培训资料光伏并网系统设计安装与施工.pptx

1、光光伏并网系统设计伏并网系统设计安装与安装与施工施工南工院 张红新目 录光伏并网系统组成光伏并网系统组成0101 光伏并网系统设计光伏并网系统设计0202光光伏并网系统安装与施工伏并网系统安装与施工0303工程案例工程案例0404 1.1光伏电站的组成大型并网光伏电站系统框图大型并网光伏电站系统框图 光伏组件（固定或跟踪）光伏组件（固定或跟踪）方阵汇流箱方阵汇流箱 直流配电柜直流配电柜 并网逆变器并网逆变器 交流配电柜交流配电柜 电网接入系统（升压、计量电网接入系统（升压、计量设备等）设备等）交、直流电缆交、直流电缆 监控及通讯装置监控及通讯装置 防雷接地装置防雷接地装置1.1光伏电站的组成1

2、.2光伏电站的设计 1.2.11.2.1光伏阵列的设计光伏阵列的设计 1.2.21.2.2直流汇流的设计直流汇流的设计 1.2.31.2.3直流电缆的选择直流电缆的选择 1.2.41.2.4并网逆变器介绍并网逆变器介绍 1.2.51.2.5电网接入设计电网接入设计 1.2.61.2.6电站监控要求电站监控要求 1.2.71.2.7防雷接地要求防雷接地要求1.2.1光伏阵列的设计(1)(1)常见光伏组件类型常见光伏组件类型单晶硅组件多晶硅组件非晶硅组件1.2.1光伏阵列的设计 峰值功率峰值功率-Wp-Wp 最大工作电压最大工作电压-Vmp-Vmp 最大工作电流最大工作电流-Imp-Imp 短路电

3、流短路电流-Isc-Isc 开路电压开路电压-Voc-Voc 最大系统电压最大系统电压 工作电压温度系数工作电压温度系数 开路电压温度系数开路电压温度系数(2)(2)主要参数主要参数(3)I-V(3)I-VP-VP-V曲线特性曲线特性1.2.1光伏阵列的设计(4)(4)温度变化与短路电流、开路电压、和功率之间的关系温度变化与短路电流、开路电压、和功率之间的关系1.2.1光伏阵列的设计（5 5）光伏组件安装）光伏组件安装 安装位置（地面、屋顶）安装位置（地面、屋顶）安装方式（固定、跟踪）安装方式（固定、跟踪）安装角度（方位角、倾斜角）安装角度（方位角、倾斜角）1.2.1光伏阵列的设计（6 6）串

4、联设计原则）串联设计原则 安装角度一致，电池组件规格相同安装角度一致，电池组件规格相同 电池串列的最大开路电压不超过组件允许的最大电压电池串列的最大开路电压不超过组件允许的最大电压 根据并网逆变器的根据并网逆变器的MPPTMPPT电压范围来设计组件串联的数量，需电压范围来设计组件串联的数量，需要考虑温度与电压之间的变化关系要考虑温度与电压之间的变化关系 在温度变化范围内，电池串列的最佳工作电压应在逆变器的在温度变化范围内，电池串列的最佳工作电压应在逆变器的MPPTMPPT电压范围内，开路电压不超过逆变器的最大允许电压电压范围内，开路电压不超过逆变器的最大允许电压 晶体硅组件工作电压温度系数：晶

5、体硅组件工作电压温度系数：-0.45%V/,-0.45%V/,晶体硅组件开路晶体硅组件开路电压温度系数：电压温度系数：-0.34%V/-0.34%V/非晶体硅组件工作电压温度系数：非晶体硅组件工作电压温度系数：-0.28%V/,-0.28%V/,晶体硅组件开晶体硅组件开路电压温度系数：路电压温度系数：-0.28%V/-0.28%V/1.2.1光伏阵列的设计（8 8）并联设计原则）并联设计原则 电池串列的电气特性一致电池串列的电气特性一致 接至同一台逆变器接至同一台逆变器 并联线路尽可能短并联线路尽可能短 采用专用的汇流箱采用专用的汇流箱 对于非晶硅组件，可先采用专用的光伏连接器对于非晶硅组件，

