铜山区顾庄西站光伏发电系统应用分析

李万春

摘要：徐州市铜山区2014年新增千亿斤粮食产能规划田间工程-顾庄西灌溉站，顾庄西站引运料河水向低压管灌区供水，灌溉面积1500亩，灌溉系统设计流量为0.22m3/s。选用2台KQSN250-N13型单级双吸卧式离心泵，配套电机功率30KW，总用电负荷60KW。

供电线路设置两路，一路由泵站附近10KV架空线路引接，线路长度约1Km，供电容量约100kVA。另一路电源采用光伏系统发电站供电，光伏发电系统容量80KW。

关键词：灌溉泵站；顾庄西站；光伏发电系统

引言

随着现代科技的发展，能源的短缺，人类生活压力的影响，近年来光伏发电系统的飞速发展，技术水平日渐成熟，成为现代电力市场新兴产物。本工程设计另一路电源为80KW光伏发电系统。此工程的建成将成为本项目区内的水利工程亮点，本系统的建成按照1KW光伏系统一天发电2.3度计算，80KW光伏系统一年度可发电约45000kwh，节约泵站运行每年电费投资2.5万左右。按照光伏系统可运行20年计算，按现在的投资计算可节约成本约50万元。

1工程概况

铜山区位于江苏省西北部，是苏、鲁、皖三省结合部，环绕历史名城徐州。东部与邳州、睢宁交界，南部与安徽省灵璧县、宿县、萧县接壤，西北部与丰县、沛县毗连，北部滨临微山湖与山东省微山县和枣庄市为邻。铜山区境内交通发达，京沪高速、连霍高速、京福高速、京沪高铁、陇海铁路从境内穿过，电力设施齐全，通讯发达。

顾庄西站位于房村镇尚王村，房村镇属于农业生产大镇，群众生产积极性较高，随着农业生产力的提高对于农业生产的基础设施要求呼声逐年提高。

2配电系统

2.1供电电源

根据当地供电部门的供电规划，电源由附近10kV架空线路引接，长约1km，经室外10kV终端杆用高压电缆引入室内10kV干式变压器柜。本工程设计范围以泵站范围内10kV架空线路终端杆为界，终端杆以下的泵站动力、照明、控制等为本设计主要内容，架空线路由当地供电部门负责设计。另一路电源采用光伏系统发电站供电，光伏发电系统容量80KW。泵站负荷等级为三级电力负荷。

2.2电气主接线

供电线路设置两路，一路由泵站附近10KV架空线路引接，线路长度约1Km，供电容量约100kVA。另一路电源采用光伏系统发电站供电，设置光伏配电室，光伏发电系统容量80KW，光伏组件设置在泵房外，经400V低压电缆引至光伏配电室。光伏系统采用并网发电设计，在日光强度充足的情况下泵站采用光伏发电供电，在泵站不开机时，光伏系统经升压变压器并入当地电网。

2.3主要配电设备

⑴10kV终端设备

在泵房外设置10KV终端设备一套，设置10KV柱上断路器1台，作为10KV进线总控开关。

⑵变压器选择

泵站按配备2台低压异步电动机容量计算，总装机为30×2=60kW，其他负荷约10kW。根据泵站自动化监控系统要求，主变选用一台SC10-100/10/0.4kV干式变压器，配外壳、风机、温控等。

⑶低压设备选择

低压开关柜选用GGD型固定式开关柜，电机启动方式采用软起启动装置启动，配软起动控制柜2台。并且软启动装置控制回路具有变频调速作用，补偿装置采用GGJ型低压补偿柜。光伏系统所涉及的直流配电柜，交流配电柜统一由光伏厂家配套。

3光伏发电系统

光伏系统主要由太阳能电池组件、并网逆变器及配电系统（含保护、计量、并网设施等）组成。由于光伏系统直接将电能送入电网，无需蓄电池过渡，而且并网逆变器附带有MPPT（最大功率跟踪）技术，使并网系统总体效率比离网系统高10%～20%，在发电量相同的情况下，并网系统的成本比离网系统低20%。本工程光伏板的面积大概为800平方米。考虑到光伏太阳能电池板的利用率，在9至11时及15至17时能够使用太阳能电池板。

3.1光伏系统组件

顾庄西站光伏系统组件设计采用高性能的组件，根据现场情况利用户外支架安装与泵站附近的空地上，所有组件安装在一个高程同一平面内，互相之间互不干扰，保证电气隔离。设计采用每组8串16并4852Wp，共计16组。每组采用一台并网逆变器并入电网。并在光伏组件周围设置护栏，围护光伏组件。

3.2并网逆变器

并网逆变器采用16台SG5K高效稳定逆变器，逆变器装置安装在光伏配电室内。

图2 光伏系统拓扑图

3.3过电压保护及接地

（1）雷电侵入波保护

为防止进线电缆遭遇雷击后的雷电侵入波沿线路进入泵站变电所而危害电气设备，在每组光伏组件上设置浪涌保护器，防止造成危害。

（2）直击雷保护

在泵站主厂房、光伏系统、配电房的屋面装设避雷网，中间形成网格，利用建筑物的柱内及闸墩内的主筋引下与泵站底板下的接地网相连，形成整个防雷接地系统。

4结语

该光伏系统与常规能源相比，并网光伏发电系统的运行维护费用很低，降低了成本，并且该系统在运行15～20年左右可以继续运行仍有发电能力，在一定的程度上节约了大量的能源，是可持续发展非常有效的措施。

参考文献：

[l] 泵站设计规范GB50265-2010. 北京：中国计划出版社，2011.

[2] 供配电系统设计规范. GB50052-2009

[3] 10KV及以下变电所设计规范. GB50053-94

[4] 低壓配电设计规范. GB50054-2011

[5] 实用电气工程设计手册. 上海市电气工程设计研究会 编著