光伏发电项目-可行性研究报告.pdf

1 吉林省通榆县 50MW光伏发电项目可行性研究报告二 O一三年三月五日2 吉林省通榆县 50MW光伏发电项目可行性研究报告日期： 2013 年 06 月 11 日目 录前言1 概述和项目背景 21.1 概述 2 1.2 国际现状 3 1.4 吉林通榆县区域状况介绍 5 1.5 在通榆建设太阳能光伏电站的必要性、可行性和光伏产业概况 9 2 站址选择和气象条件 10 2.1 基本情况 10 2.2 太阳能资源 11 3 电站接入系统 164 建设规模和总体方案 16 5 光伏电站框图和设备选型 17 51 光伏组件及其阵列设计 17 5.2 固定光伏组件模块 18 5.3 各子系统组件安装方式及数量 195.4 太阳电池方阵间距计算 20 5.6 光伏电站系统构成总结 24 6 电气设计 25 6.1 电气一次部分 25 6.2 电气二次部分 326.3 通信部分 34 7 地建设计 35 7.1 50MW 光伏电站围栏设计 35 7.2 方阵支架基础设计 35 8 采暖通风设计 378.1 设计原则 37 8.2 采暖 37 8.3 通风与空调 37 9 消防部分 38 3 9.1 设计原则 38 9.2 消防措施 3810 环境保护 39 10.1 产业政策及规划符合性 39 10.2 施工期环境影响分析及污染防治对策 39 10.3 运行期的环境影响 40 10.4 场址合理性 41 11 节约能源 4212 社会和环境效益评价 42 12.1 社会及经济效益 42 12.2 环境效益 42 13 劳动安全与工业卫生 44 13.1 工程概述 44 13.2 工程安全与卫生潜在的危害因素 4413.3 劳动安全与工业卫生圣策措施 4414 施工组织设计 46 14.1 施工条件 46 14.2 电池板安装 47 14.3 施工总平面规划布置 47 14.4 施工用地 47 14.5 施工总体布置的原则 4814.6 施工水、电供应 48 14.7 地方建筑材料 49 14.8 雨季施工 49 14.9 项目实施综合控制轮廓进度 49 15 项目的投资估算和经济性分析 51 15.1 项目概况总结 5115.2 投资估算 51 15.3 经济评价 54 15.4 经济评价结果 57 15.5 经济评价结论 58 16 风险分析与对策 59 17 结论、问题和建议 65附件一：名词解释 66 4 前 言太阳能作为一种可永续利用的清洁能源，有着巨大的开发应用潜力。人类赖以生存的自然资源几乎全部转换自太阳能， 人类利用太阳能的历史更是可以追溯到人类起源时代， 太阳能是人类得以生存发展的最基础的能源形式， 从现代科技的发展来看， 太阳能开发利用技术的进步有可能决定着人类未来的生活方式。 太阳能光伏发电技术的开发始于上世纪 ， 50年代。 随着全球能源形势趋紧， 太阳能光伏发电作为一种可持续的能源替代方式， 于近年得到 迅 速 的 发 展 ， 并 在 世 界 范 围 内 得 到 广 泛 应 用 。大型并网光伏电站是光伏发电迈向电力规模应用的必然结果，国际能源机构（ IEA）特别将超大规模光伏发电（ VLS-PV ）列为其第 8 项任务（ Task8），主要研究、追踪超大规模光伏发电的技术和信息，并在此领域开展国际间的交流和合作。光伏电站正在从小规模（ 100kW以下）、中规模（ 100kW～ 1MW）向大规模（ 1MW～ 20MW）和超大规模（ 20MW以上）发展。我国可再生能源中长期发展规划已于 2007 年 8 月 31 日正式发布，温总理的政府工作报告中提到要支持和推进新能源、 节能环保等技术研发和产业化， 为我们发展可再生能源产业指明了前进方向。为了响应国家可再生能源发展规划，探索大型并网光伏电站的技术，特 就 在 吉 林 省 通 榆 县 建 设 50Mw 并 网 光 伏 发 电 项 目 提 交 此 可 行 性 研 究 报 告 。1 概 述 和 项 目 背 景1.1 概 述1.1.1 项 目 简 况（ 1 ） 项 目 名 称 ： 吉 林 通 榆 县 50MW 光 伏 发 电 项 目（ 规 划 50MW， 一 期 10MW， 二 期 20MW, 三 期 20MW ）（ 2）建设单位：（ 3）投资主体：（ 4）设计单位：（ 5 ） 建 设 规 模 及 发 电 主 设 备 ： 50000kW ， 多 晶 硅 光 伏 组 件（ 6 ） 选 址 ： 吉 林 省 通 榆 县 。