6、可先采用专用的光伏连接器1.2.1光伏阵列的设计1.2.2直流汇流的设计（1 1）光伏阵列汇流箱）光伏阵列汇流箱（2 2）光伏连接器）光伏连接器 针对非晶硅光伏组件，由于电流小，一般在汇流箱的前级采针对非晶硅光伏组件，由于电流小，一般在汇流箱的前级采 用光伏连接器进行汇流。用光伏连接器进行汇流。1.2.2直流汇流的设计（3 3）直流防雷配电柜）直流防雷配电柜 规格：规格：100KW100KW500KW500KW。直流断路器（直流断路器（ABBABB）防反二极管防反二极管 光伏防雷器（菲尼克斯）光伏防雷器（菲尼克斯）直流电压表。直流电压表。1.2.2直流汇流的设计1.2.3直流电缆的设计（1 1

7、）直流电缆包括）直流电缆包括（2 2）直流电缆选择）直流电缆选择 汇流箱汇流箱直流防雷配电柜直流防雷配电柜 直流防雷配电柜直流防雷配电柜并网逆变器并网逆变器 电缆的线径，一般要求损耗小于电缆的线径，一般要求损耗小于2%2%耐压耐压1KV1KV、单芯电缆、单芯电缆 阻燃、铠装阻燃、铠装 低烟无卤（对于建筑光伏发电系统）低烟无卤（对于建筑光伏发电系统）桥架（对于建筑光伏发电系统）桥架（对于建筑光伏发电系统）按是否带变压器可分为无变压器型和有变压器型。对于无变压按是否带变压器可分为无变压器型和有变压器型。对于无变压器型逆变器，最大效率器型逆变器，最大效率 98.5%98.5%和欧洲效率和欧洲效率98

8、.3%98.3%；对于有变压器型；对于有变压器型逆变器，最大效率逆变器，最大效率 97.1%97.1%和欧洲效率和欧洲效率96.0%96.0%。按组件接入情况划分单组串式、多组串式、集中式；按组件接入情况划分单组串式、多组串式、集中式；集中式并网逆变器集中式并网逆变器组串式并网逆变器组串式并网逆变器多组串式并网逆变器多组串式并网逆变器1.2.4并网逆变器的设计1.2.5电网接入设计 低压配电网：低压配电网：0.4KV0.4KV 即发即用、多余的电能送入电网即发即用、多余的电能送入电网（1 1）接入电压等级）接入电压等级 中压电网：中压电网：10KV10KV、35KV35KV 通过升压装置将电能

9、馈入电网通过升压装置将电能馈入电网 高压电网：高压电网：110KV110KV 通过升压装置将电能馈入电网，远距离传输通过升压装置将电能馈入电网，远距离传输（2 2）并网发电方式）并网发电方式 可逆流低压并网发电系统可逆流低压并网发电系统 1.2.5电网接入设计（3 3）接入电压等级参考）接入电压等级参考装机容量装机容量G G电压等级电压等级G200KWG200KW0.4KV0.4KV200KWG400KW200KWG400KW0.4KV0.4KV或或10KV10KV400KWG3MW400KWG3MW10KV10KV3MWG10MW3MWG10MW10KV10KV或或35KV35KVG10MW

10、G10MW35KV35KV或或110KV110KV1.2.5电网接入设计（4 4）电网接入主要设备）电网接入主要设备电压等级电压等级接入设备接入设备0.4KV0.4KV低压配电柜低压配电柜10KV10KV低压开关柜：提供并网接口，具有分断功能低压开关柜：提供并网接口，具有分断功能双绕组升压变压器：双绕组升压变压器：0.4/10KV0.4/10KV双分裂升压变压器：双分裂升压变压器：0.27/0.27/10KV0.27/0.27/10KV（TLTL逆变器）逆变器）高压开关柜：计量、开关、保护及监控高压开关柜：计量、开关、保护及监控35KV35KV低压开关柜：提供并网接口，具有分断功能低压开关柜：

