Проект: Солнечная электростанция мощностью 100 МВт в Синьцзяне, Китай
Поставщик решения: ZTelec Yuguang
Назначение: Крупная наземная солнечная электростанция
Основное оборудование: Солнечные блочные трансформаторы, силовые трансформаторы, КРУ среднего напряжения, оборудование подстанции

Обзор проекта

Развитие крупных проектов солнечной энергетики предъявляет повышенные требования к надежности электрического оборудования. Для солнечных электростанций большой мощности особенно важны стабильная работа трансформаторов, распределительных устройств и подстанционного оборудования в условиях длительной эксплуатации на открытом воздухе.

Данный проект представляет собой солнечную электростанцию мощностью 100 МВт в Синьцзяне, Китай.

С учетом особенностей местного климата и условий эксплуатации компания Ztelecyuguang предлагает комплексное решение, включающее:

• солнечные блочные трансформаторы;

• силовые трансформаторы;

• КРУ среднего напряжения;

• оборудование 35 кВ;

• оборудование повышающей подстанции;

• вспомогательные электрические системы.

Типовая электрическая схема проекта:

Фотоэлектрические модули → Солнечные инверторы → Блочные трансформаторы → Система сбора 35 кВ → Повышающая подстанция → Высоковольтная сеть

Для солнечной электростанции мощностью 100 МВт необходимо учитывать не только номинальную мощность и напряжение оборудования, но и высокие и низкие температуры, сильную солнечную радиацию, пыль, песок и значительные суточные перепады температуры.

1. Основные проблемы при строительстве солнечной электростанции в Синьцзяне

Синьцзян обладает значительным потенциалом солнечной энергетики и подходит для строительства крупных фотоэлектрических электростанций.

Однако климатические условия региона предъявляют дополнительные требования к электрическому оборудованию.

1.1. Высокие и низкие температуры

В некоторых районах Синьцзяна летом температура окружающей среды может быть очень высокой, а зимой значительно снижаться.

Поэтому при проектировании трансформаторов и наружного оборудования необходимо учитывать:

• широкий диапазон рабочих температур;

• надежность изоляции;

• герметичность корпуса;

• эффективность охлаждения;

• нагрев оборудования;

• длительную наружную эксплуатацию.

Оборудование для солнечной электростанции должно проектироваться с учетом реальных климатических условий конкретного объекта.

2. Пыль и песок

Некоторые крупные солнечные электростанции Синьцзяна расположены в пустынных и полупустынных районах.

Сильный ветер и песчаная пыль могут воздействовать на:

• блочные трансформаторы;

• КРУ среднего напряжения;

• шкафы управления;

• системы охлаждения;

• кабельные вводы;

• электрические соединения.

Поэтому при выборе оборудования особое внимание уделяется конструкции корпуса, герметичности, вентиляции и степени защиты.

3. Сильная солнечная радиация

Фотоэлектрическое оборудование длительное время находится под открытым небом.

Сильное солнечное излучение может повышать температуру поверхности корпуса и внутреннюю температуру оборудования.

Поэтому необходимо учитывать:

• вентиляцию корпуса;

• теплоотвод;

• систему охлаждения трансформатора;

• допустимое превышение температуры;

• защитное покрытие;

• степень защиты наружного оборудования.

4. Большая мощность и система сбора электроэнергии

Для солнечной электростанции мощностью 100 МВт невозможно просто передать всю вырабатываемую энергию через низковольтную систему.

Электроэнергия от солнечных инверторов сначала поступает на блочные трансформаторы, где повышается до среднего напряжения.

После этого энергия собирается через сеть 35 кВ и поступает на повышающую подстанцию.

Типовая структура:

Инвертор → Блочный трансформатор → 35 кВ → КРУ → Силовой трансформатор → 220 кВ → Электросеть

Таким образом, необходимо согласовать:

мощность трансформаторов + инверторы + систему сбора 35 кВ + силовой трансформатор + требования сетевой компании.

