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一、系統(tǒng)方案簡(jiǎn)介
此方案適用于地面光伏發(fā)電系統(tǒng)，系統(tǒng)采用分塊發(fā)電，集中并網(wǎng)方式。此類電站一般采用1MW為一子系統(tǒng)，整個(gè)電站由若干個(gè)1MW子系統(tǒng)組成，每個(gè)1MW子系統(tǒng)輸出經(jīng)匯流后集中并網(wǎng)。每個(gè)1MW子系統(tǒng)設(shè)計(jì)為2個(gè)500KW并網(wǎng)發(fā)電單元，配置2臺(tái)500KW并網(wǎng)逆變器，型號(hào)為SS-500-IH，不含隔離變壓器，輸出額定電壓為三相270V，50Hz；經(jīng)過1臺(tái)高效10KV雙分裂升壓變壓器（0.27/0.27/10KV，1000KVA）T接入本地的10KV中壓電網(wǎng)（此雙分裂升壓變壓器需要定制，用戶自配），實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電功能。系統(tǒng)原理框圖如下：
光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的主要組成包括：
（1） 太陽(yáng)能電池組件及其支架；
（2） 直流防雷匯流箱；
（3） 光伏并網(wǎng)逆變器；
（4） 系統(tǒng)通訊及監(jiān)控裝置；
（5） 系統(tǒng)發(fā)電計(jì)量裝置；
（6） 系統(tǒng)防雷接地裝置；
（7） 土建及配電房等基礎(chǔ)設(shè)施；
（8） 整個(gè)系統(tǒng)的電纜連接線。
二、設(shè)計(jì)過程
2.1光伏并網(wǎng)逆變器的選擇
我公司生產(chǎn)全系列的針對(duì)光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的并網(wǎng)逆變器，可滿足不同功率等級(jí)、不同電壓等級(jí)的需要。
我公司型號(hào)為SS-500-IH的光伏并網(wǎng)逆變器。可以實(shí)現(xiàn)多臺(tái)并聯(lián)，組成并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。可以根據(jù)實(shí)際需要，選擇最近的并網(wǎng)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電。
2.1.1性能特點(diǎn)簡(jiǎn)介
SS-500-IH光伏并網(wǎng)逆變器采用美國(guó)TI公司32位專用DSP(28355)控制芯片，功率器件采用工業(yè)級(jí)的IGBT，直流母線采用金屬化薄膜電容，低雜散電感的疊層母排技術(shù)，運(yùn)用電流控制型PWM有源逆變技術(shù)和優(yōu)質(zhì)高效隔離變壓器，可靠性高，保護(hù)功能齊全，且具有電網(wǎng)側(cè)高功率因數(shù)正弦波電流、無(wú)諧波污染供電等特點(diǎn)。該并網(wǎng)逆變器的主要技術(shù)性能特點(diǎn)如下：
（1） 采用美國(guó)TI公司32位DSP芯片進(jìn)行控制；
（2） 采用英飛凌公司第四代功率模塊；
（3） 太陽(yáng)電池組件最大功率跟蹤技術(shù)(MPPT)；
（4） 50Hz工頻隔離變壓器，實(shí)現(xiàn)光伏陣列和電網(wǎng)之間的相互隔離；
（5） 具有直流輸入手動(dòng)分?jǐn)嚅_關(guān)，交流電網(wǎng)手動(dòng)分?jǐn)嚅_關(guān)。
（6） 具有先進(jìn)的孤島效應(yīng)檢測(cè)方案；
（7） 具有過載、短路、電網(wǎng)異常等故障保護(hù)及告警功能；
（8） 寬直流輸入電壓范圍(450V～850V)，整機(jī)效率高達(dá)96%；
（9） 人性化的LCD液晶界面，通過按鍵操作，液晶顯示屏(LCD)可清晰顯示實(shí)時(shí)各項(xiàng)運(yùn)行數(shù) 據(jù)，實(shí)時(shí)故障數(shù)據(jù)，歷史故障數(shù)據(jù)，總發(fā)電量數(shù)據(jù)，歷史發(fā)電量數(shù)據(jù)。
（10） 逆變器具有完善的監(jiān)控功能；
