大中型地面光伏电站设计要点夏模板教育课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,大中型地面光伏电站设计要点夏模板PPT讲座,地面 山坡 单轴,一、大中型地面光伏电站的设计要点,二、大中型地面光伏电站建设过程中存在的问题及优化,三、日喀则、德令哈工程案例,1.1,地面光伏电站典型分类,地面固定安装系统,平单轴跟踪系统,斜单轴跟踪系统,双轴跟踪系统,聚光跟踪系统,1.2,地面光伏电站容量及电压匹配,小型光伏电站：容量,KW,级，接入电压等级,0.4KV,及以下。,中型光伏电站：,10MW30MW,，接入电压等级,10KV35110KV,。,大型光伏电站：,30MW,以上，接入电压等级,66KV,及以上。,注：各容量下的电压与钢芯铝绞线的关系,1,、,10MW,在,10KV/35KV,最大电流为,577A/165A,，铝导线,LGJ-240/LGJ-50,2,、,20MW,在,10KV/35KV,最大电流为,1155A/330A,，铝导线,LGJQ-700/LGJ-95,3,、,30MW,在,35KV/110KV,最大电流为,495A/155A,，铝导线,LGJ-185/LGJ-50,4,、,50MW,在,35KV/110KV,最大电流为,825A/263A,，铝导线,LGJQ-400/LGJ-70,以上可知,10KV,电压等级一般不超过,20MW,，,30MW,及以上尽量选用,110KV,。,1.3,大中型地面光伏电站主接线方案,主要特点：,扩容方便，可以从几十兆瓦扩容到上百兆瓦。,光伏发电系统经逆变升压后送入电网并网发电。,选用大功率无隔离变压器并网逆变器（如,500kW,、,630kW,）。,通常采用一次升压方案，提高系统发电量。,接入电网电压等级为,10kV,、,35kV,、,110KV,。,分块发电、集中并网,1.4,大中型地面光伏电站应用方案,预装箱式逆变器与美式箱变,MNS,低压开关柜,110KV,集成,GIS,开关柜,预装箱式逆变器与欧式箱变,35KV,升压变与开关设备,110KV,升压变与开关设备,1.5,各方关注的重点,电网企业关注：,电能质量,调度能力,电网安全,投资商关注：,投资收益,投资回报率,建设速度与质量,社会公众关注：,供电可靠性,环境的影响,火灾、安全,上述因素是光伏系统不断技术进步的原动力,!,制造商关注：,成本与价格,市场与竞争,性能与质量,1.6,光伏电站建设流程（,1030MW,，,6,个月）,项目选址、资源分析、政策咨询,电网接入方案评审,组件及逆变器选型、系统优化、工程设计,工程施工、项目组织管理,设备调试、系统联调,系统试运行、验收检测,编制可研报告、初步设计,设备采购招标、施工单位招标（或,EPC,招标）,电站投运,选址前由拟建设地的省发改委核准,选址后规划局国土资源局用地审批,环境,/,水土保持,/,压矿,/,地质灾害,/,文物评价,有资质设计咨询院地勘及编制可研报告,省发改委组织可研评审,(,有资质中介主办,),有资质电力设计咨询院编制接入系统方案，报省电力公司审批,1.7,站址选择三大原则,自然条件的调查：,太阳辐射量，地理位置，交通条件，水源等。,接入电网条件：,与接入点的距离，接入点的出线间隔。,环境影响：,有无遮光的障碍物，有无盐害、公害和自然灾害，冬季的积雪、结冰、,雷击灾害状态。,1.8,最佳倾角设计,定义,对于固定式安装组件，最佳倾角即光伏系统全年发电量最大时的倾角。组件的安装倾角对系统的发电量影响很大。,计算工具：,-,可再生能源工程分析软件（,RETScreen,）,-,太阳能光伏系统设计软件（,PVsyst),-,根据当地气象部门提供的日照辐射数据，计算多年的不同角度倾斜面上各月日平均太阳总辐射量，进行比较后得出最佳倾角。,倾角相差,10,度，则系统发电量损失,2%5%,。