陶倩华
上海基旭能源工程技术有限公司
摘要：光伏电站的建设不仅能够提升太阳能的利用率，还可以弥补我国化石能源短缺的问题，本文基于红岗15MWP功夫电站工程介绍了光伏电站的目的、工程建设过程中的电气设备选择与施工方式，以期进一步提升太阳能的利用效率，为我国后续光伏电站的建设提供指引，希望能够给读者带来启发。
关键词：红岗；15MWP光伏电站工程；电气设备选择
引言：现阶段，太阳能作为一种清洁可再生的能源，利用太阳能代替传统的煤炭、石油等化石能源满足人们对电力资源的需要，不仅可以解决我国化石能源短缺、环境污染等问题，还能推进我国社会经济朝着绿色、健康、可持续的发展道路前进。
一、红岗15MWP光伏电站工程的建设目的
太阳能作为一种清洁、可再生能源，在当前的社会背景下，加大对太阳能的开发利用力度，不仅可以减少对化石能源的消耗量，保护自然生态环境，还能满足人们对能源日渐增长的需求，因此，在红岗地区建设光伏电站在满足当地电能供应需求的同时，还能够促进地区经济可持续发展、能源电力结构调整、改善生态、保护环境。具体来说，吉林省境内太阳能资源较为丰富，全省多年平均日照时数为2200—3000小时，年太阳总辐射量为5051.7MJ/m2，太阳能资源为国家II类资源区，红岗15MWP光伏电站工程位于吉林省西部城市白城市大安市境内红岗油田生产区内，会战路西侧的200垧工业用地上，当地水平面峰值日照时数为4.07小时。为进一步提升当地太阳能的利用率，相关工作人员在对红岗地区的实际情况进行了探究的基础上，参考了《光伏电站接入电力系统技术规定》（GB/T19964）、《光伏电站接入电网技术规定》（Q/GDW617）、《光伏电站接入电网测试规程》（Q/GDW618）、《光伏系统并网技术要求》（GB/T 19939）、《光伏发电站施工规范》(GB 50794)等与光伏发电相关的规定规范，最终明确红岗15MWP光伏电站工程采用“自发自用，全额吸纳”的并网方案，建设成分布式光伏电站，总装机容量15MW。同时，红岗15MWP光伏电站工程按照分块发电、集中并网的原则，共计建成10套独立的10kV逆变升压发电单元，通过高压电缆汇入10kV开关站，站内并网点两处，再通过2条10kV架空线路分别引入红岗变电所10kV母线，为红岗变电所负荷供电，该工程预计年发电量2250万kWh[1]。
二、红岗15MWP光伏电站工程建设中电气设备的选择
在红岗15MWP光伏电站工程电气设计依据包括《低压配电设计规范》GB50054、《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》GB/T50062、《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》DL/T620、《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》GB 50169、《建筑电气工程施工质量验收规范》 GB 50303、《光伏发电站设计规范》 GB 50797等内容。
（一）红岗15MWP光伏电站工程的电气设计
红岗15MWP光伏电站工程采用“分块发电、集中并网”的总体设计方案进行设计，在建设过程中，电站共选用CS6U-330P多晶硅光伏组件49600块，组串式逆变器310台。光伏组件采用72片高转化效率、性能稳定、黑硅光伏电池技术的330Wp多晶组件，工程光伏支架形式主要考虑为倾角固定式支架，倾角采用35°，阵列间距采用14.5m，通过降低角度的方式来降低支架的成本，同时保持间距为43°时的标准间距，从而起到减少前后排遮挡时间，增加发电时间的作用，最终保持发电量不下降。此外，工程共计建成15套独立的10kV逆变升压发电单元，并通过高压电缆汇入10kV开关站，站内并网点两处，再通过2条10kV架空线路分别引入红岗变电所10kV母线，为红岗变电所负荷供电。
（二）红岗15MWP光伏电站工程的电气主接线
红岗15MWP光伏电站电气主接线情况为，首先，工程由多个光伏发电单元组成，每个发电单元设置一台10kV 1600KVA双绕组箱式变，多个发电单元在10kV双绕组箱式变在高压侧并联为1回电源进线，共计2回电源进线。其次，光伏电站建设一座10kV开关站，汇集上述联合光伏单元的10kV进线。最后，光伏系统配置相应的监控系统、通信和电能计量装置，并与光伏系统同时设计、同时建设、同时投入使用。
（三）红岗15MWP光伏电站工程主要电气设备
红岗15MWP光伏电站工程主要电气设备包括并网逆变器、变压器、10KV开关站以及光伏发电监控这4部分。
具体来说，首先，并网逆变器主要包括310套采用户外组串式逆变器（50kW）；其次，变压器主要包括10台1600kVA；再次，10kV开关站主要包括一次预制仓、二次预制仓；最后，光伏发电监控部分，主要指的是计算及监控系统，这一系统的安置方式为相关工作人员在主控室内放置监控操作台，其主要功能包括负责光伏电站的电力信息监控、故障报警等，集中监控的对象包括并网逆变器、交流汇流箱、升压变、10kV断路器及其他的辅助设备等。
