交大光伏太阳能电站系统设计方案项目概况：10兆瓦的太阳能光伏并网发电系统，推荐采用分块发电、集中并网方案，将系统分成10个1兆瓦的光伏并网发电单元，分别经过0.4KV/35KV变压配电装置并入电网，最终实现将整个光伏并网系统接入35KV中压交流电网进行并网发电的方案。

　　本系统按照10个1兆瓦的光伏并网发电单元进行设计，并且每个1兆瓦发电单元采用4台250KW并网逆变器的方案。每个光伏并网发电单元的电池组件采用串并联的方式组成多个太阳能电池阵列，太阳能电池阵列输入光伏方阵防雷汇流箱后接入直流配电柜，然后经光伏并网逆变器和交流防雷配电柜并入0.4KV/35KV变压配电装置。

　　单晶硅太阳能光伏组件具有电池转换效率高，商业化电池的转换效率在15%左右，其稳定性好，同等容量太阳能电池组件所占面积小，但是成本较高，每瓦售价约36-40元。

　　多晶硅太阳能光伏组件生产效率高，转换效率略低于单晶硅，商业化电池的转换效率在13%-15%，在寿命期内有一定的效率衰减，但成本较低，每瓦售价约34-36元。

　　并网光伏发电系统的总效率由光伏阵列的效率、逆变器效率、交流并网等三部分组成。

　　(1)光伏阵列效率η1：光伏阵列在1000W/㎡太阳辐射强度下，实际的直流输出功率与标称功率之比。光伏阵列在能量转换过程中的损失包括：组件的匹配损失、表面尘埃遮挡损失、不可利用的太阳辐射损失、温度影响、最大功率点跟踪精度、及直流线：逆变器输出的交流电功率与直流输入功率之比，取逆变器效率95%计算。

　　(3)交流并网效率η3：从逆变器输出至高压电网的传输效率，其中主要是升压变压器的效率，取变压器效率95%计算。

　　从气象站得到的资料，均为水平面上的太阳能辐射量，需要换算成光伏阵列倾斜面的辐射量才能进行发电量的计算。

　　对于某一倾角固定安装的光伏阵列，所接受的太阳辐射能与倾角有关，较简便的辐射量计算经验公式为：

　　根据当地气象局提供的太阳能辐射数据，按上述公式计算不同倾斜面的太阳辐射量，具体数据见下表：

　　太阳能光伏组件串联的组件数量Ns=560/23.5±0.5=24(块)，这里考虑温度变化系数，取太阳能电池组件18块串联，单列串联功率P=18×165Wp=2970Wp;

　　单台250KW逆变器需要配置太阳能电池组件串联的数量Np=250000÷2970≈85列，1兆瓦太阳能光伏电伏阵列单元设计为340列支路并联，共计6120块太阳能电池组件，实际功率达到1009.8KWp。

　　该工程光伏并网发电系统需要165Wp的多晶硅太阳能电池组件61200块，18块串联，3400列支路并联的阵列。

　　式中Φ为当地地理纬度(在北半球为正，南半球为负)，H为阵列前排最高点与后排组件最低位置的高度差)。

　　三)直流配电柜设计每台直流配电柜按照250KWp的直流配电单元进行设计，1兆瓦光伏并网单元需要4台直流配电柜。每个直流配电单元可接入10路光伏方阵防雷汇流箱，10兆瓦光伏并网系统共需配置40台直流配电柜。每台直流配电柜分别接入1台250KW逆变器

　　率光伏阵列在多台逆变器公用可分断直流母线时使用，可有效增加系统的总发电效率。

　　KM1～KM3闭合，并指定一台逆变器INV1首先工作，而其他逆变器处于待机状态。随着光伏阵列输出能量的不断增大，当INV1的功率达到80%以上时，控制直流接触器KM2断开，同时控制INV3进行工作。随着日照继续增大，将按上述顺序依次投入逆变器运行;太阳落山时，则按相反顺序依次断开逆变器。从而最大限度地减少每台逆变器在低负载、低效率状态下的运行时间，提高系统的整体发电效率。

　　四)太阳能光伏并网逆变器的选择此太阳能光伏并网发电系统设计为10个1兆瓦的光伏并网发电单元，每个并网发电单元需要4台功率为250KW的逆变器，整个系统配置40台此种型号的光伏并网逆变器，组成10兆瓦并网发电系统。选用性能可靠、效率高、可进行多机并联的逆变设备，本方案选用额定容量为250KW的逆变器，

　　选用光伏并网逆变器采用32位专用DSP(LF2407A)控制芯片，主电路采用智能功率IPM模块组装，运用电流控制型PWM有源逆变技术和优质进口高效隔离变压器，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：