,1.9,光伏方阵最小间距计算,光伏方阵最小间距计算示意图,光伏方阵最小间距计算公式：,D=(0.707H,)tgarcsin(0.648,cos,-0.399sin,),-,电站所在地纬度,以上计算公式是冬至日,6,小时的光照不遮挡，对于西北地区廉价的土地和日照时间较长的特点，建议适当增大方阵间距，从而获得更多的发电量。,冬至日：上午,9:00,下午,15:00,1.10,光伏方阵抗风能力设计,需要计算受风梁在受风条件下的弯曲应力和弯曲度；,需要计算支撑臂在顺风条件下的压曲强度和逆风条件下的拉伸强度；,需要计算受风条件下，螺栓剪切力（折断力）的耐受强度。,光伏方阵抗风能力设计示意图,光伏方阵抗风能力的设计（右图），需依据,GB50009-2006,建筑结构荷载规范、,GB50017-2003,钢结构设计规范,。,1.11,光伏组件串并联设计原则,根据串联电路电流处处相等、电流就小不就大原则，,I1=5.03 I2=4.97,I1,电池串电压,=36.92+36.92+36.92+36.92+36.92=184.6V,I2,电池串电压,=35.18+36.17+36.92+35.26+34.42=177.95V,根据并联电路电压处处相等、电压就低不就高原则，,Uab=177.95V,1.12,汇流箱设计,主要性能特点：,防护等级,IP54,或,IP65,，满足室外安装要求,箱体金属材质，,25,年使用寿命,直流耐压,DC1000V,8,进,1,出、,12,进,1,出、,16,进,1,出可选,正、负极配有光伏专用保险丝，耐压,DC1000V,直流开关和光伏专用防雷模块,RS485,通讯（标配）,/,无线通讯（选配,）,具有金太阳认证,/TUV,认证,1.13,两级汇流箱配置,一级汇流箱一般由熔断器、断路器、浪涌保护器组成，一级汇流箱不可省略。,二级汇流箱又称直流柜，如果逆变器内有断路器且与汇流箱一一对应，二级汇流箱可省略。,二级汇流箱如果是断路器，一级汇流箱断路器可由负荷开关代替。,一级或二级汇流箱可选择智能型，测量直流电压和电流。,1.13,汇流箱三大件的选配,熔断器的选配：熔断器的额定电流,1.56,组件短路电流,Ics,例如：力诺产,190W,单晶硅,Isc=5.56A,，熔断器电流,=1.565.56=8.7A,，查熔断,器手册，选,10A,熔断器熔丝。,断路器的选配：断路器瞬时脱扣电流,1.1,（各汇流支路工作电流之和）；,因为,Isc/,组件工作电流,Impp1.1,。,例如：,16,进,1,出汇流箱，连接力诺产,190W,单晶硅组件，输出电流,16 5.15A=,82.4A 1.1=90.64A,，选,125A,塑壳，脱扣,100A,的断路器。,浪涌保护器（,SPD,）：最大持续工作电压,Uc,1.3Uoc,（组件串开路电压）；,最大泄放电流,Imax15KA,；电压保护等级,Uc,Up,Unb,（逆变器耐压）,例如：力诺产,190W,单晶硅,Uoc=44.31V,，,16,串组件,Uoc=709V1.3=922V=Uc,，,922V,Up,Unb,，取,Unb=1.5KV,，,Unb,一般不大于,5KV,。,1.14,选择逆变器的主要计算参数,根据逆变器给出的,MPPT,上限,820V,和下限,450,电压，选取中间值如,635V,。,根据光伏电池组件工作电压,36.92V,，,635V/36.92V=17.2,，取,17,串。,17,串电池组件串联后的工作电压,U=36.92V*17=627.64V 628V,。,根据光伏电池组件电压是按负温度系数变化的特性，采用,低温,-25,、,高温,+70,校核，如果低温出现曲线,2,或高温出现曲线,1,，应重新考虑光,伏电池组件的串联数，如将,17,串改为,16,串。