郭楊+陸文俊

摘 要：本研究針對1MW的光伏并網發(fā)電站工程，采用分塊發(fā)電、集中并網的發(fā)電方式。并結合工程實例，對該工程總光伏組件、并網逆變器、匯流箱等電氣組件的性能和設計參數，以及設備選型進行了研究分析。

關鍵詞：光伏并網發(fā)電站；研究；設計

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.12.181

1 引言

近年來，我國面臨能源嚴重缺乏的嚴峻形勢。國家對于新能源的開發(fā)越來越重視。光伏發(fā)電是新能源利用的一個重要途徑，在我國獲得了飛速的進展。有數據顯示，2013年，我國就已一躍成為世界最大光伏裝機容量市場[1]。

經過100多年的發(fā)展，光伏發(fā)電系統(tǒng)在生產工藝技術上得到了飛躍的發(fā)展。當前，我國太陽能電池多采用多晶硅電池組件。本研究以山東某地1MW光伏并網發(fā)電站建設項目為研究對象，設計了該項目的光伏發(fā)電系統(tǒng)，以及接入當地電網的方案。

2 光伏并網發(fā)電系統(tǒng)

（1）光伏并網發(fā)電系統(tǒng)設計。本研究以山東某地的光伏并網發(fā)電站工程為例。該光伏發(fā)電站的裝機容量為1MW。設計采用分塊發(fā)電、集中并網的發(fā)電方式，將整個光伏陣列分為4個發(fā)電單元。每個單元的裝機容量為250KW。之后將光伏陣列所產電能接入0.4KV低壓配電柜，該配電柜設置于新建的10KV變電站中。對所產電能使用變壓器升壓裝置進行升壓后接入當地10KV中壓交流電網。該光伏并網發(fā)電站工程還配置了1套監(jiān)控裝置。監(jiān)控裝置的作用是用來對發(fā)電系統(tǒng)運行情況和參數的監(jiān)控。1）光伏陣列。光伏陣列的效率與太陽輻照強度有關，也與光伏組件排列方陣的方式也有關。本研究中光伏發(fā)電工程采用的是江蘇林洋新能源科技有限公司生產的LYGF-Ca250P型號的250WP多晶硅雙玻光伏組件，裝機1MW共需要4000塊。該250WP組件在開路的狀態(tài)下其端電壓可達37.20V，短路電流為8.84A。正常運行時電壓為30.06V，其工作電流可達8.32A，將該光伏發(fā)電站的光伏陣列分4個250KW的單元，每個單元包含1000塊組件。以20塊250WP光伏組件為一個子串列，每個單元共需設置50串。2）并網逆變器。該光伏并網發(fā)電工程對整個發(fā)電站配備了4臺SG250K3并網逆變器。其中，每個發(fā)電單元配備1臺。該并網逆變器的額定功率為250KW，效率為97.3%。該并網逆變器可在450Vdc～880Vdc的輸入電壓之內進行正常運行。其最大開路電壓和輸入電流分別為900V和600A。同時，SG250K3并網逆變器還具備防孤島效應、對過載過熱進行防護等功能。（2）太陽能電池組件設計。在大型光伏電站中，常選用較大功率的電池組件。本研究中選用的是LYGF-Ca250P型號的250WP多晶硅雙玻光伏組件，其工作電壓為30.06V。而該光伏組件的開路電壓為37.20V。根據本工程所選的逆變器參數，其可正常運行的輸入電壓在450Vdc～880Vdc之間。而它的最大的開路電壓是900V?？梢杂嬎闳缦拢?/p>

