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工商业电站设计施工中的两大典型问题
2021-10-26
在“能耗双控”的目标要求下,近段时间多地出现拉闸限电的情况。这一紧急情况的出现,更促使我们要进一步加快行业各方面的提升发展,使绿色光伏能源在国家能源结构中早日占有显著的一席之地。

从市场情况来看,各地的光伏电站建设热情仍然很高。近期,不少客户咨询工商业电站项目的设计选型以及施工中的问题,其中,有2个问题很具有代表性。

一、多个屋顶的逆变器设计选型

工商业光伏电站多建设于生产单位的厂房屋顶或厂房近侧有条件铺设组件的空地上,在综合业主方自身用电情况、初始投资预算、以及可供建设的面积等因素的基础上,再结合计划采用的光伏组件规格,则项目容量大体是确定的。设计单位在对现场进行充分查勘后,需要根据现场的实际情况做出合理且具有可行性的组件排布,例如需排除通风井、女儿墙、烟囱、天线塔等已存在设施的影响。单块组件是一个整体,不可分割,因此还要对特殊位置进行调整,既要方便支架、桁架的布设,还要考虑方阵整体的美观性,是一个技术活。建设工商业电站本身是“依势就形”来做,所以当有多个安装位置,例如多个屋顶时,需考虑各个屋顶之间的组件呼应、跨接,从而使组件恰当地与逆变器匹配的问题。一般地,可以遵循以下几个原则:
多个屋顶也要最大限度使组串块数趋于一致
工商业屋顶电站在组串设计时,应根据组件总数量来进行整体分串,兼顾每一串的电压电流,最大限度保持电压电流的一致性。这样做,对逆变器选型、对串接施工准确性、对发电量监测比对、对后期的运维,都是有好处的。但也常常有组件数量无法整分的情况,此时,参考最后一条。
多个屋顶也要尽可能选择同一型号逆变器
逆变器作为光伏电站的控制中枢,在工商业项目中担负着重要使命。在选择逆变器时,应尽量选用同一型号,目前应用比较多的是60kW、100kW、125kW等几个功率段。如果型号选的过多过杂,撇开数量可能增加、成本增加的问题,首先项目就没有统一性,其次不便发电量计算对比,同时组串接入时也因不同位置安装的机型不一而易出错。

距离较近的屋顶之间在选型和组串时应整体考虑
如果几个厂房屋顶相互之间的距离很近,不论是一个一个挨着排过去的,还是分布在前后左右,那么这些屋顶上所铺设的所有组件,应作为一个整体容量来设计组串和选型。当然,要兼顾并网点的情况,如变压器容量。另外,组件跨接的距离应不大于100米。直流侧某串线缆过长,也会存在效率损失的问题。
单体面积过大的屋顶应尽可能单独选型和组串
一个项目中如果有多个屋顶、且其中有某个或某几个屋顶面积较大,且它距离周围其他屋顶都比较远的时候,可以单独设计为一个系统。但是,也应遵循上述统一性原则。
最小影响原则
上面几点都强调统一,但毕竟项目可安装的组件数量不会总是刚好可以整分的。此时,可对确实无法整体接入的组串进行重新安排,这就可能需要单独选一台与其他所有统一的逆变器型号不同的逆变器,对剩余组串进行必要调整,然后单独接入。这样做,就是为了不影响整体设计,方便串接施工,同时也使这部分组件依然可以为整个项目出力。
如下,是某地365kWp工商业项目的设计选型及组串方案,就很好的体现了上述原则。

▲组件分布图

二、防逆流互感器CT选型

随着政策调整,光伏发电上网补贴不断退坡直至最终平价,更多的工商业项目,驱动成为了最大化自发自用,生产型企业通过使用绿色光伏发电对消耗电网电量的抵消,一样可以获得满意的收益。况且去年以来多地施行指标申报政策,如果没有指标,电站甚至无缘接入电网。因此,防逆流顺势再起。
所谓“逆流”,指的正是原来并网光伏电站正常向电网馈送(返送)的这部分电能;由于现在返送已经意义不大或不被许可,同时电站又不可避免地每天在输出,唯一的办法就是在有电网信号的支撑下,光伏系统正常发电,在馈入电网前被拦截下来。根据能量守恒原理,能量不会自动消失,必然要有一个去处,此时,在防逆流装置的动态调节之下,本地负载的消纳正好使整个系统得以正常运转。

▲防逆流系统简易示意图

目前工商业光伏电站项目加防逆流非常普遍。在设计及施工中,要注意以下几个方面:
选择正确的并网点安装互感器CT
工商业系统一般接入厂区或台区的专用变压器,用电负荷较大,也会接在变压器低压侧。防逆流系统的互感器CT必须安装在电流流经负载之后、并入电网之前的位置,也即负载和变压器低压侧之间(图中①位置),只有这样,装置才能起到防逆流的作用。

▲防逆流互感器CT位置示意图

例如,某地2MW园区屋顶光伏电站项目,使用了30台MAC 60KTL3-X LV逆变器,每6台为一个单元,进行交流汇流;之后5个交流汇流柜再统一接入园区2500KVA变压器的低压侧。由于误将交流汇流柜当做了并网点,将互感器CT安装在此处,导致CT不能正确的采样流向电网的电流信号,控制单元判断没有能量消耗需求,于是控制光伏系统降额直至停发待机。这是应当避免的。
互感器CT的量程应覆盖并网点总线的最大电流
选择防逆流装置的互感器,要充分考虑所接入的总线电流。例如并网点为一台容量2500KVA的变压器,低压侧电压400V,则最大输出电流约为3609A,因此所选的互感器量程应为4000/5A,这样才能保证测量的可靠性。

互感器CT的内口尺寸应保证排线可以完全通过
工商业项目的并网点一般都是承载大电流的铜排或母排,要选择开口式的电流互感器,方便施工安装。要充分考虑现场单个铜排的宽度、厚度、多个铜排之间的距离、铜排层数等,与互感器自身的内口尺寸和外沿尺寸进行比对,确保互感器可以安装到位。

有些工况条件,排线之间的距离较近,同时可能还有其他测量装置已经先期安装上去,留给防逆流互感器的位置不足,此时可考虑错位安装,或对母排进行调整。

互感器CT与控制单元的通讯距离不宜过远
互感器CT和控制单元,也就是防逆流装置中的电表之间通过5A的信号电线连接,一般的线径在1.5mm2~2.5mm2之间,距离太远必然影响测量精度和响应速度。在安装实施的过程中,为调和这一问题,防逆流装置箱的位置选择就很有讲究。RS485通讯距离在1000米以内,因此可考虑防逆流箱距离并网柜更近的位置。

总结

以上,对工商业项目中的2个典型问题进行了分析,并给出一些建议。重点应了解组件与逆变器匹配特性,以及防逆流的工作原理。具体设计实施中再充分考虑工况特点,那么这些问题都可以很好的解决。


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