屋顶分布式光伏在盘山电厂的应用

屋顶分布式光伏在盘山电厂的应用

马洪英

（天津国能盘山发电有限责任公司, 301900）

【摘  要】：针对国家“30·60”目标，二氧化碳排放力争2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和；风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上。盘山电厂积极落实国家节能减排政策，贯彻落实集团公司、国电电力发展战略部署，加快推动新能源建设，于2021年底在盘山电厂厂区实施屋顶分布式光伏项目。

【关键词】：屋顶 分布式 光伏发电

1太阳能资源分析

我国属世界上太阳能资源丰富的国家之一，全年辐射总量在91.7～2333 kWh/m2年之间。

1.1区域太阳能资源分析

天津地区年可照时数约4436小时，各区相差不超过1～2小时。各季节可照时数的变化较大，春季达1207.6小时，日长最长时一天可达15小时；冬季为895.3小时，日长最短时一天仅有9小时左右。6月、7月可照时数最长，每月达450小时；11月、12月、1月、2月可照时数最短，每月约300小时。

天津市年太阳总辐射量主要表现为由北向南递减的趋势，西部地区小于东部地区。东北部地区为最高，年太阳总辐射量在5400MJ/m2以上,中部地区为次高值区，年太阳总辐射量4680~5040MJ/m2之间，西南地区较小，年太阳总辐射量4824MJ/m2。

1.2区域自然环境概况

天津市地势以平原和洼地为主，北部有低山丘陵，海拔由北向南逐渐下降。地处北温带位于中纬度亚欧大陆东岸，主要受季风环流的支配，是东亚季风盛行的地区，属暖温带半湿润季风性气候。统计表明，年平均气温为12～15℃；年降水总量全市平均为550-600毫米；年大风平均日数为7～48天。

1.3结论

天津市蓟州区日照充足，太阳能资源丰富，在10°倾角下年总辐射量为1491kWh/m2▪a，适合建设新能源光伏发电站。

2屋顶分布式光伏系统建设

屋顶分布式光伏项目主要利用厂区内建筑物屋顶建设分布式光伏发电系统。

2.1项目建设选址情况

经过现场勘察和主体结构、屋顶承载力安全性鉴定，选取20处光照条件好的屋顶安装屋顶光伏发电系统，总面积合计约16013m2。

2.2光伏发电模式

光伏发电系统主要由光伏组件阵列、逆变器及并网柜三大部分组成，太阳能通过光伏组件将直流电经过逆变器转换成三相交流电，再通过并网柜接入电力系统，采用全部自发自用模式。

2.3光伏组件及逆变器选型

结合目前国内光伏组件市场的产业现状和产能情况，综合考虑组件效率、技术成熟性、市场占有率，以及采购订货等因素，选用晶科545Wp高效单晶单面组件，组件效率为20.7％。

并网逆变器是光伏发电系统中的关键设备，对于光伏系统的转换效率和运行可靠性具有举足轻重的影响，考虑光伏组件与逆变器的匹配性，提高系统效率，降低投资等因素，采用华为组串式逆变器。

2.4光伏组件布置

屋面组件在采用10°固定倾角安装时，计算光伏方阵前后安装的最小间距为3.35米。光伏方阵通过组件串、并联方式接线，光伏组件的串联必须满足逆变器的直流输入电压要求，同时还需要考虑组件的开路电压温度系数，经计算组件的串联数需满足6≤S≤19，才能满足并网逆变器MPPT范围。综合考虑方阵布置的合理性，屋顶分布式光伏组件选用18块光伏组件串联。项目共布置组件2389块，直流侧装机总容量为1302kW。

2.5系统效率和发电量计算

并网光伏系统的效率是指：系统实际输送上网的交流发电量与组件标称容量在没任何能量损失的情况下理论上的能量之比。

光伏阵列在光电能量转换与传输过程中的损失主要包括：阴影遮挡损失、组串失配损失、温度效应折减、交、直流线路损耗及其他设备老化损耗，逆变器工作效率、变压器效率及维修期检修发电损耗等。

单硅衰减按照首年衰减率不高于2%，以后逐年0.55%，整个光伏发电系统25年寿命期内平均年有效利用小时数也随之逐年降低，25年内衰减不超过15.2％。厂区屋顶分布式光伏建成后，平均年发电量为145.25万千瓦时，年均利用小时1117.47h，25年总发电量为3631.30万千瓦时。

2.6并网接入系统方案

盘山电厂装机容量2×530MW，升压站与电网是通过3条500kV线路相连接，220kV系统取自蓟州变电站，作为备用电源。机组正常运行时，厂用电负荷约40MW，单机厂用电负荷约20.4MW，极端情况下，厂用电最小负荷约4.55MW。

光伏装机1.3 MWp，最大瞬时功率为1.07MW。光伏发电为正常厂用负荷的2.67%，为极端情况下厂用负荷的23.5%，光伏发电可完全被厂用电负荷消纳。

20个屋顶分布式光伏共设8个0.4kV并网点，采用就地并网方式。每个并网点设置1 面并网进线柜，并入原有0.4kV母线负荷断路器下口。经核算各接入点的变压器容量均满足并网要求。

3电气系统继电保护及联锁配置

3.1电气继电保护配置

0.4kV并网点处安装易操作、具有明显开断点和开断指示、具备开断故障电流能力，具备电源端与负荷端反接能力的塑壳断路器，具备短路瞬时、长延时保护功能、分励脱扣、失压跳闸及低电压闭锁合闸功能，线路发生短路故障时，保护能快速动作，瞬时跳开断路器，满足全线故障时快速可靠切除故障的要求。

除此之外，华为逆变器具备：交流过压、欠压保护，超频、欠频保护、高温保护、防孤岛保护、交流及直流的过流保护、直流过压保护等保护要求，具备检同期功能，且具备解列功能，逆变器具备故障和异常工作状态报警和保护的功能。

3.2电气联锁回路设置

在并网接入点#1生活变、#1零排变BS81、#1输煤变BS16、#3输煤变BS19、#1灰库区变BS63低压进行开关间隔处装设防逆流继电器，当功率返送给变压器时，可切除光伏发电设备。

正常运行方式下光伏发电系统与厂用电系统并网运行。光伏组件通过接入配电变压器并网发电，当并网配电变压器失电或检修时则通过联锁回路切除其所带光伏发电设备。

4光伏发电节能降耗和环保社会效益

厂区屋顶分布式光伏发电系统投入运行后年平均发电量145.25万kWh，每年可节约标煤约443.02t、相应每年可减少二氧化碳约1182.35t、二氧化硫约9.00t、氮氧化物约3.05t。

屋顶分布式光伏发电利用可再生清洁能源，符合国家产业政策和可持续发展战略，具有良好的节能效益、环境效益和社会效益。

参考文献

[1]马洪英.新能源光伏发电技术应用探析[J].科学与生活，2022（24）：106.

[2]《建筑太阳能光伏系统应用技术规程》DB33/ 1106-2015

作者简介：

马洪英、男、出生于1971年12月8生、1992年7月毕业于北京电力高等专科学校、天津国能盘山发电有限责任公司运行部电气主管、高级工程师、主要从事电气专业管理工作、通信地址：天津市蓟州区别山镇西、邮编：301900、电话：022-82705355、

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