（11） 可提供RS485或Ethernet（以太網(wǎng)）遠(yuǎn)程通訊接口。其中RS485遵循Modbus通訊協(xié)議；Ethernet（以太網(wǎng)）接口支持TCP/IP協(xié)議 ，支持動(dòng)態(tài)(DHCP)或靜態(tài)獲取IP 地址；
（12） 逆變器具有CE認(rèn)證資質(zhì)部門出具的CE安全證書。
2.1.2拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
此方案適用于地面光伏發(fā)電系統(tǒng)，系統(tǒng)采用分塊發(fā)電，集中并網(wǎng)方式。此類電站一般采用1MW為一子系統(tǒng)，整個(gè)電站由若干個(gè)1MW子系統(tǒng)組成，每個(gè)1MW子系統(tǒng)輸出經(jīng)匯流后集中并網(wǎng)。每個(gè)1MW子系統(tǒng)設(shè)計(jì)為2個(gè)500KW并網(wǎng)發(fā)電單元，配置2臺(tái)500KW并網(wǎng)逆變器，型號(hào)為SS-500-IH，不含隔離變壓器，輸出額定電壓為三相270V，50Hz；經(jīng)過1臺(tái)高效10KV雙分裂升壓變壓器（0.27/0.27/10KV，1000KVA）T接入本地的10KV中壓電網(wǎng)（此雙分裂升壓變壓器需要定制，用戶自配），實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電功能。系統(tǒng)原理框圖如下：
光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的主要組成包括：
（1） 太陽(yáng)能電池組件及其支架；
（2） 直流防雷匯流箱；
（3） 光伏并網(wǎng)逆變器；
（4） 系統(tǒng)通訊及監(jiān)控裝置；
（5） 系統(tǒng)發(fā)電計(jì)量裝置；
（6） 系統(tǒng)防雷接地裝置；
（7） 土建及配電房等基礎(chǔ)設(shè)施；
（8） 整個(gè)系統(tǒng)的電纜連接線。
二、設(shè)計(jì)過程
2.1光伏并網(wǎng)逆變器的選擇
我公司生產(chǎn)全系列的針對(duì)光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的并網(wǎng)逆變器，可滿足不同功率等級(jí)、不同電壓等級(jí)的需要。
我公司型號(hào)為SS-500-IH的光伏并網(wǎng)逆變器。可以實(shí)現(xiàn)多臺(tái)并聯(lián)，組成并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。可以根據(jù)實(shí)際需要，選擇最近的并網(wǎng)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電。
2.1.1性能特點(diǎn)簡(jiǎn)介
SS-500-IH光伏并網(wǎng)逆變器采用美國(guó)TI公司32位專用DSP(28355)控制芯片，功率器件采用工業(yè)級(jí)的IGBT，直流母線采用金屬化薄膜電容，低雜散電感的疊層母排技術(shù)，運(yùn)用電流控制型PWM有源逆變技術(shù)和優(yōu)質(zhì)高效隔離變壓器，可靠性高，保護(hù)功能齊全，且具有電網(wǎng)側(cè)高功率因數(shù)正弦波電流、無(wú)諧波污染供電等特點(diǎn)。該并網(wǎng)逆變器的主要技術(shù)性能特點(diǎn)如下：
（1） 采用美國(guó)TI公司32位DSP芯片進(jìn)行控制；
（2） 采用英飛凌公司第四代功率模塊；
（3） 太陽(yáng)電池組件最大功率跟蹤技術(shù)(MPPT)；
（4） 50Hz工頻隔離變壓器，實(shí)現(xiàn)光伏陣列和電網(wǎng)之間的相互隔離；
（5） 具有直流輸入手動(dòng)分?jǐn)嚅_關(guān)，交流電網(wǎng)手動(dòng)分?jǐn)嚅_關(guān)。
（6） 具有先進(jìn)的孤島效應(yīng)檢測(cè)方案；
（7） 具有過載、短路、電網(wǎng)異常等故障保護(hù)及告警功能；
（8） 寬直流輸入電壓范圍(450V～850V)，整機(jī)效率高達(dá)96%；
（9） 人性化的LCD液晶界面，通過按鍵操作，液晶顯示屏(LCD)可清晰顯示實(shí)時(shí)各項(xiàng)運(yùn)行數(shù) 據(jù)，實(shí)時(shí)故障數(shù)據(jù)，歷史故障數(shù)據(jù)，總發(fā)電量數(shù)據(jù)，歷史發(fā)電量數(shù)據(jù)。
