某20MWp地面并網光伏發電站設計及經驗總結摘要：建設光伏發電站具有很好的社會效益和經濟效益。我國幅員遼闊、太陽能資源豐富，在國家政策的支持下，太陽能光伏發電產業將會有廣闊的前景。本文介紹格爾木某20MWp地面并網光伏發電站設計，總結了設計和施工過程中應注意的問題。關鍵詞：并網 光伏 發電站 設計 施工1概述光伏發電站是一次性投資很大、運行成本很低、無污染、不消耗礦物資源的清潔能源項目，具有很好的社會效益和經濟效益。我國幅員遼闊、太陽能資源豐富，在國家政策的支持下，太陽能光伏發電產業將會有廣闊的前景[1]。因此，有必要總結和研究太陽能光伏發電站的設計和施工經驗。筆者有幸參與了格爾木某20MWp地面并網光伏發電站設計，并與建設及施工方保持緊密合作，本文介紹該光伏發電站設計，總結了設計和施工過程中應注意的問題。2工程概況本項目裝設容量為20MWp，占地面積730畝，位于格爾木市區東出口，G109以北的戈壁荒灘上。廠區地貌上處在昆侖山山前傾斜平原的后緣一帶，地形平坦，地表為戈壁荒漠景觀，海拔高程2852.9～2867.6m。廠址距市區約30km，距G109國道約2.8km，交通便利，運輸方便。格爾木日照充足，30年平均水平面總輻射為6929.3MJ/㎡，30年平均年日照時數為3102.6h。根據《太陽能資源評估辦法》QXT89-2008確定的標準，光伏電站所在地區屬于“資源最豐富”區。3系統運行方案設計遵循美觀性、高效性、安全性的設計原則，采用分塊發電，集中并網的設計方案，將系統分成20個多晶硅太陽電池組件光伏并網發電方陣進行設計。每個光伏并網發電方陣的電池組件采用串并聯的方式組成多個太陽能電池陣列，太陽能電池陣列輸入光伏方陣防雷匯流箱，經光伏并網逆變器接入35kV升壓變壓器。每個太陽能發電方陣設一臺升壓變壓器，升壓變壓器采用美式三相1000kVA雙繞組分裂變壓器。光伏組件陣列、直流匯流箱、逆變器及升壓變壓器以方陣為單位就地布置，經35kV電纜集電線路接至35kV配電室。在本次設計紅線外還為光伏發電站35kV側配置動態無功補償裝置，通過總升壓變壓器并入110kV電網，該部分未在本次設計范圍內。光伏發電系統組成見圖1。圖1光伏發電系統組成示意圖4太陽能光伏發電系統根據建設方擬采購電池組件情況，本項目采用多晶硅太陽電池組件，總安裝容量為20.10MWp，組件參數見表1。根據業主提供的組件品牌參數進行設計，具體安裝容量如下：＃1～＃3子系統采用京儀涿鹿JY-P156-235W-G30V型多晶硅太陽電池組件12720塊，容量計為2.9892MWp；＃3～＃20子系統采用晶科JKM245P-60型多晶硅太陽電池組件69840塊，容量計為17.1108MWp。表1組件參數表5主要設備選擇及安裝1）光伏發電方陣電池組件：電池組件為晶體硅太陽電池組件，組件行間距取為6.9m，取20塊組件為一個組串，以34°傾角固定安裝。電池組件支架：固定式電池組件支架形式為縱向檁條-橫向鋼架式。匯流箱：匯流箱進線為12路、16路，出線1回，進線裝有直流熔斷器，出線裝有直流斷路器。安裝方式采用掛式安裝方式，采用螺栓固定。直流防雷配電柜：每臺500kW并網逆變器配置1臺直流防雷配電柜。逆變器：光伏發電站逆變器選用京儀綠能JYNB-500KHE系列500kWp的產品，共40臺。2）升壓配電方陣35kV出線主要設備：本工程35kV出線1回，無功補償裝置及接地變壓器。接地變壓器安裝工程包括接地變壓器及其中性點設備的安裝。變壓器高壓側通過電纜與35kV開關柜連接。35kV高壓開關柜主要設備及技術參數：35kV開關柜位于生產樓高壓室內，設備成單列布置。3）電氣二次及通信部分光伏發電站計算機監控系統主要由站控層設備、網絡層設備、間隔層設備組成。