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1、 低压侧并网型光伏发电系统技术知识 南京光环光伏系统工程有限公司 2011年5月一、总体设计方案一、总体设计方案 1.1 系统组成系统组成 太阳能光伏并网发电系统主要组成如下： （1） 太阳能电池组件及其支架太阳能电池组件及其支架； （2） 光伏阵列汇流箱光伏阵列汇流箱； （3） 直流配电柜直流配电柜； （4） 光伏并网逆变器光伏并网逆变器（带工频隔离变压器带工频隔离变压器）；）； （5） 系统的通讯监控装置系统的通讯监控装置（可选）（可选）； （6） 系统的防雷及接地装置系统的防雷及接地装置； （7） 土建、配电房等基础设施土建、配电房等基础设施； （8） 系统的连接电缆及防护材料系统的连接
2、电缆及防护材料； 1.2 光伏并网系统介绍光伏并网系统介绍 并网系统接入三相 400V 或单相 230V 低压配电网，通过交流配电线路给当地负 荷供电，剩余的电力馈入公用电网。根据是否允许向公用电网逆向发电来划分，分为可 逆流并网系统和不可逆流并网系统。 (1) 可逆流发电系统 对于可逆流并网系统，光伏电站总容量原则上不宜超过上一级变压器供电区域的最 大负荷的 25%，并需要对原有的计量系统改装为双向表，以便发、用都能计量，如下图 所示。 双向计量表 逆变器 功率流向 交流电网 本地负荷 (2) (2) 不可逆流发电系统不可逆流发电系统（适用于用户侧光伏并网系适用于用户侧光伏并网系统统） 光伏
3、系统发出的电能只给本地负荷供电，多余的电需通过防逆流装置控制逆变器的防逆流装置控制逆变器的 发电功能发电功能，不允许通过配电变压器向公用电网馈电。目前国家还没出台相应的政策，或 对上网电价没明确的标价。 检测（ 、 ） 防逆流控制器 逆变器 RS485 交流电网 功率流向 本地负荷 本文将就不可逆流发电系统的方案设计进行一些浅谈。目前国内小型并网系统多数为不 可逆流发电系统。 1.1.3 3 设计方案一设计方案一 1.1.3 3.1 .1 方案介绍方案介绍 将系统分成 3个100KW的并网发电单元，通过3台SG1OOK3（100KW）并网逆变器接入0.4KV 交流电网，实现并网发电功能。系统的
4、电池组件选用国产235kWp多晶电池组件，其工作电压 为 29.5V， 开路电压为37V。 经过计算， 光伏阵列按照20块电池组件串联进行设计， 每个100KW 单元需配置 22个光伏阵列，440块电池组件,组件标称功率为103.4KWp。系统共3个100kW 单 元，组件总数量1320块，容量310.2kWp。为了减少光伏阵列到逆变器之间的连接线及方便日 后维护， 建议在室外配置光伏阵列汇流箱， 该汇流箱可直接安装在电池支架上， 每个100KW 并 网单元配置3台8路汇流箱，整个300kWp 并网系统需配置9台光伏阵列汇流箱。汇流箱的输出 经直流线缆接至配电房内直流配电柜，经直流配电后接至3
5、台100kW并网逆变器，逆变器的交 流输出经1台300kW交流配电柜接至防逆流控制柜，输出0.4KV,50Hz三相交流电源，实现用户 侧并网发电功能。 综上所述， 本系统主要由太阳能电池组件、 光伏阵列汇流箱、 直流配电柜、 交流配电柜、 光伏并网逆变器、防逆流控制柜所组成。另外，系统应配置 1 套监控装置，用来监测系统 的运行状态和工作参数。 1.1.3 3.2 .2 系统原理框图系统原理框图 AC40 0V/ 50H z 交流电网 防逆流柜 以太网（远程） 交流 配电柜 环境监测仪 数据采集器 N2 监控装置 SG100K3 N1 SG100K3直流 配电柜 SG100K3N3 光伏汇流箱
