光伏领跑者电站典型设计方案

 光伏领跑者计划于2015年启动，其初衷是促进光伏发电技术进步、产业升级、市场应用和成本下降。通过市场支持和试验示范，以点带面，加速技术成果向市场应用转化，淘汰落后技术、产能，实现2020年光伏发电用电侧平价上网目标。首批领跑者计划专案1GW选址在山西大同采煤沉陷区，共有7个100MW专案、6个50MW专案，在2015年6月下旬并网。2016年光伏领跑者计划有8个基地项目共5.5GW，增加了竞价上网的内容，将电价作为主要竞争条件。2017年共有6.5GW，10个应用领跑基地和3个技术领跑基地，要求分别于2018年底和2019年上半年之前全部建成并网发电。

1、光伏领跑者项目情况

光伏领跑者基地多数以采煤、采油沉陷区为主，还有一些是盐碱地，以及铜矿、或者其它矿区，各种各样的地形都有。大部分地方多丘陵，地形复杂多变；也有稍微平坦的地区，采取整治措施后，使土地恢复原有的适宜性和生产力，可以做光伏农业大棚；有少部分地方则比较平坦。光伏领跑者基地一般容量在50MW以上，以220KV高压实现并网发电。

2、组件的选取

2017年领跑者技术指标进一步提高。其中，多晶硅电池和组件转换效率分别达到19.5%和17%以上，单晶硅电池和组件转换效率分别达到21%和18%以上，对于60片组件，多晶在275W以上，单晶在290W以上，对于72片组件，多晶在335W以上，单晶在350W以上才能达到要求。


3、采用耐候钢支架

耐候钢是指添加少量合金元素，使其耐大气腐蚀性能获得明显改善的一类低合金钢。它的表面能形成保护性锈层，有效阻滞腐蚀介质的渗入和传输，往往使用时间愈长，其耐候的作用愈突出。

耐候钢的耐候性为普碳钢的2~8倍，同时具有耐锈，使构件抗腐蚀延寿、减薄降耗，省工节能等特点，主要用于铁道、车辆、桥梁、塔架等长期暴露在大气中使用的钢结构，也被用来制造集装箱、铁道车辆、石油井架、海港建筑、采油平台及化工石油设备中含硫化氢腐蚀介质的容器等结构件。与不锈钢相比，耐候钢只有微量的合金元素，这些合金元素的总量占比只有百分之几，不像不锈钢达到百分之十几，因此价格较为低廉。

相比镀锌钢，耐候钢有几大优势：第一不会由于锌层脱落对土壤造成污染，更节能环保。第二造价低廉，每吨耐候钢支架比镀锌支架节约1000元，中广核阳泉领跑者项目初步设计螺旋管桩和支架需要8000吨钢材，采用耐候钢成本降低800万元，约合8分钱/瓦。第三耐候钢不需要像镀锌钢那样修复涂层，后期维护费用较低。

4、逆变器的选取及系统方案

（1）集中式逆变器：

集中并网方案适用于相对平坦，组件布局相对集中，组件朝向一致无遮挡的方阵的功率大于100kW的电站。此类电站采用2.5MW为一子系统，整个电站由若干个2.5MW子系统组成，每个子系统输出经汇流后集中并网。每个2.5MW子系统为一个户外逆变器机房，配置2台1250KW并网逆变器，输出额定电压为三相315V，频率为50Hz；经过1台高效35KV双分裂升压变压器（0.315/0.315/35KV，2500KVA）T接入本地的35KV中压电网，实现并网发电功能。10000KW模块接入4台CP2500 Station。

光伏电站选用的太阳电池组件功率为340W，每组串数为20个，该组串的输出功率为6.8kW， 选用16路直流防雷汇流箱，每个汇流箱接320块组件，总功率108.8KW，每台逆变器接12个汇流箱。系统共接入3840块组件，总功率1305.6KW。

逆变器采用内部集成直流配电设计，有汇流和防逆流功能。直流配电柜可根据用户配置，直流输入回路都配有可分断的直流断路器和直流电压表，根据用户要求，可选配熔断器，防雷器，防反二极管等。

兆瓦级户外逆变单元，是将两台1250KW逆变器集中安装在一个特制机房内，完成光伏发电系统的并网控制、数据采集和远程传输功能。与传统现场建造的逆变器机房相比，箱式光伏逆变站具有成本低、安装调试简单、外形美观的特点。不需要建机房，可以节省成本，缩短建设计工期。


（2）多路MPPT组串式方案

如果山地有多个坡度，多个方位角，平地很少，无法做土地平整，朝向正南的地形也有限，每一个方阵的功率小于60kW，为了保证容量必须充分利用东南、西南坡以及东向、西向坡。此时电池板的安装朝向无法完全朝南布置，可以采用多路MPPT的组串式逆变器，精确跟踪到每1~2个组串，充分挖掘每一块电池板的最大输出功率，大大缩小因为距离和遮挡等原因导致的组件失配损失，组串式方案可很好地适应山地、丘陵的阴影遮挡、组件朝向不一致等因素。

系统采用多台组串式逆变器并联，再升压进入高压电网的方式。设计采用80KW逆变器，每12台逆变器进行1次汇流，再接入1台高效35KV升压变压器（0.48/35KV，1000KVA）接入本地的35KV中压电网，实现并网发电功能。


光伏电站选用的太阳电池组件功率为335W，21串12并，每台逆变器接入252块组件，共84.42KW。


（3）单路MPPT组串式方案

在一些平地相对较多，光照条件好的地区，每一个方阵的功率小于100kW大于60kW，建议选择单路MPPT，单级结构的逆变器，可以提高系统可靠性，降低系统成本。系统采用多台组串式逆变器并联，再升压进入高压电网的方式。设计采用60KW逆变器，每16台逆变器进行1次汇流，再接入1台高效35KV升压变压器（0.4/35KV，1000KVA）接入本地的35KV中压电网，实现并网发电功能。


光伏电站选用的太阳电池组件功率为335W，19串10并，每台逆变器接入190块组件，共63.65kW。


（4）集散式逆变器方案

集散式光伏逆变系统每一光伏电池组件子方阵通过MPPT优化单元进行变换处理，其输出为直流，并通过直流母线并联在一起，由一台集中式逆变器统一进行“直流－交流”转换后升压并入电网。因此，从系统结构上来看，集散式光伏逆变系统与传统的集中式光伏逆变系统非常相似，只是方阵前端的传统汇流箱变成了具备支路最大功率寻优功能的MPPT优化器单元。


每台16进1出的智能MPPT汇流箱中内置了4路MPPT汇流箱，每4路组串接入1路MPPT汇流箱。每个MPPT功率约25kW，适合于每一个方阵的功率小于60kW大于25kW的项目。


集散式逆变方案每台逆变器为1MW，两台1MW逆变器通过双分裂变压器升压并网，构成2MW发电单元。集散式光伏逆变系统具备集中式逆变系统的所有优点，同时其前端的MPPT优化单元也解决了集中式光伏逆变系统存在的光伏电池板组件功率“失配”的问题，系统方案清晰，实现简单。另外由于这种方案中采用了直流并联方案，也克服交流多机并联的技术难题。