銅山區顧莊西站光伏發電系統應用分析

李萬春

摘要：徐州市銅山區2014年新增千億斤糧食產能規劃田間工程-顧莊西灌溉站，顧莊西站引運料河水向低壓管灌區供水，灌溉面積1500畝，灌溉系統設計流量為0.22m3/s。選用2臺KQSN250-N13型單級雙吸臥式離心泵，配套電機功率30KW，總用電負荷60KW。

供電線路設置兩路，一路由泵站附近10KV架空線路引接，線路長度約1Km，供電容量約100kVA。另一路電源采用光伏系統發電站供電，光伏發電系統容量80KW。

關鍵詞：灌溉泵站；顧莊西站；光伏發電系統

引言

隨著現代科技的發展，能源的短缺，人類生活壓力的影響，近年來光伏發電系統的飛速發展，技術水平日漸成熟，成為現代電力市場新興產物。本工程設計另一路電源為80KW光伏發電系統。此工程的建成將成為本項目區內的水利工程亮點，本系統的建成按照1KW光伏系統一天發電2.3度計算，80KW光伏系統一年度可發電約45000kwh，節約泵站運行每年電費投資2.5萬左右。按照光伏系統可運行20年計算，按現在的投資計算可節約成本約50萬元。

1工程概況

銅山區位于江蘇省西北部，是蘇、魯、皖三省結合部，環繞歷史名城徐州。東部與邳州、睢寧交界，南部與安徽省靈璧縣、宿縣、蕭縣接壤，西北部與豐縣、沛縣毗連，北部濱臨微山湖與山東省微山縣和棗莊市為鄰。銅山區境內交通發達，京滬高速、連霍高速、京福高速、京滬高鐵、隴海鐵路從境內穿過，電力設施齊全，通訊發達。

顧莊西站位于房村鎮尚王村，房村鎮屬于農業生產大鎮，群眾生產積極性較高，隨著農業生產力的提高對于農業生產的基礎設施要求呼聲逐年提高。

2配電系統

2.1供電電源

根據當地供電部門的供電規劃，電源由附近10kV架空線路引接，長約1km，經室外10kV終端桿用高壓電纜引入室內10kV干式變壓器柜。本工程設計范圍以泵站范圍內10kV架空線路終端桿為界，終端桿以下的泵站動力、照明、控制等為本設計主要內容，架空線路由當地供電部門負責設計。另一路電源采用光伏系統發電站供電，光伏發電系統容量80KW。泵站負荷等級為三級電力負荷。

2.2電氣主接線

供電線路設置兩路，一路由泵站附近10KV架空線路引接，線路長度約1Km，供電容量約100kVA。另一路電源采用光伏系統發電站供電，設置光伏配電室，光伏發電系統容量80KW，光伏組件設置在泵房外，經400V低壓電纜引至光伏配電室。光伏系統采用并網發電設計，在日光強度充足的情況下泵站采用光伏發電供電，在泵站不開機時，光伏系統經升壓變壓器并入當地電網。

2.3主要配電設備

⑴10kV終端設備

在泵房外設置10KV終端設備一套，設置10KV柱上斷路器1臺，作為10KV進線總控開關。

⑵變壓器選擇

泵站按配備2臺低壓異步電動機容量計算，總裝機為30×2=60kW，其他負荷約10kW。根據泵站自動化監控系統要求，主變選用一臺SC10-100/10/0.4kV干式變壓器，配外殼、風機、溫控等。

⑶低壓設備選擇

低壓開關柜選用GGD型固定式開關柜，電機啟動方式采用軟起啟動裝置啟動，配軟起動控制柜2臺。并且軟啟動裝置控制回路具有變頻調速作用，補償裝置采用GGJ型低壓補償柜。光伏系統所涉及的直流配電柜，交流配電柜統一由光伏廠家配套。

3光伏發電系統

光伏系統主要由太陽能電池組件、并網逆變器及配電系統（含保護、計量、并網設施等）組成。由于光伏系統直接將電能送入電網，無需蓄電池過渡，而且并網逆變器附帶有MPPT（最大功率跟蹤）技術，使并網系統總體效率比離網系統高10%～20%，在發電量相同的情況下，并網系統的成本比離網系統低20%。本工程光伏板的面積大概為800平方米。考慮到光伏太陽能電池板的利用率，在9至11時及15至17時能夠使用太陽能電池板。

3.1光伏系統組件

顧莊西站光伏系統組件設計采用高性能的組件，根據現場情況利用戶外支架安裝與泵站附近的空地上，所有組件安裝在一個高程同一平面內，互相之間互不干擾，保證電氣隔離。設計采用每組8串16并4852Wp，共計16組。每組采用一臺并網逆變器并入電網。并在光伏組件周圍設置護欄，圍護光伏組件。

3.2并網逆變器

并網逆變器采用16臺SG5K高效穩定逆變器，逆變器裝置安裝在光伏配電室內。

圖2 光伏系統拓撲圖

3.3過電壓保護及接地

（1）雷電侵入波保護

為防止進線電纜遭遇雷擊后的雷電侵入波沿線路進入泵站變電所而危害電氣設備，在每組光伏組件上設置浪涌保護器，防止造成危害。

（2）直擊雷保護

在泵站主廠房、光伏系統、配電房的屋面裝設避雷網，中間形成網格，利用建筑物的柱內及閘墩內的主筋引下與泵站底板下的接地網相連，形成整個防雷接地系統。

4結語

該光伏系統與常規能源相比，并網光伏發電系統的運行維護費用很低，降低了成本，并且該系統在運行15～20年左右可以繼續運行仍有發電能力，在一定的程度上節約了大量的能源，是可持續發展非常有效的措施。

參考文獻：

[l] 泵站設計規范GB50265-2010. 北京：中國計劃出版社，2011.

[2] 供配電系統設計規范. GB50052-2009

[3] 10KV及以下變電所設計規范. GB50053-94

[4] 低壓配電設計規范. GB50054-2011

[5] 實用電氣工程設計手冊. 上海市電氣工程設計研究會 編著