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摘要：
本研究针对1MW的光伏并网发电站工程，采用分块发电、集中并网的发电方式。并结合工程实例，对该工程总光伏组件、并网逆变器、汇流箱等电气组件的性能和设计参数，以及设备选型进行了研究分析。
关键词：
光伏并网发电站；研究；设计
1引言
近年来，我国面临能源严重缺乏的严峻形势。国家对于新能源的开发越来越重视。光伏发电是新能源利用的一个重要途径，在我国获得了飞速的进展。有数据显示，2013年，我国就已一跃成为世界最大光伏装机容量市场[1]。经过100多年的发展，光伏发电系统在生产工艺技术上得到了飞跃的发展。当前，我国太阳能电池多采用多晶硅电池组件。本研究以山东某地1MW光伏并网发电站建设项目为研究对象，设计了该项目的光伏发电系统，以及接入当地电网的方案。
2光伏并网发电系统
（1）光伏并网发电系统设计。本研究以山东某地的光伏并网发电站工程为例。该光伏发电站的装机容量为1MW。设计采用分块发电、集中并网的发电方式，将整个光伏阵列分为4个发电单元。每个单元的装机容量为250KW。之后将光伏阵列所产电能接入0.4KV低压配电柜，该配电柜设置于新建的10KV变电站中。对所产电能使用变压器升压装置进行升压后接入当地10KV中压交流电网。该光伏并网发电站工程还配置了1套监控装置。监控装置的作用是用来对发电系统运行情况和参数的监控。1）光伏阵列。光伏阵列的效率与太阳辐照强度有关，也与光伏组件排列方阵的方式也有关。本研究中光伏发电工程采用的是江苏林洋新能源科技有限公司生产的LYGF-Ca250P型号的250WP多晶硅双玻光伏组件，装机1MW共需要4000块。该250WP组件在开路的状态下其端电压可达37.20V，短路电流为8.84A。正常运行时电压为30.06V，其工作电流可达8.32A，将该光伏发电站的光伏阵列分4个250KW的单元，每个单元包含1000块组件。以20块250WP光伏组件为一个子串列，每个单元共需设置50串。2）并网逆变器。该光伏并网发电工程对整个发电站配备了4台SG250K3并网逆变器。其中，每个发电单元配备1台。该并网逆变器的额定功率为250KW，效率为97.3%。该并网逆变器可在450Vdc～880Vdc的输入电压之内进行正常运行。其最大开路电压和输入电流分别为900V和600A。同时，SG250K3并网逆变器还具备防孤岛效应、对过载过热进行防护等功能。（2）太阳能电池组件设计。在大型光伏电站中，常选用较大功率的电池组件。本研究中选用的是LYGF-Ca250P型号的250WP多晶硅双玻光伏组件，其工作电压为30.06V。而该光伏组件的开路电压为37.20V。根据本工程所选的逆变器参数，其可正常运行的输入电压在450Vdc～880Vdc之间。而它的最大的开路电压是900V。因此，每个光伏阵列可选用15-29块电池组件进行串联。本工程选择20个电池组件进行串联。每个光伏阵列的正常运行时的电压是20×30.06=601.2V，开路电压是744V，处于本工程所选的逆变器的正常工作电压范围内。整个光伏并网发电站需配置4000块250Wp的电池组件。每50个子串列组成的发电单元各包含有1000块的电池组件。4个发电单元组成一个完整的光伏阵列。每个发电单元以20块组件为一个子串列，共有50串子串列。（3）汇流箱的设计。为减少光伏阵列和并网逆变器之间连线的数量，同时也减少线路间的损耗，便于维护，在室外设置光伏阵列防雷汇流箱[2]。本研究设计的汇流箱采用特变电工产的防反型TH0810/1000-AD光伏直流汇流箱，该汇流箱最大可接入8路光伏串列，最大单路直流输入电流可达15A，最大直流输入电压可达1000V。该工程设计每个汇流箱接入5路电池串，每50串子串列构成的并网单元需配置10台汇流箱。那么，整个1MW光伏并网发电系统共需配置40台汇流箱。配置了高压防雷器，可安装于室外，防护等级为IP65。（4）直流防雷配电柜的设计。利用光伏阵列防雷汇流箱的汇流作用，对该工程光伏阵列所产的电能第一次汇流。之后接入直流防雷配电柜中进行第二次总汇流。该工程设计每50串子串列构成的并网单元需配置10台光伏阵列防雷汇流箱。同时，每个直流配电柜可接入5台光伏阵列防雷汇流箱，电流经直流配电柜汇流后接至LYGF-Ca250P逆变器。那么，整个光伏并网发电站共需配置8台直流防雷配电柜。（5）交流配电柜的设计。本研究的光伏发电站中，光伏阵列产生的电能被接入并网逆变器中。电能经并网逆变器转换后输出，经线缆接入交流配电柜中。电能经交流配电柜输出接入升压变压器的0.4KV侧。可通过配电柜中的交流电网电压表和输出电流表，观察电网电压和电流的变化。该工程所发电能经并网逆变器后输出的交流电压为0.4KV，由变压器升压后接入10KV电网中。该光伏并网发电工程中选用1台1500KVA的升压变压器对输入电压进行升压。该工程所选定的交流柜设置了交流断路器。在交流柜的输出母线上还配备了交流防雷器，以防止在雷雨天气被损坏。在本工程中设计了4个交流配电柜。
3系统接入电网设计
本方案采用的LYGF-Ca250P型并网逆变器所输出的电可直接接入三相低压交流电网。由于该工程需要将所发的电最终接入10KV电网，所以该光伏并网发电站配套建设了1座10KV升压站。 该工程光伏发电站配置的4台LYGF-Ca250P并网逆变器的交流输出电流直接接入交流配电柜的0.4KV开关柜。汇流后由10KV主变进行升压接入10KV开关柜。最后，将电能接入10KV中压交流电网，从而最终实现系统的并网发电功能。
4监控系统装置设计
对于该光伏并网发电站工程，设计了一套监控系统对整个发电系统进行实时监控。监控系统主要是由高性能工业控制的PC机来实施。监控软件采用RS485的通讯方式，并连续不间断地对于逆变器的运行状态进行监控，对数据进行监测。
5结论
本研究针对1MW的光伏并网发电站工程，采用分块发电、集中并网的发电方式。该发电工程选用LYGF-Ca250P的250WP多晶硅双玻光伏组件，共4000块；光伏阵列排列形式为20块×50串；系统设置4台SG250K3并网逆变器；所发的电最终被接入10KV电网。
参考文献：
[1]刘阳.光伏发电场电气设备选型简述[J].林业科技情报,2015,47(03):92-94.
[2]马燕,陈红.刍议20MW光伏发电系统和电气一次设计[J].华东科技:学术版,2016(08):162,171.
作者:郭杨 陆文俊 单位:江苏林洋新能源科技有限公司