三、红岗15MWP光伏电站工程建设中电气施工的具体方式
（一）电气设备的布置与电缆的铺设
红岗15MWP光伏电站由31个发电单元组成，每个发电单元1.6MWP容量，在实际施工过程中，需要新建1座10kV开关站，站内设备均采用预装式设备，设备包括预装式10kV一次预制仓一座、二次预制仓一座，并且一次预制仓内柜体包括1台出线柜、1台计量柜、1台集电线路开关柜、1台PT柜，1台站变柜。具体来说，在布置交流汇流箱的过程中，交流汇流箱应布置在电池板方阵中，落地支架安装，并且电池板与交流汇流箱之间的电缆采用直埋敷设（局部采用穿管），在实际施工过程中，相关工作人员严格依据施工图纸铺设线缆，并且为避免在铺设过程中，出现混乱或者错接的情况，相关工作人员通过在线缆两端粘贴电工胶布进行标记的方式，保证铺设工作的质量。同时在交流汇流箱引出交流电缆采用电缆直埋敷设接入变压器低压侧，经过升压后接入10KV集电线路柜。在光伏线缆接线分会流向部分与组件连接部分，需要用带色套的针孔线鼻子与汇流箱端子进行压接，与光伏组件用PM插头链接，在此过程中，需要确保正极母头与电池组件的正极公头对接，负极用公头与电池组件的负极母头对接。
（二）过电压保护防雷及接地装置的布置
红岗15MWP光伏电站工程的避雷、防雷装置需按照《建筑物防雷设计规范》GB50057-2000有关要求设计施工，而接地装置需要按照《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》GB50169-2006有关要求设计安装。具体来说，首先，在进行过电压保护装置安装的过程中，相关工作人员不仅需要在并网逆变器内部直流侧及交流侧安装防浪涌保护装置，还需要在交流汇流箱内安装防浪涌保护装置；其次，在进行电机保护装置的安装过程中，相关工作人员不仅需要利用厂区建筑物既有金属结构将太阳电池方阵金属结构件、基础整体连通，还需要为光伏系统并网逆变器、交流汇流箱等部分安装防雷保护装置，降低雷电对电气设备的破坏；最后，为保证设备运行的安全性与可靠性，相关工作人员在进行电气设备接地施工的过程中，可以将光伏组件的支架焊接成网与厂区原有主接地网可靠连接导通，令光伏发电系统与所依托的建筑共用接地系统，进一步降低施工成本，提升施工效率[2]。
（三）监控系统施工
为监控红岗15MWP光伏电站的电力信息，及时发现并处理电气设备运行过程中出现的问题，相关工作人员在光伏电站设置了一套计算机监控系统，并且将监控操作台放置在主控室内，便于监控人员了解并网逆变器、交流汇流箱、升压变、10kV断路器及其他的辅助设备等电气设备的运转情况。在实际施工过程中，监控系统主要由监控主机、显示器、打印机、GPS、UPS、站控层交换机、音响报警系统、工程师/兼五防工作站、间隔层通讯柜等部分组成。其中，监控主机、显示器、打印机、GPS、站控层交换机、工程师/兼五防工作站、音响报警系统等设备被布置于新建二次预制仓内；而逆变器、汇流箱通讯直接接入箱变的箱变测控装置内。光伏电站的监控系统采用高可靠性监控服务器进行集中控制和数据采集，具有遥测、遥信功能。具体来说，监控信息通过LCD显示屏显示，可测量和显示光伏发电各系统的各类参数；汇流箱、逆变器、高低压开关柜的电压和电流、并网点计量表、光伏发电各系统的工作状态、故障报警信息以及环境参数（如辐照度、环境温度等），二氧化碳减排量，统计和显示日发电量、总发电量，每日（月）峰、平、谷时段光伏系统发电量与上公共电网的关口电表反向送电量等信息，并形成可打印报表（包括每日各时段光伏系统发电功率与太阳辐照量对比表格，并可生成对比分析曲线）。在实际工作过程中，相关工作人员可以通过键盘对开关进行遥控，对逆变器进行遥调。同时，由于系统具有数据存储查询功能，能够记录5年以上数据，相关工作人员可以借助这一功能完成归档信息的查询，为后续系统的应用维护提供了保障[3]。
四、施工技术应用心得体会
在红岗15MW光伏电站工程施工过程中，组串逆变器技术的利用，大大降低了光伏组串并联匹配损失，提高了整体光伏电站的发电缆。“分散发电，集中并网”的设计思路，很好的解决了档光伏区某个区域由故障时，不需要整个电站停电检修的问题。可以边检修，边发电，大大降低了发电缆损失。开关站预制舱方案的引入，使得整个开关站设备可以在工厂整体安装调试好后，再拉到现场，大大降低了现场的施工难度及时间。特别时再最后并网阶段，吉林地区气温很低，不利于现场接线调试，此方案很好的解决了这些问题，值得应用推广。
结论：总而言之，在当前社会经济飞速发展的背景下，化石能源短缺问题的出现在一定程度上制约了社会经济的发展，现阶段，为更好地满足人们对能源的需求，解决化石能源使用过程中造成的环境污染，以太阳能为主的清洁能源受到了人们的广泛关注。
参考文献：
[1]郝悦.大型并网光伏电站工程设计与系统分析[D].西安理工大学,2018.
[2]郭玮.宁夏20MWp光伏电站的设计与仿真研究[D].华北电力大学,2018.
[3]严峰峰,代佩佩,李国华,等.已建光伏电站后期扩容优选方案[J].电工技术,2019(11):56-57+60.