6、 (3台) 光伏汇流箱 (3台) 光伏汇流箱(3台) 光伏阵列 光伏 阵列 光伏 阵列 1# 2# 3 # 1.4 1.4 设计方案一设备介绍设计方案一设备介绍 1.4.1 1.4.1 逆变器性逆变器性能特点能特点 SG100K3 采用低频隔离变压器设计，室内型。可在+55的高温环境下，连续可靠地满载运 行，不需要降额。适用于大型光伏电站。可多台逆变器并联运行，简化电站设计。输入电压 的范围大， 保证了接入的光伏阵列有了更多的组合方式。 是一款性价比非常高的并网逆变器。 SG100K3 并网逆变器的技术特点如下： (1) 低电压穿越功能 (2) 有功功率连续可调（0-100%）功能 (3) 无
7、功功率可调，功率因数范围超前 0.9 至滞后 0.9 (4) 最高转换效率达 97.0% (5) 精确的输出电能计量 (6) 多语种液晶显示界面，可自由设置各种运行参数 (7) 辅助电加热（可选） (8) 适应高海拔应用6000 米（超过 3000 米需降额使用） (9) 意大利 Enel-GUIDA 认证、TV 认证、金太阳认证、符合德国中压电网 BDEW 指令 (10)完善的保护功能：过压保护，短路保护，孤岛保护，过热保护，过载保护，直流接地保 护。 (11)符合标准：EN61000-6-1， EN61000-6-2， EN61000-6-3， EN61000-6-4，EN61000-3-
8、2， EN61000-3-3， EN60164-1-1，EN55022， EN50178， EN45011。 1.4.4 1.4.4 直流配电柜直流配电柜 对于大型的光伏并网发电系统，为了提高系统的可靠性，方便操作及维护，一般都需在 逆变器房内配有直流配电柜， 将户外的光伏方阵接入后进行汇流， 再与逆变器的直流侧连接。 本项目直流配电柜柜型号为：PMD-D300K，主要性能特点如下： 配电柜按照 3 个 100KW 直流配电单元进行设计，每个的直流配电单元接 3 台汇流箱。 每个直流配电单元的输入侧都配有可分断的直流断路器和防反二极管； 每个直流配电单元的直流输出侧都配置光伏专用防雷器； 1.
9、1.4 4.5 .5 交流配电柜交流配电柜 本光伏并网发电系统配置的交流配电柜，安装在室内，通过内部的配电设计将并网逆变 器的交流输出接入三相AC380/220V,50Hz交流电网。 配电柜具有3路可分断的并网接口，分 别与并网逆变器连接，其内部具有三相电度表、 网侧断路器和防雷器、交流电压和电流表。 1.5 1.5 设计方案二设计方案二 1.51.5.1 .1 方案介绍方案介绍 将系统分成 6个50KW 的并发电单元， 通过6台 SG5OK3（50KW）并网逆变器接入0.4KV 交流电网，实现并网发电功能。系统的电池组件选用国产 235kWp 多晶电池组件，其工作电 压为 29.5V，开路电
10、压为37V。经过计算，光伏阵列按照 20 块电池组件串联进行设计，每 个50KW单元需配置11个光伏阵列，220块电池组件,组件标称功率为51.7KWp。系统共6个50kW 单元，组件总数量1320块，容量310.2kWp。 为了减少光伏阵列到逆变器之间的连接线及方便日后维护，建议在室外配置光伏阵列汇 流箱， 该汇流箱可直接安装在电池支架上， 每个50KW并网单元配置2台8路汇流箱， 整个300kWp 并网系统需配置12台光伏阵列汇流箱。汇流箱的输出经直流线缆接至配电房内直流配电柜， 经直流配电后接至6台50kW并网逆变器，逆变器的交流输出经1台300kW交流配电柜接至防逆 流控制柜，输出0.