（10） 逆變器具有完善的監(jiān)控功能；
（11） 可提供RS485或Ethernet（以太網(wǎng)）遠(yuǎn)程通訊接口。其中RS485遵循Modbus通訊協(xié)議；Ethernet（以太網(wǎng)）接口支持TCP/IP協(xié)議 ，支持動(dòng)態(tài)(DHCP)或靜態(tài)獲取IP 地址；
（12） 逆變器具有CE認(rèn)證資質(zhì)部門出具的CE安全證書。
2.1.2拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
SS-500-IH并網(wǎng)逆變器主電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如上圖所示。
2.1.3技術(shù)指標(biāo)，
2.2太陽(yáng)電池陣列的設(shè)計(jì)
光伏組件的串并聯(lián)設(shè)計(jì)
1. 假設(shè)光伏電站選用的太陽(yáng)電池組件功率為280W，額定工作電壓為35.2V，額定工作電流7.95A，短路電流為8.33A，開路電壓為44.8V，尺寸為1956×992×50；選用我公司500kW逆變器，直流輸入范圍為450V-820V，建議直流電壓串連后額定工作電壓為650V左右，逆變器的性能和效率將達(dá)到最大，那么一組串中的串聯(lián)數(shù)可選為18個(gè)，該組件串的輸出功率為5.04kW，輸出電壓為634V，開路電壓806V，每臺(tái)逆變器通過匯流箱并聯(lián)接入100個(gè)這樣的組件串。
2. 在組件的串聯(lián)電路中，要求同一個(gè)組件串中每塊組件的工作電流要相同，在并聯(lián)電路中，要求每個(gè)組件串的電壓要相同，否則會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的效率。
2.3直流防雷匯流箱設(shè)計(jì)
系統(tǒng)配置10臺(tái)10路直流防雷匯流箱， 1個(gè)匯流箱接10路組件串，每個(gè)直流配電單元經(jīng)過直流斷路器和防雷器后輸入到的直流配電柜。
2.4直流配電柜設(shè)計(jì)
直流配電柜可根據(jù)用戶配置，每臺(tái)配電柜最多接15路直流匯流箱，直流輸入回路都配有可分?jǐn)嗟闹绷鲾嗦菲骱椭绷麟妷罕恚鶕?jù)用戶要求，可選配熔斷器，防雷器，防反二極管等。
2.5監(jiān)控裝置
系統(tǒng)采用高性能工業(yè)控制PC機(jī)作為系統(tǒng)的監(jiān)控主機(jī)，可以連續(xù)每天24小時(shí)不間斷對(duì)所有的并網(wǎng)逆變器進(jìn)行運(yùn)行數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)。
光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)軟件使用本公司開發(fā)的大型光伏并網(wǎng)系統(tǒng)專用網(wǎng)絡(luò)版監(jiān)測(cè)軟件。該軟件可連續(xù)記錄運(yùn)行數(shù)據(jù)和故障數(shù)據(jù)。
顯示單元，用戶可以選用大的液晶電視作為顯示輸出接口，這樣將具有非常好的展示效果。
2.6環(huán)境監(jiān)測(cè)儀
該裝置由風(fēng)速傳感器、風(fēng)向傳感器、日照輻射表、測(cè)溫探頭、控制盒及支架組成，適用于氣象、軍事、船空、海港、環(huán)保、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通等部門測(cè)量水平風(fēng)參量及太陽(yáng)輻射能量的測(cè)量。可測(cè)量環(huán)境溫度、風(fēng)速、風(fēng)向和輻射強(qiáng)度等參量，其通訊接口可接入并網(wǎng)監(jiān)控裝置的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)記錄環(huán)境數(shù)據(jù)。
2.7系統(tǒng)防雷接地裝置
為了保證本工程光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)安全可靠，防止因雷擊、浪涌等外在因素導(dǎo)致系統(tǒng)器件的損壞等情況發(fā)生，系統(tǒng)的防雷接地裝置必不可少。系統(tǒng)的防雷接地裝置措施有多種方法，主要有以下幾個(gè)方面供參考：
