分布式解决方案(收口版)

分布式光伏发电项目 技术解决方案 海润光伏系统研究院 目录 第一章分布式光伏系统介绍 5 1.1 分布式光伏系统概念 5 1.2 分布式光伏系统具有以下优点 5 1.3 分布式光伏系统常见并网方式 6 第二章分布式光伏系统方案 7 2.1 组件安装方式 7 2.1.1 彩钢瓦屋面 7 2.1.2 混凝土屋面 10 2.2 主要设备选型 11 2.2.1 组件的选择 11 2.2.2 逆变器的选择 16 2.2.3 交流配电设备选择 . 13 第三章分布式光伏电气接入方案 15 3.1 概述 . 15 3.2 电气一次接入系统方案 15 3.2.1 接入方案划分原则 15 3.2.2 接入电压等级 15 3.2.3 接入点选择原则 16 3.2.4 典型设计方案 . 16 3.2.5 主要设备选择原则 . 30 第四章系统继电保护及安全自动装置 . 33 4.1 内容与深度要求 33 4.1.1 主要设计内容 . 33 4.1.2 设计深度 . 33 4.2 技术原则 33 4.2.1 一般性要求 . 33 4.2.2 线路保护 . 34 4.2.3 母线保护 . 35 4.2.4 孤岛检测与安全自动装置 . 35 4.2.5 其他 35 第五章系统调度自动化 37 5.1 内容与深度要求 37 5.1.1 主要设计内容 . 37 5.1.2 设计深度 . 37 5.2 技术原则 38 5.2.1 调度管理 38 5.2.2 远动系统 38 5.2.3 远动信息内容 38 5.2.4 功率控制要求 39 5.2.5 同期装置 39 5.2.6 信息传输 39 5.2.7 安全防护 . 39 5.2.8 对时方式 . 39 5.2.9 电能质量在线监测 . 40 第六章系统通信 . 41 6.1 内容及深度要求 41 6.1.1 主要设计内容 . 41 6.1.2 设计深度 . 41 6.2 技术原则 . 41 6.2.1 总体要求 41 6.2.2 通信通道要求 42 6.2.3 通信方式 42 6.2.4 通信设备供电 43 6.2.5 通信设备布置 43 第七章 计量与结算 . 44 7.1 内容与深度要求 44 7.1.1 设计内容 44 7.1.2 设计深度要求 44 7.2 技术原则 . 44 第一章分布式光伏系统介绍 1.1 分布式光伏系统概念 分布式光伏系统：将太阳能光伏组件安装在房屋顶部，光伏组件所 发电能直接接入房屋的配电箱，供用户使用，光伏电能全部自身消耗或 者富裕电量就近上网。系统示意图如下所示。 1.2 分布式光伏系统具有以下优点 1）节约土地：可以有效地利用建筑物屋顶，无需占用土地资源，这 对于土地昂贵的城市建筑尤其重要。 2）污染小、环境效益突出：分布式光伏发电项目在发电过程中，没 有噪声，没有污染物排放，不消耗任何燃料，也不会对空气和水产生污 染。 3）原地发电、 原地用电： 在一定距离范围内可以节省电站送电网的 投资。对于联网系统，光伏阵列所发电量既可供给本建筑物负载使用， 也可送入电网。 4）缓解高峰用电需求： 光伏发电系统在白天阳光照射时发电， 该时 段也是电网用电高峰期，从而舒缓高峰电力需求。 1.3 分布式光伏系统常见并网方式 1） 自发自用余电上网 （优先供给自己负载， 多余电量并入国家电网） 2）统购统销（全额上网，所发电量全部并入国家电网） 第二章分布式光伏系统方案 光伏发电系统主要由光伏组件阵列、阵列支架、并网逆变设备、交 流配电柜、数据采集及监控系统等组成，系统示意图如下图所示。 