,1.15,选择逆变器的关键条件,1.16,升压变压器选择,参数配置,大型光伏逆变器交流输出电压一般在,270320V,，电网电压,10,或,35KV,可以采用一级升压，否则应采用两级升压。,第一级升压变接线组别一般为,D Yn11 Yn11,，有利于抑制高次谐波。,第二级升压变接线组别一般为,Yn d11,1.17,电缆选择,光伏专用电缆：,直流耐压,1.8KV,导体（镀锡退火铜）,使用环境温度,-4090,绝缘层（辐照交联）,阻燃、耐日光、臭氧、酸碱,护套层（辐照交联）,导体截面积,/,载流量,：,1.5/30 2.5/41 4/55 6/70 10/98 16/132 25/176,其它常规电缆：,大中型地面光伏电站一般都建设在我国西部荒漠地区，电缆选择除按常规,选用,VV,、,YJV,、,YJY,等电力电缆，还要考虑小动物啃咬电缆外皮伤及电缆,绝缘，宜选用,VV,22,、,YJV,22,、,YJY,22,，电缆敷设可采用直埋或电缆沟方式,。,1.18,光伏电站功率输送线路,10KV/35KV,一般采用钢管塔，,110KV,及以上一般采用角钢铁塔。,钢管塔档距一般有,50/75,米，单回路造价,150,万,/120,万。,角钢铁塔档距一般,250500,米，单回路造价,65,万，档距越大造价相对越低。,1.19,电网接入系统设计,参照国家电网公司企业标准,Q/GDW 617-2011,1.20,防雷接地设计,参考标准：,GB50057-1994,建筑物防雷设计规范,DL/T 621-1997,交流电气装置的接地,SJ/T 11127-1997,光伏,(PV),发电系统过电压保护导则,GB/T 21431-2008,建筑物防雷装置检测技术规范,IEC 60364-7-712-2002,、,IEC 61557-4-2007,、,IEC 62305 1-5,基本原则：,支架等电位连接,光伏组件金属边框接地,接地电阻的设计，防雷地,10,、电气地,4,、电子设备地,1,。,接闪器的设计和布置,1.21,防雷接地设计参考,直击雷防护,感应雷防护,参考案 例,1.22,监控系统设计,（,1,）监控系统设计原则：大中型地面光伏电站既然是发电厂，电网公司就,要按照国家对发电厂的有关规范、规程要求对其运行进行管理控制，监控,设备一般配置如下：,*电力调度数据网设备屏；*电能质量在线监测设备屏；*光功率预测系统屏；,*数值天气预报系统屏；*远方电量计量表屏；*,GPS,对时屏；*远动工作屏；,*网络通信屏；*公用测控屏；*主变测控屏；*主变保护屏；*主变电度表屏；,*,110KV,线路保护屏；*,110KV,线路电压接口屏；*故障录波屏；*安稳控制屏；,*继电保护试验电源屏；*通信专业屏；*事故照明切换屏；*直流充电屏；,*直流放电屏；*,UPS,屏；*直流馈线屏；*蓄电池屏；*,10KV,开关柜综合保护；,注：根据电站电压等级及规模，上述设备有增有减。,1.22,监控系统设计,（,2,）网络示意图,1.22,监控系统设计,（,3,）光功率预测系统接线示意图,1.23,基于,SunInfo Logger,的远程监控,1.24,低电压穿越功能,T1=1,秒，,T2=3,秒,低电压穿越要求,绿色为并网电流波形，黄色为电网电压波形,某逆变器低电压穿越波,形,1.25,有功功率调节功能,根据远程调度指令，自动控制有功功率输出，保证逆变器最大输出有功功率不超过电网调度部门的给定值。,1.26,无功功率调节功能,根据远程调度指令或者根据电网设定的算法，并网逆变器自动在一定范围内进行无功功率补偿。,1.27,电网频率异常响应特性,大中型光伏电站应具备一定的耐受电网频率异常的能力。,1.28,不容忽视的系统效率,全系统效率图示,光伏组件,光伏阵列,直流线缆,光伏逆变器,升压变压器,“,木桶效应,”,损耗,MPPT,损耗,直流线损,逆变损耗,交流线损,变压器损耗,电网,(2%5%),(1%2%),(2%5%),(2%5%),(2%10%),(2%5%),光伏系统的每个环节都要精心设计，才能获得较高的转换效率。