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1500V光伏系统在屋顶分布式光伏项目上要如何设计?

1500V系统相对1000V系统,其直流侧电压从1000V提升到1500V,交流侧从500V提升至800V,因而在提升电站发电效率、降低系统损耗、减少工程造价上有明显优势。

为了将1500V光伏发电系统的优势引用到屋顶分布式光伏电站中来,小固借助工程案例,分享1500V光伏系统在屋顶分布式光伏项目上的设计经验,从系统设备选型、系统设计方案等方面重点介绍1500V系统设计过程。

01工程概况

本期光伏装机总容量为4.4MWp,其中屋顶安装安装530W单晶硅光伏组件7200块,车棚共安装530W单晶硅光伏组件300块,绿化带共安装530W单晶硅光伏组件802块;24块组件一串接入1500V 225kW逆变器,逆变器共计16台,每4台逆变器接1台1250kVA的升压变升压到10kV并网,项目为自发自用,余电上网模式,并网电压等级为10kV接入,共1个并网点。

02主要设备选型

2.1 光伏组件选型

本工程为1500V系统,重点应该选用通过1500V系统认证的光伏组件。本设计采用单晶高效半片组件,组件峰值功率为530W,组件参数如下表:

工商业项目这样做,每瓦节省0.05元!

2.2 逆变器选型

逆变器要遵循高可靠、高效率、宽范围、高质量、高性价比的原则,特别是采用1500V系统,逆变器的输入电压决定着直流侧的系统电压等级。本设计采用组串式逆变器,单机功率225kW,逆变器参数如下表:

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2.3 升压箱变选型

升压箱变采用户外布置型式,选择预装式箱变,变压器采用双绕组干式变压器,容量为1250kVA。本项目逆变器输出电压为800V系统,电网侧为10kV配电系统,升压箱变主要参数见下表:

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中性点不接地。

2.4 交流电缆选型

本设计逆变器额定输出线电压为800V,升压箱变中性点为不接地系统,当发生单相接地故障时,中性点对地电位上升为相电压,接地相电压为零,非接地相电压上升线电压,且故障时间可能持续8h以上,因此电缆相对绝缘屏蔽或金属套之间额定电压宜选择133%的使用回路工作相电压,即800V,显然常用的0.6/1kV电力电缆不适用于本系统,因此需要选择更高绝缘水平的1.8/3kV的电力电缆。本次建议选择ZRC-YJV22-1.8/3kV-3*95mm?。

03光伏系统关键设计

3.1 组件排布设计

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整体项目容量设计

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厂房组件排布图

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停车棚组件排布图

3.2 组串设计

考虑组串灵活布置以及适配逆变器超配能力,本工程多采用24~26片组件为一串的排布方式。

比较1500V系统和1100V系统应用在工商业屋顶的风险:

·      24~26块一串,系统电压为1180.8 V ~1279.2V,实际上电压并未超过1100V系统太高。

·      1500V系统的电流并未增大,电流小,电弧的能量就小,更容易熄灭,危害波及面也更小,跟1100V系统比相对安全。

综合以上分析在1500V组串式方案逆变器靠近屋顶,直流路径短,直流节点简单无汇流,电能逆变后经过交流传输,在1500V系统上电气安全上更有保障,更适合于1500V系统。

3.3 电气一次设计

容量为4400kW的光伏组件分组串接入16台225kW并网逆变器,逆变器输出经过4台1250KVA变压器由800V升至10千伏后,接至光伏电站母线,再通过1回10千伏线路接至该厂区现有的高压配电房的10千伏母线,利用用户原线路接入顺天103线。

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现有高配室10KV接线图

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新建高压组柜10KV接线图

3.4 电气二次设计

接入10KV系统的光伏发电站采用集线路保护功能,防孤岛保护功能,安全自动装置功能等多功能一体化集成装置;二次设备功能符合GB/T 19964-2012标准。

此光伏所接入企业用户的电源线路为10千伏专线,此专线两端微机保护应改造为光纤差动保护,光纤采用直连方式。

总进线断路器处,分布式电源馈线断路器配置的继电保护和安全自动装置符合以下技术要求:系统继电保护应使用专用的电流互感器和电压互感器的二次绕组,电流互感器准确级宜采用5P,10P级,电压互感器准确级宜采用0.5P,3P级。

光伏电站内需具备交直流电源和UPS电源,供新配置的保护装置,测控装置,在线监测装置等设备使用。

接入此光伏电站后:上级变电站此线路的重合闸方案,根据光伏防孤岛的需求调整,还需调整上级变电站侧的相关保护定值和自动装置定值,满足专线用户的安全运行。

接入10KV系统的光伏发电站采用集线路保护功能,防孤岛保护功能,安全自动装置功能等多功能一体化集成装置;二次设备功能符合GB/T 19964-2012标准。

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电能量计算

当自发自用时,在并网点单套设置并网电能表;当余量上网时,还应在产权分界点(最终按用户与业主计量协议为准)设置同型号,同规格,准确度相同的主,副关口计量电能表各一块。主,副表应有明确标志。

电能表装设地点计量装置部分需可封闭。10KV电能计量装置应采用计量专用电压互感器(准确度0.2),电流互感器(准确度0.2S)。

需在上级变电站专线间隔处装设满足GB/T 19862《电能质量监测设备通用要求》标准要求的A类电能质量在线监测装置一套;电能质量监测历史数据应至少保存一年。

远动信息传输

远动系统:以10千伏接入时,应由本体监控系统采集和传输运行信息,本体条件不具备时,应独立配置远方终端,采集相关信息。

在上一级相应的通信设备,建立相应的通信通道。

二次安全防护

若站内监控系统与其他系统存在信息交换,应按照二次安全防护要求采取安全防护措施。

在项目前期阶段提供“安全防护方案”在调度部门备案。

小 结

1500V系统使用的逆变器数量、相应的线缆、开关设备均有所降低,整个初始投资成本可节省0.025~0.05元/W,对于提升工商业屋顶项目整体收益是非常有效的方案。在整县推进中1500V是大型地面电站的主流解决方案,未来在屋顶上应用也会越来越多。

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