（ 7 ） 占 地 面 积 ： 10MW 占 地 40M2 ， 总 用 地 面 积 为 150 万 M2（ 8 ） 项 目 动 态 投 资 估 算 ： 约 9.3 亿 元 人 民 币 。 分 为 三 期 ：一 期 动 态 投 资 估 算 ： 约 21000 万 元 人 民 币二期动态投资估算：约 35000 万元人民币三 期 动 态 投 资 估 算 ： 约 37000 万 元 人 民 币1.1.2 工 程 设 计 单 位1.2 国 际 现 状世界能源形式紧迫，是世界 10 大焦点问题（能源、水、食物、环境、贫穷、恐怖主义和战争、疾病、教育、民主和人口）之首。全球人口 2008 年是 66 亿，能源需求折合成装机是16TW；到 2050 年全世界人口至少要达到 100－ 110 亿，按照每人每年 GDP增长 1.6%,GDP单位能耗按照每年减少 1％，则能源需求装机将是 30－ 60TW，届时主要靠可再生能源来解决。可是， 世界上潜在水能资源 4.6TW， 经济可开采资源只有 0.9TW； 风能实际可开发资源 2TW；生物质能 3TW。 只有太阳能是唯一能够保证人类能源需求的能量来源， 其潜在资源 120000TW，实际可开采资源高达 600TW。由于光伏发电能为人类提供可持续能源，并保护我们赖以生存的环境，世界各国都在竞相发展太阳能光伏发电， 尤其以德国、日本和美国发展最快。 在过去的 10 年中， 世界光伏发电的市场增长迅速， 连续 8 年年增长率超过 30％， 2007 年当年发货量达到 733MW，年增长率达到 42%。图 1-1 给出了 1990 到 2007 年的世界太阳电池发货量的增长情况：5 92 96 00 04 08 10 图 1.1 光伏组件成本 30年来降低了 2 个多数量级。 根据 So1arbuzzLLC ． 年度 PV工业报告， 2007年世界光伏系统安装量为 2826MW，比 2006 年增长了 62％， 2006 年世界光伏发电累计装机容量已经超过 8.5GW， 2007 年年底，世界光伏系统累计装机约 12GW，其中并网光伏发电约10GW，占总市场份额的 83%。发电成本 50 美分 / 度； 2010 年世界光伏累计装机容量将达到15GW， 发电成本达到 15 美分 /kWh 以下； 2020 年世界光伏发电累计装机将达到 200GW， 发电成本降至 5 美分 / 度以下；到 2050 年，太阳能光伏发电将达到世界总发电量的 10－ 20％，成 为 人 类 的 基 础 能 源 之 一 。光伏发电的应用形式包括： 边远无电农牧区的离网发电系统、 通信和工业应用、 太阳能应用产品、与建筑结合的并网发电系统以及大型并网电站。国际能源机构（ IEA）特别将超大规模光伏发电（ VLS-PV ）列为其第 8 项任务（ Task8），主要研究、追踪超大规模光伏发电的技术和信息，并在此领域开展国际间的交流和合作。光伏电站正在从小规模（ 100kW以下）、中规模（ 100kW～ 1MW）向大规模（ 1MW～ 20MW）和超大规模（ 20MW以上）发展。在 20 世纪 80 年代美国就首先安装了大型光伏电站。 发展至今， 已有数十座大型光伏电站在全世界应运而生。德国是世界上发展大型光伏电站最领先的国家，迄今已经建成了 14座大型光伏并网系统， 2004 年 7 月份建成 5MW并网光伏电站。在希腊克里特岛计划建造的太阳能电站规模达到 50MW。 澳大利亚计划在其沙漠中先期建设一座 10MW的高压并网光伏电站， 并以此为基础建设 GW级光伏电站。 葡萄牙最近公布了一 项建造世界最大太阳能电站的计划，用四到五年的时间，在一个废弃的铁矿附近建造 116MW 的太阳能光伏电站。以色列计划在内盖夫沙漠建设占地面积达 400 公顷的太阳能光伏电站， 该电站在 5 年内的发电能力将达 100MW， 在 10 年内整个工程全部完工， 发电能力将达到 500MW。 预计该电站的发电量将占 以 色 列 电 力 生 产 量 的 5% 。世 界 光 伏 产 业 的 技 术 发 展 ：技术进步是降低光伏发电成本、 促进光伏产业和市场发展的重要因素。 几十年来围绕着降低成本的各种研究开发项工作取得了显著成就， 表现在电池效率不断提高、 硅片厚度持续降 低 、 产 业 化 技 术 不 断 改 进 等 方 面 ， 对 降 低 光 伏 发 电 成 本 起 到 了 决 定 性 的 作 用 。