MW级并网电站的初步设计.pdf

MW级光伏并网电站建设的初步设计由于 MW级光伏并网电站具有较大的功率容量。同时考虑到受安装地点的限制，所有的光伏阵列很难具有统一的安装倾斜角度和方向。方案一：所以提出本系统采用以 100KWp为一个组成单元， 多组并联的方案， 即采用 10 台相对独立的100KWp并网单元并联构成整个 1MWp并网系统。 如果系统容量扩大， 增加并联单元个数即可。10 台逆变器使用不同的的光伏阵列和 380V 交流母线，然后通过独立的升压变压器(380V/10KV) 向高压电网送电。该方案适合应用在不同光伏阵列倾斜面，或有多种型号、不同电压的子光伏阵列并网。 光伏阵列并网逆变器可有不同规格， 通过 CAN总线获取每台逆变器的运行参数、发电量和故障记录，再通过 RS232通讯接口与 PC机联接。2 控制 PC可以根据需要通过群控器对网络中的 SG 逆变器进行启停和参数设定等操作。2 群控器同时提供友好的人机界面。用户可以直接通过触摸屏实现运行参数察看、发电量查询、故障查询、参数设定等功能整个 1MWp光伏并网发电系统的构成如表 1 所示：项目 型号 数量 厂家 备注光伏方阵 100kWp 10 组 自备光伏并网逆变器 SG100K3 10 台 SMA交直流防雷配电柜 SPSPD100K 10 台 SMA 包括电能计量总交流配电柜 SPSPD1000K 1 台 SMA 包括总电能计量电力变压器 1 台 自备集中监控工业 PC WAFER C400 1 台 台湾威达电环境参数采集系统 1 套 合肥阳光电源集中监控软件 SPSPVNET 1 套 合肥阳光电源表 2、 SG100K3性能参数说明书型号（ TYPE） SG100K3额定容量 (Nominal Power) 100KVA推荐最大太阳电池阵列功率Recommended max. generator power110KWp最大直流输入功率Max. DC power110KW最大阵列开路电压Max. open circuit voltage880 VMPPT 范围 450 V － 780VMPPT range最大效率Max. Efficiency95 %欧洲效率Europe Efficiency93 %最大阵列输入电流Max. input current220A直流电压纹波 Voltage ripple VPP 0.98通讯接口Communication InterfacesRS485 或以太网夜间自耗电Night time consumption<10W电气绝缘性能直流输入对地 1500V AC，一分钟直流与交流之间 1500V AC，一分钟使用环境温度Operation Surroundings Temperature－ 25 ℃～＋ 60 ℃使用环境湿度Operation Surroundings Humidity0 ～ 95%尺寸（深 × 宽 × 高）Size (d x w x h)600 x 800 x 2260 mm重量 Weight 600kg防护等级Waterproof and Dustproof ClassIP31保护Protection极性反接保护、短路保护、孤岛效应保护、过热保护、过载保护、接地保护Pole confusinon Protection 、 Short circuit protection Protection 、 Islanding Protection 、 Over Heat protection 、 Over Load Protection 、 Grounding Fault Protection电网监控Utility monitoring按照 UL1741 标准in accordance with UL 1741电磁兼容性EMCEN50081,part1EN50082,part1电网干扰Grid interferenceEN61000-3-2电网检测Grid monitoringDIN VDE 126光伏电站监控系统结构n 监控系统和群控器（ Cluster Controller ）功能1) 显示信息：2 电站总体信息 :日期、已发电总量、天发电量、当前输出功率、逆变器总量、正常工作逆变器的数量。