2.1 组件安装方式 屋面形式不同，组件的安装方式不同，屋面形式可分为两大类即彩 钢瓦屋面和混凝土屋面。 2.1.1彩钢瓦屋面 常见彩钢瓦有三种：角驰型，梯形，直立锁边型，见下图 角驰型 梯形 直立锁边型 针对梯形彩钢瓦，需要在彩钢瓦的波峰上面或侧面打孔通过自攻螺 钉来固定夹具，自攻螺钉必须带有配套的耐候密封防水垫片，且用自攻 螺钉固定后，螺钉处须使用优质中性耐候密封胶涂抹，然后夹具上固定 导轨，导轨上安装光伏组件，见下图。 梯形彩钢瓦屋顶安装形式 对于角驰型与直立锁边型彩钢瓦，利用彩钢瓦的波峰，夹具直接夹 在彩钢瓦的波峰突出部分，不需要破坏彩钢瓦，然后夹具上固定支架导 轨，导轨上安装光伏组件，见下图。 角驰型彩钢瓦屋顶安装形式 直立锁边型彩钢瓦屋顶安装形式 一般彩钢瓦应用在一些工业车间，承重能力在 15-30Kg/m2，多采用 平铺安装，如下图 在承载能力允许的情况下，为了提高发电量，少数情况采用倾角安 装，如下图 2.1.2混凝土屋面 最常见的是混凝土平屋顶，也有少部分的弓形混凝土屋顶（如粮仓 等） ，混凝土平屋顶大多带有小于 10 度的倾角，方便雨水滑落。混凝土 屋面通常承载能力要比彩钢瓦屋面强，组件可以设计成带倾角式铺设， 倾角要结合当地的风荷载、雪荷载及屋面本身的承载能力等来设计。 通常采用混凝土配重法，配重的混凝土块可以是现浇混凝土块，也 可以是预制混凝土块，在混凝土屋顶浇筑混凝土墩，这是最常见的安装 方式，如下图 预制混凝土配重块，如下图 2.2 主要设备选型 2.2.1组件的选择 光伏发电系统通过将大量的同规格、同特性的太阳能电池组件，经 过若干电池组件串联成一串以达到逆变器额定输入电压，再将这样的若 干串电池板并联达到系统预定的额定功率。这些设备数量众多，为了避 免它们之间的相互遮挡，须按一定的间距进行布置，构成一个方阵，这 个方阵称之为光伏发电方阵。其中由同规格、同特性的若干太阳能电池 组件串联构成的一个回路是一个基本阵列单元。每个光伏发电方阵包括 预定功率的电池组件、逆变器和升压配电室等组成。若干个光伏发电方 阵通过电气系统的连接共同组成一座光伏电站。选择合适的太阳能电池 组件对于整个电站的投资、运营、效益都有较大的关系。目前国内大型 光伏电站晶硅电池组件采用较多。 （ 1）晶体硅光伏组件技术成熟，且产品性能稳定，使用寿命长。 （ 2） 商业用化使用的光伏组件中， 单晶硅组件转换效率最高， 多晶 硅其次，但两者相差不大。 （ 3）晶体硅电池组件故障率极低，运行维护最为简单。 （ 4）在开阔场地上使用晶体硅光伏组件安装简单方便，布置紧凑， 可节约场地。 （ 5） 尽管非晶硅薄膜电池在价格、 弱光响应， 高温性能等方面具有 一定的优势，但是使用寿命期较短。 因此综合考虑， 海润晶硅系列电池组件在分布式可以大力推广使用。 主要技术参数见下表： （ 1）多晶硅系列 （ 2）单晶硅系列 2.2.2 逆变器的选择 合理的逆变器配置方案和合理的电气一次主接线对于提高太阳能光 伏系统发电效率，减少运行损耗，降低光伏并网电厂运营费用以及缩短 电厂建设周期和经济成本的回收期具有重要的意义，合理的电气一次主 接线可以简化保护配置、减少线路损耗、提高运行可靠性。同时合理的 配置方案和合理的电气一次主接线对于我国大规模的光伏并网电厂建设 具有一定的示范意义。 1、各类逆变器性能对比 目前分布式光伏发电常用的逆变器主要分为集中型逆变器、组串型 逆变器及家庭式微型逆变器。 