中兴昆腾电站级光伏并网解决方案

一、系统方案简介 此方案适用于地面光伏发电系统，系统采用分块发电，集中并网方式。此类电站一般采用1MW为一子系统，整个电站由若干个1MW子系统组成，每个1MW子系统输出经汇流后集中并网。每个1MW子系统设计为2个500KW并网发电单元，配置2台500KW并网逆变器，型号为SS-500-IH，不含隔离变压器，输出额定电压为三相270V，50Hz；经过1台高效10KV双分裂升压变压器（0.27/0.27/10KV，1000KVA）T接入本地的10KV中压电网（此双分裂升压变压器需要定制，用户自配），实现并网发电功能。系统原理框图如下：光伏并网发电系统的主要组成包括：（1） 太阳能电池组件及其支架；（2） 直流防雷汇流箱；（3） 光伏并网逆变器；（4） 系统通讯及监控装置；（5） 系统发电计量装置；（6） 系统防雷接地装置；（7） 土建及配电房等基础设施；（8） 整个系统的电缆连接线。 二、设计过程2.1光伏并网逆变器的选择我公司生产全系列的针对光伏并网系统的并网逆变器，可满足不同功率等级、不同电压等级的需要。我公司型号为SS-500-IH的光伏并网逆变器。可以实现多台并联，组成并网发电系统。可以根据实际需要，选择最近的并网点实现并网发电。2.1.1性能特点简介 SS-500-IH光伏并网逆变器采用美国TI公司32位专用DSP(28355)控制芯片，功率器件采用工业级的IGBT，直流母线采用金属化薄膜电容，低杂散电感的叠层母排技术，运用电流控制型PWM有源逆变技术和优质高效隔离变压器，可靠性高，保护功能齐全，且具有电网侧高功率因数正弦波电流、无谐波污染供电等特点。该并网逆变器的主要技术性能特点如下：（1） 采用美国TI公司32位DSP芯片进行控制；（2） 采用英飞凌公司第四代功率模块；（3） 太阳电池组件最大功率跟踪技术(MPPT)；（4） 50Hz工频隔离变压器，实现光伏阵列和电网之间的相互隔离；（5） 具有直流输入手动分断开关，交流电网手动分断开关。（6） 具有先进的孤岛效应检测方案；（7） 具有过载、短路、电网异常等故障保护及告警功能；（8） 宽直流输入电压范围(450V～850V)，整机效率高达96%；（9） 人性化的LCD液晶界面，通过按键操作，液晶显示屏(LCD)可清晰显示实时各项运行数 据，实时故障数据，历史故障数据，总发电量数据，历史发电量数据。（10） 逆变器具有完善的监控功能；（11） 可提供RS485或Ethernet（以太网）远程通讯接口。其中RS485遵循Modbus通讯协议；Ethernet（以太网）接口支持TCP/IP协议 ，支持动态(DHCP)或静态获取IP 地址；（12） 逆变器具有CE认证资质部门出具的CE安全证书。2.1.2拓扑结构 SS-500-IH并网逆变器主电路的拓扑结构如上图所示。2.1.3技术指标， 型 号 SS-500-IH 隔离方式 无隔离 最大太阳电池阵列功率 550KW 最大阵列开路电压 1000V 最大功率点跟踪（MPPT）范围 450V～820V 最大阵列输入电流 1200A MPPT精度 >99％ 额定交流输出功率 500KW 总电流波形畸变率 <3%（额定功率时） 功率因数 >0.99 最大效率 98.5% 额定输出电压 270VAC 额定输出频率 50Hz/60Hz 额定输出电流 1176A 保护功能 极性反接保护、短路保护、孤岛效应保护、过热保护、直流过载保护、接地保护 通讯接口（选配） RS485或以太网 使用环境温度 －20℃～＋50℃ 使用环境湿度 0～95% 尺寸（高×宽×深）mm 2180×2400×800 噪音 ＜65dB 防护等级 IP20（室内） 电网监控 按照 UL1741标准 电磁兼容性 EN50081,part1；EN50082,part1 电网干扰 EN61000-3-4 认证 CQC 2.2太阳电池阵列的设计光伏组件的串并联设计1. 