光伏電站箱式一體化綜自系統(tǒng)的標準化應用

特變電工新疆新能源股份有限公司 ■ 劉偉

0 引言

目前，大型荒漠光伏電站數(shù)量日益激增，建設周期日益縮短，但項目現(xiàn)場施工環(huán)境極其惡劣，不僅對設計人員的設計周期提出較高要求，而且對施工隊伍的人員素質及施工周期更有超乎想象的要求；同時，設備配套的土建工作也制約了施工周期的加快。隨著光伏建設企業(yè)的激增，競爭日益激烈，在同等條件下，如何節(jié)省光伏電站的建設成本成為目前各大企業(yè)爭相解決的問題。

在大型光伏電站建設過程中，尤其以綜自設備電纜眾多、接線復雜，對接線人員要求較高；同時，大型光伏電站建設地點偏僻、環(huán)境惡劣；而且施工時間多為秋冬季，很多情況都是在二次室未建好的情況下已開始施工，天氣寒冷、施工時間較短，導致接線困難、接線精度難以保證。針對于此種情況，基于配送式、模塊化、一體化設計思路的綜自設備箱式一體化應運而生。將綜自設備箱式一體化后，很大程度上減少了施工現(xiàn)場的作業(yè)，提高施工精度；工廠內設備安裝環(huán)境優(yōu)于現(xiàn)場，有效縮短安裝周期[1]。

1 綜自設備箱式一體化

綜自設備箱式一體化是由艙體、二次設備屏柜、暖通、照明、消防、圖像監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)測等設備構成，其結構具有防火、保溫、靜載、吊裝、抗震、應力、防腐及屏蔽等特性。作為一個整體或多個單體運輸至現(xiàn)場。

艙體總體結合工程實際，合理選用材料、結構方案和構造措施，在運輸、安裝過程中滿足強度、穩(wěn)定性和剛度要求。艙體圍護結構外側應采用功能性、裝飾性一體化的材料；內側采用輕質高強、耐水防腐、阻燃隔熱的材料；中間應采用不易燃燒、吸水率低、保溫隔熱效果好的材料。屋面為雙坡屋面，與水平面的坡度不小于 5%；屋面板應采用輕質高強、耐腐蝕、防水性能好的材料；中間層應采用不易燃燒、吸水率低、密度和導熱系數(shù)小，并有一定強度的保溫材料。艙內設置空調、電暖器、風機等采曖通風設施，滿足二次設備運行環(huán)境要求。艙體內所鋪設地板宜采用陶瓷防靜電活動地板，活動地板鋼支架應固定于艙底，方便電纜的敷設與檢修。艙體基礎采用預埋鍍鋅鋼管，配合接口艙溝槽，集中走線。

艙體內二次設備屏柜可采用兩種布置方式：1)中間單列布置；2)雙列靠墻布置。目前普遍應用于項目中的二次屏柜為前后開門的結構形式，前門一般采用單開玻璃門，后門為雙開門，后門下方開有進氣孔，屏柜頂部開有散熱孔，用于屏柜內設備散熱。當前接線、前顯示式二次裝置技術成熟時，宜采用雙列靠墻布置方式。當采用雙列靠墻布置方式時，使用前開門搖架式旋轉柜，其結構為前開門，前門一般采用單開玻璃門，屏柜后面不開門，后下方開有進氣孔，屏柜頂部開有散熱孔，用于柜內設備散熱。機箱與電器元件大部分集中安裝在旋轉搖架上，便于安裝，并且旋開搖架即可進行檢查、維修。

根據(jù)目前大型荒漠光伏電站的設備配置及發(fā)展情況，光伏荒漠電站在發(fā)展過程中更加規(guī)范，尤其是綜自保護設備，35 kV及110 kV電壓等級的綜自設備雖然站點情況不同，但是配置的綜自設備大同小異，布置格局及方式也沒有差異[2]。因此在此基礎上，綜自設備的箱式一體化是將光伏并網發(fā)電系統(tǒng)所需的調度、計量、通訊、繼電保護、220 V直流電源系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)等設備集中安裝在一個特制的箱體中，完成光伏發(fā)電系統(tǒng)的調度、計量、通訊、繼電保護等功能。

同時，針對光伏發(fā)電系統(tǒng)的快速建站需求，將綜自設備的電度表屏、絕緣監(jiān)察裝置、控制和信號裝置、繼電保護及自動裝置、直流電源設備等集中在一個系統(tǒng)內，由廠家完成系統(tǒng)內部的所有接線，并且根據(jù)固定的屏柜布置方式完成接線、布線及端子排的標準化設計；柜內根據(jù)不同光伏電站的要求配有預留屏位，如果有特殊需要，可以在標準化的基礎上增加裝置[1]。結合光伏電站的建設規(guī)模，目前可以將光伏電站的電壓等級分為35 kV及110 kV兩個等級，依據(jù)此，綜自設備箱式一體化標準化為35 kV及110 kV兩種模式。在這兩種模式下，幾乎可以覆蓋90%的大型光伏電站的綜自配置，具備設備的通用性。

考慮到運輸、采購及屏柜尺寸，根據(jù)《超限運輸車輛行駛公路管理規(guī)定》和國際標準集裝箱尺寸，艙體長度不宜超過13000 mm、寬度不宜超過2500 mm，所以項目主要選擇以下3種類型的艙體：1) 20尺單艙，艙體尺寸為6200 mm ×2500 mm × 3133 mm；2) 30尺單艙，艙體尺寸為9200 mm × 2500 mm × 3133 mm；3) 40 尺單艙，艙體尺寸為 12200 mm ×2500 mm × 3133 mm。可根據(jù)項目的不同情況選擇不同尺寸的艙體，并且可采用雙艙的應用形式，將兩個相同尺寸的艙體并排安裝。

與傳統(tǒng)現(xiàn)場建造的二次室相比，箱式一體化綜自設備站具有多項優(yōu)勢：1)應用通用設計和設備，全面實現(xiàn)設備型式、回路接線、土建設計標準化，實現(xiàn)二次設備即插即用；2)采用工廠預制組合二次設備，最大限度實現(xiàn)廠內規(guī)模生產、集成調試，避免施工不正確造成的其他額外損失，省去二次設備單體調試時間及成本；3)采用通用設備基礎，建筑物采用裝配式結構，減少勞動力投入，提高施工效率，縮短施工周期。

2 結論

通過以上論述可以看出，箱式一體化綜自系統(tǒng)在大型并網光伏電站中的應用符合相關設計要求，同時其具備的優(yōu)勢可以在大型并網光伏電站中推廣；在后期的建設工程項目中，可以結合項目特點適時采用箱式一體化綜自系統(tǒng)，減少現(xiàn)場勞動力投入，提高項目施工效率，增加施工準確性。

[1] 張東升. 淺談箱式變壓器在配電系統(tǒng)中的應用[J]. 科技創(chuàng)新與應用 ， 2012， (4)： 86.

[2] 陳祥. 大型并網光伏電站的設計與探討[A]. 2011年云南電力技術論壇論文集(入選部分)[C]， 云南， 2011.