光伏发电用0.1MW单元逆变器-箱变一体化装置设计新方案

5．具体实施方式及附图：

具体实施方式：

(1)系统原理图见上图。包括以下器件

1、集中式逆变器100KW一套，由于集中式逆变器技术比较成熟。可直接与合作厂方采购，因放置在箱变低压室内，故其散热性能可统一考虑，降低综合造价。直流柜(20A直流开关16个)

2、100KVA油变一台。采用S11型或立体卷铁芯变压器。立体卷铁芯变压器，则空载损耗更低，可比S11型变压器低30%。更可增加发电量。

3、高压真空负荷开关一台(含熔断器、避雷器)

4、二次元件有：箱变测控装置、可测量电流电压功率等信号，也可监测变压器的温度瓦斯等情况。通讯柜一台。

5、其他装置：柜内35KV母线、除湿加热通风装置、二次端子排、柜内照明、五防锁、箱变外壳等。

(2)该装置内部结构如下：进线为直流线缆，先经过逆变器3，转为交流后，接变压器1低压侧，经升压后，接高压真空负荷开关和熔断器2、避雷器6，再接出线高压电缆5;见图4的剖面图。

箱变装置附图图4：

图4以上尺寸仅供参考

图5

6、实际案例

1、20MW某电站投资效益比较

本方案采用4MW一个高压回路，共需5路光伏汇集柜，10面高压开关柜，如果按8MW一个回路，则需3个回路。

共需0.1MW单元逆变器-升压箱变200台。共需5路光伏汇集柜，每回路共有单元40台。

35KV电缆线路6000米(考虑到山地项目路径复杂，电缆多比集中式多1000米)，采用YJV-35kv-3*50。

最长的回路平均1500米电缆，电压降在0.15%。

逆变器直接接光伏板组串。不经过汇流箱。光伏电缆1*4电缆长度与集中式一样的。省去了交直流电缆及其电缆沟、省去了汇流箱接地线、汇流箱通讯线。

箱变测控装置、通讯柜增加到200台。集中式为20台。仍采用光缆传输，未计入全站光缆。

电缆测算图见下：

以上一个方阵200m*114m，共20个，每行为96.9kw，共计12行，不考虑超发配置是10行，考虑超发是12行。22块组件为一串组成上下两排。行间距6米。横排一行为97KW，正好配一个0.1MW单元逆变器-升压箱变，放在阵列中央，起到平衡电压的作用。

山地 含通信

表1

由以上表1可见，按本方案设计0.1MW单元逆变器-箱变组合配电系统，不需增加投资。特别是山地光伏电站，具有很高的效率(比集中式多7%)和度电成本更低，按每年1500发电小时数计算。20MW即可每年可多发电213万度，按1元钱电价计算。25年可多收入5300多万元。经济效益明显。

本方案经济技术指标，是每瓦1.01元(含35KV配电、高压电缆、逆变-升压100KW箱变，及安装费等)。推荐采用2*50组串式逆变器或1*100的集中式逆变器(8路MPPT)。

7、设计原理分析

目前流行做光伏发电设计原理主要类似住宅供配电模式，单兆瓦方阵比喻是单元楼，每个升压变逆变器室单元楼总配电箱，每个汇流箱是楼层间配电箱。这样设计对于大面积集中负荷降压是适用的。但光伏发电类似公路照明配电，是长距离线负荷小容量负荷，所以用住宅设计模式去设计这样的负荷就不适用了。必然导致低压侧交直流线损很大。

对于长距离线负荷小容量，配电设计主要是要求6-35KV高压配电，沿线配置降压变，负荷容量不要很大，低压设计半径200米以内，做到线损最低。尤其是住宅供配电设计模式，本身适用于降压负荷。光伏发电站是升压发电，能尽快提升到并网电压，才能达到效率最高。

所以根据光伏发电负荷的特性，采取高压35KV深入方阵内部，采用小容量100KVA变压器升压，完全可以做到线损率最低，提高发电效率的目的。

事故故障分析：

1、串接电缆故障，导致4MW单元受影响。这个和集中式、组串式1MW单元故障类似。

2、100KVA箱变或逆变器交流侧故障，导致100KW单元受影响。箱变内部有熔断器，可快速切断短路故障。切除故障点。

3、直流侧故障，可由直流柜切除故障。

8、结论

0.1MW单元逆变器-升压箱变技术方案，性价比高，和集中式、集散式投资差不多，比组串式逆变器投资额低。山地地区能提高约7%的效率。年均发电量提高10%。是应该值得推广的光伏发电配电技术方案。

而且0.1MW单元逆变器-升压箱变可作为单独的一体化装置作为新产品开发推广。