11、提供并网接口，具有分断功能双绕组升压变压器：双绕组升压变压器：0.4/10KV,10/35KV0.4/10KV,10/35KV（二次升压）（二次升压）0.4KV/35KV0.4KV/35KV（一次升压）（一次升压）双分裂升压变压器：双分裂升压变压器：0.27/0.27/10KV,10KV/35KV0.27/0.27/10KV,10KV/35KV （TLTL逆变器）逆变器）高压开关柜：计量、开关、保护及监控高压开关柜：计量、开关、保护及监控1.2.5电网接入设计站级控制层站级控制层能量管理系统能量管理系统过程层过程层间隔层间隔层底层设备层底层设备层各电源控制各电源控制 实现发电设备运行控制、电站

12、故障保护和数据采集维护等功能，实现发电设备运行控制、电站故障保护和数据采集维护等功能，并与电网调度协调配合，提高电站自动化水平和安全可靠性，有利于并与电网调度协调配合，提高电站自动化水平和安全可靠性，有利于减小光伏对电网影响。减小光伏对电网影响。在监控系统架构方面，采用与常规厂站综合自动化系统相同架构，在监控系统架构方面，采用与常规厂站综合自动化系统相同架构，即分层分布式结构。即分层分布式结构。1.2.6电站监控要求1.2.6电站监控要求1.2.7防雷接地要求 相关标准：相关标准：目前没有颁布明确的相关设计标准目前没有颁布明确的相关设计标准 参考标准参考标准 建筑物防雷设计规范建筑物防雷设计规

13、范GB50057-1994(2000)GB50057-1994(2000)交流电气装置的接地交流电气装置的接地 DL/T 621 1997DL/T 621 1997 SJ/T 11127-1997 SJ/T 11127-1997 光伏光伏(PV)(PV)发电系统过电压保护导则发电系统过电压保护导则 IEC 60364-7-712-2002 IEC 60364-7-712-2002、IEC 61557-4-2007IEC 61557-4-2007直直击雷和感应雷的防护击雷和感应雷的防护 光伏组件边框接地光伏组件边框接地 接闪器的设计和布置（滚球法等）接闪器的设计和布置（滚球法等）接地电阻的设计，

14、小于接地电阻的设计，小于44 电网侧防雷和接地设计电网侧防雷和接地设计 光伏组件支架等电位连接光伏组件支架等电位连接 光伏阵列防雷汇流箱、直流防雷配电柜光伏阵列防雷汇流箱、直流防雷配电柜1.2.7防雷接地要求1.3光伏并网系统安装与施工 1 1、土建施工、土建施工 11必须按施工图设计要求的位置设置光伏阵列的基础。必须按施工图设计要求的位置设置光伏阵列的基础。2 2光伏阵列安装前，钢筋混凝土基础顶面的预埋件，应按设计的防腐光伏阵列安装前，钢筋混凝土基础顶面的预埋件，应按设计的防腐级别涂防腐涂料，并妥善保护，与支架槽钢可靠连接。级别涂防腐涂料，并妥善保护，与支架槽钢可靠连接。3 3支架基础强度满

15、足抗恶劣环境要求；基础不会发生沉降和变形；基支架基础强度满足抗恶劣环境要求；基础不会发生沉降和变形；基础的水平和垂直度满足设计要求。础的水平和垂直度满足设计要求。2 2、设备安装、设备安装 2.12.1支架安装支架安装 11光伏组件支架及其材料应符合设计要求，能满足抗恶劣环境要求，光伏组件支架及其材料应符合设计要求，能满足抗恶劣环境要求，即抗风、防锈、耐腐蚀等。即抗风、防锈、耐腐蚀等。2 2光伏组件支架应按设计要求安装在基础上，位置准确，安装公差满光伏组件支架应按设计要求安装在基础上，位置准确，安装公差满足设计要求，与基础固定牢靠。足设计要求，与基础固定牢靠。3 3支架应与接地系统可靠连接。支

