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1、厂房屋顶分布式光伏发电工程项目主要实施方案1.1可利用建筑面积情况*机械有限公司厂区总平面图如图3-1所示，园区可利用厂房22栋，各厂房屋顶建筑类型如表3-1所示。图3-2、3-3为园区平屋顶和彩钢瓦两种典型屋顶取样照。图3-1*有限公司厂区平面图表3-1*机械有限公司厂区可利用屋顶及面积厂区名称厂房数厂房名称屋顶面积建筑类型安装点*有限公司1二分厂13320单层建筑，属既有建筑彩钢瓦顶2技术质量大楼（新）7218多层建筑，属既有建筑平屋顶3办公楼（两部分）1232多层建筑，属既有建筑平屋顶4中小件分厂11340单层建筑，属既有建筑彩钢瓦顶5大件分厂13320单层建筑，属既有建筑彩钢瓦顶6厂1
2、11520单层建筑，属既有建筑彩钢瓦顶7厂25040单层建筑，属既有建筑彩钢瓦顶8厂32880单层建筑，属既有建筑彩钢瓦顶9连铸加工车间2880单层建筑，属既有建筑彩钢瓦顶10大型装配厂房6480单层建筑，属既有建筑彩钢瓦顶11轴承座加工中心机械加工特区5040单层建筑，属既有建筑彩钢瓦顶12连珠设备装配车间8640单层建筑，属既有建筑彩钢瓦顶13空压机房428单层建筑，属既有建筑彩钢瓦顶14制造事业部铸钢车间2836多层建筑，属既有建筑平屋顶15中小件分厂堆焊和辊装配3456单层建筑，属既有建筑彩钢瓦顶16制造事业部1734多层建筑，属既有建筑平屋顶17制管工具事业部机加工车间4284多层建
3、筑，属既有建筑平屋顶18制管工具事业部铸铁车间1836单层建筑，属既有建筑彩钢瓦顶19热处理厂13786单层建筑，属既有建筑彩钢瓦顶20热处理厂21530单层建筑，属既有建筑彩钢瓦顶21厂43366单层建筑，属既有建筑彩钢瓦顶22机电仓库3086单层建筑，属既有建筑彩钢瓦顶总计115252图3-2平屋顶图3-3彩钢瓦顶1.2示范区域内用电负荷情况根据园区提供的最近一年园区各用电单位各时段平均负荷数据，统计整理后如表，其全年用电负荷分布曲线图如图3-5。从图可以看出整个园区用电负荷较平稳属于典型重工业高耗能情况，8：00-20:00都处于用电高峰期，而此时间段正是电网用电的高峰时段。如果光伏电站
4、建立，将缓解该区域的用电负荷状况，缓解电网高峰用电压力。表3-2*厂区分时段用电负荷统计表月份08:0009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:00一月23788246692424224839245832489625095244982449824526250382444123901二月15292158581558415968158041600516132157491574915767160961571215365三月1917619886195422002319817200692023019748197481977120
5、1841970319267四月23545244172399524586243322464224839242482424824276247832419223657五月23059239132350024079238312413424327237482374823776242722369323170六月25972269342646927120268412718227399267482674826779273372668626096七月26458274372696327627273432769027912272482724827279278482718526584八月26943279412745828