,根据每个环节的不同损耗，全系统效率变化范围,70%90%,。,1.29,系统效率与收益,光,伏,组,件,光,伏,阵,列,直,流,线,缆,光,伏,逆,变,器,交,流,线,缆,升,压,变,压,器,电,网,光伏发电,能量通道,对于一个,10MW,的光伏电站，如果效率损失,2%,，按照年利用小时数,1500h,，电价,1,元,/kWh,计算，,25,年将少收益,600,万元左右！,1.30,投资分析（以力诺德令哈,30MW,为例）,名 称,万元,元,/W,%,太阳能光伏电池组件,25500,8.5,65.77,逆变器（预装箱式、西门子与施耐德）,4260,1.42,10.99,螺旋地桩、支架、组件安装,3500,1.17,9.03,直流电缆、,1KV,低压电缆、,10KV,高压电缆,1128,0.376,2.91,10,及,110KV,开关及保护设备、调度、通信、综自,1105,0.368,2.85,3,公里,110KV,铁塔外线、对侧开关站设备,1032,0.344,2.66,10KV,及,110KV,两级升压变压器,910,0.303,2.35,土建、围墙、接地极等施工,685,0.228,1.77,直流侧电气施工、交流侧电气施工,531,0.117,1.37,非智能汇流箱,121,0.04,0.31,合计,注：,1),前三项约占,86%,，其余仅占,14%,；,2),以上不包括土地费、勘察设计环境评价等前期费用。,38772,12.924,2.1,光伏组件的遮挡问题,（,1,）灰尘、鸟粪、塑料袋、树叶等遮挡。,特别是后三项遮挡还会形成,热斑,效应。,光伏组件因灰尘遮挡将导致发电量下降（,5%10%,），需定期进行清洗。,便携式吹风机,解决办法,自来水清洗,2.2,光伏组件的遮挡问题,（,2,）光伏方阵阴影遮挡,光伏方阵前后间距设计不当，会造成阴影遮挡，将导致发电量下降（,5%10%,）。,对于西北地区日照时间较长特点，可以适当增大光伏方阵间距，以获得更长时间的不遮挡，提高系统发电量。,2.3,光伏组件的遮挡问题,（,3,）杂草遮挡,杂草遮挡也会导致发电量下降，需定期清理。,2.4,光伏组件串并联接线问题,连接线缠绕在一起，产生压降，损失发电量。,组件串并联的接线尽可能短！,2.4,光伏组件串并联接线问题,组件自带,0.9,米电缆，组件竖向布 汇流箱电缆余量过大，造成浪费。,置多余电缆引起压降损耗，投资,浪费。,2.4,光伏组件串并联接线问题,解决方案,-1,：,230W,多晶硅双排竖向布置,组件宽度,992,，组件自带二根连接线每根一般,0.9,米长，由上图可知，组件连接线每根长约,0.9,米，组件订货时可提出要求，每根长,0.5,米即可，这种导线每米一般,4,元,5,元，二根连接线节约,0.8,米，可节约资金,3.2,元,4,元，,1MW,太阳能方阵需要,4348,块组件，节约,1.39,1.74,万。,二排组件接线盒头对头，,10#,组件与,11#,组件连接线短。,二根引出线在一侧可节约去汇流箱的电缆，见下图。,2.4,光伏组件串并联接线问题,上图接线方式,20,块组件的二根引出线分别在两头，,01S,、,02S,比上页图在一侧引出将浪费,10,块组件宽度和组件连接缝宽度的电缆，,(992,20),10,1012010,米，二根,20,米，按,4,元,/,米，浪费,80,元。,上图组件功率共,9200W,，,1MW,组件方阵约有,109,个上图方阵，,10980,元,8720,元，,10MW,电站如忽略施工将多投资金,8.7,万元电缆费用。,2.4,光伏组件串并联接线问题,解决方案,-2,：,190W,单晶硅双排竖向布置,由于,190W,单晶硅输出电流相对较小，可将二串组件用双连接插头插座汇总后引向汇流箱，可节约去汇流箱的电缆。