電站計算機監控系統主要完成對本電站所有被控對象安全監控及電站整體運行、管理的任務。繼電保護設備的范圍：35kV線路保護、站用變保護、站用電備用電源自動投入裝置。光伏發電系統在各個逆變室設有數據采集柜，每面數據采集柜含1套通信服務器及1套數字式綜合測控裝置。各數據采集柜采集的逆變室內及室外箱變的負荷開關、接地開關、低壓斷路器等位置狀態，逆變器信號、變壓器及組件溫度等信號通過通信光纜接入變電站。變電站計算機監控系統將光信號轉換為電信號后接入計算機監控系統，計算機監控系統對接收的數據進行處理、顯示。環境監測儀可測量光伏發電站當地氣象條件，包括：風速、風向、輻照、環境溫度等環境參數。硬件配置包括風速傳感器、風向傳感器、日照輻射表、測溫探頭、控制盒及支架等。4）交流控制電源系統交流控制電源系統設置1套UPS，為站控層設備及火災自動報警系統、電能量計量系統等設備提供不間斷的交流電源。同時設置一面交流電源配電屏，電壓等級為AC220V，設一段電壓母線，為間隔層柜內輔助照明加熱等設備提供交流電源。電源進線分別取自0.4kV站用電源系統。5）火災自動報警系統變電站火災自動報警系統采用“控制中心報警方式”，以集中控制器為中心采用編碼傳輸總線方式連接和控制系統內各探測、報警和滅火聯動等設備。消防控制中心設置在中控室內。6）全站線纜敷設全站線纜敷設工程包括35kV高壓電纜、0.4kV電纜、1kV電纜、控制電纜、計算機電纜、光纜、通信電纜、高低壓電纜頭制作、光纜熔接、電纜試驗、電纜管埋設、預埋件及支架安裝等。7）設備基礎和電纜支架包括所有設備屏柜基礎的安裝和預埋，屏柜基礎采用在混凝土中預埋插筋，將槽鋼和插筋焊接作為屏柜基礎，屏柜基礎必須平整、焊接點不出現虛焊。屏柜基礎滿足承載的要求。包括所有電纜支架的安裝，支架基礎必須平整、焊接點不出現虛焊。支架滿足承載的要求。8）設備接地及等電位接地所有組件支架通過扁鋼與接地網連接，為節省鋼材用量，利用支架橫梁做部分接地網聯結。發電區、生產區接地網接地電阻應不大于1Ω。等電位接地網由裸銅排、絕緣電纜等構成，對主要二次設備及通信設備構成一個統一的等電位接地網，通過一點與一次主接地網連接。逆變器室、中控室、太陽能電池方陣、箱式變電站等均與區域等接地體連接。9）電纜防火全站電纜溝、電纜穿墻、盤柜孔洞的封堵及穿越防火分隔的封堵和電纜防火涂料的施工等。6設計及施工中應注意的問題1）國家規范《光伏發電站設計規范》GB50797-2012及《光伏發電站施工規范》GB50794-2012已發行，是光伏發電站設計和施工的主要依據，設計及施工人員應嚴格遵守。2）用于光伏發電站太陽能資源分析的現場觀測數據應連續觀測記錄，且不少于一年。3）光伏組件串的設計。為使技術經濟最優，光伏發電站一般采用最大組件串數原則設計。但在組件串設計時應考慮逆變器的MPPT跟蹤范圍、逆變器直流輸入能承受的最大直流電壓、光伏組件的開路電壓/工作電壓的溫度系數等因數，現在主流的光伏發電站組件采用235~250Wp，500KW逆變器的MPPT工作范圍450~820V，組件串常用配置為20個1串。4）組件基礎。優先采用成品鋼樁基礎，施工速度比條基快，施工精度特別是樁頂標高控制比條基方便。地質條件不允許時，采用條形基礎。5）組件支架設計、加工和安裝。支架連接螺孔，均盡量采用橢圓孔，增加安裝時調整的余地。支架支腿底板的2個螺孔建議采用兩個方向的橢圓孔，增加調整的余地。C型鋼檁條的開口方向建議朝下方，有利于受風的剪切力，也有利于保護光伏電纜，此檁條是組件之間光伏電纜的通路，若朝上，可能積水。7結語光伏發電站設計和施工應貫徹落實國家有關法律、法規和政策，充分利用太陽能資源。本文介紹格爾木某光伏發電站設計經驗，并總結了設計和施工過程中應