假设光伏电站选用的太阳电池组件功率为280W，额定工作电压为35.2V，额定工作电流7.95A，短路电流为8.33A，开路电压为44.8V，尺寸为1956×992×50；选用我公司500kW逆变器，直流输入范围为450V-820V，建议直流电压串连后额定工作电压为650V左右，逆变器的性能和效率将达到最大，那么一组串中的串联数可选为18个，该组件串的输出功率为5.04kW，输出电压为634V，开路电压806V，每台逆变器通过汇流箱并联接入100个这样的组件串。2. 在组件的串联电路中，要求同一个组件串中每块组件的工作电流要相同，在并联电路中，要求每个组件串的电压要相同，否则会影响整个系统的效率。2.3直流防雷汇流箱设计系统配置10台10路直流防雷汇流箱， 1个汇流箱接10路组件串，每个直流配电单元经过直流断路器和防雷器后输入到的直流配电柜。2.4直流配电柜设计 直流配电柜可根据用户配置，每台配电柜最多接15路直流汇流箱，直流输入回路都配有可分断的直流断路器和直流电压表，根据用户要求，可选配熔断器，防雷器，防反二极管等。2.5监控装置 系统采用高性能工业控制PC机作为系统的监控主机，可以连续每天24小时不间断对所有的并网逆变器进行运行数据的监测。光伏并网系统的监测软件使用本公司开发的大型光伏并网系统专用网络版监测软件。该软件可连续记录运行数据和故障数据。显示单元，用户可以选用大的液晶电视作为显示输出接口，这样将具有非常好的展示效果。2.6环境监测仪该装置由风速传感器、风向传感器、日照辐射表、测温探头、控制盒及支架组成，适用于气象、军事、船空、海港、环保、工业、农业、交通等部门测量水平风参量及太阳辐射能量的测量。可测量环境温度、风速、风向和辐射强度等参量，其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。2.7系统防雷接地装置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。系统的防雷接地装置措施有多种方法，主要有以下几个方面供参考：（1）地线是避雷、防雷的关键，在进行配电室基础建设和太阳电池方阵基础建设的同时，选择电厂附近土层较厚、潮湿的地点，挖1～2米深地线坑，采用40扁钢，添加降阻剂并引出地线，引出线采用35mm2铜芯电缆，接地电阻应小于4欧姆。（2）在配电室附近建一避雷针，高15米，并单独做一地线，方法同上。（3）直流侧防雷措施：电池支架应保证良好的接地，太阳能电池阵列连接电缆接入光伏阵列防雷汇流箱，汇流箱内含高压防雷器保护装置，电池阵列汇流后再接入直流防雷配电柜，经过多级防雷装置可有效地避免雷击导致设备的损坏。（3）交流侧防雷措施：每台逆变器的交流输出经交流防雷柜（内含防雷保护装置）接入电网，可有效地避免雷击和电网浪涌导致设备的损坏，所有的机柜要有良好的接地。 三、系统主要配置清单 序号 名称 型号规格 数量 厂家 1 太阳电池组件 280W 1800 用户自备 2 电池支架 - 与电池配套 中兴昆腾 3 直流防雷配电柜 2 1台 中兴昆腾 4 交流防雷配电柜 － 1台 中兴昆腾 5 光伏并网逆变器   1台 中兴昆腾 6 监控软件   1套 中兴昆腾 7 工控机   1台 中兴昆腾 8 环境监测仪 － 1台 中兴昆腾 9 液晶显示器 － 1台 用户自备 10 防雷系统和接地装置 － 1套 用户自备 11 土建及配电系统 － 1套 用户自备 12 系统连接电缆线 － 1套 用户自备