其中集中型逆变器规格主要为 500kW 以上 及 1MW 以下，组串型逆变器主要规格为 8kWp 以上及 50kWp 以下，家 庭式微型逆变器为 1KWp 以上及 12KWp 以下。其比较详见下表 5.3： 序号 比较项目 家用型微型逆变器 组串型逆变器 集中型逆变器 1 容量大小 1KWp~12 KWp 8 KWp~50 KWp 500 KWp 2 MPPT 数量 /最大转换率 单 MPPT≥ 98% 多个 MPPT 正常在 97%至 98%之间 单个 MPPT≥ 98.5% 3 安装要求 安装农户墙面， 占用空间最小，安装简单 安装组件背面或支架上，安装简单。 需单独建房子， 占地面积较大，需要辅助设施。 4 经济性 按 5 KWp 为例， 0.8元 /瓦 按 50 KWp 为例， 0.4元 /瓦 按 500KWp 为例， 0.2元 /瓦 5 技术成熟性 国内市场应用较少， 经验缺乏，技术不够成熟 目前市场应用较多，技术成熟，尤其在小型系统中应用较多。 目前市场应用较多， 技术成熟， 尤其在 MW 级地面电站上应用 较多。 2、大逆变器与小逆变器成本对比取 1MWp 光伏阵列为单位，对大逆 变器和小逆变器在成本上经行对比。 a、由大逆变器组成的光伏阵列系统组成及价格 图 2.2.1由大逆变器组成的光伏阵列系统组成 1MW 光伏阵列的组成单元为组件（ 265W） 3800 块、汇流箱（ 16 进 1 出） 11 台、逆变器（ 500kW 含直流配电柜） 2 台、升压变（ 1MW ） 1 台、 通信管理机柜 1 台、电缆若干。本方案中整体设备及施工造价如表所示： 表 2.2.1使用大逆变器的光伏阵列造价 序号 设备名称 设备规格 单位 数量 单价（元） 总价（元） 1 集中式逆变器 500kVA 台 2 2 直流汇流箱 16 进 1 台 11 3000 33000 3 升压箱变 双分裂 1100kVA/10/0.315kV 台 1 180000 180000 4 直流电缆 光伏专用 PV-1X4 米 15000 2 30000 YJY23-0.6/1kV-2x70mm2 米 1500 100 150000 5 交流电缆 YJY23-0.6/1kV-3x240mm2 米 100 450 45000 YJY23-26/35kV-3x70mm2 米 100 250 25000 6 通信电缆 DJYPVP22-2X2X1.0mm2 米 500 12.8 6400 7 施工费 30000 合计 499400 小结：使用大逆变器的光伏阵列单位造价约为 0.5 元 /瓦（不含大逆变器、 组件等） 。 b、由小逆变器组成的光伏阵列系统组成及价格 图 2.2.2由小逆变器组成的光伏阵列系统组成 1MW 光伏阵列的组成单元为组件（ 265W） 3800 块、逆变器（ 36kW 组串式） 30 台、交流汇流箱（ 6 进 1 出） 5 台、升压变（ 1MW） 1 台、数 据采集柜 1 台、电缆若干。本方案中整体设备及施工造价如表 5.5 所示： 表 2.2.2使用小逆变器的光伏阵列造价 序号 设备名称 设备规格 单位 数量 单价 （元） 总价（元） 1 组串式逆变器 36kW 台 30 2 交流汇流箱 6 进 1 台 5 5000 25000 3 升压箱变 双绕组 1000kVA/20/0.48kV 台 1 150000 335000 4 直流电缆 光伏专用 PV-1X4 米 15000 2 30000 5 交流电缆 YJY23-0.6/1kV-4x16mm2 米 1200 40 48000 YJY23-0.6/1kV-3x185+120mm2 米 300 500 150000 合计 588000 小结：使用小逆变器的光伏阵列单位造价为 0.59元 /瓦（不含逆变器、 组件等） 。 