（1）地線是避雷、防雷的關(guān)鍵，在進(jìn)行配電室基礎(chǔ)建設(shè)和太陽(yáng)電池方陣基礎(chǔ)建設(shè)的同時(shí)，選擇電廠附近土層較厚、潮濕的地點(diǎn)，挖1～2米深地線坑，采用40扁鋼，添加降阻劑并引出地線，引出線采用35mm2銅芯電纜，接地電阻應(yīng)小于4歐姆。
（2）在配電室附近建一避雷針，高15米，并單獨(dú)做一地線，方法同上。
（3）直流側(cè)防雷措施：電池支架應(yīng)保證良好的接地，太陽(yáng)能電池陣列連接電纜接入光伏陣列防雷匯流箱，匯流箱內(nèi)含高壓防雷器保護(hù)裝置，電池陣列匯流后再接入直流防雷配電柜，經(jīng)過多級(jí)防雷裝置可有效地避免雷擊導(dǎo)致設(shè)備的損壞。
（3）交流側(cè)防雷措施：每臺(tái)逆變器的交流輸出經(jīng)交流防雷柜（內(nèi)含防雷保護(hù)裝置）接入電網(wǎng)，可有效地避免雷擊和電網(wǎng)浪涌導(dǎo)致設(shè)備的損壞，所有的機(jī)柜要有良好的接地。
三、系統(tǒng)主要配置清單
2.1.3技術(shù)指標(biāo)，
| 型 號(hào) | SS-500-IH | |
| 隔離方式 | 無(wú)隔離 | |
| 最大太陽(yáng)電池陣列功率 | 550KW | |
| 最大陣列開路電壓 | 1000V | |
| 最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）范圍 | 450V～820V | |
| 最大陣列輸入電流 | 1200A | |
| MPPT精度 | >99％ | |
| 額定交流輸出功率 | 500KW | |
| 總電流波形畸變率 | <3%（額定功率時(shí)） | |
| 功率因數(shù) | >0.99 | |
| 最大效率 | 98.5% | |
| 額定輸出電壓 | 270VAC | |
| 額定輸出頻率 | 50Hz/60Hz | |
| 額定輸出電流 | 1176A | |
| 保護(hù)功能 | 極性反接保護(hù)、短路保護(hù)、孤島效應(yīng)保護(hù)、過熱保護(hù)、直流過載保護(hù)、接地保護(hù) | |
| 通訊接口（選配） | RS485或以太網(wǎng) | |
| 使用環(huán)境溫度 | －20℃～＋50℃ | |
| 使用環(huán)境濕度 | 0～95% | |
| 尺寸（高×寬×深）mm | 2180×2400×800 | |
| 噪音 | ＜65dB | |
| 防護(hù)等級(jí) | IP20（室內(nèi)） | |
| 電網(wǎng)監(jiān)控 | 按照 UL1741標(biāo)準(zhǔn) | |
| 電磁兼容性 | EN50081,part1；EN50082,part1 | |
| 電網(wǎng)干擾 | EN61000-3-4 | |
| 認(rèn)證 | CQC | |
光伏組件的串并聯(lián)設(shè)計(jì)
1. 假設(shè)光伏電站選用的太陽(yáng)電池組件功率為280W，額定工作電壓為35.2V，額定工作電流7.95A，短路電流為8.33A，開路電壓為44.8V，尺寸為1956×992×50；選用我公司500kW逆變器，直流輸入范圍為450V-820V，建議直流電壓串連后額定工作電壓為650V左右，逆變器的性能和效率將達(dá)到最大，那么一組串中的串聯(lián)數(shù)可選為18個(gè)，該組件串的輸出功率為5.04kW，輸出電壓為634V，開路電壓806V，每臺(tái)逆變器通過匯流箱并聯(lián)接入100個(gè)這樣的組件串。
2. 在組件的串聯(lián)電路中，要求同一個(gè)組件串中每塊組件的工作電流要相同，在并聯(lián)電路中，要求每個(gè)組件串的電壓要相同，否則會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的效率。
2.3直流防雷匯流箱設(shè)計(jì)
系統(tǒng)配置10臺(tái)10路直流防雷匯流箱， 1個(gè)匯流箱接10路組件串，每個(gè)直流配電單元經(jīng)過直流斷路器和防雷器后輸入到的直流配電柜。
2.4直流配電柜設(shè)計(jì)
直流配電柜可根據(jù)用戶配置，每臺(tái)配電柜最多接15路直流匯流箱，直流輸入回路都配有可分?jǐn)嗟闹绷鲾嗦菲骱椭绷麟妷罕恚鶕?jù)用戶要求，可選配熔斷器，防雷器，防反二極管等。
