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一体式漂浮光伏发电站子方阵优化设计
发表于:2018-05-16 16:19:37
来源:太阳能杂志作者:吴月仪 张峰

目前光伏电站发电厂区的系统接线方式存在设计、施工的随意性,很多设计方案都带有不同设计人员的自我习惯,而未在设计阶段考虑电缆的不同敷设路径和方法带来的经济效益。本文针对漂浮式发电站,从光伏发电站的关键设备选择入手,详细论述了一体式漂浮光伏发电站子方阵的典型设计方案及各个环节的优化设计,由此在一定程度达到降低光伏系统成本、走线便利、设备维护方便等优势。

原方案介绍

原方案发电容量为10 MW,采用漂浮式方案。通过技术与经济综合比较,光伏组件选用多晶硅光伏组件,并网逆变器选用1 MW 的集中式逆变器。

工程中光伏组件阵列由10 个1 MW 子系统组成。每个子系统包括1 台1 MW 集中式逆变器,每台逆变器并联接入192 路光伏组串单元,每个组串由18 块光伏组件串联组成。输入防雷汇流箱经电缆接入逆变器直流侧,然后经并网逆变器逆变后的三相交流电经电缆引至35 kV 箱式升压变压器( 箱式升压变电器) 配电装置升压后送至220 kV 开关站的35 kV 配电室。箱式升压变压器与并网逆变器相邻布置。

10 MW 光伏组件利用浮体连成一个11.5 万m2 的“大浮岛”,汇流箱放置在浮体上,汇流箱出线电缆通过浮体接到岸边的逆变器和升压站。具体总平面布置图如图1 所示,现场照片如图2、图3 所示。




优化设计

原设计方案在实施过程中暴露出较多问题,如:集中式逆变器布置于岸边造成直流电缆过长、线损过大;每组串联组件数量少,造成电缆数量多;电缆无固定通道,易垂入水中。针对以上问题,从主要设备选型角度考虑优化方案。

逆变器的选择以及布置

由于原设计方案中集中式逆变器在岸边,易造成直流电缆过长、线损过大,布线困难。故优化后的逆变器选择组串式,选用华为60kW 逆变器SUN2000HA-60KTL,逆变器的主要参数详见表1。


逆变器的位置应根据组件实际布置情况排布,并考虑减少损耗、降低施工难度、方便后期维护、降低成本等原则。

对于组串式逆变器,需考虑逆变器散热问题,逆变器不能斜躺在浮体之上,需有专门的支架来安装逆变器;需考虑阴影遮挡问题,支架高度不宜过高,满足底部接线最低标准高度即可。因此,优化设计中将逆变器放置在浮岛一侧,尽可能减少浮体数量和线损,同时便于安全维护。图4 是优化方案后1.6 MW 子方阵组串式逆变器相应的布置方案。



组串设计及布线

在1500 V 电压等级下,组件组串、线缆、汇流箱数量均会减少,接线安装成本等会有所降低;同时,设备的功率密度提升,体积减小,运输、维护等方面工作量也减少,有利于光伏系统的优化和成本的降低。因此,选用1500 V 电压等级的系统做如下组串设计。光伏组件串联的数量由逆变器的最高输入电压、MPPT 工作电压,以及光伏组件最大耐压值确定;光伏组串并联的数量由逆变器的额定容量确定。


现在计算单个方阵组件的串联数量:

1)计算串联数量。光伏组件的标准测试条件为光照强度1000 W/m2、工作温度为25 ℃,在排除光伏组件工作温度修正系数的影响条件下,计算光伏组件最大串联数量Smax 和最小串联数量


式中,Vmpptmax 为逆变器MPPT 电压最大值,V;Vmpptmin 为逆变器MPPT 电压最小值,V;Voc为光伏组件的开路电压,V;Vpm 为光伏组件的工作电压,V。

太阳能杂志 吴月仪 张峰

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