总结：使用小逆变器的光伏阵列与使用大逆变器的光伏阵列相比单位 造价便宜约 0.09元 /瓦， 但是考虑到小逆变器从运维， 占地面积、 智能化等 因素方面的影响，小型分布式选择小逆变器的方案是相对比较合适的。 2.2.3交流配电设备选择 交流防雷柜需配备计量装置，谐波监测装置及带通信功能的数字智能 仪表，实现计量、数据采集及通信功能。柜内设置易操作、可闭锁、且具 有明显断开点、具备开断故障电流、失压脱扣能力的专用开断断路器和智 能仪表， 配置开关根据短路电流水平选择开断能力， 并需留有一定的裕度， 且断路器应具备电源端与负荷端反接能力。 有逆变器输出的三相交流点进入低压开关柜（低压配电箱）是光伏发 电系统与电网的连接枢纽，通过该设备可实现光伏发电系统与电网的双向 通断、监测、保护以及对输出电力的计量，该设备由防雷浪涌保护器、隔 离开关、 空气开关、 电度表等其他元器件组成， 低压开关柜为室内落地式， 进线方式为下进下出，箱内塑料元件应无卤素， CFC、阻燃。开关柜的设 计制造满足中国国家标准，内部元器件均采用国内知品牌。 交流配电箱交流配电柜 第三章分布式光伏电气接入方案 3.1 概述 分布式光伏发电项目接入系统典型设计技术原则是指导典型设计的总 纲，描述典型设计的内容和深度要求，以及明确在设计中所执行的主要技 术原则。其中： 系统一次包括接入系统方案划分原则、接入电压等级、接入点选择、 典型方案、主要设备选择。 系统继电保护及安全自动装置包括线路保护、母线保护、频率电压异 常紧急控制装置、孤岛检测和防孤岛保护等。 系统调度自动化包括调度管理、远动系统、对时方式、通信协议、信 息传输、安全防护、功率控制、电能质量监测。 系统通信包括通道要求、 通信方式、 通信设备供电、 通信设备布置等。 计量与结算包括计费系统、关口点设置、设备接口、通道及规约要求 等。 3.2 电气一次接入系统方案 3.2.1接入方案划分原则 根据接入电压等级、运营模式、接入点划分接入系统方案。 3.2.2 接入电压等级 对于单个并网点，接入的电压等级应按照安全性、灵活性、经济性的 原则，根据分布式光伏发电容量、导线载流量、上级变压器及线路可接纳 能力、地区配电网情况综合比选后确定。 （ 1）接入电压等级选择 10kV 单个并网点容量 300kW～ 6MW 推荐采用 10kV 接入；设备和线路等 电网条件允许时，也可采用 380V 接入。 （ 2）接入电压等级选择 380V 单个并网点容量 300kW 以下推荐采用 380V 接入。 当采用 220V 单相接入时，应根据当地配电管理规定和三相不平衡测 算结果确定接入容量。一般情况下单点最大接入容量不应超过 8kW。 3.2.3接入点选择原则 （ 1） 10kV 对应接入点 统购统销（全额上网） 1）公共电网变电站 10kV 母线 2）公共电网开关站、配电室或箱变 10kV 母线 3） T 接公共电网 10kV 线路 自发自用（含自发自用，余量上网） 用户开关站、配电室或箱变 10kV 母线 （ 2） 380V 对应接入点 统购统销（全额上网） 1）公共电网配电箱 /线路 2）公共电网配电室或箱变低压母线 自发自用（含自发自用，余量上网） 1）用户配电箱 /线路 2）用户配电室或箱变低压母线 3.2.4典型设计方案 分布式光伏大点接入系统典型设计共 13 个方案。 