銅山區(qū)顧莊西站光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用分析

李萬春

摘要：徐州市銅山區(qū)2014年新增千億斤糧食產(chǎn)能規(guī)劃田間工程-顧莊西灌溉站，顧莊西站引運料河水向低壓管灌區(qū)供水，灌溉面積1500畝，灌溉系統(tǒng)設(shè)計流量為0.22m3/s。選用2臺KQSN250-N13型單級雙吸臥式離心泵，配套電機功率30KW，總用電負荷60KW。

供電線路設(shè)置兩路，一路由泵站附近10KV架空線路引接，線路長度約1Km，供電容量約100kVA。另一路電源采用光伏系統(tǒng)發(fā)電站供電，光伏發(fā)電系統(tǒng)容量80KW。

關(guān)鍵詞：灌溉泵站；顧莊西站；光伏發(fā)電系統(tǒng)

引言

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，能源的短缺，人類生活壓力的影響，近年來光伏發(fā)電系統(tǒng)的飛速發(fā)展，技術(shù)水平日漸成熟，成為現(xiàn)代電力市場新興產(chǎn)物。本工程設(shè)計另一路電源為80KW光伏發(fā)電系統(tǒng)。此工程的建成將成為本項目區(qū)內(nèi)的水利工程亮點，本系統(tǒng)的建成按照1KW光伏系統(tǒng)一天發(fā)電2.3度計算，80KW光伏系統(tǒng)一年度可發(fā)電約45000kwh，節(jié)約泵站運行每年電費投資2.5萬左右。按照光伏系統(tǒng)可運行20年計算，按現(xiàn)在的投資計算可節(jié)約成本約50萬元。

1工程概況

銅山區(qū)位于江蘇省西北部，是蘇、魯、皖三省結(jié)合部，環(huán)繞歷史名城徐州。東部與邳州、睢寧交界，南部與安徽省靈璧縣、宿縣、蕭縣接壤，西北部與豐縣、沛縣毗連，北部濱臨微山湖與山東省微山縣和棗莊市為鄰。銅山區(qū)境內(nèi)交通發(fā)達，京滬高速、連霍高速、京福高速、京滬高鐵、隴海鐵路從境內(nèi)穿過，電力設(shè)施齊全，通訊發(fā)達。

顧莊西站位于房村鎮(zhèn)尚王村，房村鎮(zhèn)屬于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大鎮(zhèn)，群眾生產(chǎn)積極性較高，隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的提高對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)設(shè)施要求呼聲逐年提高。

2配電系統(tǒng)

2.1供電電源

根據(jù)當?shù)毓╇姴块T的供電規(guī)劃，電源由附近10kV架空線路引接，長約1km，經(jīng)室外10kV終端桿用高壓電纜引入室內(nèi)10kV干式變壓器柜。本工程設(shè)計范圍以泵站范圍內(nèi)10kV架空線路終端桿為界，終端桿以下的泵站動力、照明、控制等為本設(shè)計主要內(nèi)容，架空線路由當?shù)毓╇姴块T負責設(shè)計。另一路電源采用光伏系統(tǒng)發(fā)電站供電，光伏發(fā)電系統(tǒng)容量80KW。泵站負荷等級為三級電力負荷。

2.2電氣主接線

供電線路設(shè)置兩路，一路由泵站附近10KV架空線路引接，線路長度約1Km，供電容量約100kVA。另一路電源采用光伏系統(tǒng)發(fā)電站供電，設(shè)置光伏配電室，光伏發(fā)電系統(tǒng)容量80KW，光伏組件設(shè)置在泵房外，經(jīng)400V低壓電纜引至光伏配電室。光伏系統(tǒng)采用并網(wǎng)發(fā)電設(shè)計，在日光強度充足的情況下泵站采用光伏發(fā)電供電，在泵站不開機時，光伏系統(tǒng)經(jīng)升壓變壓器并入當?shù)仉娋W(wǎng)。

2.3主要配電設(shè)備

⑴10kV終端設(shè)備

在泵房外設(shè)置10KV終端設(shè)備一套，設(shè)置10KV柱上斷路器1臺，作為10KV進線總控開關(guān)。

⑵變壓器選擇

泵站按配備2臺低壓異步電動機容量計算，總裝機為30×2=60kW，其他負荷約10kW。根據(jù)泵站自動化監(jiān)控系統(tǒng)要求，主變選用一臺SC10-100/10/0.4kV干式變壓器，配外殼、風機、溫控等。

⑶低壓設(shè)備選擇

低壓開關(guān)柜選用GGD型固定式開關(guān)柜，電機啟動方式采用軟起啟動裝置啟動，配軟起動控制柜2臺。并且軟啟動裝置控制回路具有變頻調(diào)速作用，補償裝置采用GGJ型低壓補償柜。光伏系統(tǒng)所涉及的直流配電柜，交流配電柜統(tǒng)一由光伏廠家配套。

3光伏發(fā)電系統(tǒng)

光伏系統(tǒng)主要由太陽能電池組件、并網(wǎng)逆變器及配電系統(tǒng)（含保護、計量、并網(wǎng)設(shè)施等）組成。由于光伏系統(tǒng)直接將電能送入電網(wǎng)，無需蓄電池過渡，而且并網(wǎng)逆變器附帶有MPPT（最大功率跟蹤）技術(shù)，使并網(wǎng)系統(tǒng)總體效率比離網(wǎng)系統(tǒng)高10%～20%，在發(fā)電量相同的情況下，并網(wǎng)系統(tǒng)的成本比離網(wǎng)系統(tǒng)低20%。本工程光伏板的面積大概為800平方米。考慮到光伏太陽能電池板的利用率，在9至11時及15至17時能夠使用太陽能電池板。

3.1光伏系統(tǒng)組件

顧莊西站光伏系統(tǒng)組件設(shè)計采用高性能的組件，根據(jù)現(xiàn)場情況利用戶外支架安裝與泵站附近的空地上，所有組件安裝在一個高程同一平面內(nèi)，互相之間互不干擾，保證電氣隔離。設(shè)計采用每組8串16并4852Wp，共計16組。每組采用一臺并網(wǎng)逆變器并入電網(wǎng)。并在光伏組件周圍設(shè)置護欄，圍護光伏組件。

3.2并網(wǎng)逆變器

并網(wǎng)逆變器采用16臺SG5K高效穩(wěn)定逆變器，逆變器裝置安裝在光伏配電室內(nèi)。

圖2 光伏系統(tǒng)拓撲圖

3.3過電壓保護及接地

（1）雷電侵入波保護

為防止進線電纜遭遇雷擊后的雷電侵入波沿線路進入泵站變電所而危害電氣設(shè)備，在每組光伏組件上設(shè)置浪涌保護器，防止造成危害。

（2）直擊雷保護

在泵站主廠房、光伏系統(tǒng)、配電房的屋面裝設(shè)避雷網(wǎng)，中間形成網(wǎng)格，利用建筑物的柱內(nèi)及閘墩內(nèi)的主筋引下與泵站底板下的接地網(wǎng)相連，形成整個防雷接地系統(tǒng)。

4結(jié)語

該光伏系統(tǒng)與常規(guī)能源相比，并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的運行維護費用很低，降低了成本，并且該系統(tǒng)在運行15～20年左右可以繼續(xù)運行仍有發(fā)電能力，在一定的程度上節(jié)約了大量的能源，是可持續(xù)發(fā)展非常有效的措施。

參考文獻：

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[4] 低壓配電設(shè)計規(guī)范. GB50054-2011

[5] 實用電氣工程設(shè)計手冊. 上海市電氣工程設(shè)計研究會 編著