5. Решение ZTelec Yuguang для солнечной электростанции 100 МВт

Для проекта солнечной электростанции мощностью 100 МВт компания Ztelecyuguang предлагает комплексную электрическую конфигурацию.

Типовая схема:

Фотоэлектрические модули
↓
Солнечные инверторы
↓
Блочные трансформаторы PV
↓
Система сбора 35 кВ
↓
КРУ среднего напряжения 35 кВ
↓
Главный силовой трансформатор
↓
Подстанция 220 кВ
↓
Подключение к энергосистеме

Такая схема позволяет объединить электроэнергию от отдельных фотоэлектрических массивов и передать ее на повышающую подстанцию.

6. Солнечные блочные трансформаторы

Солнечный блочный трансформатор (PV Box Transformer) является одним из основных элементов электрической системы фотоэлектрической электростанции.

Его основная функция — повышение низкого напряжения переменного тока от солнечного инвертора до среднего напряжения, например 35 кВ.

Предварительная конфигурация

Для солнечной электростанции мощностью 100 МВт предварительно может использоваться около:

30–35 блочных трансформаторов

Например:

31–32 × трансформатор 3,15 МВА

Точное количество оборудования определяется мощностью и количеством инверторов, номинальной мощностью трансформаторов и окончательной электрической схемой проекта.

Типовые технические параметры PV-трансформатора

В зависимости от используемого инвертора также могут применяться трансформаторы мощностью 3,3 МВА, 3,6 МВА и других номиналов.

7. КРУ 35 кВ среднего напряжения

После блочных трансформаторов электроэнергия поступает в систему сбора 35 кВ.

Для проекта мощностью 100 МВт могут использоваться несколько фидеров 35 кВ.

Ztelecyuguang может предложить оборудование среднего напряжения, включая:

• КРУ 35 кВ с вакуумными выключателями;

• кольцевые распределительные устройства;

• фидерные ячейки 35 кВ;

• ячейки ТН;

• секционные ячейки;

• заземляющие устройства.

Типовые параметры КРУ 35 кВ

Окончательные значения номинального тока и стойкости к короткому замыканию должны определяться на основании расчетов короткого замыкания и технического задания проекта.

8. Главный силовой трансформатор 220/35 кВ

Если проект предусматривает подключение к сети 220 кВ, на повышающей подстанции устанавливается главный силовой трансформатор.

Для солнечной электростанции мощностью 100 МВт возможны следующие предварительные варианты.

Вариант 1 — один трансформатор

1 × 120 МВА, 220/35 кВ

Вариант 2 — два трансформатора

2 × 63 МВА, 220/35 кВ

Окончательная конфигурация определяется на основании:

• технических условий на присоединение;

• схемы выдачи мощности;

• требований энергосистемы;

• требования N-1;

• требований к надежности;

• режима работы электростанции.

Типовые параметры силового трансформатора

Окончательные значения сопротивления короткого замыкания, уровня изоляции, диапазона регулирования и группы соединения должны определяться утвержденной проектной документацией.

9. Оборудование подстанции 220 кВ

После главного трансформатора электроэнергия поступает на подстанцию 220 кВ.

В зависимости от требований проекта может использоваться:

КРУЭ 220 кВ (GIS)

или

ОРУ 220 кВ (AIS)

Основное оборудование включает:

• выключатели 220 кВ;

• разъединители;

• заземляющие ножи;

• трансформаторы тока;

• трансформаторы напряжения / CVT;

• ограничители перенапряжений;

• сборные шины;

• системы релейной защиты и управления.

Для наружных подстанций в районах с повышенной запыленностью необходимо учитывать климатическое исполнение, защиту оборудования и удобство технического обслуживания.

10. Трансформатор собственных нужд

Помимо PV-трансформаторов и главного силового трансформатора, повышающая подстанция требует системы электроснабжения собственных нужд.

Предварительно может использоваться:

Трансформатор собственных нужд 800–1250 кВА

Он обеспечивает питание:

• систем управления;

• релейной защиты;

• связи;

• освещения;

• вентиляции и кондиционирования;

• пожарной системы;

• систем постоянного тока;

• вспомогательного оборудования.