　　(5)具有直流输入手动分断开关，交流电网手动分断开关，紧急停机操作开关。

　　(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(大于50条)，总发电量数据，历史发电量(按月、按年查询)数据。

　　250KW并网逆变器主电路的拓扑结构，并网逆变电源通过三相半桥变换器，将光伏阵列的直流电压变换为高频的三相斩波电压，并通过滤波器滤波变成正弦波电压接着通过三相变压器隔离升压后并入电网发电。为了使光伏阵列以最大功率发电，在直流侧加入了先进的MPPT算法。

　　五)交流防雷配电柜设计按照2个250KWp的并网单元配置1台交流防雷配电柜进行设计，即每台交流配电柜可接入2台250KW逆变器的交流防雷配电及计量装置，系统共需配置20台交流防雷配电柜。

　　每台逆变器的交流输出接入交流配电柜，经交流断路器接入升压变压器的0.4KV侧，并配有逆变器的发电计量表。每台交流配电柜装有交流电网电压表和输出电流表，可以直观地显示电网侧电压及发电电流。

　　六)交流升压变压器并网逆变器输出为三相0.4KV电压，考虑到当地电网情况，需要采用35KV电压并网。由于低压侧电流大，考虑线KVA升压变压器分支路升压，变压器

　　本系统由10个1兆瓦的光伏单元组成，总装机10兆瓦，太阳能光伏并网发电系统接入35KV/50Hz的中压交流电网，按照2兆瓦并网单元配置1套35KV/0.4KV的变压及配电系统进行设计，即系统需要配置5套35KV/0.4KV的变压及配电系统。每套35KV中压交流电网接入方案描述如下：

　　35KV/0.4KV配电变压器的保护配置采用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。

　　系统中采用的负荷开关，通常为具有接通、隔断和接地功能的三工位负荷开关。变压器馈线间隔还增加高遮断容量后备式限流熔断器来提供保护。这是一种简单、可靠而又经济的配电方式。

　　熔断器的特性要求具有精确的时间-电流特性(可提供精确的始熔曲线和熔断曲线);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。

　　根据以上特性，可以把该熔断器作为线路保护，和并网逆变器以及整个光伏并网系统的保护使用，并通过选择合适的熔丝曲线和配合，实现上级熔断器与下级熔断器及熔断器与变电站保护之间的配合。

　　对于35kV线kV电网继电保护装置运行整定规程》要求：除极少数有稳定问题的线路外，线路保护动作时间以保护电力设备的安全和满足规程要求的选择性为主要依据，不必要求速动保护快速切除故障。

　　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。

　　该中压防雷保护单元选用复合式过电压保护器，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。

　　该复合式过电压保护器不但能保护截流过电压、多次重燃过电压及三相同时开断过电压，而且能保护雷电过电压。

　　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，故用户在安装时，无需考虑它的相间距离和对地距离。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。

　　设置自控接入装置对消除谐振过电压也具有一定作用。当谐振过电压幅值高至危害电气设备时，该防雷模块接入电网，电容器增大主回路电容，有利于破坏谐振条件，电阻阻尼震荡，有利于降低谐振过电压幅值。所以可以在高次谐波含量较高的电网中工作，适应的电网运行环境更广。

　　另外，该防雷单元可增设自动控制设备，如放电记录器，清晰掌控工作动作状况。可以配置自动脱离装置，当设备过压或处于故障时，脱离开电网，确保正常运行。

　　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，建议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。

　　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。

　　系统采用高性能工业控制PC机作为系统的监控主机，可以每天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SPS-PVNET(Ver2.0)。该软件可连续记录运行数据和故障数据：

　　(1)要求提供多机通讯软件，采用RS485或Ethernet(以太网)远程通讯方式，实时采集电站设备运行状态及工作参数并上传到监控主机。

　　①可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。

　　③监控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因包括以下内容：

　　(3)要求监控软件集成环境监测功能，主要包括日照强度、风速、风向、室外温度、室内温度和电池板温度等参量。

　　(4)要求最短每隔5分钟存储一次电站所有运行数据，包括环境数据。故障数据需要实时存储。

　　(5)要求至少可以连续存储20年以上的电站所有的运行数据和所有的故障纪录。

　　在太阳能光伏发电场内配置1套环境监测仪，实时监测日照强度、风速、风向、温度等参数。

　　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。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。

　　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。

　　(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米深地线扁钢，添加降阻剂并引出地线铜芯电缆，接地电阻应小于4欧姆。

　　(2)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。