,2.4,光伏组件串并联接线问题,解决方案,-3,：,190W,单晶硅四排横向布置,此布置方式组件本身自带,0.9,米电缆基本用足，四组,11,串方阵外引电缆全部从方阵中部引出，不浪费电缆，比较合理。,直流线路尽量短的布局,2.5,光伏组件串并联接线问题,2.6,直流电缆压降对,MPPT,的影响,三路光伏方阵接至同一台逆变器，直流电缆长度不一致,直流电缆压降不相同，导致各光伏方阵的,MPPT,不相同,逆变器无法跟踪光伏方阵的最大输出功率，其输出功率（,Pm,）将发生偏移,发电量会损失,2%5%,左右！,2.7,直流电缆压降对,MPPT,的影响,汇流箱,逆变器,1,汇流箱,汇流箱,汇流箱,汇流箱,汇流箱,汇流箱,汇流箱,汇流箱,汇流箱,汇流箱,汇流箱,汇流箱,汇流箱,汇流箱,汇流箱,逆变器,2,1MW,并网单元接线示意图,光伏电站通常按照多个,1MW,单元方案进行设计，,1MW,单元配置,2,台,500kW,逆变器，,16,台,16,进,1,出汇流箱，汇流箱距离逆变器远近不一致，所以接至同一个逆变器的汇流箱，线缆长度应尽可能一致。,线缆的线径设计建议按照小于,2%,的损耗进行设计。,2.8,散热排风措施,风扇强制排风散热,风管集中排风散热,热量直接排在室内,室内温度升高,热量直接排向室外,室内温度相对较低,2.9,防尘防沙措施,常见方案：采用百叶窗和纱网进行防尘防沙。,铁纱网,百,叶,窗,弯管,2.10,防低温措施,室内环境温度低于,-25,时，建议安装电加热装置。,2.11,防火措施,消防通道,烟感探头及消防联动装置,灭火器,消防知识培训必不可少,2.12,逆变室方案对比,随着光伏电站规模的扩大，为了缩短施工周期，集装箱一体化逆变装置优势明显。,混凝土房,活动板房,集装箱一体化逆变房,3.1,日喀则,10MW,电站外景,3.2,日喀则,10MW,电站组件背面接线,3.3,日喀则,10MW,电站汇流箱接线,3.4,日喀则,10MW,电站施耐德,500KW,高原型逆变器,3.5,日喀则,10MW,电站卡罗拉,750KW,逆变器,3.6,日喀则,10MW,电站双分裂升压变压器,3.7,日喀则,10MW,电站,10KV,高压开关柜,3.8,日喀则,10MW,电站,35KV/12500KV,总升压变,3.9,日喀则,10MW,电站,35KV,开关设备,3.10,日喀则,10MW,电站总升压站概貌图,4.1,德令哈,30MW,电站外景,4.2,德令哈,30MW,电站外景,4.3,德令哈,30MW,电站,16,路汇流箱,主开关采用北京人民直流,塑壳断路器,GM5R-250PV,，,160A/1000V,熔断器采用上海诺雅克,Ex9FP-20A/1000V,浪涌保护器采用湖南普天,科比特,KBTE-1200CDC,，,20KA/40KA,，,Up3.8KA,4.4,德令哈,30MW,电站施耐德,2MW,预装箱式逆变器,及美式箱变,4.5,德令哈,30MW,电站西门子,2MW,预装箱式逆变器,及美式箱变,4.6,德令哈,30MW,电站,10KV,开关柜,4.7,德令哈,30MW,电站,SVG,无功补偿,4.8,德令哈,30MW,电站综合自动化,4.9,德令哈,30MW,电站,110KV/31500KVA,总升压变,4.10,德令哈,30MW,电站,110KV/31500KVA,总升压变,及,10KV,母线桥,4.11,德令哈,30MW,电站,110KV,开关设备,4.12,德令哈,30MW,电站,110KV,升压站避雷针,4.13,德令哈,30MW,电站,110KV,输电线路,4.14,德令哈,30MW,电站,110KV,输电线路,4.15,德令哈,30MW,电站,110KV,输电线路,谢谢,山东力诺太阳能电力工程有限公司,2012.1.7,