16、架应与接地系统可靠连接。44支架按设计图纸进行安装，要求组件安装表面的平整度，安装孔位、支架按设计图纸进行安装，要求组件安装表面的平整度，安装孔位、孔径应与组件要求一致。孔径应与组件要求一致。1.3光伏并网系统安装与施工 2.22.2光伏组件安装光伏组件安装 11在现场安装使用前，确认光伏组件外形完好无损，若发现有明显变在现场安装使用前，确认光伏组件外形完好无损，若发现有明显变形、损伤形、损伤,应及时更换。应及时更换。2 2在组件安装或接线时，推荐用不透明材料将组件覆盖；组件安装前，在组件安装或接线时，推荐用不透明材料将组件覆盖；组件安装前，请不要拆卸组件接线盒；当组件置于光线照射下，不要触摸

17、接线端子，当请不要拆卸组件接线盒；当组件置于光线照射下，不要触摸接线端子，当组件电压大于组件电压大于DC30VDC30V时，请注意适当防护，使用绝缘工具。时，请注意适当防护，使用绝缘工具。3 3光伏组件的排列连接按技术图纸要求，应固定可靠，外观应整齐，光伏组件的排列连接按技术图纸要求，应固定可靠，外观应整齐，光伏组件之间的连接件，便于拆卸和更换。光伏组件之间的连接件，便于拆卸和更换。44光伏组件之间的连接方式，符合设计规定。光伏组件之间的连接方式，符合设计规定。1.3光伏并网系统安装与施工 2.32.3逆变器安装逆变器安装 11基本安装要求：根据逆变器室内基本安装要求：根据逆变器室内/室外的安

18、装室外的安装形式，应安装在清洁的环境中，并且应通风良好，形式，应安装在清洁的环境中，并且应通风良好，并保证环境温度、湿度和海拔高度满足产品规格要并保证环境温度、湿度和海拔高度满足产品规格要求。如有必要，应安装室内排气扇，以避免室温增求。如有必要，应安装室内排气扇，以避免室温增高。在尘埃较多的环境中，应加装空气过滤网。高。在尘埃较多的环境中，应加装空气过滤网。2 2安装与维护前必须保证交直流侧均不带电。安装与维护前必须保证交直流侧均不带电。为了不导致逆变器损坏，任何直流输入电压不超过为了不导致逆变器损坏，任何直流输入电压不超过直流输入电压限值。直流输入电压限值。3 3按照设计图纸和逆变器电气连接

19、的要求，进按照设计图纸和逆变器电气连接的要求，进行电气连接，并标明对应的编号。在电气连接前，行电气连接，并标明对应的编号。在电气连接前，用万用表确认光伏阵列的正负极。用万用表确认光伏阵列的正负极。1.3光伏并网系统安装与施工 2.42.4 汇流箱安装汇流箱安装 11基本安装要求：户外安装，防水等级为基本安装要求：户外安装，防水等级为IP65IP65，但尽量不要放置在，但尽量不要放置在潮湿的地方；输入路数不超过汇流箱允许的输入路数；环境温度应满足产潮湿的地方；输入路数不超过汇流箱允许的输入路数；环境温度应满足产品规格要求。品规格要求。2 2在电气连接前，用万用表确认光伏阵列的正负极。光伏阵列的正

20、极在电气连接前，用万用表确认光伏阵列的正负极。光伏阵列的正极连到汇流箱直流输入的连到汇流箱直流输入的“DC+DC+”，光伏阵列的负极连到汇流箱直流输入，光伏阵列的负极连到汇流箱直流输入的的“DC-DC-”，并标明对应的编号。，并标明对应的编号。3 3光伏组件至汇流箱的配线性能及保护方法，必须满足电气设备技术光伏组件至汇流箱的配线性能及保护方法，必须满足电气设备技术基准的规定。基准的规定。1.3光伏并网系统安装与施工 2.52.5直流直流/交流配电柜安装交流配电柜安装 11基本安装要求：室内安装，应安装在清洁的环境中，并且应通风良基本安装要求：室内安装，应安装在清洁的环境中，并且应通风良好，并保

