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| 300kw村级光伏电站系统典型设计全过程 |
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前言
2018年3月7日，国家能源局印发了《2018年能源工作指导意见的通知》，指出年内将下达村级光伏扶贫电站规模约1500万千瓦，惠及约200万建档立卡贫困户。从2016年的2gw、43万户到2017年的4gw、71万户，再到2018年的15gw、200万户，村级光伏扶贫电站已然成为打好精准脱贫攻坚战的重要手段。
目前光伏扶贫项目正在火热的进行中，本文从组件排布配置、逆变器信息、线缆、发电量预测及实际项目发电情况等方面，希望详细为大家介绍300kw村级光伏电站的系统设计，进行整体方案分享。
一、设计过程
1、项目简介
对于村级电站的建设，首先需要考虑到当地变压器容量，并估算允许接入的光伏系统容量。一般按30%容量计算，但不同地区要求不同，可咨询当地电网公司来设计接入容量。
电站地址宜选用未利用地或者与农业、牧业、渔业相结合的用地，最好为靠近电网、运维方便的地段。安装朝向应选择正南、南偏西30°以内的朝向。组件倾角可以以下公式进行计算：
θ=0.76 * φ 3.1°，±2°；其中：θ为组件倾斜角，φ为当地纬度。 当然如果能够采用计算机辅助设计软件，可以进行太阳能倾斜角的快速优化的计算。
2、组件选型和安装配置
考虑到占地面积、银行放款条件以及全寿命周期的收益，此次示例设计方案选择1000片325w多晶组件。组件参数如下：
▲表1组件规格参数 stc（标准测试环境）：辐射度1000w/m2 ，电池温度25℃，大气质量am1.5 noct(电池片标称温度工作条件)：辐射度800w/m2 ，电池温度20℃，大气质量am1.5，风速1m/s。
该扶贫电站项目以1000片325w组件进行设计，因此现场施工用地约4000m2左右，现场排布如下：
▲图1方阵排布图
3、 逆变器的选择
作为扶贫项目的设计，给光伏逆变器的性能提出了高需求，包括直流侧超配和交流侧过载能力。gci-60k-4g是一款性价比很高的低压并网产品，具备4路mppt每路mppt最大可接入3串组件，直流超配可达1.2倍以上，交流输出具备1.1倍的过载能力，可以适用不同光资源区域的配置要求。其具体参数如下： ▲图2逆变器外观图 ▲表2 gci-60k-4g逆变器电气参数表
4 、线缆的选择
直流线缆多为户外铺设，需要防紫外线、防晒、防潮、防寒等，因此分布式光伏系统中的直流线缆一般选择光伏专用直流线缆，考虑到直流插接件和光伏组件输出电流，目前常用的光伏直流电缆为pv1-f 1*4mm²。
▲图3直流线缆
（2）、交流侧线缆 ▲表3 交流线缆选型表
二、设计方案图及清单表
1、布局接线方案
现场按照逆变器安装容量分为5个小阵列，每个阵列接入一台gci-60k-4g锦浪逆变器，最后以五汇一汇流箱进行交流汇流后就近并入电网，布线方案如下：
▲图4方阵布局接线示意图
其中逆变器接入关键参数如下： ①每串组件开路电压和工作电压在soc条件下分别约为912v和744v，满足逆变器安全和运行电压需求； ②每串组件额定功率在soc下为6.5kw，此次示例设计每台逆变器接入10串组串，每台接入组件容量65kw，超配比1.08。具体接入方法如下： mppt1 : 20块/串，接3串； mppt2 : 20块/串，接3串； mppt3 : 20块/串，接2串； mppt4 : 20块/串，接2串； 每2串或3串接入一台逆变器，接入总功率为13kw或19.5kw，低于逆变器最大额定输入功率要求（22.5kw）； 当然也可根据现场需求做更高超额配比，例如每台接入11串组串，每台接入组件容量71.5kw，超配比1.19。具体接法如下： mppt1 : 20块/串，接3串； mppt2 : 20块/串，接3串； mppt3 : 20块/串，接3串； mppt4 : 20块/串，接2串；
2、电气接线方案
该项目电气接线方案如图所示，每台逆变器采用10串组串接入，20块/串，最后接入1台五汇一的交流汇流箱，就近并网。
▲图5电气接线示意图
3、材料清单表
三、系统安装施工
1、支架安装方案
针对扶贫电站设计，可使用螺旋地桩方式对不同地质适应性强，操作简便。且横梁强度高，固定稳，组件安装方便。如果项目地有其它要求和考虑，可根据项目实际情况采用其它支架安装方案做针对性设计。
▲图6组件支架固定图
2、逆变器安装
▲图7逆变器安装规范图
多台逆变器的安装需注意逆变器间的安装间隙以保证散热要求，逆变器支架安装应符合要求，建议参考配套提供的逆变器使用说明书，实现正确规范安装。 建议逆变器安装在组件下方的支架上，这样满足逆变器遮阴散热散热的同时，也减小了安装逆变器支架的成本。
3、直流线缆制作和接线
▲图8光伏直流线缆制作和接线工具 ▲图9光伏直流线缆 注：为了确保直流连接器的使用寿命，请使用专业扭力扳手拧紧直流端子。（拧的过紧端子内部可能产生裂痕，缩短端子使用寿命）
4、交流线缆接线
▲图10交流线缆制作和连接示图
5、com连接器制作
▲图11 com连接器制作示图
6、接地措施
规范的系统接地可以保障电站的安全性，该项目建议在电站架网下挖1.5m网状深沟，在埋入50*5mm钢包铜或扁钢形成接地网络，并且地线接到组件的支架上，同时组件边框也必须接到支架上，整体接地电阻应小于 4ω。注意：逆变器需要单独做保护接地。
▲图12系统接地示意图
四、收益计算 1、发电量估算
▲图13山东省光照时数图
装机容量325kw，pr=80%，山东地区的光照按照全年每天4.2小时计算，（参照——全国各省峰值日照时数），全年发电估计时间为1533小时，预估该项目首年发电量498225度。首年衰减为2.5%，25年末最低功率为80%。首年衰减为2.5%，25年末最低功率为80%。
注：按照25年衰减至80%计算，25年累计发电量超过1068万度电。
2、实际应用案例
该电站实际装机容量350kw，3月23日峰值功率291.47kw，当天发电量1834.5kw。
▲峰值并网功率-291.47kw（3.23） ▲当日发电量-1834.5kwh（3.23）
五、结论
300千瓦左右的装机容量的扶贫电站还是比较普遍的，通过典型设计的分享让大家对光伏系统的前端设计有了很好的了解，设计的目的希望能够指导施工，让施工有序，通过施工还可以对设计方案进行验证，从而高质量的完成电站的建设。 |