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10mw光伏电站并网系统工程项目技术方案

10MWp光伏并网系统工程
项目实施技术方案

目 录
一、10MWP光伏电站系统图 3
二、整个系统配置一览表 4
三、10MWP光伏系统电气设计 5
3.1电池板 5
3.2直流汇流箱 5
3.3直流配电柜 5
3.4并网逆变器 6
3.5 升压变压器（此项目地如果无可使用变压器） 6
3.6 预装箱 6
3.7监控装置 6
四、光伏阵列防雷汇流箱 7
4.1性能特点 7
4.2 原理框图 7
4.3 技术参数 8
4.4 设备图片 8
五、直流配电柜 9
5.1电气原理图 9
5.2技术参数 10
5.3设备图片 11
六、并网逆变器 12
6.1本企业生产的逆变器执行相关规范和标准 12
6.2性能特点 13
6.3电路结构 14
6.4 技术参数 15
6.5设备图片 17
七、逆变预装箱设计 18
八、监控系统设计 21
8.1系统介绍 21
8.2监控内容 21
8.3环境监测仪 23

26

一、10MWp光伏电站系统图

10MW光伏系统设计

二、整个系统配置一览表

序号
名称
规格型号及参数
单位
数量
1
光伏电池板
240wp 工作电压30V
块
41800
2
光伏防雷汇流箱
BH10A-22，输入路数22路
台
100
3
直流配电柜
500KW直流配电柜，输入路数5路，具备电流监测功能
台
20
4
光伏并网逆变器
BNSG-500KTL无隔离变压器型，额定交流输出电压：AC270V
台
20台
5
双分裂升压变压器
0.27/10KV双分裂式变压器（1250kva）
台
10
6
逆变器预装箱
撬装式
台
10
7
监控装置
环境监测仪
PC-4型自动气象站
台
1
8
数据采集器
-
台
10
6
多机版监控软件
-
台
1
7
工控机
-
台
1

三、10MWp光伏系统电气设计
根据系统设计要求，10MW光伏电站接入10KV电网实现并网发电。本系统采用一次升压设计方案，即从0.27KV升压至10KV。
系统按照10个1MW并网发电单元进行设计，其中：每个1MW并网发电单元都配置2台500KW三相并网逆变器，经1台0.27/0.27/10KV(1250KVA)双分裂升压变接入10KV电网。整个系统除了光伏组件和光伏阵列防雷汇流箱安装在室外，逆变器及升压配电装置需安装在室内。
3.1电池板
本系统中，所有的电池板均采用240Wp的电池板，，工作电压30V，开环电压为36V,考虑到工程所在项目地及逆变器的耐压和最佳效率，选择19节电池板串联。
根据项目实际情况，全年最低和最高温分别是-10度和34度，年均温18计算
-10℃组件开路电压=19串*36V*｛1+︱25℃-（-10）℃︳*0.33%｝=763V；
34℃组件开路电压=19串*36V*｛1-︱25℃-34℃︳*0.33%｝=663.68V；
每个500KW光伏矩阵，需要配置110个电池串列，2090块电池板。
整个光伏系统工程，共需要配置2090*20=41800块电池板，总功率为10.0310MWp。
3.2直流汇流箱
为了减少光伏组件到逆变器之间的连接线，方便操作和维护，系统采用分段连接，逐级汇流的方式接线。
在本系统中，选用22汇1汇流箱，每22个电池串接入一台汇流箱，型号为BH10A-22,
对于每个500KW的光伏矩阵，共110个电池串，需要配置5台22汇1光伏阵列汇流箱。
整个10MW的光伏并网系统共需配置5*20=100台汇流箱。
3.3直流配电柜
为减少逆变器进线回路数，一般光伏组件阵列通过直流防雷汇流箱在室外进行汇流后，通过电缆接至配电房的直流防雷配电柜再进行一次总汇流，与光伏逆变器相匹配。
每台500KW逆变器配置1台500KW直流配电柜(5路进1路出)。
整个10MW的光伏并网系统共需配置1*20=20台直流配电柜。
3.4并网逆变器
对于并网系统，逆变器的转换效率对整个系统起到了关键性的作用。
整个系统需用不带隔离变型光伏并网逆变器，最大的特点就是效率高，成本低。
整个系统需要配置20台光伏并网逆变器，型号为BNSG-500KTL。
3.5 升压变压器（此项目地如果无可使用变压器）
每个1MW并网发电单元配置1套0.27/10KV升压装置。
整个10MW系统共配置10套0.27/35KV升压装置。
3.6 预装箱
每二台500KW逆变器组成一个1MW单元，连同直流开关柜组成一套预装箱式逆变单元，
整个系统共需配置10套预装箱。
3.7监控装置
为了实时监测分系统并网发电系统的运行状态和工作参数，以及现场的环境情况，每个区域需配置1台环境检测仪实时显示监测数据。
整个光伏系统，共分为10个光伏区域，需配置10台数据采集器。

