淺談?dòng)腊彩腥瞻l(fā)紡織有限公司2.3MW屋頂分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目設(shè)計(jì)實(shí)例的研究

余雯羨

【摘 要】屋頂分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目具有建設(shè)周期短、發(fā)電收益穩(wěn)定等特點(diǎn)，是近年來光伏電站建設(shè)的主要模式之一。論文通過對(duì)永安市日發(fā)紡織有限公司2.3MW屋頂分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目的實(shí)例工程設(shè)計(jì)方案介紹，希望給剛從事光伏行業(yè)的設(shè)計(jì)者對(duì)屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)、項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案、光伏發(fā)電元器件選擇以及光伏系統(tǒng)防雷接地措施等方面提供可參考意見。

【Abstract】The rooftop distributed photovoltaic power generation project has the characteristics of short construction period ， stable power generation and so on， and it is one of the main modes of photovoltaic power plant construction in recent years. Through introducing the design scheme of a case engineering of 2.3MW rooftop distributed photovoltaic power generation project of Yong'an Rifa Textile Company Limited， hoping to provide some reference for designers who are just engaged in the photovoltaic industry on the roof photovoltaic power generation system， project design scheme， selection of photovoltaic power generation components and lightning protection grounding measures of photovoltaic system.

【關(guān)鍵詞】屋頂分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目；電池組件；逆變器；防雷接地

【Keywords】 rooftop distributed photovoltaic power generation project； battery module； inverter； lightning protection grounding

【中圖分類號(hào)】TU85 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2018）09-0147-02

1項(xiàng)目概況[1]

永安市日發(fā)紡織有限公司利用其廠房屋頂投資建設(shè)規(guī)劃容量2.3MWp太陽(yáng)能屋頂分布式光伏并網(wǎng)電站。本項(xiàng)目建設(shè)場(chǎng)地位于永安市日發(fā)紡織有限公司，地理坐標(biāo)為經(jīng)度117.363925°E，緯度26.008983°N。

本工程光伏組件安裝在永安市日發(fā)紡織有限公司各彩鋼瓦廠房屋頂，共利用其屋頂面積1.90萬平方米。采用分塊發(fā)電、集中并網(wǎng)、集中控制方案，將按照企業(yè)屋頂?shù)难b機(jī)容量分成2個(gè)單元，2個(gè)單元各配置1臺(tái)升壓變壓器，2臺(tái)升壓變壓器匯集成1條集電線路，接入永安市日發(fā)紡織有限公司新建的1座預(yù)制艙式開關(guān)站內(nèi)的10kV母線，所發(fā)電能通過永安市日發(fā)紡織有限公司附近的10kV線路T接送入國(guó)家電網(wǎng)。工程主要利用資源有廠房屋頂、地面集中升壓發(fā)電單元設(shè)備區(qū)域、地下高低壓管線走向位置，新建的開關(guān)站區(qū)域。

本工程的主要任務(wù)是充分開發(fā)利用永安市日發(fā)紡織有限公司屋頂，建設(shè)綠色環(huán)保的新能源光伏電站。從能源資源利用、電力系統(tǒng)供需、項(xiàng)目開發(fā)條件以及項(xiàng)目規(guī)劃占用屋頂面積和陣列單元排布以及電網(wǎng)接入等方面綜合分析，本項(xiàng)目2.3MWp容量是合適的。

2 屋頂分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)整體構(gòu)成

對(duì)于組串式光伏電站的系統(tǒng)發(fā)電原理：光伏組件串聯(lián)形成組串→各組串接入組串式逆變器進(jìn)行逆變→各匯流箱出線接入升壓箱式變壓器進(jìn)行就地升壓→升壓后經(jīng)過控制開關(guān)并入電網(wǎng)。

3設(shè)備選擇及設(shè)計(jì)[2]

3.1 組件選擇

目前國(guó)內(nèi)外使用最普遍的是單晶硅、多晶硅太陽(yáng)能電池，而且國(guó)內(nèi)的光伏組件生產(chǎn)也主要是以單晶硅、多晶硅太陽(yáng)能電池為主。商業(yè)化的多晶硅電池片效率一般在13-17%左右，單晶硅電池片效率在15-19%左右。幾種常用的太陽(yáng)能電池技術(shù)性能比較結(jié)果可以看出：①晶體硅太陽(yáng)能電池組件技術(shù)成熟，且產(chǎn)品性能穩(wěn)定，使用壽命長(zhǎng)。②商業(yè)用化使用的太陽(yáng)能電池組件中，單晶硅組件轉(zhuǎn)換效率最高，多晶硅其次，但兩者相差不大。③晶體硅電池組件、剛性非晶硅組件故障率極低，運(yùn)行維護(hù)最為簡(jiǎn)單。④晶體硅光伏組件、剛性非晶硅組件安裝簡(jiǎn)單方便。⑤非晶硅薄膜電池在價(jià)格、弱光響應(yīng)，高溫性能等方面具有一定的優(yōu)勢(shì)，但是組件效率較低，在安裝場(chǎng)地面積有限情況下，會(huì)影響到安裝總?cè)萘俊?/p>

因此綜合考慮上述因素，本工程擬選用晶體硅太陽(yáng)能電池。

在單晶硅電池和多晶硅電池選擇上，單晶硅電池由于制造過程中能耗較高，在市場(chǎng)中所占比例逐漸下降；本工程選用性價(jià)比較高的多晶硅電池組件，功率選用主流325Wp。這也與國(guó)外的太陽(yáng)能光伏電池使用情況的發(fā)展趨勢(shì)相符合。325Wp多晶硅組件的相關(guān)參數(shù)以協(xié)鑫組件為例，如下表：