(1) 商 业 化 电 池 效 率 不 断 提 高先进技术不断向产业注入， 使商业化电池技术不断得到提升。 目前商业化晶硅电池的效率达到 15％～ 20％ (单晶硅电池 16％～ 20％，多晶硅 15％～ 18％ ) ；商业化单结非晶硅电池效率 5％～ 7％， 双结非晶硅电池效率 6％～ 8％， 非晶硅 / 微晶硅的迭层电池效率 8％～ 10％，而 且 稳 定 性 不 断 提 高 。 电 池 效 率 的 提 高 是 光 伏 发 电 成 本 下 降 的 重 要 因 素 之 一 。(2) 产 业 化 规 模 不 断 扩 大生产规模不断扩大和自动化程度持续提高是太阳电池生产成本降低的重要因素。 太阳电池单厂生产规模已经从上世纪 80 年代的 1~5MW/年发展到 90 年代的 5~30MW/年， 2006 年25~500MW/年， 2007 年 25~1000MW/年。生产规模与成本降低的关系体现在学习曲线率LR(LearningCurveRate ，即生产规模扩大 1 倍，生产成本降低的百分比 ) 上。对于太阳电池6 来说， 30 年统计的结果， LR20％ ( 含技术进步在内 ) ， 是所有可再生能源发电技术中最大的，是 现 代 集 约 代 经 济 的 最 佳 体 现 者 之 一 。1.4 吉 林 省 通 榆 县 区 域 状 况 介 绍吉林通榆县位于吉林省西北部，地处东经 122 度 20 分 ~123 度 30 分，北纬 44 度 12 分 ~45度 16 分，面积 8468KM2，人口 367000 人，长白，科铁公路；嫩通高速横贯境内。京齐铁路纵贯东西。年光照均日数为 2900h，相对湿度低，有建成的蓄电站和 500kv 输变站。经 济 概 况吉林通榆社会治安稳定， 经济政策趋于务实完善， 投资环境不断优化， 基础设施建设力度加大，宏观经济保护稳定增长态势，为保宏观经济快速稳定发展奠定了坚实基础。国民经济整体保持持续快速增长， 财政收支持续盈余， 银行运营良好， 财政收支保持在合理范围内。近年来， 吉林通榆经济持续快速增长， 投资政策和环境日趋优化。 吉林通榆与中国南方相比，经济基础仍较落后，创新能力较低，但仍具有经济增速较快，企业所得税、个人所得税 、 人 均 工 资 低 等 方 面 优 势 。1.5 在 吉 林 通 榆 建 设 太 阳 能 光 伏 电 站 的 必 要 性 、 可 行 性 和 光 伏 产 业 概 况由于能量短缺程度的不断加深， 2010 年中国总发电量为 41413 亿 KWH，缺 6000 万 KWH，电力严重紧缺。 中国光伏发展迅猛， 中国政府准备在国内开展可再生资源开发的项目。 这项计划预见到了可替代能源和可再生资源在中国的燃料和能源需求中不断增长的比例， 将给光伏产业带来近七万亿的市场需求。 中国出台了鼓励利用可再生资源生产能源产品的政策， 通过制定一系列激励政策鼓励新能原生产，标杆电价定为 1 元 /KWH（西藏为 1.15 元），电站补贴为 9 元 /W，税收及资金支持也作出明确的优惠。2 站 址 选 择 和 气 象 条 件2.1 基 本 情 况2.1.1 站 址 概 况（一）位置吉 林 省 通 榆 县 ， 地 处 东 经 122 。 20 ， -123 。 30 ， ， 北 纬 44 ° 12 ， -45 ’ 16 。 ，（ 二 ） 地 形 与 地 貌吉林省通榆县地处松辽平原西部，地势平坦，起伏不大，略呈西高东低，海拔 148m.我们选择场址是地处通榆西南的新华镇，海拔约 148 米，该场地坐北朝南，地势西北偏高而东南偏 低 ， 落 差 较 缓 ， 现 状 是 草 地 （ 权 属 为 村 集 体 所 有 ） 。（ 三 ） 气 候通榆县新华镇海拔约 148 米，属中温带干旱大陆性季风气候。春季干旱多风，夏季雨热同期，秋季凉爽少雨，冬季寒冷干燥。气温平均在 6℃。降雨量平均 371mm .年平均光照时数为 2900h, 太 阳 能 辐 射 量 高 达 6200MJ 。（ 四 ） 矿 产 资 源该 场 址 无 任 何 矿 藏 资 源（ 五 ） 交 通公 路 ： 长 白 公 路 ， 科 铁 公 路 ， 嫩 通 高 速 横 贯 境 内 ， 交 通 非 常 方 便 。铁路：京齐铁路通榆站航 空 ： 距 乌 兰 浩 特 机 场 100km 2.2 太 阳 能 资 源2.2.1 通 榆 的 太 阳 能 资 源吉 林 省 通 榆 县 年 度 光 照 平 均 光 照 小 时 数 为 2900h 。