四、光伏阵列防雷汇流箱
整个10MW系统，共需100台22汇1汇流箱，型号为BH10A-22。
4.1性能特点
该汇流箱具有以下特点：
1) 防护等级IP65，防水、防灰、防锈、防晒、防盐雾，满足室外安装的要求；
2) 可同时接入22路电池串列，每路电池串列的允许额定电流10A；
3) 每路接入电池串列的开路电压值可达1000V；
4) 直流输出母线的正极对地、负极对地配有光伏专用防雷器，选用菲尼克斯品牌防雷器，其额定电流≥15KA，最大电流≥30KA；
5) 每路直流输入端均配有耐压等级为1200V的防反二极管。
4.2 原理框图
汇流箱的电气原理框图如下图所示：

4.3 技术参数
光伏阵列防雷汇流箱的技术参数如下：
型号
BH10A-22
直流输入路数
22路
直流输出路数
1路
光伏阵列输入电压范围（V）
DC480~880
每路工作电流
<10a
环境湿度
0~99%
环境温度
-25℃~+60℃
防护等级
IP65（室外）

4.4 设备图片

五、直流配电柜
整个系统需配置 20台500KW直流配电柜。
直流防雷配电柜的每个配电单元都具有可分断的直流断路器、防反二极管和防雷器。断路器选用ABB品牌，防雷器选用菲尼克斯品牌。
5.1电气原理图

5.2技术参数

规格
BPG-500KW
直流输入路数
5路（5路正极，5路负极）
直流输出路数
1路（1路正极，1路负极）
每回路额定输入直流电流
200A
绝缘等级
2500vac，1分钟
直流输出侧配菲尼克斯防雷器
额定电流≥15KA，最大电流≥30KA
防护等级
IP20（室内）
使用环境温度
－25℃～＋55℃
使用环境湿度
0～95%，不结露
运行的海拔高度
6000米（超过2000米需降额使用）
冷却方式
强制风冷
噪音
≤50dB