11、4KV,50Hz三相交流电源，实现用户侧并网发电功能。 综上所述， 本系统主要由太阳能电池组件、 光伏阵列汇流箱、 直流配电柜、 交流配电柜、 光伏并网逆变器、防逆流控制柜所组成。另外，系统应配置 1 套监控装置，用来监测系统 的运行状态和工作参数。 1.1.5 5.2 .2 系统原理框图系统原理框图 AC40 0V/ 50H z 交流电网 防逆流柜 以太网（远程） 配电柜 交流 SG50K3N1 SG50K3 N2 配电柜 直流 SG50K3N6 环境监测仪 数据采集 器 监控装置 光伏汇流箱(2台) 光伏汇流箱(2台) 光伏汇流箱(2台) 1.6 1.6 设计方案二设备介绍设计方案二设备介
12、绍 1.6.1 1.6.1 逆变器性能特点逆变器性能特点 SG50K3 采用低频隔离变压器设计，室内型。可在+55的高温环境下，连续 可靠地满载运行，不需要降额。适用于大型光伏电站。可多台逆变器并联运行， 简化电站设计。 输入电压的范围大， 保证了接入的光伏阵列有了更多的组合方式。 是一款性价比非常高的并网逆变器。 SG50K3 并网逆变器的技术特点如下： (1) 有功功率连续可调（0-100%）功能 (2) 无功功率可调，功率因数范围超前 0.9 至滞后 0.9 (3) 高效隔离变压器 (4) 精确的输出电能计量 (5) 多语种液晶显示界面，可自由设置各种运行参数 (6) 意大利 Enel-
13、GUIDA 认证、TV 认证、金太阳认证、符合德国中压电网 BDEW 指令 (7) 完善的保护功能：过压保护，短路保护，孤岛保护，过热保护，过载保护， 直流接地保护 (8) 符合标准：EN61000-6-1， EN61000-6-2， EN61000-6-3， EN61000-6-4， EN61000-3-2， EN61000-3-3， EN60164-1-1，EN55022， EN50178， EN45011 。 1.6.21.6.2 直流配电柜直流配电柜 对于大型的光伏并网发电系统，为了提高系统的可靠性，方便操作及维护，一 般都需在逆变器房内配有直流配电柜，将户外的光伏方阵接入后进行汇流，
14、再与 逆变器的直流侧连接。 本项目直流配电柜柜型号为：PMD-D300K，主要性能特点如下： 配电柜按照 6个50KW 直流配电单元进行设计，每个的直流配电单元接 2 台 汇流箱。 每个直流配电单元的输入侧都配有可分断的直流断路器和防反二极管； 每个直流配电单元的直流输出侧都配置光伏专用防雷器； 1.71.7 光伏阵列汇流箱光伏阵列汇流箱 在太阳能光伏发电系统中，为了减少太阳能光伏电池阵列与逆变器之间的连 线， 用户可以将一定数量、 规格相同的光伏电池串联起来， 组成一个个光伏串列， 然后再将若干个光伏串列并联接入 PVS 系列光伏汇流箱，在光伏汇流箱内汇流 后，通过光伏专用直流断路器输出，与
15、光伏逆变器配套使用从而构成完整的光伏 发电系统，实现与市电并网。光伏阵列的正极和负极的每一路中均安装一直流熔 丝，然后通过汇流母排并联，正极直流熔丝均通过用以检测电流的电流传感器与 所述汇流母排并联；电流传感器用以检测电流并实现通讯的检测板连接。光伏汇 流箱电流检测单元采用一体化结构设计，将若干个电流检测元件的检测信号，集 中传输至微控制器， 微控制器再将信号传送至上位机。 通过智能测控模块的地址， 快速定位，具有系统维护简单快捷，运行更加经济和现场维护方便的特点。 (1) 技术特点： 壁挂式安装，箱体采用冷轧钢板弯制而成，冷轧钢板厚度 1.5mm。箱体结构 密封、防尘、 防潮，有足够的强度和
16、刚度，表面喷漆及密封材料耐腐蚀、抗氧 化。防护等级 IP65，满足室 外安装使用要求； 汇流箱箱体设有光伏阵列电缆进线孔，可同时接入 8 路电池串列（8 正 8 负），直流输出 出线孔（1 正 1 负），以及接地线引出电缆孔，电缆引出孔加 装胶垫； 汇流箱内布线整齐美观，便于检修和安装。端子排额定电压 DC1000V，具有 隔板、标号线 套和端子螺丝。每个端子排均标以编号，端子选用阻燃型端子； 每路电池串列选用 BUSSMANN 光伏专用高压直流熔丝进行保护，其耐压值为 DC1000V； 汇流箱内置开关电源，为箱内通讯板供电。直流电源取自组串，无需买方提 供其它电源， 开关电源具有工作电压范围宽 200-1000V、功耗低； 直流输出母线的正
