论 : (按广东地区 ,10MW光伏电站计算 ) 1)在 35KV并网电压等级的光伏电站中 ,多一级升压 ,电 力变压器的损耗将增加一倍 ; 2)选用 S11变压器比 S9变压器减少损耗 40%左右 ,25年 方案一可多发电约 120万度 (方案二约 236万度 ); 3)由于光伏电站夜间不发电 ,可考虑将电力变压器在不 发电时间段解列 12小时 , 方案一减少的损耗 ,相当于 多安装了 80KW组件（真空断路器的寿命是否能达 到？） ; 顺德中山大学太阳能研究院 组件遮挡 : 顺德中山大学太阳能研究院 峰值功率： 240W 峰值电压： 30.0V 峰值电流： 7.67A 开路电压： 36.8V 短路电流： 8.34A 最大系统电压： 1000V 旁路二极管数量： 3个 最大输出功率温度系数： -0.45%/℃ 开路电压温度系数： -0.32%/℃ 短路电流温度系数： 0.04%/℃ 额定电池工作温度： -40～ +85℃ 芯片数量： 60片 芯片种类：多晶硅 电池片效率与组件效率： 16.58％（电池片效率）， 14.5％（组件效率） 外形尺寸： 1639× 982× 45mm 重量： 21kg 参考组件 顺德中山大学太阳能研究院 500KW方阵计算 : 1)每串组件数量 ,在系统允许下 ,尽可能多 ;(开路电 压 ,开路电压负温度系数 ) 25.142430.8413470 32.439.7440 3036.825 峰值电压开路电压温度 553.133678.5170 712.8874.3680 660809.62522 峰值电压开路电压温度串数 每个方阵功率 =240*22=5.28KW 可接入阵列数量 =500*1.1/5.28=104个 1MW汇流箱数量 (13路 16个 ) 顺德中山大学太阳能研究院 顺德中山大学太阳能研究院 1MW方阵布置 1: 汇流箱 逆变升压 组件至汇流箱电缆数量计算 : L=(5.04+(N-1)*11.08)*2 每行电缆长度 =837米 , 16行 1.34万米 汇流箱至逆变器电缆数量计算 : L=(5.0+(N-1)*5)*2 电缆总长度 884米 208=2*2*2*2*13 可选择 16行 ,13列布置 顺德中山大学太阳能研究院 1MW方阵布置 2: 汇流箱 逆变升压 汇流箱至逆变器电缆数量计算 : L=(5.0+(N-1)*5)*2 电缆总长度 548米 ,比方案一减少 336米 至开关站电缆 增加 30米 组件至汇流箱电缆数量计算 : L=(5.04+(N-1)*11.08)*2 每行电缆长度 =837米 , 16行 1.34万米 顺德中山大学太阳能研究院 1MW方阵布置 3: 汇流箱 逆变升压 汇流箱至逆变器电缆数量计算 : L=(5.0+(N-1)*5)*2+70*7 电缆总长度 1374米 ,增加约 500米 组件至汇流箱电缆数量计算 : L=(5.04+(N-1)*11.08)*2 每个汇流箱需电缆长度 =647米 , 13个需要 0.84万米 ,可减少 5000米