5.3设备图片

直流配电柜（以实物为准，此图仅供参考）

六、并网逆变器
6.1本企业生产的逆变器执行相关规范和标准
GB 18479-2001 地面用光伏(PV)发电系统 概述和导则
DL/T 527—2002 静态继电保护装置逆变电源技术条件
GB/T 13384—1992 机电产品包装通用技术条件
GB/T 191-2008 包装储运图示标志
GB/T 14537—1993 量度继电器和保护装置的冲击与碰撞试验
GB 16836—1997 量度继电器和保护装置安全设计的一般要求
DL/T 478—2001 静态继电保护及安全自动装置通用技术条件
GB/T 19939-2005 光伏系统并网技术要求
GB/T 20046-2006 光伏（PV）系统电网接口特性（IEC 61727:2004,MOD）
GB/Z 19964-2005 光伏发电站接入电力系统技术规定
GB/T 2423.1-2001 电工电子产品基本环境试验规程 试验A：低温试验方法
GB/T 2423.2-2001 电工电子产品基本环境试验规程 试验B：高温试验方法
GB/T 2423.9-2001 电工电子产品基本环境试验规程 试验Cb：设备用恒定湿热试验方法
GB 4208-2008 外壳防护等级（IP代码）（IEC 60529:1998）
GB 3859.2-1993 半导体变流器 应用导则
GB/T 14549-1993 电能质量 公用电网谐波
GB/T 15543-1995 电能质量 三相电压允许不平衡度
GB/T12325-2003 电能质量 供电电压允许偏差
GB/T15945-1995 电能质量 电力系统频率允许偏差
GB 19939-2005 太阳能光伏发电系统并网技术要求
SJ 11127-1997 光伏（PV）发电系统的过电压保护——导则
GB 20513-2006 光伏系统性能监测 测量、数据交换和分析导则
GB 20514-2006 光伏系统功率调节器效率测量程序
GB 4208-2008 外壳防护等级（IP代码）
GB/T4942.2-1993 低压电器外壳防护等级
GB 3859.2-1993 半导体变流器 应用导则
Q/SPS 22-2007 并网光伏发电专用逆变器技术要求和试验方法
电磁兼容性相关标准：EN50081或同级以上标准
EMC相关标准： EN50082或同级以上标准
电网干扰相关标准： EN61000或同级以上标准
电网监控相关标准： UL1741或同级以上标准
电磁干扰相关标准： GB9254或同级以上标准
GB/T14598.9 辐射电磁场干扰试验
GB/T14598.14 静电放电试验
GB/T17626.8 工频磁场抗扰度试验
GB/T14598.3-93 6.0 绝缘试验
JB-T7064-1993 半导体逆变器通用技术条件
6.2性能特点
BNSG系列并网逆变器采用美国TI公司专用DSP控制芯片，主电路采用日本三菱IGBT模块组装，运用电流控制型PWM有源逆变技术，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性能特点如下：
(1) 主电路采用美国TI公司生产的DSP芯片、德国英飞凌IGBT模块、驱动保护为日本三菱机芯,并网输出部分采用交流滤波器,机器轻便可靠性高；
(2) 采用SPWM脉宽调制技术，纯净正弦波输出，自动与电网同步跟踪，功率因数接近1，电流谐波含量低，对公共电网无污染，无冲击；
(3) 逆变并网电流闭环控制，可控可调；
(4) 输入直流电压范围宽，适应不同场合需求；
(5) 频率扰动检出技术，实现反孤岛控制；
(6) 具有全方位的电源保护方案和完善的自我检测和保护功能。在出现系统故障时将停止并网逆变；
(7) 电路结构紧凑、最大效率>98%；
(8) 室内型不锈钢外壳，防护等级可达到IP20；
(9) 可选RS232/RS485/以太网/GPRS通讯，上位机监控，实现远程数据采集和监视；
（10）逆变器具有低电压穿越功能，有功功率、无功功率可调功能满足《国家电网公司光伏电站接入电网技术规定（试行）》、山东电网光伏电站调度管理规定（试行）和山东电网光伏电站并网检测规程（试行）中的要求；
（11）逆变器本身要求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；
（12）逆变器在柜顶设有向上的散热排风口，并提供风道接口；
（13）逆变器具有国家级权威电力部门的检测报告和省级科技厅鉴定报告,并取得金太阳认证；
（14）逆变器功率因数范围为±99%，在功率因数可调范围内，不影响最大有功功率输出。
6.3电路结构
无隔离变压器型逆变器是一款高效率的太阳能逆变器。它没有配备低压变压器，需要一个适当的外部中压变压器才能向电网送电。
并网逆变电源通过三相桥式变换器，将光伏阵列输出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外置的三相变压器隔离升压（根据接入电网要求，变压器另配）后并入电网发电。为了使光伏阵列以最大功率发电，在直流侧使用了先进的MPPT算法。

BNSG-500KTL主电路示意图
6.4 技术参数
型 号
BNSG-500KTL
隔离方式
无隔离变压器
光伏电池直流连接数据
推荐太阳电池阵列功率
500KWp
最大太阳电池阵列功率
550KWp
最大直流输入电压
800Vdc
Mppt范围
450Vdc～780Vdc
最大输入电流
1200A
直流电压波动
<3%
电网连接数据
额定电网电压
270VAC,50Hz
允许电网电压范围（三相）
230～310VAC
额定电网频率
50Hz
电网频率波动范围
47.5~51.5Hz
额定交流输出功率
500KW
最大交流输出功率
550KW
最大交流输出电流
1070A
总电流波形畸变率
<3%（额定功率时）
功率因数
>0.99
效率
最大效率
98.5%
欧洲效率
98.3%
系统参数
夜间自耗电
<100W
自动投运条件
直流输入及电网满足要求，逆变器自动运行
断电后自动重启时间
3min
保护功能
直流、交流过压及欠压保护，交流过、欠频保护，过载保护，短路保护，漏电保护，过热保护，防孤岛保护等
通讯接口
RS485/RS232/以太网/GPRS(可选)
电气绝缘性能
直流输入对地
2500VAC，1分钟
直流与交流之间
2500VAC，1分钟
安装环境
使用环境温度
－25℃～＋50℃
使用环境湿度
0～95%，不结露
允许海拔高度
6000米（超过2000米需降额使用）
冷却方式
强制风冷
噪音
≤60dB
防护等级
带预装箱IP65（室外型）
机械参数
尺寸（宽×深×高）
2000×850×2060mm
重量
1800KG

