中南光电光伏发电接入系统方案

中南光电

分布式光伏发电接入系统方案

合肥供电公司电力经济技术研究所

二〇一三年四月

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1.工程概况

合肥中南光电有限公司位于合肥市肥东新城经济开发区和平路7号，总用地面积约70亩。该公司主要经营范围是太阳能单晶硅棒、硅片、电池片组件、太阳能光伏系统工程、太阳能电池控制等太阳能系列产品的研发、生产、销售和施工服务。生产厂房于2009年9月建成投产。

该厂区现建设有1座10kV环网柜。该环网柜采用压气式负荷开关，一进三出，保护采用熔断器保护。环网柜电源“T”接在110kV店埠变10kV19开关二水厂线公用线路上，安装630kVA、200kVA变压器各一台，电压等级为10/0.4kV。

合肥中南光电有限公司厂区共计2栋厂房和1个办公楼屋顶建筑面积约20000m2。本工程计划在屋顶安装6120块245w/块太阳能电池组件，设计按每20块组件组成一串，每10或11串接入一个汇流箱，每10个汇流箱接分别入3台直流柜，经3台阳光电源生产的500kW逆变器逆变为交流270V，经1台1000kVA的双分裂变压器及1台500kVA的双绕组变压器升压至10kV，接入厂区本期工程建设的配电房的10kV母线。总装机容量1500千瓦，采用用户侧并网方式。计划于2013年10月建成投运。

2.建设必要性

太阳能发电是绿色、环保、清洁、可再生能源，有利于节约煤炭资源，符合国家产业政策。本工程利用厂房屋顶建设光伏发电示范项目，建成后可就近向合肥中南光电有限公司厂区供电，能有效利用资源和保护环境，经济、社会、环境效益显著。因此，本工程的建设是必要的。

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3、接入系统 1）电厂定位

根据电力平衡，本工程定位为用户侧并网太阳能电站，所发电力在合肥中南光电有限公司厂区内就地消化。

2）主要技术原则

(1)本工程接入系统方案应以国家电网公司分布式光伏发电接入系统典型设计、合肥电网现状及规划接线为基础，并与合肥中南光电有限公司厂区内部供电规划相结合。接入系统方案应保证电网和电厂的安全稳定运行，技术、经济合理，便于调度管理。

(2)本工程光伏电站接入系统方案应充分考虑并网太阳能电站的特殊性及其对电网的影响并采取有效的防范措施。本工程接入系统应满足GB／Z 19964《光伏发电站接入电力系统技术规定》、GB／T 19939《光伏系统并网技术要求》、GB／T 12325《电能质量 供电电压允许偏差》、GB／T 15543《电能质量 三相电压允许不平衡度》等国家技术标准，以及国家电网公司Q／GDW 617-2011《光伏电站接入电网技术规定》。

3）接入系统方案

根据合肥中南光电有限公司供电规划，该厂区现建设有1座10kV环网柜。该环网柜采用压气式负荷开关，一进三出，预留1个10kV出线间隔。进出线保护均采用熔断器保护。环网柜电源“T”接在110kV店埠变10kV19开关二水厂线公用线路上，安装630kVA、200kVA变压器各一台，电压等级为10/0.4kV。

根据合肥中南光电有限公司的供电现状对本工程接入系统提出2个方案。

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方案一：本光伏电站设一段10kV光伏母线，所发直流电逆变成0.27kV交流电，再升压至10kV后接至光伏母线，再通过1回10kV线路（长约50m）接至该厂区现有的1座10kV环网柜的10kV母线。接线见下图：

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方案二：本光伏电站设一段10kV光伏母线，所发直流电逆变成0.27kV交流电，再升压至10kV后接至光伏母线，再通过1回10kV线路（长约100m）接至该厂区原10kV”T”接点,现有10kV环网柜的10kV进线接至段10kV光伏母线。接线见下图：

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4）接入系统方案比较

方案一电网接入点为负荷开关，负荷开关不能断开断路电流，只能由负荷开关中的熔断器进行保护，熔断器与上下级的微机保护不好配合。因此，需将环网柜中的负荷开关更换为断路器，保护更换为微机保护，而现场为户外环网柜，不具备更换上述设备的条件。该方案不可行。