450÷30.06=14.97 880÷30.06=29.27

因此，每個光伏陣列可選用15-29塊電池組件進行串聯。本工程選擇20個電池組件進行串聯。每個光伏陣列的正常運行時的電壓是20×30.06=601.2V，開路電壓是744V，處于本工程所選的逆變器的正常工作電壓范圍內。整個光伏并網發(fā)電站需配置4000塊250Wp的電池組件。每50個子串列組成的發(fā)電單元各包含有1000塊的電池組件。4個發(fā)電單元組成一個完整的光伏陣列。每個發(fā)電單元以20塊組件為一個子串列，共有50串子串列。（3）匯流箱的設計。為減少光伏陣列和并網逆變器之間連線的數量，同時也減少線路間的損耗，便于維護，在室外設置光伏陣列防雷匯流箱[2]。本研究設計的匯流箱采用特變電工產的防反型TH0810/1000-AD光伏直流匯流箱，該匯流箱最大可接入8路光伏串列，最大單路直流輸入電流可達15A，最大直流輸入電壓可達1000V。該工程設計每個匯流箱接入5路電池串，每50串子串列構成的并網單元需配置10臺匯流箱。那么，整個1MW光伏并網發(fā)電系統(tǒng)共需配置40臺匯流箱。配置了高壓防雷器，可安裝于室外，防護等級為IP65。（4）直流防雷配電柜的設計。利用光伏陣列防雷匯流箱的匯流作用，對該工程光伏陣列所產的電能第一次匯流。之后接入直流防雷配電柜中進行第二次總匯流。該工程設計每50串子串列構成的并網單元需配置10臺光伏陣列防雷匯流箱。同時，每個直流配電柜可接入5臺光伏陣列防雷匯流箱，電流經直流配電柜匯流后接至LYGF-Ca250P逆變器。那么，整個光伏并網發(fā)電站共需配置8臺直流防雷配電柜。（5）交流配電柜的設計。本研究的光伏發(fā)電站中，光伏陣列產生的電能被接入并網逆變器中。電能經并網逆變器轉換后輸出，經線纜接入交流配電柜中。電能經交流配電柜輸出接入升壓變壓器的0.4KV側?？赏ㄟ^配電柜中的交流電網電壓表和輸出電流表，觀察電網電壓和電流的變化。該工程所發(fā)電能經并網逆變器后輸出的交流電壓為0.4KV，由變壓器升壓后接入10KV電網中。該光伏并網發(fā)電工程中選用1臺1500KVA的升壓變壓器對輸入電壓進行升壓。該工程所選定的交流柜設置了交流斷路器。在交流柜的輸出母線上還配備了交流防雷器，以防止在雷雨天氣被損壞。在本工程中設計了4個交流配電柜。

3 系統(tǒng)接入電網設計

本方案采用的LYGF-Ca250P型并網逆變器所輸出的電可直接接入三相低壓交流電網。由于該工程需要將所發(fā)的電最終接入10KV電網，所以該光伏并網發(fā)電站配套建設了1座10KV升壓站。

該工程光伏發(fā)電站配置的4臺LYGF-Ca250P并網逆變器的交流輸出電流直接接入交流配電柜的0.4KV開關柜。匯流后由10KV主變進行升壓接入10KV開關柜。最后，將電能接入10KV中壓交流電網，從而最終實現系統(tǒng)的并網發(fā)電功能。

4 監(jiān)控系統(tǒng)裝置設計

對于該光伏并網發(fā)電站工程，設計了一套監(jiān)控系統(tǒng)對整個發(fā)電系統(tǒng)進行實時監(jiān)控。監(jiān)控系統(tǒng)主要是由高性能工業(yè)控制的PC機來實施。監(jiān)控軟件采用RS485的通訊方式，并連續(xù)不間斷地對于逆變器的運行狀態(tài)進行監(jiān)控，對數據進行監(jiān)測。

5 結論

本研究針對1MW的光伏并網發(fā)電站工程，采用分塊發(fā)電、集中并網的發(fā)電方式。該發(fā)電工程選用LYGF-Ca250P的250WP多晶硅雙玻光伏組件，共4000塊；光伏陣列排列形式為20塊×50串；系統(tǒng)設置4臺SG250K3并網逆變器；所發(fā)的電最終被接入10KV電網。

參考文獻：

[1]劉陽.光伏發(fā)電場電氣設備選型簡述[J].林業(yè)科技情報，2015，47（03）：92-94.

[2]馬燕，陳紅. 芻議20MW 光伏發(fā)電系統(tǒng)和電氣一次設計[J].華東科技：學術版，2016（08）：162，171.

作者簡介：郭楊（1989-），男，江蘇徐州人，?？疲?，主要從事新能源光伏發(fā)電。