21、证环境温度、湿度和海拔高度满足产品规格要求。好，并保证环境温度、湿度和海拔高度满足产品规格要求。2 2按直流按直流/交流配电柜系统图设计要求敷设电缆。引入配电柜内的电交流配电柜系统图设计要求敷设电缆。引入配电柜内的电缆应排列整齐，编号清晰。缆应排列整齐，编号清晰。3 3直流直流/交流配电柜内防雷接地与交流配电柜内防雷接地与PEPE线连接，线连接，PEPE线与配电室内的接地线与配电室内的接地装置连接。装置连接。1.3光伏并网系统安装与施工 3 3 布线工程布线工程 11电缆线路施工应符合电缆线路施工应符合电气装置安装工程电缆线路施工及验收规电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范范（GB50168

22、GB50168）的规定，电缆符合国家相应的标准。）的规定，电缆符合国家相应的标准。2 2光伏发电系统直流部分的施工，应注意正负极性。光伏发电系统直流部分的施工，应注意正负极性。3 3对穿越楼板、屋面和墙面的电缆，其防水套管与建筑物主体间的对穿越楼板、屋面和墙面的电缆，其防水套管与建筑物主体间的缝隙，必须做好防水密封，并做好建筑物表面光洁处理，同时满足阻燃性缝隙，必须做好防水密封，并做好建筑物表面光洁处理，同时满足阻燃性和阻热性。和阻热性。4 4直流柜到逆变器和逆变器到交流配电柜的电缆敷设：直流配电柜、直流柜到逆变器和逆变器到交流配电柜的电缆敷设：直流配电柜、逆变器在同一配电室内，两者距离要求较

23、近。交流配电柜、逆变器在同一逆变器在同一配电室内，两者距离要求较近。交流配电柜、逆变器在同一配电室内，两者距离要求较近。安装电缆剖头处必须用胶带和护套封扎。配电室内，两者距离要求较近。安装电缆剖头处必须用胶带和护套封扎。1.3光伏并网系统安装与施工 55光伏组件的连接电缆应有足够的耐候性以保证线缆的使用寿命；连光伏组件的连接电缆应有足够的耐候性以保证线缆的使用寿命；连接要保证机械和电性能的完好；组件串联必须是同种型号组件，不同型号接要保证机械和电性能的完好；组件串联必须是同种型号组件，不同型号组件串联电压相同可以并联。布线完成后，电压与极性的确认、短路电流组件串联电压相同可以并联。布线完成后，

24、电压与极性的确认、短路电流的测量、非接地的检查。的测量、非接地的检查。应按照产品说明书，用万用表测量是否有电压输出，用直流电压测应按照产品说明书，用万用表测量是否有电压输出，用直流电压测 试正极、负极的极性是否接错；可用直流电流表测量短路电流。试正极、负极的极性是否接错；可用直流电流表测量短路电流。1.3光伏并网系统安装与施工 4 4 防雷和接地施工防雷和接地施工 11电气系统的接地符合电气系统的接地符合电气装置安装工程接地装置施工及验收规电气装置安装工程接地装置施工及验收规范范（GB50169GB50169）的规定。）的规定。2 2光伏发电系统的升压系统，满足光伏发电系统的升压系统，满足交流

25、电气装置的接地交流电气装置的接地（DL/T621DL/T621）的规定。）的规定。3 3光伏发电系统和并网接口设备的防雷和接地，符合光伏发电系统和并网接口设备的防雷和接地，符合光伏（光伏（PVPV）发电系统过电压保护导则发电系统过电压保护导则（SJ/T11127SJ/T11127）的规定。）的规定。4 4对需要接地的光伏发电系统设备，应保持接地的连续性和可靠性。对需要接地的光伏发电系统设备，应保持接地的连续性和可靠性。接地装置的接地电阻值必须符合设计要求。当以防雷为目的的进行接地时，接地装置的接地电阻值必须符合设计要求。当以防雷为目的的进行接地时，其接地电阻应小于其接地电阻应小于1010。光伏