方案二与方案一一样要建设10kV交流汇流开关站，10kV开关站比方案一多建设一间隔，接入公共电网的电缆及原环网柜中的进线电缆均接入该开关站。该方案能够就近消化本工程太阳能电站所发电力，余电上网，潮流流向较合理，具有实施方便、有利于运行维护管理、对用户生产线供电影响小等优点，符合国家电网自发自用/余量上网典型设计方案XGF-10-Z-1的接线要求。

综合比较推荐方案二作为本工程的接入系统方案，即：本光伏电站设一段10kV光伏母线，所发直流电逆变成0.27kV交流电，再升压至10kV后接至光伏母线，再通过1回10kV线路（长约100m）接至该厂区原10kV”T”接点,现有10kV环网柜的10kV进线接至段10kV光伏母线。以下所有方案均围绕该接入系统方案进行论证。

5）电气主接线及主要设备参数 （1）电气主接线及主变压器

本工程光伏并网发电系统，采用分块发电、集中并网方案，

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按升压变数量将系统分成2个并网发电单元，输出交流0.27kV电压后，1个单元各通过2回0.27kV线路分别送至1台10kV分裂升压变的 0.27kV侧，另1个单元各通过1回0.27kV线路送至1台10kV升压变的 0.27kV侧，升压后接至10kV光伏母线。光伏母线为单母线接线。

光伏电站1台10kV分裂升压变容量为1000kVA，电压比为10±2×2.5%/0.27/0.27kV，短路阻抗Uk=6.0%；另1台10kV升压变容量为500kVA，电压比为10±2×2.5%/0.27kV，短路阻抗Uk=5.0%。

（2）无功补偿

为了控制光伏电站与电网无功功率实现零交换的目标，需要在光伏电站内配置无功补偿装置,其容量及配置型式根据电站并网运行后6个月内提供的现场运行实测结果确定（建议结合用户变电站一起考虑无功补偿配置）。

3.导线截面

开关站至“T”接点的1回10kV电缆线路，暂按采用截面为120mm2的三芯铜芯电缆，光伏电站至开关站的2回10kV电缆线路，暂按采用截面为70mm2的三芯铜芯电缆.

4、系统继电保护及安全自动装置 1)10kV线路保护

1.开关站—至“T”接点的10kV线路

该线路为双侧电源线路，在开关站侧配置1套保护测控一

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体化装置，含完整的主、后备保护功能；“T”接点侧的柱上真空断路器配置1套保护测控一体化装置，含完整的主、后备保护功能。线路在故障切除时不重合。

2. 光伏电站—开关站2回10kV线路

每回线路两侧各配置10kV线路微机保护测控一体化装置，含完整的主、后备保护功能；建议线路两侧的自动重合闸均停用。

3. 开关站中的其它10kV保护均采用微机保护测控一体化装置，含完整的主、后备保护功能。环网柜中的其它10kV线路，所配熔断器保护可继续使用，本工程不需更换。

2)10kV母线保护

开关站10kV为单母线分段接线，不考虑配置母线保护。(三)线路故障录波器

本工程采用10kV接入系统，属于中型光伏电站，不配置专用故障录波器，相关信息可在站内监控系统查阅。

3)安全自动装置

本工程配置1套频率电压紧急控制装置，主要功能为测量光伏电站10kV并网线路的三相电压、电流、有功和无功功率、频率等，进行过/欠压、过/欠频判别，在光伏电站的运行危及系统安全稳定时实施快速解列。

4)其他

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本光伏电站应采用具有孤岛效应防护的光伏并网逆变器。若并网线路发生短路故障，依靠并网逆变器保护(过流保护、孤岛保护等)和频率紧急控制装置快速将光伏电源解列。