6、134278442819828424277482774827780283592768327072九月22817236622325323825235802388024071234982349823525240162344422926十月21118219002152122051218242210122278217482174821773222282169821218十一月20389211442077921291210712133921510209982099821023214612095020487十二月21603224032201622558223262261022790222482224822
7、274227392219721706平均22513233472294423508232662356223750231862318623213236972313222621图3-5*厂区全年分时段统计负荷曲线图1.3电网接入情况1.1.1示范区电力系统概况1）江苏电网概况江苏电网是华东电网的重要组成部分，到2006年底，江苏电网总装机容量53040MW（含望亭电厂，不含阳城电厂），其中统调电厂89座，机组285台，装机容量共47600MW。至2006年底，江苏电网拥有：500kV变电所（含开闭所）22座，变压器35台（组），主变压器总容量27250MVA；500kV线路81条，总长度7412km
8、（含省际联络线和阳城送出专线）；220kV变电所（含开闭所）258座，变压器469台，主变压器总容量65700MVA；220kV线路682条，总长度13520km。目前220kV电网仍是江苏省的主要电网，原有的8条与相邻省、市联络的220kV线路已全部断开。由此可见，近年来江苏省电力电量一直呈现出快速增长的趋势。但是，现状江苏电网存在一些不足，主要包括：电力供求不平衡，能源供应协调压力加大，500kV主网潮流分布不均衡，部分地区高峰时段电力供应严重不足，断路容量增长过快。2）常州电网概况常州电网处于苏南电网中部，占据枢纽地位，是江苏电网的重要组成部分。常州电网的供电范围包括常州市区（含原武进市
9、）及所辖金坛、溧阳二市。常州市电网受进电源（见图3-7）主要构成是：常州市范围内华电戚墅堰发电有限公司和镇江谏壁发电有限公司的7条220kV线路、三峡电站到武进的2条500kV线路、扬州江都变的2条500kV线路、宜兴东善桥2条500kV线路等。图3-7常州输送电网概况2006年常州市全社会最高供电负荷为3557MW，全社会用电量为212.68亿kWh，分别比上年增长14.38%、16.44%。统调用电量（供电量）为196.57亿kWh，统调最大负荷为3350MW，分别比上年增长16.24%、15.68%。2007年全市全社会最大负荷约3885MW，统调最大负荷约3728MW。到2006年底常
10、州市装机总容量3307.6MW，其中常州电厂1200MW、戚墅堰电厂440MW、戚厂燃机780MW，沙河抽水蓄能100MW、地方及自备小机787.6MW（统调448.6MW，非统调339MW）。市区（含武进）有地方及自备小机721.6MW（统调448.6MW，非统调273MW）。2006年常州电网的最高运行电压为500kV，拥有500kV变电站2座，主变4台，总容量3500MVA，500kV线路直流1条、交流17条，线路总长度约327km。常州电网目前仍以220kV电网为主干电网，有220kV变电站23座，主变41台，总容量6540MVA（另有220kV用户变电站2座，容量330MVA），22
11、0kV线路63条，长度约936km（含用户线路）。常州电网的特点如下：华东、江苏电网北电南送、西电东送的交汇点，500kV系统短路水平较高，电网接线密集；电网发供不能自我平衡，所缺电力主要从500kV变电站和镇江谏壁电厂受进；常武220kV电网高度密集，短路电流水平接近50kA，500kV晋陵变电站投运后常武220kV电网武南、武北分片运行，有效控制了短路电流。“十二五”期间，江苏省电力公司与常州市政府将根据常州经济社会和城乡发展规划目标，共同为加快常州电网发展努力。重点推进500千伏溧阳输变电工程的建设和500千伏常州南输变电工程的前期工作；加快推进220千伏常化、新龙、丫河、金坛洮湖、溧阳