2.3.2 厂 址 地 区 的 太 阳 能 资 源 及 光 伏 发 电 量 预 测7 建立在开阔地的并网光伏发电系统基本没有朝向损失，总体运行综合效率大约 83.3 ％。第 一 年 可 利 用 小 时 数 为 ： 日 照 峰 值 小 时 数 × 综 合 效 率气象资料显示界面 PV3C 日照条件可以看到，太阳辐射量 （倾斜表面）为 2.9MWh/m2，表示太阳对电站的输入能量 2900KWh/m2，一个标准太阳强度为 1000W/mm 等效于全年输入的日 照 峰 值 小 时 数 2900h ， 太 阳 能 资 源 极 为 丰 富 。目前大型并网光伏发电项目系统设计效率约为 80%， 上述日照峰值小时数与光伏发电系统效率 相 乘 ， 得 到 光 伏 发 电 系 统 的 首 年 可 利 用 小 时 数 为 ： 2900 × 83.3%=2415.7h ，本项目拟采用的光伏电池组件的光电转换效率衰减速率为 10 年衰减不超过 10% ， 25 年衰减不超过 20%，。如项目运营期为 25 年， 25 年运营期内发电量逐年递减小时数为 2415.7× 20% ÷ 25 ≈ 19h 。25 年 运 营 期 中 平 均 年 发 电 小 时 数 为 2415h 该 50MW 并 网 光 伏 发 电 项 目 年 发 电 量 为 ： 2415h × 50MW=12075 万 kWh 50MW 光 伏 发 电 项 目 年 可 利 用 小 时 数 、 发 电 量 预 测 （ KWh ）序 号 年 份 年 可利 用 小时 数 单 位 发电 量 单位1 第 一 年 2415 小 时 12075 万 KWh 2 第 二 年 2396 小 时 11980 万 KWh 3 第 三 年 2377 小 时 11885 万 KWh 4 第 四 年 2358 小 时 11790 万 KWh 5 第 五 年 2339 小 时 11695 万 KWh 6 第 六 年 2320 小 时 11600 万 KWh 7 第 七 年 2301 小 时 11505 万 KWh 8 第 八 年 2282 小 时 11410 万 KWh 9 第 九 年 2263 小 时 11315 万 KWh 10 第 十 年 2244 小 时 11220 万 KWh 11 第 十 一 年 2225 小 时 11125 万 KWh 12 第 十 二 年 2206 小 时 11030 万 KWh 13 第 十 三 年 2187 小 时 10935 万 KWh 14 第 十 四 年 2168 小 时 10840 万 KWh 15 第 十 五 年 2149 小 时 10745 万 KWh 16 第 十 六 年 2130 小 时 10650 万 KWh 17 第 十 七 年 2111 小 时 10555 万 KWh 18 第 十 八 年 2092 小 时 10460 万 KWh 19 第 十 九 年 2073 小 时 10365 万 KWh 20 第 二 十 年 2054 小 时 10270 万 KWh 21 第 二 十 一 年 2035 小 时 10175 万 KWh 22 第 二 十 二 年 2016 小 时 10080 万 KWh 23 第 二 十 三 年 1997 小 时 9985 万 KWh 24 第 二 十 四 年 1978 小 时 9890 万 KWh 25 第 二 十 五 年 1959 小 时 9795 万 KWh 二 十 五 年 共 发 电 ： 273375 万 KWh 3 电 站 接 入 系 统本工程装机容量为 50MW （一期 10MW,二期 20MW，三期 20MW），地址位于吉林省通榆县。一期工程拟设置 2 台变压器，以 T 接方式接入 20 kV 线路。该电站场址离 20KV 线路仅 200m，而且通讯方便。8 4 建 设 规 模 和 总 体 方 案通榆有着极为丰富的太阳能资源和适合的土地资源，有条件建设大规模的太阳能电站。 本项目拟在通榆新华建设 50MW 并网光伏电站，系统设有储能装置，太阳电池将日光转换成直流电， 通过逆变器变换成交流电，通过升压变压器升压并将电力输送到电网。有阳光时，光伏系统将所发出的电输入电网， 没有阳光时不发电。 