2 电站在线数据信息 :并网逆变器的型号、编号；当前时间 ；并网逆变器输出功率；并网逆变器的工作状态；并网逆变器工作电压；并网逆变器直流电流；并网逆变器交流电压；并网逆变器交流电流；并网逆变器当天已工作时。2 群控器监控的并网逆变器每天的发电量查询时间 ( 年 / 月 / 日 ) ；并网逆变器的型号、编号；并网逆变器发电量。2 群控器监控的并网逆变器每天时段参数记录时间 ( 年 / 月 / 日 ) ；时段 ( 例每天中每隔 30 分钟的参数大小 )；并网逆变器的编号；并网逆变器的参数 (直流电压、直流电流、交流电压、交流电流、输出功率、发电量 )注 : 存储时段的参数可选择。2) 光伏电站的诊断2 光伏电站报告每台并网逆变器的状态 ; 每台并网逆变器的通讯质量报告分析 ( 通讯最大容忍错误次数率、通讯错误次数、通讯质量率 ); 每台并网逆变器的访问报告 ( 最大容忍的通讯不上的时间、在线时间长度、下线时间长度、最近上线时间 ); 每台并网逆变器的发电量报告 ( 平均发电量、与平均发电量相比较的情况、昨天发电量 ); 每台并网逆变器的状态报告 ( 状态、故障、故障离当前时间 ) 。2 光伏电站事件每台并网逆变器开启时间、人为对其设置的时间记录查询；每台并网逆变器的历史故障 ( 故障名称和时间、最近 50 次 ) 。3) 光伏电站的设置2 密码登录设置2 系统设置语言、时间、软件版本；待自动刷新显示的并网逆变器参数通道选择。2 外扩接口设置通讯设置 (对 PC机，并网逆变器分别采用的通讯口设置、波特率设置 ) ；modem通讯设置；外扩显示设置 ( 对于外扩的大显示屏显示接口设置 ) ；外扩继电器输出设置。2 光伏电站设置并网逆变器的地址设置、从电站中删除一并网逆变器；并网逆变器巡检启动；并网逆变器参数设置 ( 逆变器启动、关断电压，启动时间长度 ) ；发电补偿量设置。2 数据存储设置是否存储、存储时间间隔、存储天数、待存储的并网逆变器参数选择2 控制设置极限设置（持续告警时间、不能通讯上的最长时间、发电利用率、通讯质量）；报警设置（扬声器、报警灯）；开关控制（根据功率大小控制逆变器开停、时间定时控制逆变器开停）。2 传真信息设置 ( 事件、报告、发送、测试 ) 4) 群控系统配置可配置太阳辐射照度仪、 阵列温度传感器、 环境温度传感器、 单个逆变器配置温度传感器等传感器的接口 AD芯片；对于大型的示范性工程可外扩大的显示屏应配置与外界显示屏有无线通讯或红外接口；电力 MODEM通讯接口；大容量 EEPROM。国内光伏电站案例西藏羊八井 100kW光伏并网电站主要由 集中光伏并网发电系统 、 屋顶支路光伏并网发电系统和数据采集系统三部分组成。集中电站系统集中光伏并网系统由光伏阵列、 光伏接线箱、 直流配电、 集中逆变器、 交流配电等组成。集中电站系统的光电池方阵由 4 个完全相同的太阳能电池子方阵组成，光电池数量为 616块，总容量为 98.56kW。每个子方阵由 154 块 160W的太阳能电池采用 14× 11的排列方式组成， 朝南倾角为 30.10,方位角为偏东 180。 每个子方阵容量为 24.64kW， 由 11 块太阳能电池串连组成一组支路， 14组太阳能电池支路并联构成一个完整的子方阵。所有子方阵的直流输出汇集入一台 安装于控制室内的直流配电柜，并经过并网逆变器系统和变压器将电能并入电网。1. 太阳光伏电池参数开路电压 21.6V ；短路电流 10A；最大工作电压 17.2V ；最大工作电流 9.3A ；最大功率点功率 160W；电池板尺寸： 1580mm× 808mm× 50mm；重量： 15.5kg 。