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| 300kW村級(jí)光伏電站系統(tǒng)典型設(shè)計(jì)全過(guò)程 |
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前言
2018年3月7日，國(guó)家能源局印發(fā)了《2018年能源工作指導(dǎo)意見(jiàn)的通知》，指出年內(nèi)將下達(dá)村級(jí)光伏扶貧電站規(guī)模約1500萬(wàn)千瓦，惠及約200萬(wàn)建檔立卡貧困戶(hù)。從2016年的2GW、43萬(wàn)戶(hù)到2017年的4GW、71萬(wàn)戶(hù)，再到2018年的15GW、200萬(wàn)戶(hù)，村級(jí)光伏扶貧電站已然成為打好精準(zhǔn)脫貧攻堅(jiān)戰(zhàn)的重要手段。
目前光伏扶貧項(xiàng)目正在火熱的進(jìn)行中，本文從組件排布配置、逆變器信息、線(xiàn)纜、發(fā)電量預(yù)測(cè)及實(shí)際項(xiàng)目發(fā)電情況等方面，希望詳細(xì)為大家介紹300kW村級(jí)光伏電站的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，進(jìn)行整體方案分享。
一、設(shè)計(jì)過(guò)程
1、項(xiàng)目簡(jiǎn)介
對(duì)于村級(jí)電站的建設(shè)，首先需要考慮到當(dāng)?shù)刈儔浩魅萘?，并估算允許接入的光伏系統(tǒng)容量。一般按30%容量計(jì)算，但不同地區(qū)要求不同，可咨詢(xún)當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)公司來(lái)設(shè)計(jì)接入容量。
電站地址宜選用未利用地或者與農(nóng)業(yè)、牧業(yè)、漁業(yè)相結(jié)合的用地，最好為靠近電網(wǎng)、運(yùn)維方便的地段。安裝朝向應(yīng)選擇正南、南偏西30°以?xún)?nèi)的朝向。組件傾角可以以下公式進(jìn)行計(jì)算：
θ=0.76 * Φ+3.1°，±2°；其中：θ為組件傾斜角，Φ為當(dāng)?shù)鼐暥取? 當(dāng)然如果能夠采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，可以進(jìn)行太陽(yáng)能傾斜角的快速優(yōu)化的計(jì)算。
2、組件選型和安裝配置
考慮到占地面積、銀行放款條件以及全壽命周期的收益，此次示例設(shè)計(jì)方案選擇1000片325W多晶組件。組件參數(shù)如下：
▲表1組件規(guī)格參數(shù) STC（標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試環(huán)境）：輻射度1000W/m2 ，電池溫度25℃，大氣質(zhì)量AM1.5 NOCT(電池片標(biāo)稱(chēng)溫度工作條件)：輻射度800W/m2 ，電池溫度20℃，大氣質(zhì)量AM1.5，風(fēng)速1m/s。
該扶貧電站項(xiàng)目以1000片325W組件進(jìn)行設(shè)計(jì)，因此現(xiàn)場(chǎng)施工用地約4000m2左右，現(xiàn)場(chǎng)排布如下：
▲圖1方陣排布圖
3、 逆變器的選擇
作為扶貧項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，給光伏逆變器的性能提出了高需求，包括直流側(cè)超配和交流側(cè)過(guò)載能力。GCI-60K-4G是一款性?xún)r(jià)比很高的低壓并網(wǎng)產(chǎn)品，具備4路MPPT每路MPPT最大可接入3串組件，直流超配可達(dá)1.2倍以上，交流輸出具備1.1倍的過(guò)載能力，可以適用不同光資源區(qū)域的配置要求。其具體參數(shù)如下： 
▲圖2逆變器外觀圖 
▲表2 GCI-60K-4G逆變器電氣參數(shù)表
4 、線(xiàn)纜的選擇
直流線(xiàn)纜多為戶(hù)外鋪設(shè)，需要防紫外線(xiàn)、防曬、防潮、防寒等，因此分布式光伏系統(tǒng)中的直流線(xiàn)纜一般選擇光伏專(zhuān)用直流線(xiàn)纜，考慮到直流插接件和光伏組件輸出電流，目前常用的光伏直流電纜為PV1-F 1*4mm2。
▲圖3直流線(xiàn)纜
（2）、交流側(cè)線(xiàn)纜 
▲表3 交流線(xiàn)纜選型表
二、設(shè)計(jì)方案圖及清單表
1、布局接線(xiàn)方案
現(xiàn)場(chǎng)按照逆變器安裝容量分為5個(gè)小陣列，每個(gè)陣列接入一臺(tái)GCI-60K-4G錦浪逆變器，最后以五匯一匯流箱進(jìn)行交流匯流后就近并入電網(wǎng)，布線(xiàn)方案如下：
▲圖4方陣布局接線(xiàn)示意圖