当电网发生故障或变电站由于检修临时停电时，光伏电站也会自动停机不发电； 当电网恢复后， 光伏电站会检测到电网的恢复，而自 动 恢 复 并 网 发 电 。5 光 伏 电 站 框 图 和 设 备 选 型5.1 光 伏 组 件 及 其 阵 列 设 计根据通榆项目当地的纬度和不同倾角方阵面全年所接受的日照辐射量分布情况， 本工程光伏组 件 采 取 最 佳 倾 角 固 定 安 装 方 式 。整个 50MW光伏发电系统在并入电网之前分成不同的子系统，即独立模块，每个模块根据自身安装功率选择相应的逆变器或逆变器组合将光伏组件所输出直流电逆变为交流电， 并最终通过升压变压器升压，接入当地公共电网。5.1.1 太 阳 电 池 选 型为对比不同材料光伏组件的各项性能指标，本 50MW并网光伏发电工程拟采用（）标准测试条件（ STC）为标准条件下： AM1.5、 1000W/㎡的辐照度、 25℃的电池温度：TFSM-T-2 标 准 条 件 下 稳 定 功 率 Wp ＝ 46W ± 5% 额 定 工 作 电 压 Vm ＝ 60V ± 5% 额 定 工 作 电 流 Im ＝ 0.77A ± 5% 开 路 电 压 Voc ＝ 79V ± 5% 短 路 电 流 Isc ＝ 0.96A ± 5% 温 度 系 数 Pm ＝ -0.2 ％ / ℃旁 路 二 极 管 10A 1000V 最 大 系 统 电 压 1000V 横 向 结 构 激 光 式 样边 框 铝 合 金 ， 表 面 阳 极 氧 化尺 寸 ( 宽 * 长 * 厚 ) 2100*1200*80mm 工 作 温 度 -40 ～ 90 ℃重 量 15Kg 5.2 固 定 光 伏 组 件 模 块由于太阳能电池组件和并网逆变器都是可根据功率、电压、电流参数相对灵活组合的设备，整 个 50MW 光 伏 发 电 项 目 可 采 用 模 块 化 设 计 、 安 装 施 工 。模块化的基本结构： 50MW太阳能电池组件由 165 个子系统组成，采用固定倾角安装。每个子系统主要由光伏阵列、相应功率的逆变器以及各级配电装置构成。这样设计有如下好处● 各 子 系 统 各 自 独 立 ， 便 于 实 现 梯 级 控 制 ， 以 提 高 系 统 的 运 行 效 率 ；●每个子系统是单独的模块，由于整个 50MW光伏系统是多个模块组成，各模块该又由不同的逆变器及与之相连的光伏组件方阵组成组成， 系统的冗余度高， 不至于由于局部设备发生故障而影响到整个发电模块或整个电站，且局部故障检修时不影响其 他模块的运行；● 有 利 于 工 程 分 步 实 施 ；5.3 各 子 系 统 组 件 安 装 方 式 及 数 量根据本项目所在当地纬度， 在纬度角附近的朝向正南倾斜面上全年所接受日照辐射总量最多，本工程所在地纬度为 44 o，对固定支架安装，本工程拟采用朝向正南（方位角 0 o ） 34o 固9 定 倾 角 安 装 。5.4 太 阳 电 池 方 阵 间 距 计 算在北半球， 对应最大日照辐射接收量的平面为朝向正南， 与水平面夹角度数与当地纬度相当的倾斜平面， 固定安装的光伏组件要据此角度倾斜安装。 阵列倾角确定后， 要注意南北向前后阵列间要留出合理的间距，以免前后出现阴影遮挡，前后间距为：冬至日（一年当中物体在太阳下阴影长度最长的一天）上午 9： 00 到下午 3： 00，组件之间南北方向无阴影遮挡。固 定 方 阵 安 装 好 后 倾 角 不 再 调 整 或 人 工 季 节 性 调 整 。固 定 光 伏 组 件 方 阵 的 支 架 采 用 镀 锌 型 钢 插 入 支 架计算当光伏组件方阵前后安装时的最小间距 D 一般确定原则：冬至当天早 9： 00 至下午 3： 00 太阳能电池组件方阵不应被遮挡。计 算 公 式 如 下 ：D=cosβ × L ， L=H/tan α ， α =arcsin(sin φ sin δ +cos φ cos δ cos ω ) ， 即 等 于 ：D=cos β × H/tan[arcsin(0.648cos φ -0.399sin φ )] 太 阳 高 度 角 的 公 式 ： sin α =sin φ sin δ +cos φ cos δ cos ω太 阳 方 位 角 的 公 式 ： sin β =cos δ sin ω /cos α式 中 ： φ 为 当 地 纬 度 ；δ 为 太 阳 赤 纬 ， 冬 至 日 的 太 阳 赤 纬 为 -23.5 度 ；ω 为 时 角 ， 上 午 9:00 的 时 角 为 45 度 。