2.5監(jiān)控裝置
系統(tǒng)采用高性能工業(yè)控制PC機(jī)作為系統(tǒng)的監(jiān)控主機(jī)，可以連續(xù)每天24小時(shí)不間斷對(duì)所有的并網(wǎng)逆變器進(jìn)行運(yùn)行數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)。
光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)軟件使用本公司開發(fā)的大型光伏并網(wǎng)系統(tǒng)專用網(wǎng)絡(luò)版監(jiān)測(cè)軟件。該軟件可連續(xù)記錄運(yùn)行數(shù)據(jù)和故障數(shù)據(jù)。
顯示單元，用戶可以選用大的液晶電視作為顯示輸出接口，這樣將具有非常好的展示效果。
2.6環(huán)境監(jiān)測(cè)儀
該裝置由風(fēng)速傳感器、風(fēng)向傳感器、日照輻射表、測(cè)溫探頭、控制盒及支架組成，適用于氣象、軍事、船空、海港、環(huán)保、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通等部門測(cè)量水平風(fēng)參量及太陽(yáng)輻射能量的測(cè)量。可測(cè)量環(huán)境溫度、風(fēng)速、風(fēng)向和輻射強(qiáng)度等參量，其通訊接口可接入并網(wǎng)監(jiān)控裝置的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)記錄環(huán)境數(shù)據(jù)。
2.7系統(tǒng)防雷接地裝置
為了保證本工程光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)安全可靠，防止因雷擊、浪涌等外在因素導(dǎo)致系統(tǒng)器件的損壞等情況發(fā)生，系統(tǒng)的防雷接地裝置必不可少。系統(tǒng)的防雷接地裝置措施有多種方法，主要有以下幾個(gè)方面供參考：
（1）地線是避雷、防雷的關(guān)鍵，在進(jìn)行配電室基礎(chǔ)建設(shè)和太陽(yáng)電池方陣基礎(chǔ)建設(shè)的同時(shí)，選擇電廠附近土層較厚、潮濕的地點(diǎn)，挖1～2米深地線坑，采用40扁鋼，添加降阻劑并引出地線，引出線采用35mm2銅芯電纜，接地電阻應(yīng)小于4歐姆。
（2）在配電室附近建一避雷針，高15米，并單獨(dú)做一地線，方法同上。
（3）直流側(cè)防雷措施：電池支架應(yīng)保證良好的接地，太陽(yáng)能電池陣列連接電纜接入光伏陣列防雷匯流箱，匯流箱內(nèi)含高壓防雷器保護(hù)裝置，電池陣列匯流后再接入直流防雷配電柜，經(jīng)過多級(jí)防雷裝置可有效地避免雷擊導(dǎo)致設(shè)備的損壞。
（3）交流側(cè)防雷措施：每臺(tái)逆變器的交流輸出經(jīng)交流防雷柜（內(nèi)含防雷保護(hù)裝置）接入電網(wǎng)，可有效地避免雷擊和電網(wǎng)浪涌導(dǎo)致設(shè)備的損壞，所有的機(jī)柜要有良好的接地。
三、系統(tǒng)主要配置清單
| 序號(hào) | 名稱 | 型號(hào)規(guī)格 | 數(shù)量 | 廠家 |
| 1 | 太陽(yáng)電池組件 | 280W | 1800 | 用戶自備 |
| 2 | 電池支架 | - | 與電池配套 | 中興昆騰 |
| 3 | 直流防雷配電柜 | 2 | 1臺(tái) | 中興昆騰 |
| 4 | 交流防雷配電柜 | － | 1臺(tái) | 中興昆騰 |
| 5 | 光伏并網(wǎng)逆變器 | 1臺(tái) | 中興昆騰 | |
| 6 | 監(jiān)控軟件 | 1套 | 中興昆騰 | |
| 7 | 工控機(jī) | 1臺(tái) | 中興昆騰 | |
| 8 | 環(huán)境監(jiān)測(cè)儀 | － | 1臺(tái) | 中興昆騰 |
| 9 | 液晶顯示器 | － | 1臺(tái) | 用戶自備 |
| 10 | 防雷系統(tǒng)和接地裝置 | － | 1套 | 用戶自備 |
| 11 | 土建及配電系統(tǒng) | － | 1套 | 用戶自備 |
| 12 | 系統(tǒng)連接電纜線 | － | 1套 | 用戶自備 |
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