26、发电系统保护接地、工作接地、过压保护接。光伏发电系统保护接地、工作接地、过压保护接地使用一个接地装置，其接地电阻不大于地使用一个接地装置，其接地电阻不大于4 4。1.3光伏并网系统安装与施工 55电站防雷设计可以参与电站防雷设计可以参与建筑物防雷设计规范建筑物防雷设计规范GB50057-GB50057-1994(2000)1994(2000)。66避雷带（网）及其支持件安装位置正确。焊接固定的焊缝应饱满避雷带（网）及其支持件安装位置正确。焊接固定的焊缝应饱满无遗漏，防腐良好；采用螺栓固定的应采取双螺帽等防松措施；避雷带无遗漏，防腐良好；采用螺栓固定的应采取双螺帽等防松措施；避雷带（网）应平整顺

27、直，固定点支持件间距均匀，固定可靠。（网）应平整顺直，固定点支持件间距均匀，固定可靠。1.3光伏并网系统安装与施工1.4工程案例1.4.1太阳能光伏电站组成 太阳能光伏电站构成太阳能光伏电站构成汇流箱交直流配电柜逆变器充电控制器气象仪电池组1.4.1太阳能光伏电站组成光伏组件光伏板型号1590*808*35峰值功率190W转换率16%开路电压44.31V短路电流5.56A工作电压36.92v绝缘电压1000v电压温度系数Vtoc0.35%/电压温度系数+0.028%/k重量15.8kg 组件安装倾斜角：组件安装倾斜角：2525 组件数量：两串组件数量：两串*1010组组*3 3套，共套，共60

28、60块块 方阵容量：方阵容量：190Wp190Wp*60=11.4KW60=11.4KW 开路电压：开路电压：101V101V1.4.1太阳能光伏电站组成 2424块块2V2V蓄电池单体串联，蓄电池单体串联，组成组成500Ah,48VDC500Ah,48VDC系统系统蓄电池组阀控式密闭蓄电池额定容量500Ah额定电压2V10小时率容量500Ah2小时率容量18000wh环境温度25外型尺寸长370mm外型尺寸高365mm外型尺寸宽181mm单位重量61(kg)1.4.2太阳能光伏电站组成逆变器 采用模块部件的完整系统解决方案采用模块部件的完整系统解决方案 同类最佳的浪涌性能同类最佳的浪涌性能

29、用于单相和三相系统的多单元可扩用于单相和三相系统的多单元可扩展性展性 经等效电源功率因数校正的电池充经等效电源功率因数校正的电池充电电 所有所有XWXW模块都提供两个模块都提供两个ACAC输入端输入端1.4.2太阳能光伏电站组成MPPT光伏充电控制器 最大功率点跟踪，使太阳能利用最大化最大功率点跟踪，使太阳能利用最大化 多余电能向电网出售，供给更多负载多余电能向电网出售，供给更多负载 可实现市电互补，保持电源供给连续性可实现市电互补，保持电源供给连续性 蓄电池达到欠压点，无外部能源补给时，断开蓄电池达到欠压点，无外部能源补给时，断开负载，保护蓄电池负载，保护蓄电池1.4.2太阳能光伏电站组成交、直流配电柜 采用智能仪表采集电采用智能仪表采集电参数参数 采取涌流保护采取涌流保护 设置蓄电池充放电保设置蓄电池充放电保护开关护开关气象站 采集温度、湿采集温度、湿度、风向、风度、风向、风速、太阳辐射、速、太阳辐射、雨量、气压、雨量、气压、光照度、土壤光照度、土壤温度、土壤湿温度、土壤湿度、露点等多度、露点等多项信息项信息1.4.2太阳能光伏电站组成1.4.2光伏发电技术专业实验实训光伏发电实训室MPPT充电控制器原理实验XW混合逆变器原理实验逆变器欠过压保护实验市电互补设计实验软件通讯监测实验光伏发电系统原理实验环境对光伏发电影响实验