光 伏 组 件 排 布 方 式 为 ：本项目实施地当地纬度为 44.4 °，地面坡度约为 5 度，经计算，在当地光伏组件倾角为纬度角 34± 1°范围内的平面上所接受太阳辐射量最大，本工程拟以 34 °倾角朝向正南固定安 装 光 伏 组 件 。组件倾斜 34°后，组件上缘与下缘产生相对高度差，阳光下组件产生阴影，为保证在本项目选址地处， 冬至日上午九时到下午三时子方阵之间不形成阴影遮挡， 经计算， 各类型组件倾 斜 后 组 件 上 缘 与 下 缘 之 间 相 对 高 度 与 前 后 排 安 装 距 离 1500mm 子 系 统 阵 列 设 计根据上述参数并匹配逆变器参数， 我们选用多晶硅太阳能电池， 每个太阳能电池串列可采用6*12 块 电 池 组 件 串 联 组 成 。由于每个电池串列的电流较小，所以先将 4 个电池串列通过防水三通进行并联作为 1 路6 路 作 为 一 组 并 联 接 入 一 个 汇 流 箱综上所述，每个 300kW 的并网发电单元需配置 724 个电池串列，即有 7240 块电池组件。整个系统有 165 个 300kW 并网发电单元，需配置 90500 个电池串列，即有 204082 块电池组 件 ， 总 功 率 约 为 50MW 。5.6 光 伏 电 站 系 统 构 成 总 结本 50MW(并网光伏发电系统由太阳能电池组件、方阵防雷接线箱、并网逆变器、配电保护系统 、 电 力 变 压 器 和 系 统 的 通 讯 监 控 装 置 组 成 。光 伏 发 电 系 统 主 要 组 成 如 下 ：● 50MW 多 晶 硅 太 阳 能 电 池 组 件 及 其 支 架 ；● 直 流 监 测 配 电 箱 ；● 光 伏 并 网 逆 变 器 ；● 配 电 装 置 （ 交 流 配 电 和 升 压 变 压 器 ） ；● 系 统 的 计 算 机 监 控 装 置 ；● 系 统 的 防 雷 及 接 地 装 置 ；● 土 建 、 配 电 房 等 基 础 设 施 ；10 6 电 气 设 计6.1 电 气 一 次 部 分6.1.1 电 气 主 接 线1 、 光 伏 电 站 电 气 主 接 线本工程装机容量为 50MW， 拟采用单机容量为 300kW 的逆变器， 将整个发电系统分为 165 个子系统，每个子系统配置 1 台逆变器。每 2MW 设置 1 台升压变，容量按 2000kVA 考虑，电 压 比 为 20/0.4kV 。 整 个 电 站 共 配 置 2 台 升 压 变 。各子系统通过 0.4kV 电缆将电能输送至升压站， 升压站内设置 0.4kV 配电装置及 20kV 配电 装 置 ， 主 变 压 器 露 天 布 置 。 20kV 配 电 装 置 采 用 单 母 线 接 线 。本工程中光伏电站的总装机容量在电网系统中所占比例较小， 并网时在电压偏差、 频率、 谐波 和 功 率 因 数 方 面 应 满 足 实 用 要 求 并 符 合 标 准 。光伏电站运行时，选用的逆变器装置产生的谐波电流的总谐波畸变率控制在 5%以内，符合《 电 能 质 量 公 用 电 网 谐 波 》 （ GB 14549-1993 ） 和 中 国 相 关 法 规 的 规 定 。光伏电站并网运行时，并网点的三相电压不平衡度不超过《电能质量 三相电压允许不平衡度》（ GB 15543-1995 ）规定的数值，该数值一般为 1.3 ％。这也符合中国相关法规的规定本工程选配的逆变器装置输出功率因数能达到 0.99 ，可以在站内升压至 20kV 电压等级接入 电 力 系 统 。 无 功 补 偿 装 置 的 设 置 待 接 入 系 统 设 计 确 定 。2 、 光 伏 电 站 站 用 电因光伏电站无人值守，用电负荷非常少，站用电源考虑从附近的 380V 线路引接。6.1.2 主 要 电 气 设 备 选 择（ 1 ） 升 压 变 及 高 低 压 配 电 装 置 的 选 择升压变选择用免维护的干式变压器。 高压开关柜选用中压环网柜， 配负荷开关加高遮断容量后 备 式 限 流 熔 断 器 ， 低 压 开 关 柜 选 用 GCS 低 压 抽 出 式 开 关 柜 。（ 2 ） 20/0.4kV 配 电 变 压 器 的 保 护20/0.4kV 配 电 变 压 器 的保 护 配 置 采 用 具 有 接 通、 隔 断 和 接 地 功 能 的 三工 位 负 荷 开关加高遮断容量后备式限流熔断器组合的保护配置， 既可提供额定负荷电流， 又可断开短路电 流 ， 并 具 备 开 合 空 载 变 压 器 的 性 能 ， 能 有 效 保 护 配 电 变 压 器 。