Окончательная мощность определяется расчетом нагрузки собственных нужд подстанции.

11. Компенсация реактивной мощности и подключение к сети

Крупные солнечные электростанции должны выполнять требования энергосистемы по регулированию напряжения и реактивной мощности.

В зависимости от требований проекта может применяться:

SVG / STATCOM

Основные функции:

• динамическая компенсация реактивной мощности;

• регулирование напряжения;

• управление коэффициентом мощности;

• поддержание стабильности напряжения;

• обеспечение требований при подключении солнечной электростанции к сети.

Мощность SVG должна определяться на основании расчетов режима энергосистемы и возможностей инверторов.

12. Адаптация оборудования к климату Синьцзяна

Для проекта в Синьцзяне надежность оборудования во многом зависит от его адаптации к местным условиям.

Защита от пыли и песка

Для блочных трансформаторов, КРУ и шкафов управления особое внимание уделяется:

• конструкции корпуса;

• герметичности;

• вентиляции;

• степени защиты;

• кабельным вводам;

• удобству обслуживания.

Работа при высоких и низких температурах

При выборе оборудования учитываются:

• система изоляции;

• трансформаторное масло;

• уплотнительные материалы;

• система охлаждения;

• превышение температуры;

• характеристики наружных компонентов.

Защита от коррозии

Для наружного оборудования применяется соответствующая система обработки поверхности и защитного покрытия.

Особое внимание уделяется:

• баку трансформатора;

• корпусу блочной подстанции;

• корпусам КРУ;

• металлическим конструкциям;

• наружным электрическим компонентам.

Теплоотвод

В условиях высокой летней температуры необходимо обеспечить достаточную способность оборудования отводить тепло.

В проекте могут учитываться:

• производительность радиаторов трансформатора;

• система охлаждения;

• вентиляция корпуса;

• внутренний теплоотвод;

• контроль превышения температуры.

13. Предварительный перечень оборудования для СЭС 100 МВт

Примечание: приведенные значения являются предварительной конфигурацией для проектирования и представления проекта. Окончательные количества, номиналы и технические параметры должны подтверждаться утвержденной проектной документацией, техническими условиями на подключение и спецификацией заказчика.

14. Почему для СЭС 100 МВт требуется комплексное электротехническое решение?

Для крупного солнечного проекта заказчику важно не только приобрести отдельный трансформатор или комплект КРУ.

Необходимо обеспечить согласованную работу всей электрической системы.

Совместимость оборудования

Инверторы, PV-трансформаторы, система сбора 35 кВ и главный трансформатор должны соответствовать друг другу по электрическим параметрам.

Адаптация к окружающей среде

Оборудование должно быть рассчитано на высокие и низкие температуры, сильную солнечную радиацию, пыль и песок.

Заводские испытания

Трансформаторы и КРУ должны пройти соответствующие заводские приемо-сдаточные и типовые испытания согласно требованиям проекта.

Надежность поставки

Проект мощностью 100 МВт требует большого количества электрического оборудования. Задержка поставки ключевого оборудования может повлиять на общий график строительства.

Поэтому для крупных проектов целесообразно использовать комплексный подход:

Проектирование + Производство + Испытания + Поставка

15. Решение ZTelec Yuguang для солнечной энергетики

В рамках проекта солнечной электростанции мощностью 100 МВт в Синьцзяне Ztelecyuguang ориентируется на комплексное обеспечение электрического оборудования — от согласования технических параметров до производства, испытаний и поставки.

Основные направления:

Производство трансформаторов

PV Box Transformers

КРУ среднего напряжения

Силовые трансформаторы

Подстанционное оборудование

Заводские испытания

Проектная поставка

Согласование технических интерфейсов между различными видами оборудования помогает снизить риск несоответствия технических параметров и упростить координацию поставок.

Для EPC-подрядчиков, девелоперов солнечных электростанций и дистрибьюторов электротехнического оборудования такой подход позволяет централизовать закупку ключевого оборудования.