其中， 分布式光伏发 电单点接入系统典型设计共 8 个方案， 见表 5-1； 分布式光伏发电组合接入 系统典型设计共 5 个方案，见表 5-2。 3.2.4.1单点接入典型设计方案 XGF10-T-1 本方案主要适用于统购统销（接入公共电网）的光伏电站，公共连接 点为公共电网变电站 10kV 母线，单个并网点参考装机容量 1MW～ 6MW。 XGF10-T-1方案一次系统接线示意图见图 5-1。 3.2.4.2单点接入典型设计方案 XGF10-T-2 本方案主要适用于统购统销（接入公共电网）的光伏电站，公共连接 点为公共电网开关站、配电室或箱变 10kV 母线，单个并网点参考装机容 量 300kW～ 6MW。 XGF10-T-2方案一次系统接线示意图见图 5-2。 3.2.4.3单点接入典型设计方案 XGF10-T-3 本方案主要适用于统购统销（接入公共电网）的光伏电站、公共连接 点为公共电网 10kV 线路 T 接点， 单个并网点参考装机容量 300kW～ 6MW。 XGF10-T-3 方案一次系统接线示意图见图 5-3。 3.2.4.4 单点接入典型设计方案 XGF10-Z-1 本方案主要适用于自发自用 /余量上网（接入用户电网）的光伏电站， 单个并网点参考装机容量 300kW～ 6MW 。 XGF10-Z-1 方案一次系统有两个子方案，子方案一接线示意图见图 5-4-1，子方案二接线示意图见图 5-4-2。 3.2.4.5 单点接入典型设计方案 XGF380-T-1 本方案主要适用于统购统销（接入公共电网）的光伏电站，公共连接 点为公共电网配电箱或线路，单个并网点参考装机容量不大于 100kW， 采用三相接入；装机容量 8kW 及以下，可采用单相接入。 XGF380-T-1 方案一次系统接线示意图见图 5-5。 3.2.4.6 单点接入典型设计方案 XGF380-T-2 本方案主要适用于统购统销（接入公共电网）的光伏电站，公共连接 点为公共电网配电室或箱变低压母线，单个并网点参考装机容量 20kW～ 300kW。 XGF380-T-2 方案一次系统接线示意图见图 5-6。 3.2.4.7 单点接入典型设计方案 XGF380-Z-1 本方案主要适用于自发自用 /余量上网 （接入用户电网） 的光伏电站， 单个并网点参考装机容量不大于 300kW，采用三相接入；装机容 量 8kW 及以下，可采用单相接入。 XGF380-Z-1 方案一次系统有两个方案，方案一接线示意图见图 5-7-1，方案二接线示意图见图 5-7-2。 3.2.4.8 单点接入典型设计方案 XGF380-Z-2 本方案主要适用于自发自用 /余量上网 （接入用户电网） 的光伏电站， 单个并网点参考装机容量 20kW～ 300kW。 XGF380-Z-2 方案一次系统接线示意图见图 5-8。 3.2.4.9 多点（组合）接入典型设计方案 XGF380-Z-Z1 本方案采用多回线路将分布式光伏接入用户配电箱、 配电室或箱变 低压母线。 方案设计以光伏发电单点接入用户配电箱或线路典型设计方 案 XGF380-Z-1和单点接入用户配电室或箱变典型设计方案 XGF380-Z-2为基础模块，进行组合设计。本方案主要适用于自发自用 / 余量上网 （接入用户电网） 的光伏电站， 单个并网点参考装机容量不大 于 300kW，采用三相接入；装机容量 8kW及以下，可采用单相接入。 XGF380-Z-Z1 方案一次系统有两个子方案， 子方案一接线示意图 见图 5-9-1，子方案二接线示意图见图 5-9-2。