12、东郊等一批重点输变电工程，加强常州市北部新城、科教城、新北工业园、武进高新区等重点发展区域电网的规划建设，形成以坚强500千伏电网为核心，220千伏电网灵活可靠、分区运行的目标网架，城乡电网供应能力显着增强。通过“十二五”的建设，新增35千伏及以上变电容量1769万千伏安，线路1528公里。常州电网已基本形成了“网架结构合理、供电安全可靠、运行经济灵活、电能质量合格、降损节能增效、技术可靠先进”的坚强电网。本项目中光伏电站所发电量全部送入江苏省常州电网。1.1.2接入系统方式1）系统接入方案太阳能光伏发电系统由光伏组件、直流监测配电箱、并网逆变器、计量装置及上网配电系统组成。太阳能通过光伏组件
13、转化为直流电力，通过并网逆变器，将直流电能转化为与电网同频率、同相位的正弦波电流。项目建设点为新北区*厂房机械有限公司厂区，两个区域各分散用户自身耗电很大，采用中压就近并网，新增输电线路的投资较小，接入系统条件较好，电力输送损耗较小，太阳能光伏发电就近消化。本项目位于常州新北区*厂房机械有限公司厂区，区域各屋顶集中装机容量为10MWp，最大发电功率为10MWp，根据国家电网公司光伏电站接入电网技术规定（Q/GDW617-2011）和江苏省电力公司光伏电站接入系统导则等相关光伏电站接入电网网技术规定，该项目已经属于中大型光伏并网电站，应接入10kV35kV电压等级电网。以各区域厂房屋顶装机容量为
14、基准，每个厂房为一个发电子系统，每个发电子系统以太阳能电池组件-直流汇流箱-逆变器发电模块构成，各发电子系统汇流后成一路接入0.4kV光伏专用升压变压器母线侧，以一路6kV电缆接入厂区6kV配电室。光伏组件阵列、直流汇流箱就地布置在屋面，逆变器布置在每个子系统附近的地面上，升压变压器位于厂区变电站附件。图3-8光伏发电主系统电路结构图常州*厂房机械有限公司厂区为110kV总变电所，厂区由110kV永宝线和35kV宝轧线供电，总容量为29000kVA，光伏电站为新建工程，拟定采用专线方式接入动力产业园变电所6kV进线侧，容量10000kVA，光伏电站容量为动力产业园区线路最大输送容量的34.5%
15、，由于*厂房属于高耗能重工企业，企业用电符合始终处于高位（见1.2区域用电负荷统计），因此光伏电站接入可以被厂区完全消耗掉。厂区采用6kV三段母线供电方式，1#主变为110kV/6kV16000kVA供电，2#主变为35kV/6kV5000kVA供电，3#主变为110kV/6kV8000kVA光伏电站采用各就近屋顶分区域接入厂区6kV母线，接入容量以2500kVA为一个单位，则本项目共需4台0.4kV/6kV2500kVA变压器。无功自动补偿成套装置应具备分相补偿，自动过零投切功能，分相补偿容量不小于总补偿容量的40%。容性无功容量可以补偿光伏电站满发时站内汇集系统、主变压器的全部无功和光伏电
16、站送出线路的一半感性无功之和；感性无功容量能够补偿光伏电站送出线路的一半充电无功功率。在总变电所计量柜上新装一主一付两只计量表，构成双向计量。2）系统接入后对原先电网影响分析由于太阳能光伏发电系统的一些特点，发电装置接入电网时对系统电网有一定的不利影响。本项目中发电装置的总装机容量在系统中所占比例较小，并网过程中对系统电网的影响及主要解决方案如以下几个方面：电压波动太阳能光伏发电的实际输出功率随光照强度的变化而变化，白天光照强度最强时，发电装置输出功率最大，夜晚几乎无光照以后，输出功率基本为零。因此，除设备故障因素以外，发电装置输出功率随日照、天气、季节、温度等自然因素而变化，输出功率极不稳定