5、系统通信

根据《光伏电站接入电网技术规定》，该光伏电站建成后在电力调度上隶属合肥地调调度管辖，相关远动信息应送至合肥地调，同时接受合肥地调的调度管辖。

1）相关通信网现状

北斗是我国独立自主建立的卫星导航系统，其具备的双向短信通信功能是GPS所不具备的，适合大范围监控管理和通信不发达地区数据采集传输应用。目前安徽省内淮北、铜陵、淮南、池州四个地市的23个光伏电厂、自备电厂、再生能源电厂等的电能量信息、远动信息均已通过北斗卫星系统传输上报至省公司调控中心。省公司目前配置了北斗卫星指挥机、主站端信息管理平台，并且已完成信息管理平台与能量管理系统EMS和电能量采集及管理系统之间的信息交互。

2）通信业务类型及通道安排 （1）调度电话

光伏电站需安排2路调度电话通道至地调。 （2 ）远动数据

光伏电站需安排1路远动信息通道至地调。

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（3）电能量计费

光伏电站需安排1路电能量计费通道至地调。 3）接入系统通信方案

本工程光伏电站信息拟采用北斗通信系统进行传送，在光伏电站集控室接入北斗电力数据采集系统，通过北斗卫星通信系统传至安徽省调，由省调将相关信息通过系统内网转发至合肥地调。具体路由为：光伏电站集控室北斗卫星通信系统-安徽省调系统内网-合肥地调。

6、系统调度自动化 1)调度关系和信息传输方式

本光伏电站容量为1.5MW，且以10kV电压等级接入用户变，根据现行调度规程规定，调度关系为合肥地调调度管辖。本电站信息以无线传输方式向安徽省调发送远动信息，并经省调转发至合肥地调。

2）电网调度自动化系统对本站的要求 （1）远动信息内容

根据《地区电网调度自动化设计技术规程》和国家电网公司《光伏电站接入电网技术规定》(Q/GDW 617-2011)的规定来确定远动信息的主要内容。

10kV线路有功功率、无功功率和电流； 10kV线路有功电量和无功电量；

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10kV线路功率因数；

光伏电站10kV母线的电压和频率； 升压变高压侧有功功率、无功功率和电流； 升压变高压侧有功电量和无功电量； 调度范围内的断路器及隔离开关位置信号； 全站事故跳闸总信号； 10kV线路保护动作信号； 升压变保护动作信号；

光伏电站并网状态、辐照度、环境温度。 （2）对远动装置的考虑

在光伏电站本体工程设计时已经考虑配置一套计算机监控系统，故本工程不考虑设置独立的RTU，远动信息的采集及远动功能将由站内计算机监控系统统一完成。远动信息由计算机监控系统中的远动通信装置经北斗通信系统发往“安徽省调光伏电站集控中心”。

（3）远动通道

按《安徽非统调电源信息采集和统计工作实施方案》的规定以及“金太阳集控室至地调数据传输方案”会议精神，本期工程站内远动信息及电能量数据经北斗卫星系统，以无线传输的方式发往安徽省调，再由省调转发至合肥地调。

具体通道安排由通信专业统一组织设计。

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3）电能量计量

(1) 根据接入系统方案，本光伏电站所发直流电通过逆变器转变成0.27kV交流电，经升压后，接入中南光电10kV交流汇流开关站的母线上。

(2)由于原接入环网柜中的进线电缆改接至开关站中的进线总柜上，故厂网之间的计量关口点移至10kV交流汇流开关站的进线总柜上。计量关口配置2块(主、副表)计量关口电能表，表计为有功电能量和无功电能量组合表计，具有双向计量功能以及RS485串口输出接口，表计精度：有功0.2S级，无功1.0级。计量关口的电流、电压互感器级别分别为0.2S、0.2级。

3) 按《关于加快金太阳示范项目并网管理工作相关意见》的要求，本工程光伏电站并网模式参照合同能源管理模式，需要征收重大水利基金附加，需要在光伏发电系统升压变高压侧加装计量表计。计量表计的配置标准按照《电能计量装置技术管理规程》（DL/T 448-2000）执行。

(2) 本期工程要求新上的计算机监控系统具有采集电能量数据的功能，不考虑配置独立的电能量采集装置。

按远动通道设计方案，本期工程不考虑设置独立的电能量数据传输通道。

4）电能质量监测

根据国家电网公司文件《光伏电站接入电网技术规定》

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