6.5设备图片

BNSG-500KTL彩色外观图

七、逆变预装箱设计
(1)预装箱参考实物图

（2）预装箱内部设备分布图

预装箱 变压器室
A 500KW直流配电柜
B 500KW逆变器机柜
C 1MW 0.27KV/10KV变压器
每2台500KW逆变器组成一个1MW单元，连同直流开关柜组成一套预装箱式逆变单元。

（三）预装箱外围尺寸图

预装箱外围尺寸图
八、监控系统设计
8.1系统介绍
本系统逆变器比较分散，采用以太网通讯方式实现远程网络通讯功能比较方便。用户可以通过网络方便直观地查看当前逆变器的运行数据和运行状态，同时可以查询历史数据和故障数据。以及现场的环境情况，系统需要另外配置10台485转以太网模块、1台环境监测仪、可以和监控装置（工控机和多机版监控软件）进行实时通讯。
整个监控系统的实施均采用就近接入现有以太网。
8.2监控内容
(1)光伏并网系统的监测软件可连续记录运行数据和故障数据如下：
² 实时显示电站的当前发电功率、日发电量、累计总发电量。
² 可查看每台逆变器的运行参数，主要包括：
A、直流电压
B、直流电流
C、直流功率
D、交流电压
E、交流电流
F、当前发电功率
G、逆变器频率
H、时钟
I、日发电量
J、累计发电量
² 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包括以下内容：
A、电网电压过高；
B、电网电压过低；
C、电网频率过高；
D、电网频率过低；
E、直流电压过高；
F、逆变器过载；
G、逆变器过热；
H、逆变器短路；
I、逆变器孤岛；
J、通讯失败；
(2)监控装置可每隔5分钟存储一次电站所有运行数据，可连续存储20年以上电站所有的运行数据和所有的故障纪录。
(3)可长期24小时不间断运行在中文WINDOWS 2000，XP 操作系统。
(4)监控主机同时提供对外的数据接口，即用户可以通过网络方式，异地实时查看整个电源系统的实时运行数据以及历史数据和故障数据。
(5)显示单元可采用大液晶电视，具有非常好的展示效果。

8.3环境监测仪
本系统配置PC-4型自动气象站环境检测仪(如下图所示)，用来监测现场的环境情况：

该装置由一体化风速风向传感器、日照时数传感器、测温探头、控制盒、稳压电源及支架、气象环境检测纪录仪等组成，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RS485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。

新型一体化风速风向传感器。
采用便携式防水防震结构设计，可在野外全天候使用，检测精度高，低功耗环保节能设计。该仪器广泛用于环保，气象，农业，林业，水利，建筑，科研及教学等领域。
风速、风向传感器技术参数如下：
项 目
风向
风速
起动风速
  ≤0.4m/s
  ≤0.4m/s
测量范围
  0～75m/s
  0～360°
精 确 度
  ±(0.3+0.03V)m/s
  ±3°
分 辩 率
  0.1m/s
  2.8125°
距离常数
≤3m
≤1.5m
输出信号形式
  脉冲(频率)
  七位格雷码(或电位器)
工作电压
  DC5V(或12V)
  DC5V(或12V)
工作电流
5mA
70mA
加热器功率
无加热
抗风强度
＞80mS
最大高度
270mm
252 mm
最大回转半径
113mm
440mm
环境温度
  -40℃～+55℃
环境湿度
  100%RH

2、日照时数传感器
日照时数定义：为太阳直接辐照度达到或超过120W/m2时间段的总和，以小时为单位，取一位小数。日照时数也称实照时数。日照传感器主要有：直接辐射表、双金属片日照传感器与旋转式日照传感器等。
灵敏度
7-14µV/W/m2
时间响应
小于10秒(99%)
内阻
350Ω
稳定性
±2%
余弦
≤+10%(晴天太阳高度为10°时，对理想值的偏差
光谱范围
0.3-3.0
温度特性
±2％(-20℃～+60℃)
信号输送距离
150米
信号输出
0～20mV