17、。我们应考虑最严重情况下，系统最大输出功率时突然切机对系统接入点电压造成的影响。根据相关规定，光伏系统和电网接口处的电压允许偏差应符合GB12325的规定，光伏发电接入系统时，应采取必要措施，使投切时系统电压波动满足国家有关标准，并以+5%-5%进行校核。本系统总的发电功率占电网供电量的比例较小，因此不会对电网造成影响的可能性不大。高次谐波太阳能光伏发电系统通过光伏组件将太阳能转化为直流电能，再通过并网型逆变器将直流电能转化为与电网同频率、同相位的正弦波电流，再经一次升压后并入电网，在将直流电能经逆变转换为交流电能的过程中，会产生高次谐波。本项目中光伏发电系统采用集中并网型逆变器。光伏发电的每
18、台并网型逆变器逆变后谐波总畸变率完全满足国家标准电能质量-公用电网谐波（GB/T14549-93）的规定。本系统选择使用的逆变器的总电流波形畸变率，在额定功率时4%，完全符合要求。无功平衡一般情况下太阳能光伏发电逆变后的功率因数在0.99以上，基本上为纯有功输出，针对国网新标准的要求，本次工程采用集中并网逆变器，具有一定的提供无功功率的能力，有功功率可在+0.98-0.98范围内连续可调。系统自动化运行本系统为智能化系统，全自动运行，并且设计有较为全面的自身和负载保护功能，因此，系统的运行管理较为简单，无需专业人员值班，只需有人值守，定时巡视。逆变器：全智能化，LCD液晶点阵模块显示或触摸屏显
19、示，可在海拔5000米以下使用。系统保护功能：输入接反保护、输入欠压保护、输出过载保护、输出短路保护、过热保护。本项目系统为6kV接入公用电网，同时配置低周低压解列装置，装置安装于光伏并网线路的系统侧同时系统设计具有高可靠性、高效率。系统核心设备的智能化设计、高可靠性、全面的保护功能，实现系统的全自动运行，让系统的运行、管理、维护工作变得非常简单。系统继电保护系统逆变器具有设计有较好的保护功能，包括孤岛效应保护、过载保护等，出现孤岛故障时与系统侧备用电源自动切入装置、自动重合闸相互配合。由于系统不提供短路电流保护，因此仅在系统侧配置自动空气开关相应的保护。线路保护对于*厂房机械有限公司厂区通过
20、T接方式接入6kV园区公用电网，在光伏电站侧和系统电源侧配置电流速断和过流保护。具体接入系统方案以电网公司并网接入方案的评审意见为准。1.4发电计量系统配置方案。1.4.1数据监控系统配置方案数据监控系统是指通过安装数据计量和采集装置，同时对采集到的生产数据进行加工处理，并由专业的软件进行展示和监控、分析，而且采用远程数据传输手段，将数据实时、在线上传给国网电科院数据中心，数据中心是接收示范项目上传的监控数据，并进行汇总、分析和展示等。1）数据监控系统架构图光伏电站数据监控系统由数据采集单元、内网、服务器、操作站等组成。数据采集单元采集逆变器、环境监测仪、多功能仪表和电能质量监测仪的数据。数据
21、通过企业内部划分网段的网络与服务器进行通信，数据保存在服务器中。通过操作站可以对监控数据进行远程监控和分析。图3-9监控系统结构图2）监控内容l 环境监测仪上传温度、风速、光照强度，以及监测仪的运行状态，包括设备启动、运行、停止、故障、报警等状态。另外。由组件传感器上传所有光伏组件的组件温度。l 汇流箱上传太阳能光伏组件当前的电流，电压，功率，以及汇流箱的当前运行状态，包括工作、异常、维修、耗能数据。l 逆变器上传当前逆变器的直流侧电流电压功率，交流侧电流电压功率，总功率以及设备启动、运行、停止、故障、报警、机内温度、时钟等状态。l 电能质量检测仪上传频率、电压、电流，总的有功、无功功率、功率
22、因素，电压偏差、频率偏差、三相电压不平衡度，谐波包括电压、电流的总谐波畸变率、各次谐波含有率、幅值、相位、有功、无功等数据。l 多功能仪表盘上传数据包括储能电站数据：生产运行参数（交直流充放电压电流、交直流充放功率、频率、充放电电量、充放电功率，充放电时间、存储电量参数）以及设备启动、运行、停止、故障、报警、机内温度、时钟等状态数据。防止误操作系统数据：电气设备的运行参数、保护状态，设备启动、运行、停止、故障、报警、保护动作情况等状态。继电保护数据：断路器、重合闸装置等电气设备的运行参数、继电保护状态，设备启动、运行、停止、故障、报警、继电保护动作情况等状态。3）数据综合管理和处理l 将采集到
