新余学院光伏并网发电系统示范工程分析

来源：新余学院学报 【在线投稿】栏目：期刊导读时间：2020-08-03

新余学院光伏发电项目计划安装2．4MWp多晶硅组件块，共分11个区域，21个光伏组件安装点。全部采用建筑结合固定式阵列安装，每个并网电站就近并入低压电网。本工程安装在各建筑物屋顶，建设期10个月。该电站建成后，与当地电网联网运行，可有效地缓解地方电网的供需矛盾，促进地区经济可持续发展。 1 太阳能资源及气候地理条件新余市位于江西省中部偏西，浙赣铁路西段，地处北纬27°33'～28°05'，东经 114°29'～115°24'。新余市属亚热带湿润性气候，具有四季分明、气候温和、日照充足、雨量充沛、无霜期长、严冬较短的特征。年平均日照时数为1655．4小时，年平均日照百分率为38%。新余市太阳能资源属于中国三类地区，年日照小时数约为1700小时，相对中国其他一、二类地区，相对匮乏，但属于可利用地区。 2 电站的技术设计 2．1 光伏电站组成及方案新余学院光伏发电项目建在新余学院新校区的建筑物屋顶上，分别安装在校区的实验楼、动力中心、学生公寓、理科楼群、文科楼群、医护楼、校医院、综合服务楼、艺术楼、教学主楼B区、体育训练、比赛馆等屋顶上，光伏发电系统总量为2．4MWp。本光伏工程项目所建设的大型建筑光伏一体化并网发电系统，主要由光伏阵列、并网逆变、低压输配电、监控等几部分构成，如图1所示。图1 新余学院光伏发电项目框图 (1)光伏阵列：主要由太阳电池组件、光伏防雷汇流箱、光伏防雷配电柜、直流电缆等构成; (2)并网逆变：主要由并网逆变器构成; (3)低压输配电：主要由低压交流配电柜、低压交流电缆等构成; (4)监控：主要由光伏系统监控部分构成。光伏阵列将太阳能辐射能量转换为直流电能，通过汇流箱(直流配电箱)传送到与之相连接的逆变器的直流输入端［1］;逆变器采用MPPT(最大功率跟踪)技术使光伏阵列保持最佳输出状态，同时将直流电转换成与电网频率和相位均相同的交流电能，符合电网并网发电的要求;逆变器发出的交流电能经过低压配电就近接入低压400V电网。光伏并网逆变器本身带有数据采集和通讯功能，可以监测光伏阵列的电压、电流等直流侧运行参数，电网的电压、频率、逆变器输出电流、功率、功率因数等交流侧运行参数，以及太阳辐射、风速、温度等环境参数。将光伏电站中的逆变器通讯接口用数据总线连接，逆变器运行数据通过配套的监控设备的汇总和存储，再传送到监控计算机上，通过配套的专用监测软件提供给光伏电站工作人员使用。如图2所示，根据当地辐射数据，本光伏并网系统项目中，每台SMCTL逆变器配置3个光伏支路。图2 支路型逆变器SMCTL系统连接图 2．2 电站监控方案光伏发电系统按无人值班、有人值守的原则设计，按运行人员定期或不定期巡视的方式运行。整个光伏发电系统安装一套综合自动化系统，具有保护、控制、通信、测量等功能，可实现光伏发电系统全功能自动化管理，实现对光伏电站的监测管理［2］。对光伏电站的监控有三种方式：(1)就地设置数据采集器单机控制、保护、测量和信号;(2)在中控室对各逆变器进行集中监控;(3)在远离电站的地方，可以通过网络对光伏发电系统进行监测。集中监控系统的对象包括44台逆变器及其辅助设备。逆变器设置极性反接保护、短路保护、孤岛效应保护、过热保护、过载保护、接地保护、欠压及过压保护等，除逆变器自身的电网断电和加强保护外，还应设置过/欠频率保护，即当电网接口处频率±0．5Hz时，过/欠频率保护应在0．2s内动作，将光伏系统与电网断开。光伏系统的监控系统采用以太网通讯方式实现远程通讯功能，这是一种非常通用且可靠的通讯方式，支持多种通讯协议，可与电力监控进行通讯。通过上位机监控软件，便于直观地查看当前逆变器的运行数据和运行状态，同时可以查询历史数据和故障数据。每一个综合控制室分别配置1台数据采集器和1套环网设备，数据采集器通过RS485总线获取当地综合控制室内逆变器及光伏直流汇线箱的运行参数、故障状态和发电参数，每台数据采集器通过环网设备链接，接入中控室远程数据控制器，设置在中控室内的监控装置即可实时获取电站信息。监控系统系统图见图3。图2 支路型逆变器SMCTL系统连接图 2．3光伏发电系统防雷设计光伏阵列支架通过40mm×40mm×4mm的镀锌扁钢与建筑的接地系统相连，根据支架设计，不少于20米设置一个接地点。光伏组件支架自带避雷针，装于光伏支架顶端，并与接地网可靠连接。光伏阵列支架顶端设置长200mm避雷短针，根据光伏阵列的间距，针间距3m。避雷短针均通过阵列支架接地。对光伏系统过电压保护采取了以下措施： (1)在每个光伏子阵列直流防雷汇流箱内配置直流防浪涌保护装置; (2)在控制室内的直流防雷配电柜配置直流防浪涌保护装置;