【收藏】光伏领跑者电站典型设计方案

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楼主 2020-01-16 21:33:14
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光伏领跑者计划于2015年启动,其初衷是促进光伏发电技术进步、产业升级、市场应用和成本下降。通过市场支持和试验示范,以点带面,加速技术成果向市场应用转化,淘汰落后技术、产能,实现2020年光伏发电用电侧平价上网目标。首批领跑者计划专案1GW选址在山西大同采煤沉陷区,共有7个100MW专案、6个50MW专案,在2015年6月下旬并网。2016年光伏领跑者计划有8个基地项目共5.5GW,增加了竞价上网的内容,将电价作为主要竞争条件。2017年共有6.5GW,10个应用领跑基地和3个技术领跑基地,要求分别于2018年底和2019年上半年之前全部建成并网发电。


1、光伏领跑者地形情况

    

光伏领跑者基地多数以采煤、采油沉陷区为主,还有一些是盐碱地,以及铜矿、或者其它矿区,各种各样的地形都有。大部分地方多丘陵,地形复杂多变;也有稍微平坦的地区,采取整治措施后,使土地恢复原有的适宜性和生产力,可以做光伏农业大棚;有少部分地方则比较平坦。光伏领跑者基地一般容量在50MW以上,以220KV高压实现并网发电。


2、组件的选取

    

2017年领跑者技术指标进一步提高。其中,多晶硅电池和组件转换效率分别达到19.5%和17%以上,单晶硅电池和组件转换效率分别达到21%和18%以上,对于60片组件,多晶在275W以上,单晶在290W以上,对于72片组件,多晶在335W以上,单晶在350W以上才能达到要求。


3、采用耐候钢支架

    

耐候钢是指添加少量合金元素,使其耐大气腐蚀性能获得明显改善的一类低合金钢。它的表面能形成保护性锈层,有效阻滞腐蚀介质的渗入和传输,往往使用时间愈长,其耐候的作用愈突出。


耐候钢的耐候性为普碳钢的2~8倍,同时具有耐锈,使构件抗腐蚀延寿、减薄降耗,省工节能等特点,主要用于铁道、车辆、桥梁、塔架等长期暴露在大气中使用的钢结构,也被用来制造集装箱、铁道车辆、石油井架、海港建筑、采油平台及化工石油设备中含硫化氢腐蚀介质的容器等结构件。与不锈钢相比,耐候钢只有微量的合金元素,这些合金元素的总量占比只有百分之几,不像不锈钢达到百分之十几,因此价格较为低廉。


相比镀锌钢,耐候钢有几大优势第一不会由于锌层脱落对土壤造成污染,更节能环保。第二造价低廉,每吨耐候钢支架比镀锌支架节约1000元,中广核阳泉领跑者项目初步设计螺旋管桩和支架需要8000吨钢材,采用耐候钢成本降低800万元,约合8分钱/瓦。第三耐候钢不需要像镀锌钢那样修复涂层,后期维护费用较低。


4、逆变器的选取及系统方案

1)

多路MPPT组串式方案


如果山地有多个坡度,多个方位角,平地很少,无法做土地平整,朝向正南的地形也有限,每一个方阵的功率小于60kW,为了保证容量必须充分利用东南、西南坡以及东向、西向坡。此时电池板的安装朝向无法完全朝南布置,可以采用多路MPPT的组串式逆变器,精确跟踪到每1~2个组串,充分挖掘每一块电池板的最大输出功率,大大缩小因为距离和遮挡等原因导致的组件失配损失,组串式方案可很好地适应山地、丘陵的阴影遮挡、组件朝向不一致等因素。


系统采用多台组串式逆变器并联,再升压进入高压电网的方式。设计采用80KW逆变器,每12台逆变器进行1次汇流,再接入1台高效35KV升压变压器(0.48/35KV,1000KVA)接入本地的35KV中压电网,实现并网发电功能。