（ 3 ） 高 遮 断 容 量 后 备 式 限 流 熔 断 器 的 选 择由于光伏并网发电系统的造价昂贵， 在发生线路故障时， 要求线路切断时间短， 以保护设备。高遮断容量后备式限流熔断器选择美国 S&C 公司的熔断器及熔丝，该类产品具有精确的时间 - 电流特性；有良好的抗老化能力；达到熔断值时能够快速熔断；要有良好的切断故障电流 能 力 ， 可 有 效 切 断 故 障 电 流 等 特 性 。通过选用性能优良的熔断器， 能够大大提高线路在故障时的反应速度， 降低事故跳闸率， 更好 地 保 护 整 个 光 伏 并 网 发 电 系 统 。（ 4 ） 中 压 防 雷 保 护 单 元中压防雷保护单元选用复合式过电压保护器， 该过电压保护器采用硅橡胶复合外套整体模压一次成形， 外形美观，引出线采用硅橡胶高压电缆，除四个线鼻子为裸导体外，其他部分被绝缘体封闭。 可有效限制大气过电压及各种真空断路器引起的操作过电压， 对相间和相对地的过电压均能起到可靠的限制作用。该产品可直接安装在高压开关柜的底盘或互感器室内。安装时，只需将标有接地符号单元的电缆接地外，其余分别接 A、 B、 C 三相即可。（ 5 ） 中 压 电 能 计 量 表中压电能计量表是真正反应整个光伏并网发电系统发电量的计量装置， 其准确度和稳定性十分重要。 采用性能优良的高精度电能计量表至关重要。 为保证发电数据的安全， 在高压计量回 路 同 时 装 一 块 机 械 式 计 量 表 ， 作 为 IC 式 电 能 表 的 备 用 或 参 考 。11 该电表不仅要有优越的测量技术， 还要有非常高的抗干扰能力和可靠性。 同时， 该电表还可以提供灵活的功能： 显示电表数据、 显示费率、 显示损耗 （ ZV） 、 状态信息、 警报、 参数等。此外， 显示的内容、 功能和参数可通过光电通讯口用维护软件来修改。 通过光电通讯口，还可 以 处 理 报 警 信 号 ， 读 取 电 表 数 据 和 参 数 。（ 6 ） 监 控 装 置采用高性能工业控制 PC 机作为系统的监控主机， 配置光伏并网系统多机版监控软件， 采用RS485 通讯方式，连续每天 24 小时不间断对所有并网逆变器的运行状态和数据进行监测。能实时显示电站的当前发电总功率、日总发电量、累计总发电量、累计 CO2 总减排量以及每天发电功率曲线图。可查看每台逆变器的运行参数，主要包括：直流电压、直流电流、直流 功 率 、 交 流 电 压 、 交 流 电 流 、 逆 变 器 机 内 温 度 、 时 钟 、频率、当前发电功率、日发电量、累计发电量、累计 CO 减排量、每天发电功率曲线图等。所有逆变器的运行状态， 采用声光报警方式提示设备出现故障， 可查看故障原因及故障时间，监控的故障信息至少包括以下内容： 电网电压过高、电网电压过低、电网频率过高、电网频率过低、 直流电压过高、 逆变器过载、 逆变器过热、 逆变器短路、 散热器过热、 逆变器孤岛、DSP 故 障 、 通 讯 失 败 等 。此外，监控装置可每隔 5 分钟存储一次电站所有运行数据，可连续存储 20 年以上的电站所有的运行数据和所有的故障纪录。监控软件具有集成环境监测功能，主要包括日照强度、风 速 、 风 向 、 室 外 和 室 内 环 境 温 度 和 电 池 板 温 度 等 参 量 。（ 7 ） 环 境 监 测 仪本系统配置 1 套环境监测仪，用来监测现场的环境温度、风速、风向和辐射强度等参量，其 RS485 通 讯 接 口 可 接 入 并 网 监 控 装 置 的 监 测 系 统 ， 实 时 记 录 环 境 数 据 。（ 8 ） 过 电 压 保 护 及 接 地为了保证本工程光伏并网发电系统安全可靠， 防止因雷击、 浪涌等外在因素导致系统器件的损 坏 等 情 况 发 生 ， 系 统 的 防 雷 接 地 装 置 必 不 可 少 。（ 9 ） 过 电 压 保 护本工程光伏并网发电系统的防雷接地装置按三级防雷建筑物考虑， 构筑物的防雷主要采用避雷带进行防雷保护。 并根据厂地实际情况适当布置避雷针以防直击雷的危害。 对于运行设备的投入或退出， 电力系统的故障等情况而导致系统参数的改变， 结果形成电气设备内部过电压 情 况 ， 采 取 在 20kV 高 压 开 关 柜 的 出 线 端 加 装 过 电 压 保 护 器 措 施 。