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300kW村級光伏電站系統典型設計全過程

作者：錦浪科技 時間：2018-04-12 00:00:00.0 閱讀量：6762次

前言

2018年3月7日，國家能源局印發了《2018年能源工作指導意見的通知》，指出年內將下達村級光伏扶貧電站規模約1500萬千瓦，惠及約200萬建檔立卡貧困戶。從2016年的2GW、43萬戶到2017年的4GW、71萬戶，再到2018年的15GW、200萬戶，村級光伏扶貧電站已然成為打好精準脫貧攻堅戰的重要手段。

目前光伏扶貧項目正在火熱的進行中，本文從組件排布配置、逆變器信息、線纜、發電量預測及實際項目發電情況等方面，希望詳細為大家介紹300kW村級光伏電站的系統設計，進行整體方案分享。


一、設計過程

1、項目簡介

對于村級電站的建設，首先需要考慮到當地變壓器容量，并估算允許接入的光伏系統容量。一般按30%容量計算，但不同地區要求不同，可咨詢當地電網公司來設計接入容量。

電站地址宜選用未利用地或者與農業、牧業、漁業相結合的用地，最好為靠近電網、運維方便的地段。安裝朝向應選擇正南、南偏西30°以內的朝向。組件傾角可以以下公式進行計算：

θ=0.76 * Φ+3.1°，±2°；其中：θ為組件傾斜角，Φ為當地緯度。

當然如果能夠采用計算機輔助設計軟件，可以進行太陽能傾斜角的快速優化的計算。

2、組件選型和安裝配置

考慮到占地面積、銀行放款條件以及全壽命周期的收益，此次示例設計方案選擇1000片325W多晶組件。組件參數如下：


▲表1組件規格參數


STC（標準測試環境）：輻射度1000W/m2 ，電池溫度25℃，大氣質量AM1.5

NOCT(電池片標稱溫度工作條件)：輻射度800W/m2 ，電池溫度20℃，大氣質量AM1.5，風速1m/s。


該扶貧電站項目以1000片325W組件進行設計，因此現場施工用地約4000m2左右，現場排布如下：


▲圖1方陣排布圖


3、 逆變器的選擇

作為扶貧項目的設計，給光伏逆變器的性能提出了高需求，包括直流側超配和交流側過載能力。GCI-60K-4G是一款性價比很高的低壓并網產品，具備4路MPPT每路MPPT最大可接入3串組件，直流超配可達1.2倍以上，交流輸出具備1.1倍的過載能力，可以適用不同光資源區域的配置要求。其具體參數如下：


▲圖2逆變器外觀圖


▲表2 GCI-60K-4G逆變器電氣參數表


4 、線纜的選擇

1、直流側線纜


直流線纜多為戶外鋪設，需要防紫外線、防曬、防潮、防寒等，因此分布式光伏系統中的直流線纜一般選擇光伏專用直流線纜，考慮到直流插接件和光伏組件輸出電流，目前常用的光伏直流電纜為PV1-F 1*4mm2。


▲圖3直流線纜


2、交流側線纜


交流線纜主要用于逆變器交流側至交流匯流箱或交流并網柜，可選用YJV型電纜。長距離鋪設還要考慮到電壓損失和載流量大小，60kW三相機交流線纜推薦使用YJV-0.6/1kV4*35mm2 +1*25mm2，匯流后線纜推薦使用YJV-0.6/1kV 3*300mm2+1*150mm2。


▲表3? ?交流線纜選型表


二、設計方案圖及清單表

1、布局接線方案

現場按照逆變器安裝容量分為5個小陣列，每個陣列接入一臺GCI-60K-4G錦浪逆變器，最后以五匯一匯流箱進行交流匯流后就近并入電網，布線方案如下：


▲圖4方陣布局接線示意圖


其中逆變器接入關鍵參數如下：

①每串組件開路電壓和工作電壓在SOC條件下分別約為912V和744V，滿足逆變器安全和運行電壓需求；

②每串組件額定功率在SOC下為6.5kW，此次示例設計每臺逆變器接入10串組串，每臺接入組件容量65kW，超配比1.08。具體接入方法如下：

MPPT1 : 20塊/串，接3串；

MPPT2 : 20塊/串，接3串；

MPPT3 : 20塊/串，接2串；

MPPT4 : 20塊/串，接2串；

每2串或3串接入一臺逆變器，接入總功率為13kW或19.5kW，低于逆變器最大額定輸入功率要求（22.5KW）；

當然也可根據現場需求做更高超額配比，例如每臺接入11串組串，每臺接入組件容量71.5kW，超配比1.19。具體接法如下：

MPPT1 : 20塊/串，接3串；

MPPT2 : 20塊/串，接3串；

MPPT3 : 20塊/串，接3串；

MPPT4 : 20塊/串，接2串；



2、電氣接線方案

該項目電氣接線方案如圖所示，每臺逆變器采用10串組串接入，20塊/串，最后接入1臺五匯一的交流匯流箱，就近并網。


▲圖5電氣接線示意圖

3、材料清單表



三、系統安裝施工

1、支架安裝方案

針對扶貧電站設計，可使用螺旋地樁方式對不同地質適應性強，操作簡便。且橫梁強度高，固定穩，組件安裝方便。如果項目地有其它要求和考慮，可根據項目實際情況采用其它支架安裝方案做針對性設計。



▲圖6組件支架固定圖



2、逆變器安裝



▲圖7逆變器安裝規范圖

多臺逆變器的安裝需注意逆變器間的安裝間隙以保證散熱要求，逆變器支架安裝應符合要求，建議參考配套提供的逆變器使用說明書，實現正確規范安裝。

建議逆變器安裝在組件下方的支架上，這樣滿足逆變器遮陰散熱散熱的同時，也減小了安裝逆變器支架的成本。


3、直流線纜制作和接線


▲圖8光伏直流線纜制作和接線工具


▲圖9光伏直流線纜

注：為了確保直流連接器的使用壽命，請使用專業扭力扳手擰緊直流端子。（擰的過緊端子內部可能產生裂痕，縮短端子使用壽命）

4、交流線纜接線


▲圖10交流線纜制作和連接示圖

5、COM連接器制作

▲圖11 COM連接器制作示圖


6、接地措施

規范的系統接地可以保障電站的安全性，該項目建議在電站架網下挖1.5m網狀深溝，在埋入50*5mm鋼包銅或扁鋼形成接地網絡，并且地線接到組件的支架上，同時組件邊框也必須接到支架上，整體接地電阻應小于 4Ω。注意：逆變器需要單獨做保護接地。


▲圖12系統接地示意圖

四、收益計算

1、發電量估算

▲圖13山東省光照時數圖

裝機容量325kW，PR=80%，山東地區的光照按照全年每天4.2小時計算，（參照——全國各省峰值日照時數），全年發電估計時間為1533小時，預估該項目首年發電量498225度。首年衰減為2.5%，25年末最低功率為80%。首年衰減為2.5%，25年末最低功率為80%。

注：按照25年衰減至80%計算，25年累計發電量超過1068萬度電。


2、實際應用案例

該電站實際裝機容量350kW，3月23日峰值功率291.47kW，當天發電量1834.5kW。

▲峰值并網功率-291.47kW（3.23）

▲當日發電量-1834.5kWh（3.23）

五、結論

300千瓦左右的裝機容量的扶貧電站還是比較普遍的，通過典型設計的分享讓大家對光伏系統的前端設計有了很好的了解，設計的目的希望能夠指導施工，讓施工有序，通過施工還可以對設計方案進行驗證，從而高質量的完成電站的建設。


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