其中逆變器接入關(guān)鍵參數(shù)如下： ①每串組件開(kāi)路電壓和工作電壓在SOC條件下分別約為912V和744V，滿(mǎn)足逆變器安全和運(yùn)行電壓需求； ②每串組件額定功率在SOC下為6.5kW，此次示例設(shè)計(jì)每臺(tái)逆變器接入10串組串，每臺(tái)接入組件容量65kW，超配比1.08。具體接入方法如下： MPPT1 : 20塊/串，接3串； MPPT2 : 20塊/串，接3串； MPPT3 : 20塊/串，接2串； MPPT4 : 20塊/串，接2串； 每2串或3串接入一臺(tái)逆變器，接入總功率為13kW或19.5kW，低于逆變器最大額定輸入功率要求（22.5KW）； 當(dāng)然也可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需求做更高超額配比，例如每臺(tái)接入11串組串，每臺(tái)接入組件容量71.5kW，超配比1.19。具體接法如下： MPPT1 : 20塊/串，接3串； MPPT2 : 20塊/串，接3串； MPPT3 : 20塊/串，接3串； MPPT4 : 20塊/串，接2串；
2、電氣接線(xiàn)方案
該項(xiàng)目電氣接線(xiàn)方案如圖所示，每臺(tái)逆變器采用10串組串接入，20塊/串，最后接入1臺(tái)五匯一的交流匯流箱，就近并網(wǎng)。
▲圖5電氣接線(xiàn)示意圖
3、材料清單表
三、系統(tǒng)安裝施工
1、支架安裝方案
針對(duì)扶貧電站設(shè)計(jì)，可使用螺旋地樁方式對(duì)不同地質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)，操作簡(jiǎn)便。且橫梁強(qiáng)度高，固定穩(wěn)，組件安裝方便。如果項(xiàng)目地有其它要求和考慮，可根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況采用其它支架安裝方案做針對(duì)性設(shè)計(jì)。
▲圖6組件支架固定圖
2、逆變器安裝
▲圖7逆變器安裝規(guī)范圖
多臺(tái)逆變器的安裝需注意逆變器間的安裝間隙以保證散熱要求，逆變器支架安裝應(yīng)符合要求，建議參考配套提供的逆變器使用說(shuō)明書(shū)，實(shí)現(xiàn)正確規(guī)范安裝。 建議逆變器安裝在組件下方的支架上，這樣滿(mǎn)足逆變器遮陰散熱散熱的同時(shí)，也減小了安裝逆變器支架的成本。
3、直流線(xiàn)纜制作和接線(xiàn)
▲圖8光伏直流線(xiàn)纜制作和接線(xiàn)工具 
▲圖9光伏直流線(xiàn)纜 注：為了確保直流連接器的使用壽命，請(qǐng)使用專(zhuān)業(yè)扭力扳手?jǐn)Q緊直流端子。（擰的過(guò)緊端子內(nèi)部可能產(chǎn)生裂痕，縮短端子使用壽命）
4、交流線(xiàn)纜接線(xiàn)
▲圖10交流線(xiàn)纜制作和連接示圖
5、COM連接器制作
▲圖11 COM連接器制作示圖
6、接地措施
規(guī)范的系統(tǒng)接地可以保障電站的安全性，該項(xiàng)目建議在電站架網(wǎng)下挖1.5m網(wǎng)狀深溝，在埋入50*5mm鋼包銅或扁鋼形成接地網(wǎng)絡(luò)，并且地線(xiàn)接到組件的支架上，同時(shí)組件邊框也必須接到支架上，整體接地電阻應(yīng)小于 4Ω。注意：逆變器需要單獨(dú)做保護(hù)接地。
▲圖12系統(tǒng)接地示意圖
四、收益計(jì)算 1、發(fā)電量估算
▲圖13山東省光照時(shí)數(shù)圖
裝機(jī)容量325kW，PR=80%，山東地區(qū)的光照按照全年每天4.2小時(shí)計(jì)算，（參照——全國(guó)各省峰值日照時(shí)數(shù)），全年發(fā)電估計(jì)時(shí)間為1533小時(shí)，預(yù)估該項(xiàng)目首年發(fā)電量498225度。首年衰減為2.5%，25年末最低功率為80%。首年衰減為2.5%，25年末最低功率為80%。
注：按照25年衰減至80%計(jì)算，25年累計(jì)發(fā)電量超過(guò)1068萬(wàn)度電。
2、實(shí)際應(yīng)用案例
該電站實(shí)際裝機(jī)容量350kW，3月23日峰值功率291.47kW，當(dāng)天發(fā)電量1834.5kW。
▲峰值并網(wǎng)功率-291.47kW（3.23） 
▲當(dāng)日發(fā)電量-1834.5kWh（3.23）
五、結(jié)論
300千瓦左右的裝機(jī)容量的扶貧電站還是比較普遍的，通過(guò)典型設(shè)計(jì)的分享讓大家對(duì)光伏系統(tǒng)的前端設(shè)計(jì)有了很好的了解，設(shè)計(jì)的目的希望能夠指導(dǎo)施工，讓施工有序，通過(guò)施工還可以對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行驗(yàn)證，從而高質(zhì)量的完成電站的建設(shè)。 |