光伏电站选用的太阳电池组件功率为335W,21串12并,每台逆变器接入252块组件,共84.42KW。



2)

单路MPPT组串式方案


在一些平地相对较多,光照条件好的地区,每一个方阵的功率小于100kW大于60kW,建议选择单路MPPT,单级结构的逆变器,可以提高系统可靠性,降低系统成本。系统采用多台组串式逆变器并联,再升压进入高压电网的方式。设计采用60KW逆变器,每16台逆变器进行1次汇流,再接入1台高效35KV升压变压器(0.4/35KV,1000KVA)接入本地的35KV中压电网,实现并网发电功能。

光伏电站选用的太阳电池组件功率为335W,19串10并,每台逆变器接入190块组件,共63.65kW。


3)

集中式逆变器: 


集中并网方案适用于相对平坦,组件布局相对集中,组件朝向一致无遮挡的方阵的功率大于100kW的电站。此类电站采用1.7MW为一子系统,整个电站由若干个1.7MW子系统组成,每个子系统输出经汇流后集中并网。每个1.7MW子系统为一个户外逆变器机房,配置2台850KW并网逆变器,输出额定电压为三相400V,频率为50Hz;经过1台高效35KV双分裂升压变压器(0.4/0.4/35KV,1700KVA)T接入本地的35KV中压电网,实现并网发电功能。


光伏电站选用的太阳电池组件功率为340W,每组串数为20个,该组串的输出功率为6.8kW, 选用16路直流防雷汇流箱,每个汇流箱接320块组件,总功率108.8KW,每台逆变器接8个汇流箱。系统共接入2560块组件,总功率870.4KW。


逆变器采用内部集成直流配电设计,有汇流和防逆流功能。直流配电柜可根据用户配置,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。


兆瓦级户外逆变单元,是将两台850KW逆变器集中安装在一个特制机房内,完成光伏发电系统的并网控制、数据采集和远程传输功能。与传统现场建造的逆变器机房相比,箱式光伏逆变站具有成本低、安装调试简单、外形美观的特点。不需要建机房,可以节省成本,缩短建设工期。

方阵的功率和逆变器方案:


每一个方阵的功率逆变器方案
1小于50kW多路MPPT组串式方案
2小于100kW大于50kW单路MPPT组串式方案
3大于100kW集中式或单路MPPT组串式逆变器方案


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          村级光伏扶贫电站典型设计方案

2017年7月,国家能源局、国务院扶贫办公布的《关于“十三五”光伏扶贫计划编制有关事项的通知》提出,以村级光伏扶贫电站为主要建设模式,村级电站应在建档立卡贫困村建设,单个村级电站容量控制在300千瓦左右(具备就近接入条件的可放大至500千瓦)。


目前光伏扶贫模式有集中式电站、户用电站、村级光伏扶贫电站、光伏农业电站四大类。集中式电站一般在2MW到20MW之间,需要指标,占地比较大,投资也比较大,一般用于镇一级集中扶贫,如何投资,管理和分配是一个大问题,电村电网容量较少,有很多地方不适合建大型电站;户用电站一般是3-5kW,安装在贫困户家里,不需要占用地面,容量也不大,但是贫困户的房屋一般比较破旧,安装不方便,也难以保证25年的寿命;光伏农业电站不占用农地,可以一边发电,一边种植农作物,但对土地要求较高,初始投入大,对电站管理也比较高。村级电站建设对于电网接入的要求稍低,经过“十二五”改造之后,农村电网目前可接入光伏电站容量大大增加,基础配套设施能够满足需求。同时,在“十三五”农村电网改造和建设过程中,国家电网也明确承诺,对发展光伏扶贫的贫困村,对电网的改造给予优先支持,电站建好后需及时实现电站并网。