2. 并网逆变器参数额定输入电压 348V（ DC）；额定输出功率 50kW；三相交流额定电压 400V（ AC）；频率： 50/60 HZ ；电流畸变＜ 5%；系统效率＞ 94%；功率因数＞ 0.95 ；冷却方式为强迫风冷；保护方式为过电压、欠电压、高频、低频和反孤岛保护；环境温度为 -20~400C；通讯方式为 RS232/485。屋顶支路系统屋顶支路光伏并网系统由楼顶光伏阵列、 直流配电、 交流配电、 两台支路逆变器等组成。1. 太阳光伏电池面三道参数开路电压 21.6V ；短路电流 10A；最大工作电压 17.2V ；最大工作电流 9.3A ；最大功率点功率 160W；电池板尺寸： 1580mm× 808mm× 50mm；重量： 15.5kg 。2. 并网逆变器参数输入电压范围 125~400V（ DC）；额定输出功率 3kW；单相交流电压 198~251V（ AC）；频率： 50HZ；电流畸变＜ 5%；系统效率＞ 90%；功率因数＞ 0.95 ；冷却方式为自然风冷；保护方式有过电压、欠电压、高频、低频和反孤岛保护；环境温度为 -20~400C；通讯方式为 RS232/485。数据采集及监控系统数据采集系统由并网电站关键数据采集系统和气象数据采集系统构成。 并网电站关键数据由集中并网逆变器采集存储， 并网电站关键数据采集系统主要采集直流侧电压、 电流，电网各相电压、 电流， 每日发电量、 总发电量等； 气象数据则由专门采集系统进行采集存储。气象数据采集包括： 230 倾斜面辐照、水平面辐照、散射辐照、直接辐射、风向、风速、雨量、环境温度、组件温度等有关数据。两套数据采集系统通过 RS485通讯在上位 PC机监控系统显示存储，显示系统的工作状态，并可以通过卫星发射器进行异地远程数据传输。示范电站的后续研究工作通过西藏羊八井 100kW并网光伏示范电站的建设，将开展以下后续研究工作：1. 研究太阳能并网光伏电站和电网之间的相互影响关系， 提出太阳光伏高压并网的技术规范；2. 研制出达到国际先进水平的 150kVA 高压高效并网控制逆变器和安全可靠的高压并网配电设备，用于光伏高压并网示范电站；3. 研制出适应当地自然条件的高可靠性的太阳光伏阵列跟踪控制器及跟踪装置， 建设总容量不小于 10kW的固定、单轴和双轴跟踪三种方式的并网光伏发电系统，相对于同容量固定式光伏发电系统，提高发电量 15%以上，光伏发电成本降低 10%左右；4. 通过对获取的当地资源数据和光伏并网电站运行数据进行分析， 作出荒漠并网光伏电站技术经济性评价；完成进一步建设与高压网并网运行的 MW级并网光伏电站的可行性研究，给出与高压网并网运行的 MW级并网光伏电站的设计方案；5. 调查国内适于建设大型及超大型并网光伏电站的荒漠地区及相关电网和用电负载的情况，提出我国发展大型及超大型并网光伏电站的技术方案及发展路线图。可再生能源示范基地在西藏羊八井原有地热电站的基础上， 建设了 100kW并网光伏示范电站， 为西藏羊八井地区建成西藏自治区可再生能源基地拉开了帷幕。 该基地利用西藏丰富的可再生能源资源， 研究示范太阳能、地热能、风能等技术， 为在西藏乃至全国进一步推广可再生能源技术提供技术基础和经验。 计划示范的可再生能源技术包括： 太阳能光伏并网发电、 独立运行光伏及风 / 光互补系统技术、太阳能光伏水泵技术、并网风力发电技术、太阳能热利用技术、地热能利用技术等。西藏自治区可再生能源示范基地占地 11 万平方米，可建设 5MW并网光伏电站，同时可试验示范多种可再生能源技术。计划 2006 年前完成基地绿化，并安装示范 10kW的单双轴跟踪式太阳能光伏并网发电系统，安装完成风 / 光路灯、光伏路灯、草坪灯、光伏水泵、 太阳能光伏标示系统；在控制室安装示范地热、太阳能供暖及空调系统、示范太阳能热水及太阳灶等系统。在“十一五”期间，安装试验大型并网风电系统，建设完成 MW级以上与高压配电网并网的光伏系统。