淺談永安市日發紡織有限公司2.3MW屋頂分布式光伏發電項目設計實例的研究

余雯羨

【摘 要】屋頂分布式光伏發電項目具有建設周期短、發電收益穩定等特點，是近年來光伏電站建設的主要模式之一。論文通過對永安市日發紡織有限公司2.3MW屋頂分布式光伏發電項目的實例工程設計方案介紹，希望給剛從事光伏行業的設計者對屋頂光伏發電系統、項目設計方案、光伏發電元器件選擇以及光伏系統防雷接地措施等方面提供可參考意見。

【Abstract】The rooftop distributed photovoltaic power generation project has the characteristics of short construction period ， stable power generation and so on， and it is one of the main modes of photovoltaic power plant construction in recent years. Through introducing the design scheme of a case engineering of 2.3MW rooftop distributed photovoltaic power generation project of Yong'an Rifa Textile Company Limited， hoping to provide some reference for designers who are just engaged in the photovoltaic industry on the roof photovoltaic power generation system， project design scheme， selection of photovoltaic power generation components and lightning protection grounding measures of photovoltaic system.

【關鍵詞】屋頂分布式光伏發電項目；電池組件；逆變器；防雷接地

【Keywords】 rooftop distributed photovoltaic power generation project； battery module； inverter； lightning protection grounding

【中圖分類號】TU85 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）09-0147-02

1項目概況[1]

永安市日發紡織有限公司利用其廠房屋頂投資建設規劃容量2.3MWp太陽能屋頂分布式光伏并網電站。本項目建設場地位于永安市日發紡織有限公司，地理坐標為經度117.363925°E，緯度26.008983°N。

本工程光伏組件安裝在永安市日發紡織有限公司各彩鋼瓦廠房屋頂，共利用其屋頂面積1.90萬平方米。采用分塊發電、集中并網、集中控制方案，將按照企業屋頂的裝機容量分成2個單元，2個單元各配置1臺升壓變壓器，2臺升壓變壓器匯集成1條集電線路，接入永安市日發紡織有限公司新建的1座預制艙式開關站內的10kV母線，所發電能通過永安市日發紡織有限公司附近的10kV線路T接送入國家電網。工程主要利用資源有廠房屋頂、地面集中升壓發電單元設備區域、地下高低壓管線走向位置，新建的開關站區域。

本工程的主要任務是充分開發利用永安市日發紡織有限公司屋頂，建設綠色環保的新能源光伏電站。從能源資源利用、電力系統供需、項目開發條件以及項目規劃占用屋頂面積和陣列單元排布以及電網接入等方面綜合分析，本項目2.3MWp容量是合適的。

2 屋頂分布式光伏發電系統整體構成

對于組串式光伏電站的系統發電原理：光伏組件串聯形成組串→各組串接入組串式逆變器進行逆變→各匯流箱出線接入升壓箱式變壓器進行就地升壓→升壓后經過控制開關并入電網。

3設備選擇及設計[2]

3.1 組件選擇

目前國內外使用最普遍的是單晶硅、多晶硅太陽能電池，而且國內的光伏組件生產也主要是以單晶硅、多晶硅太陽能電池為主。商業化的多晶硅電池片效率一般在13-17%左右，單晶硅電池片效率在15-19%左右。幾種常用的太陽能電池技術性能比較結果可以看出：①晶體硅太陽能電池組件技術成熟，且產品性能穩定，使用壽命長。②商業用化使用的太陽能電池組件中，單晶硅組件轉換效率最高，多晶硅其次，但兩者相差不大。③晶體硅電池組件、剛性非晶硅組件故障率極低，運行維護最為簡單。④晶體硅光伏組件、剛性非晶硅組件安裝簡單方便。⑤非晶硅薄膜電池在價格、弱光響應，高溫性能等方面具有一定的優勢，但是組件效率較低，在安裝場地面積有限情況下，會影響到安裝總容量。