23、的实时生产数据（发电量，报警，环境数据、故障等）在监控系统中采用多种方式（图形、Dashboard、报表等）来进行展示。l 在采集得到的数据基础上对发电量，电能质量、故障信息进行统计，提供日、月、年报表。l 对采集到的数据进行加工和处理，进行发电量，电能质量，环境等各种因素综合分析。l 结合历史数据，提供发电量、故障多种(贝叶斯、决策树、神经网络)预测模型。l 对光伏生产设备进行管理。录入和查询生产设备的数量、运行参数、以及故障、维修情况。l 对于生产故障的报警信息，自动以邮件或者短信方式发送到相关管理人员。对系统用户进行权限分配和管理，自上而下的对系统进行管理和操作。4）数据上报方案数据被采
24、集后需要采用远程数据传输手段，将数据实时、在线上传给国网电科院数据中心，数据中心是接收示范项目上传的监控数据，并进行汇总、分析和展示等。上送数据上送的数据主要包括气象环境监测数据、光伏电站并网点运行数据、光伏逆变器运行数据、汇流箱数据等。l 光伏电站气象环境监测数据：太阳总辐射、直接辐射、散射辐射、环境温度、环境湿度、电池板温度、风速、风向、气压。l 光伏逆变器运行数据：逆变器直流侧电压、电流、功率，逆变器交流侧电压、电流、功率、功率因数。l 并网点运行数据：并网点开关状态、并网点三相交流电压、电流、功率、功率因数、并网点上网电量。l 直流汇流箱运行数据：各组串/各端口直流输入电流、直流输出电
25、流、直流母线电压。数据格式l 通信接口和协议数据远程传输使用Modbus/TCP规约，使用RJ-45以太网口l 数据格式每个MODBUS报文遵循几个部分组成：l 地址域MODBUS/TCP的从站地址恒为1。l 功能码域MODBUS报文中功能域长度为一个字节，用以通知从站应当执行何操作。从站响应报文中应当包含主站所请求操作的相同功能域字节。有关功能码参照下表。功能码含义功能0x03读取寄存器获得当前从站内部一个或多个当前寄存器值l 数据域MODBUS数据域采用“BIGINDIAN”模式，即是高位字节在前，低位字节在后。如果是浮点数，则规定低字（WORD）在前，高字在后。l 信号量表格式数据分为模
26、拟量和状态量两种类型，采用连续的寄存器空间分别存放在不同的MODBUS寄存器地址中。所有的模拟量数据采用统一的数据格式，如浮点数或整型值，整型值给出小数点位数；状态量给出状态代码含义。1.4.2发电计量系统配置方案1）计量方案图3-10监控系统原理图虽然光伏发电为自发自用模式，但是为了项目合同能源管理的需要，计算输送给用户的上网电量需设置计量点，计量点原则上设在产权分界点，即中压出线柜处。计量装置按照I类计量装置要求配置，安装计量上网电量电能表。计量点均安装同型号、同规格、准确度相同的主、副电能表各一套。主、副表均有明确标志。光伏电站所用备用电源用网电量的计量点在备用电源输入到升压变电站的低压
27、配电柜一侧。2）计量仪表中压电能计量表是真正反应整个光伏并网发电系统发电量的计量装置，其准确度和稳定性十分重要。采用性能优良的高精度电能计量表至关重要。主电能表采用静止式多功能电能表，技术性能符合GB/T17883和DL/T614的要求。电能表具备双向有功和四象限无功计量功能、事件记录功能，配有标准通信接口，具备本地通信和通过电能信息采集终端远程通信的功能。电能表通信协议符合DL/T645，采集信息接入电力系统电能信息采集系统。为保证发电数据的安全，在中压计量回路同时装一块机械式计量表，作为IC式电能表的备用或参考。该电表不仅要有优越的测量技术，还要有非常高的抗干扰能力和可靠性。同时，该电表还可以提供灵活的功能：显示电表数据、显示费率、显示损耗（ZV）、状态信息、警报、参数等。此外，显示的内容、功能和参数可通过光电通讯口用维护软件来修改。通过光电通讯口，还可以处理报警信号，读取电表数据和参数。