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| 300kW村級光伏電站系統(tǒng)典型設(shè)計全過程 |
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前言
2018年3月7日，國家能源局印發(fā)了《2018年能源工作指導(dǎo)意見的通知》，指出年內(nèi)將下達村級光伏扶貧電站規(guī)模約1500萬千瓦，惠及約200萬建檔立卡貧困戶。從2016年的2GW、43萬戶到2017年的4GW、71萬戶，再到2018年的15GW、200萬戶，村級光伏扶貧電站已然成為打好精準脫貧攻堅戰(zhàn)的重要手段。
目前光伏扶貧項目正在火熱的進行中，本文從組件排布配置、逆變器信息、線纜、發(fā)電量預(yù)測及實際項目發(fā)電情況等方面，希望詳細為大家介紹300kW村級光伏電站的系統(tǒng)設(shè)計，進行整體方案分享。
一、設(shè)計過程
1、項目簡介
對于村級電站的建設(shè)，首先需要考慮到當?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%容量計算，但不同地區(qū)要求不同，可咨詢當?shù)仉娋W(wǎng)公司來設(shè)計接入容量。
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)、運維方便的地段。安裝朝向應(yīng)選擇正南、南偏西30°以內(nèi)的朝向。組件傾角可以以下公式進行計算：
θ=0.76 * Φ+3.1°，±2°；其中：θ為組件傾斜角，Φ為當?shù)鼐暥取? 當然如果能夠采用計算機輔助設(shè)計軟件，可以進行太陽能傾斜角的快速優(yōu)化的計算。
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（標準測試環(huán)境）：輻射度1000W/m2 ，電池溫度25℃，大氣質(zhì)量AM1.5 NOCT(電池片標稱溫度工作條件)：輻射度800W/m2 ，電池溫度20℃，大氣質(zhì)量AM1.5，風速1m/s。
該扶貧電站項目以1000片325W組件進行設(shè)計，因此現(xiàn)場施工用地約4000m2左右，現(xiàn)場排布如下：
▲圖1方陣排布圖
3、 逆變器的選擇
作為扶貧項目的設(shè)計，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)過載能力。GCI-60K-4G是一款性價比很高的低壓并網(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1.2倍以上，交流輸出具備1.1倍的過載能力，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 、線纜的選擇
直流線纜多為戶外鋪設(shè)，需要防紫外線、防曬、防潮、防寒等，因此分布式光伏系統(tǒng)中的直流線纜一般選擇光伏專用直流線纜，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直流線纜
（2）、交流側(cè)線纜 
▲表3 交流線纜選型表
二、設(shè)計方案圖及清單表
1、布局接線方案
現(xiàn)場按照逆變器安裝容量分為5個小陣列，每個陣列接入一臺GCI-60K-4G錦浪逆變器，最后以五匯一匯流箱進行交流匯流后就近并入電網(wǎng)，布線方案如下：
▲圖4方陣布局接線示意圖
其中逆變器接入關(guān)鍵參數(shù)如下： ①每串組件開路電壓和工作電壓在SOC條件下分別約為912V和744V，滿足逆變器安全和運行電壓需求； ②每串組件額定功率在SOC下為6.5kW，此次示例設(shè)計每臺逆變器接入10串組串，每臺接入組件容量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）； 當然也可根據(jù)現(xiàn)場需求做更高超額配比，例如每臺接入11串組串，每臺接入組件容量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、電氣接線方案
該項目電氣接線方案如圖所示，每臺逆變器采用10串組串接入，20塊/串，最后接入1臺五匯一的交流匯流箱，就近并網(wǎng)。
▲圖5電氣接線示意圖
3、材料清單表
三、系統(tǒng)安裝施工
1、支架安裝方案
針對扶貧電站設(shè)計，可使用螺旋地樁方式對不同地質(zhì)適應(yīng)性強，操作簡便。且橫梁強度高，固定穩(wěn)，組件安裝方便。如果項目地有其它要求和考慮，可根據(jù)項目實際情況采用其它支架安裝方案做針對性設(shè)計。
▲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明書，實現(xiàn)正確規(guī)范安裝。 建議逆變器安裝在組件下方的支架上，這樣滿足逆變器遮陰散熱散熱的同時，也減小了安裝逆變器支架的成本。
3、直流線纜制作和接線
▲圖8光伏直流線纜制作和接線工具 
▲圖9光伏直流線纜 注：為了確保直流連接器的使用壽命，請使用專業(yè)扭力扳手擰緊直流端子。（擰的過緊端子內(nèi)部可能產(chǎn)生裂痕，縮短端子使用壽命）
4、交流線纜接線
▲圖10交流線纜制作和連接示圖
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)，并且地線接到組件的支架上，同時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：逆變器需要單獨做保護接地。
▲圖12系統(tǒng)接地示意圖
四、收益計算 1、發(fā)電量估算
▲圖13山東省光照時數(shù)圖
裝機容量325kW，PR=80%，山東地區(qū)的光照按照全年每天4.2小時計算，（參照——全國各省峰值日照時數(shù)），全年發(fā)電估計時間為1533小時，預(yù)估該項目首年發(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%計算，25年累計發(fā)電量超過1068萬度電。
2、實際應(yīng)用案例
該電站實際裝機容量350kW，3月23日峰值功率291.47kW，當天發(fā)電量1834.5kW。
▲峰值并網(wǎng)功率-291.47kW（3.23） 
▲當日發(fā)電量-1834.5kWh（3.23）
五、結(jié)論
300千瓦左右的裝機容量的扶貧電站還是比較普遍的，通過典型設(shè)計的分享讓大家對光伏系統(tǒng)的前端設(shè)計有了很好的了解，設(shè)計的目的希望能夠指導(dǎo)施工，讓施工有序，通過施工還可以對設(shè)計方案進行驗證，從而高質(zhì)量的完成電站的建設(shè)。 |