因此綜合考慮上述因素，本工程擬選用晶體硅太陽能電池。

在單晶硅電池和多晶硅電池選擇上，單晶硅電池由于制造過程中能耗較高，在市場中所占比例逐漸下降；本工程選用性價比較高的多晶硅電池組件，功率選用主流325Wp。這也與國外的太陽能光伏電池使用情況的發展趨勢相符合。325Wp多晶硅組件的相關參數以協鑫組件為例，如下表：

太陽能電池組件技術參數

3.2 逆變器選擇

太陽能電池的輸出為直流電能，需轉換為交流電能后才能對交流負載供電。光伏并網系統主要由太陽能電池方陣和并網逆變器以及升壓系統組成。并網逆變器的基本功能，是把來自太陽能電池方陣的直流電轉換成交流電，實現并網發電。同時具有最大限度地發揮太陽能電池方陣性能的功能和異常時或故障時的保護功能。合理的逆變器配置方案和合理的電氣一次主接線對于提高太陽能光伏系統發電效率，減少運行損耗，降低光伏并網電站運營費用以及縮短電站建設周期和經濟成本的回收期具有重要的意義。

因逆變器采用了電力電子技術，與發電機相比，無轉動部件，所以又稱為靜態變換器。工作過程中，直流側輸入功率為定值，電網電壓高低相位不同時輸出不同的電流。因此，逆變器可以看是一個受控電流源。作為電流源，與電力系統中常規的發電機（電壓源）不同，其電壓自動跟蹤電網輸出電流，不存在同期要求。作為電流源，其諧波是值得注意的，不能超過電網要求。

3.3 升壓箱式變選擇

對于組串式逆變單元，常規做法是一個單元配備一套升壓箱式變壓器。升壓箱變的容量與裝機容量相匹配。對于1MW的裝機量，配一臺1000kVA的雙繞組升壓箱變。箱變低壓側采用塑殼斷路器保護，1250kVA及以下容量的變壓器高壓側采用高壓熔斷器配合負荷開關進行保護，1600kVA容量的變壓器高壓側采用高壓斷路器進行保護。項目升壓箱變由于常離建筑物較近，考慮到安全距離和防火要求，所以選用干式變壓器。

本項目配置1臺1600kVA 10.5/0.48kV雙繞組干式變壓器，1臺800kVA 10.5/0.48kV雙繞組干式變壓器。

3.4 電纜選擇

導體材料應根據負荷性質、環境條件、線路條件、安裝部位、市場價格等實際情況選擇銅或鋁導體。

本項目所有光伏組件至逆變器的電纜型號為PV1-F-1*4mm，逆變器至交流匯流箱的電纜型號為ZC-YJV-0.6/1kV-3X25，匯流箱至箱變的電纜型號應根據溫升、經濟條件、短路動、熱穩定、線路電壓降在允許范圍內、滿足機械強度以及低壓電線、電纜應符合過負載保護的要求，還應保證在接地故障時保護電器能斷開電路等方面去選擇。

3.5 防雷接地

光伏發電工程過電壓、接地的設計，應符合《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》和《交流電氣裝置的接地》的規定。

本工程在原有彩鋼瓦屋面上安裝光伏組件，利用光伏組件邊框作為接閃器，光伏組件邊框、組件安裝夾具、輕型導軌及原有的屋面彩鋼瓦共同組成屋面接閃器。施工前需實測原有屋面防雷接地系統有效，接地電阻不大于4歐姆。施工中應保證組件邊框、安裝夾具、輕型導軌和彩鋼瓦屋面具有可靠的電氣連接。整個屋面接地干線由40x4的鍍鋅扁鋼和輕型導軌構成。組件邊框、組件支架、電纜橋架、逆變器支架和外殼以及匯流箱支架和外殼均需與接地干線進行可靠的電氣連接。

4 結語

本項目廠址位于福建省永安市，電網接入方便，交通便利，具備建設屋頂分布式光伏發電項目的優越條件，目前此系統運行可靠，并且通過優化，該建設方案的可復制性極強。希望通過此項目的分享，能為屋頂分布式光伏發電項目的設計及施工提供有價值的參考。

【參考文獻】

【1】周志敏.分布式光伏發電系統工程設計與實例[M].北京：中國電力出版社，2014.

【2】羅先進.新能源利用技術[M].合肥：合肥工業大學出版社，2014.