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行业新闻

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300kW村级光伏电站系统典型设计全过程


前言



2018年3月7日,国家能源局印发了《2018年能源工作指导意见的通知》,指出年内将下达村级光伏扶贫电站规模约1500万千瓦,惠及约200万建档立卡贫困户。从2016年的2GW、43万户到2017年的4GW、71万户,再到2018年的15GW、200万户,村级光伏扶贫电站已然成为打好精准脱贫攻坚战的重要手段。


目前光伏扶贫项目正在火热的进行中,本文从组件排布配置、逆变器信息、线缆、发电量预测及实际项目发电情况等方面,希望详细为大家介绍300kW村级光伏电站的系统设计,进行整体方案分享。


一、设计过程


1、项目简介


对于村级电站的建设,首先需要考虑到当地变压器容量,并估算允许接入的光伏系统容量。一般按30%容量计算,但不同地区要求不同,可咨询当地电网公司来设计接入容量。


电站地址宜选用未利用地或者与农业、牧业、渔业相结合的用地,最好为靠近电网、运维方便的地段。安装朝向应选择正南、南偏西30°以内的朝向。组件倾角可以以下公式进行计算:


θ=0.76 * Φ+3.1°,±2°;其中:θ为组件倾斜角,Φ为当地纬度。

当然如果能够采用计算机辅助设计软件,可以进行太阳能倾斜角的快速优化的计算。


2、组件选型和安装配置


考虑到占地面积、银行放款条件以及全寿命周期的收益,此次示例设计方案选择1000片325W多晶组件。组件参数如下:



▲表1组件规格参数

STC(标准测试环境):辐射度1000W/m2 ,电池温度25℃,大气质量AM1.5

NOCT(电池片标称温度工作条件):辐射度800W/m2 ,电池温度20℃,大气质量AM1.5,风速1m/s。


该扶贫电站项目以1000片325W组件进行设计,因此现场施工用地约4000m2左右,现场排布如下:


▲图1方阵排布图


3、 逆变器的选择


作为扶贫项目的设计,给光伏逆变器的性能提出了高需求,包括直流侧超配和交流侧过载能力。GCI-60K-4G是一款性价比很高的低压并网产品,具备4路MPPT每路MPPT最大可接入3串组件,直流超配可达1.2倍以上,交流输出具备1.1倍的过载能力,可以适用不同光资源区域的配置要求。其具体参数如下:

▲图2逆变器外观图

▲表2 GCI-60K-4G逆变器电气参数表


4 、线缆的选择


(1)、直流侧线缆
直流线缆多为户外铺设,需要防紫外线、防晒、防潮、防寒等,因此分布式光伏系统中的直流线缆一般选择光伏专用直流线缆,考虑到直流插接件和光伏组件输出电流,目前常用的光伏直流电缆为PV1-F 1*4mm²。


▲图3直流线缆


(2)、交流侧线缆


交流线缆主要用于逆变器交流侧至交流汇流箱或交流并网柜,可选用YJV型电缆。长距离铺设还要考虑到电压损失和载流量大小,60kW三相机交流线缆推荐使用YJV-0.6/1kV4*35mm2 +1*25mm2,汇流后线缆推荐使用YJV-0.6/1kV 3*300mm2+1*150mm2。

▲表3   交流线缆选型表


二、设计方案图及清单表


1、布局接线方案


现场按照逆变器安装容量分为5个小阵列,每个阵列接入一台GCI-60K-4G锦浪逆变器,最后以五汇一汇流箱进行交流汇流后就近并入电网,布线方案如下:


▲图4方阵布局接线示意图


其中逆变器接入关键参数如下:

①每串组件开路电压和工作电压在SOC条件下分别约为912V和744V,满足逆变器安全和运行电压需求;

②每串组件额定功率在SOC下为6.5kW,此次示例设计每台逆变器接入10串组串,每台接入组件容量65kW,超配比1.08。具体接入方法如下: 

MPPT1 : 20块/串,接3串;

MPPT2 : 20块/串,接3串;

MPPT3 : 20块/串,接2串;

MPPT4 : 20块/串,接2串;

每2串或3串接入一台逆变器,接入总功率为13kW或19.5kW,低于逆变器最大额定输入功率要求(22.5KW);

当然也可根据现场需求做更高超额配比,例如每台接入11串组串,每台接入组件容量71.5kW,超配比1.19。具体接法如下:

MPPT1 : 20块/串,接3串;

MPPT2 : 20块/串,接3串;

MPPT3 : 20块/串,接3串;

MPPT4 : 20块/串,接2串;


2、电气接线方案


该项目电气接线方案如图所示,每台逆变器采用10串组串接入,20块/串,最后接入1台五汇一的交流汇流箱,就近并网。


▲图5电气接线示意图


3、材料清单表



三、系统安装施工


1、支架安装方案


针对扶贫电站设计,可使用螺旋地桩方式对不同地质适应性强,操作简便。且横梁强度高,固定稳,组件安装方便。如果项目地有其它要求和考虑,可根据项目实际情况采用其它支架安装方案做针对性设计。


▲图6组件支架固定图


2、逆变器安装


▲图7逆变器安装规范图


多台逆变器的安装需注意逆变器间的安装间隙以保证散热要求,逆变器支架安装应符合要求,建议参考配套提供的逆变器使用说明书,实现正确规范安装。

建议逆变器安装在组件下方的支架上,这样满足逆变器遮阴散热散热的同时,也减小了安装逆变器支架的成本。


3、直流线缆制作和接线


▲图8光伏直流线缆制作和接线工具

▲图9光伏直流线缆

注:为了确保直流连接器的使用寿命,请使用专业扭力扳手拧紧直流端子。(拧的过紧端子内部可能产生裂痕,缩短端子使用寿命)


4、交流线缆接线


▲图10交流线缆制作和连接示图


5、COM连接器制作


▲图11 COM连接器制作示图


6、接地措施


规范的系统接地可以保障电站的安全性,该项目建议在电站架网下挖1.5m网状深沟,在埋入50*5mm钢包铜或扁钢形成接地网络,并且地线接到组件的支架上,同时组件边框也必须接到支架上,整体接地电阻应小于 4Ω。注意:逆变器需要单独做保护接地。


▲图12系统接地示意图


四、收益计算

1、发电量估算


▲图13山东省光照时数图


装机容量325kW,PR=80%,山东地区的光照按照全年每天4.2小时计算,(参照——全国各省峰值日照时数),全年发电估计时间为1533小时,预估该项目首年发电量498225度。首年衰减为2.5%,25年末最低功率为80%。首年衰减为2.5%,25年末最低功率为80%。


注:按照25年衰减至80%计算,25年累计发电量超过1068万度电。


2、实际应用案例


该电站实际装机容量350kW,3月23日峰值功率291.47kW,当天发电量1834.5kW。


▲峰值并网功率-291.47kW(3.23)

▲当日发电量-1834.5kWh(3.23)


五、结论


300千瓦左右的装机容量的扶贫电站还是比较普遍的,通过典型设计的分享让大家对光伏系统的前端设计有了很好的了解,设计的目的希望能够指导施工,让施工有序,通过施工还可以对设计方案进行验证,从而高质量的完成电站的建设。