目前,我国12万8000个贫困村有一半适合建村级电站,村级电站将成为“十三五”时期光伏扶贫的主要模式。村级电站的建设规模普遍比较小,更容易协调落实建设用地;此外,村级电站扶贫模式解决了贫困村无集体经济收入的问题。据了解,在全国各地推进精准扶贫的过程中,村级集体经济收入很难得到有效解决。2014年建档立卡识别出12.8万贫困村,其中90%没有集体经济收入,而村级电站的收益除分给贫困户外,其余由村集体获得,如果村集体有了经济收入,就可以有效解决“空壳村”的问题。


1、选择合适的光伏组件

    

光伏组件有多晶硅,单晶硅,薄膜三种技术路线,各种技术都有优点和缺点。在同等条件下,光伏系统的效率只和组件的标称功率有关,和组件的效率没有直接关系。2017年组件出现了很多新技术,如PREC、多主栅、无主栅、N型组件、双面发电组件,要根据实际情况选择,技术组件技术成熟,国内一线和二线品牌的组件生产厂家质量都比较可靠,要选择从可靠的渠道去购买。光伏组件有60片电池和72片电池两种,72片组件面积大、重量沉,搬运与安装的难度相比60片更大一些,在坡度较大的山地以及屋顶,选择60片更有优势,另外各厂家60片的产能要更高一些。72片组件单块功率大,相同装机容量情况下,功率大的组件使用的总数量少,组件数量少意味着组件间连接点少,线缆用量少,系统整体损耗也会有所降低。60片or72片在选择时,尽量从设备安装条件、组件每瓦价格、厂家供货量、装机容量、系统造价几个因素综合考虑。



2、选择合适的电气技术方案

    

逆变器作为光伏系统的桥梁,成本占比低但对系统成本和发电量影响大。按照安装环境的不同,设计两种逆变器方案。平地无遮挡,光照条件好的地区,建议选择单路MPPT,单级结构的逆变器,可以提高系统可靠性,降低系统成本;地形复杂山丘电站,存在朝向不一致和局部遮挡的现象,且不同的山丘遮挡特性不一样,带来组件失配问题,不得不选择多路MPPT,那么每路MPPT 2个组串输入的逆变器会是较好的选择,无熔丝易损件、故障定位准确度高,维护更简单。

逆变器是光伏系统最容易出故障的设备之一,设计和安装时要注意,有经验的EPC安装商,逆变器故障率要比没有经验的安装商低30%以上,所以经验很重要。逆变器运输和安装时,要轻拿轻放,避免里面的接头松动。温度对逆变器主要部件寿命影响较大,逆变器要避免阳光直晒,安装在通风散热的地方;组件和逆变器匹配要注意,逆变器不要长时间工作在满载状态。

3、80kW村级光伏扶贫电站方案

    

方案1,系统采用72片340Wp光伏组,20串12并共240块组成,总功率 81.6KWp。采用1台80KW光伏逆变器,接入380V线,送入光伏并网接入配电箱,再接入10kV柱上变压器380V母线端。


方案2,系统采用60片280Wp光伏组件,24串12并共288块组成,总功率 80.64KWp。采用1台80KW光伏逆变器,接入380V线,送入光伏并网接入配电箱,再接入10kV柱上变压器380V母线端。



逆变器最大直流电压(最大阵列开路电压)为1100V,最大功率电压跟踪范围为200~1000V,MPPT路数为6路/2并。每个太阳电池组件额定工作电压为38V,开路电压为47V,在环境温度为25±2℃、太阳辐射照度为1000W/m2的额定工况下,20个太阳电池串联支路额定工作电压为760V,开路电压940V,均在逆变器允许输入范围内,可确保正常工作。在工况变化时考虑在平均极端环境温度为-25℃时,太阳能电池组件串的最大开路电压为20×38×(0.3%×50+1)=1081V,满足1100V最高电压要求。


系统配置

4、常用村级光伏扶贫系统配置

    


5、常用村级光伏扶贫电站系统方案


(1)60kW电气方案


(2)70kW电气方案



(3)80kW电气方案1


(4)80kW电气方案2



来源:古瑞瓦特


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