太陽(yáng)能電池組件技術(shù)參數(shù)

3.2 逆變器選擇

太陽(yáng)能電池的輸出為直流電能，需轉(zhuǎn)換為交流電能后才能對(duì)交流負(fù)載供電。光伏并網(wǎng)系統(tǒng)主要由太陽(yáng)能電池方陣和并網(wǎng)逆變器以及升壓系統(tǒng)組成。并網(wǎng)逆變器的基本功能，是把來自太陽(yáng)能電池方陣的直流電轉(zhuǎn)換成交流電，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電。同時(shí)具有最大限度地發(fā)揮太陽(yáng)能電池方陣性能的功能和異常時(shí)或故障時(shí)的保護(hù)功能。合理的逆變器配置方案和合理的電氣一次主接線對(duì)于提高太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)發(fā)電效率，減少運(yùn)行損耗，降低光伏并網(wǎng)電站運(yùn)營(yíng)費(fèi)用以及縮短電站建設(shè)周期和經(jīng)濟(jì)成本的回收期具有重要的意義。

因逆變器采用了電力電子技術(shù)，與發(fā)電機(jī)相比，無轉(zhuǎn)動(dòng)部件，所以又稱為靜態(tài)變換器。工作過程中，直流側(cè)輸入功率為定值，電網(wǎng)電壓高低相位不同時(shí)輸出不同的電流。因此，逆變器可以看是一個(gè)受控電流源。作為電流源，與電力系統(tǒng)中常規(guī)的發(fā)電機(jī)（電壓源）不同，其電壓自動(dòng)跟蹤電網(wǎng)輸出電流，不存在同期要求。作為電流源，其諧波是值得注意的，不能超過電網(wǎng)要求。

3.3 升壓箱式變選擇

對(duì)于組串式逆變單元，常規(guī)做法是一個(gè)單元配備一套升壓箱式變壓器。升壓箱變的容量與裝機(jī)容量相匹配。對(duì)于1MW的裝機(jī)量，配一臺(tái)1000kVA的雙繞組升壓箱變。箱變低壓側(cè)采用塑殼斷路器保護(hù)，1250kVA及以下容量的變壓器高壓側(cè)采用高壓熔斷器配合負(fù)荷開關(guān)進(jìn)行保護(hù)，1600kVA容量的變壓器高壓側(cè)采用高壓斷路器進(jìn)行保護(hù)。項(xiàng)目升壓箱變由于常離建筑物較近，考慮到安全距離和防火要求，所以選用干式變壓器。

本項(xiàng)目配置1臺(tái)1600kVA 10.5/0.48kV雙繞組干式變壓器，1臺(tái)800kVA 10.5/0.48kV雙繞組干式變壓器。

3.4 電纜選擇

導(dǎo)體材料應(yīng)根據(jù)負(fù)荷性質(zhì)、環(huán)境條件、線路條件、安裝部位、市場(chǎng)價(jià)格等實(shí)際情況選擇銅或鋁導(dǎo)體。

本項(xiàng)目所有光伏組件至逆變器的電纜型號(hào)為PV1-F-1*4mm，逆變器至交流匯流箱的電纜型號(hào)為ZC-YJV-0.6/1kV-3X25，匯流箱至箱變的電纜型號(hào)應(yīng)根據(jù)溫升、經(jīng)濟(jì)條件、短路動(dòng)、熱穩(wěn)定、線路電壓降在允許范圍內(nèi)、滿足機(jī)械強(qiáng)度以及低壓電線、電纜應(yīng)符合過負(fù)載保護(hù)的要求，還應(yīng)保證在接地故障時(shí)保護(hù)電器能斷開電路等方面去選擇。

3.5 防雷接地

光伏發(fā)電工程過電壓、接地的設(shè)計(jì)，應(yīng)符合《交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合》和《交流電氣裝置的接地》的規(guī)定。

本工程在原有彩鋼瓦屋面上安裝光伏組件，利用光伏組件邊框作為接閃器，光伏組件邊框、組件安裝夾具、輕型導(dǎo)軌及原有的屋面彩鋼瓦共同組成屋面接閃器。施工前需實(shí)測(cè)原有屋面防雷接地系統(tǒng)有效，接地電阻不大于4歐姆。施工中應(yīng)保證組件邊框、安裝夾具、輕型導(dǎo)軌和彩鋼瓦屋面具有可靠的電氣連接。整個(gè)屋面接地干線由40x4的鍍鋅扁鋼和輕型導(dǎo)軌構(gòu)成。組件邊框、組件支架、電纜橋架、逆變器支架和外殼以及匯流箱支架和外殼均需與接地干線進(jìn)行可靠的電氣連接。

4 結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目廠址位于福建省永安市，電網(wǎng)接入方便，交通便利，具備建設(shè)屋頂分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目的優(yōu)越條件，目前此系統(tǒng)運(yùn)行可靠，并且通過優(yōu)化，該建設(shè)方案的可復(fù)制性極強(qiáng)。希望通過此項(xiàng)目的分享，能為屋頂分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目的設(shè)計(jì)及施工提供有價(jià)值的參考。

【參考文獻(xiàn)】

【1】周志敏.分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)與實(shí)例[M].北京：中國(guó)電力出版社，2014.

【2】羅先進(jìn).新能源利用技術(shù)[M].合肥：合肥工業(yè)大學(xué)出版社，2014.