（ 10 ） 接 地本 工 程 的 接 地 主 要 包 括 以 下 几 个 方 面 ：① 防 雷 接 地 包 括 避 雷 带 以 及 低 压 避 雷 器 等 。② 工 作 接 地 包 括 逆 变 器 的 中 性 点 、 电 压 互 感 器 和 电 流 二 次 侧 线 圈 。③ 保护接地 包括太阳能电池支架、控制器、逆变器、配电柜外壳、电缆外皮、穿线金属管道 的 外 皮 。④ 屏 蔽 接 地 包 括 电 子 设 备 的 金 属 屏 蔽本工程接地网设计原则为以水平接地体为主， 辅以垂直接地体的人工复合接地网， 接地电阻应不大于 4?。接地装置的电位、接触电位差和跨步电压差均能满足要求。接地网经常有人的 走 道 处 应 铺 设 砾 石 ， 沥 青 路 面 下 或 在 地 下 装 设 两 条 与 接 地 网 相 连 的 “ 帽檐 式 ” 均 压 带 。 水 平 接 地 体 采 用 镀 锌 扁 钢 , 垂 直 接 地 体 采 用 镀 锌 钢 管 。（ 11 ） 照 明 和 检 修 网 络本工程采用照明与动力混合供电的方式。正常照明网络电压为 380/220V 。事故照明采用应急 灯 ， 不 设 置 厂 区 照 明 。检修电源设置检修箱， 由配电间供电。 检修配电箱的容量应根据其检修范围内检修用电焊机12 台 数 和 检 修 负 荷 大 小 确 定 ， 每 个 检 修 单 元 的 检 修 配 电 箱 应 连 接 成 检 修 网 络 。（ 12 ） 电 缆 设 施 及 防 火① 电 缆 的 选 取本 50MW 太阳能光伏并网发电系统电缆的选取主要考虑以下因数： 电缆的绝缘性能、 电缆的耐热阻燃性能、电缆的防火防光、电缆的敷设方式、电缆的大小与规格等。综合以上因数，本工程中，组件与组件之间的连接电缆选用耐热、防化学物质、防潮、防暴晒电缆；方阵内部和方阵之间的连接电缆选用防潮、 防暴晒电缆。 20kV 电力电缆选用铜芯交联聚乙烯电缆、400V 电 力 电 缆 选 用 铜 芯 聚 氯 乙 烯 电 缆 。② 电 缆 设 施配电室内主要采用电缆沟， 厂区主要采用电缆沟与穿管相结合的方式。 辅助厂房内采用桥架及 电 缆 沟 相 结 合 的 敷 设 方 式 。③ 电 缆 防 火为 防 止 电 缆 着 火 时 火 灾 蔓 延 造 成 严 重 的 后 果 ， 本 期 工 程 采 取 以 下 措 施 ：1) 配电室内及由配电室引出的电力电缆、控制电缆、测量信号电缆均采用阻燃措施。2) 在电缆沟分支处和进入建筑物的入口处应设立防火门或防火隔断。 厂区部分的 沟道每隔60m 应 设 防 火 墙 。3) 在电缆敷设完成后， 将所有的电缆孔洞， 所有高低压开关柜、 控制屏、 保护屏、 动力箱、端 子 箱 处 要 求 采 用 有 效 阻 燃 材 料 进 行 防 火 封 堵 。（ 13 ） 逆 变 器并网型逆变器选型时除应考虑具有过 / 欠电压、 过 / 欠频率、防孤岛效应、短路保护、逆向功率保护等保护功能外，同时应考虑其电压 （电流） 总谐波畸变率较小， 以尽可能减少对电网的干扰。 整个光伏系统采用若干组逆变器， 每个逆变器具有自动检测功能， 并能够随着太阳能 组 件 接 受 的 功 率 ， 以 最 经 济 的 方 式 自 动 识 别 并 投 入 运 行 。本工程拟选用的 Solarmax300C 逆变器功率为 300kW，输入直流电压范围为 DC430-800V，最大允许输入电压 900V，输出交流电压为 380V，功率因数大于 0.98 ，谐波畸变率小于 3% （ 13 ） 汇 流 箱每个逆变器都连接有若干串光伏组件， 这些光电组件通过汇流箱和直流配电柜连接到逆变器。汇流箱满足室外安装的使用要求， 绝防护等级达到 IP54 ， 同时可接入 6 路以上的太阳电池串列， 每路电流最大可达 10A， 接入最大光伏串列的开路电压值可达 DC900V， 熔断器的耐压值不小于 DC1000V， 每路光伏串列具有二极管防反保护功能， 配有光伏专用避雷器， 正极负极都具备防雷功能， 采用正负极分别串联的四极断路器提高直流耐压值， 可承受的直流电压值 不 小 于 DC1000V 。汇流箱内置组串电流监测单元， 具有监测各组串电流的功能， 并以通讯模式将电流监测信息传输至综合自动化监控装置。汇流箱和直流配电柜还装设有浪涌保护器，具有防雷功能。（ 14 ） 直 流 防 雷 配 电 柜1) 每 台 3