高原地区光伏离网独立供电工程项目设计

索比储能网讯：2013年，国家能源局制定了全面解决无电人口用电问题3年行动计划，提出了到2015年底全部解决最后273万无电人口用电问题的目标，并明确了技术路线、工作任务及措施等，户用系统的光伏独立供电解决方案是采用500W光储一体机，配置铅酸电池和380W的组件，一户一套系统，主要是解决照明用电问题，小型光伏离网系统方便携带和安装，集中式光伏储能解决方案是20kW到100kW功率等级的光伏和铅酸蓄电池的储能电站，供电方式采用单相电压220VAC供电。

兴储世纪四川凉山州木里县丁央寺光储项目

随着时间的推移，人们的生活水平不断提高，原来的光伏离网系统，受到容量的限制、电池性能限制、供电方式限制，不能使用洗衣机、酥油茶机，割草机、抽水机等大功率电器设备，为进一步提升群众的生活、生产质量，满足他们日益增长的用电需求，2021年，四川中兴能源启动了新一批的扩容改造升级项目，采用以村为单位，光伏+新能源电池，三相动力供电网络为特点的光储独立微电网供电方式。

经过项目地详细调查，大部分家庭的用电设备功率和用电量，当地的气候条件，考虑到5-10年的发展趋势，以四川凉山为例，平均每户每天用电量约8度，家用电器功率约2.5kW，方案设计取1000米为半径确定家庭户数，每一户配置3kW的光伏功率，平均每天发电12度，离网系统效率约为0.8，这样平均每户可用交流侧电能为9.6度。四川凉山雨季较多，考虑到只有光伏单一供电，储能电池按每户26度来设计，可以满足3个阴雨天，逆变器按每户功率约2.5kW的总功率来配置。

按照统计，以1000米为半径，安装户数在10-120户之间，因此设计光伏离网系统的容量为30kW到360kW，由于大部分地区都在海拔3000米的高原地区，高海拔地区空气密度及气压低，温度低，温差大，设计上要主要考虑高海拔对电气系统的影响。

1、高海拔地区对开关柜的设计要求：常用断路器的介质为空气，空气的介质绝缘强度是随着气压的降低而减少，海拔高度每升高1000米，平均气压降低7.7~10.5kPa，绝缘强度降低8%~13%，因此在电气间隙和爬电距离不改变的条件下，产品的额定电压和额定工作电流都要降低。

2、本项目大部分地区海拔在3000米以上，有一部分地区在4000米，因此项目设计时，电气单子按≥16mm，爬间距离按≥20mm设计，所有的母排，电缆接头均配置绝缘热缩套管。在高海拔地区，空气密度的降低，大气压力也随之降低，触头材料的熔点与沸点也随之降低，在电弧电流高温的作用下，触头材料的升华比低海拔时快。开关的分断能力也会降低，因为随着海拔的升高，在选择开关的时候，分断能力要选择高一个等级的。

3、高海拔地区对散热的影响也很大，对自然对流和强迫风冷散热的设备，高海拔地区的大气压小，空气流动没有平原速度快，因此散热效果会降低，对于PCS和离网逆变器等电源设备来说，需要降额运行。从3000米开始，每提高1000米，逆变器需再降额5%。

4、高海拔地区对储能电池的影响也比较大，由于海拔高度的升高,大气压强降低，电池的散热性能降低，在充放电过程中的温升会变大，温度差也变大，不利于电池的使用和寿命，电池热稳定性随着海拔高度的上升也逐步下降，因此对于在高原环境使用的储能电池，应该在热管理和热安全方面做着重的设计和验证,以确保电池的安全。

兴储世纪光储项目的储能设备

项目设计方案：以一个10户的村庄为例，当地海拔是4200米，按照要求要配置30kW光伏组件，260度电的磷酸铁锂储能，逆变器功率不低于25kW。设计采用30kW储能控制逆变一体机，光伏MPPT控制器为50kW，方便以后扩容，逆变器最大功率支持33kVA，带工频隔离变压器，可以带交流感性负荷，支持三相不平衡负载，因为用户基本上都是使用单相电，系统难以做到三相完全平衡。

兴储世纪科技股份有限公司（中兴能源公司）作为承担无电地区光伏独立供电工程的9家大型电力企业之一，承担了青海、新疆、四川、甘肃四个省区的独立光伏供电工程，共解决99个县、657个乡、45.3万人的用电问题。由于在该项目的突出表现，公司荣获国家能源局授予的“全面解决无电人口用电问题先进单位”的称号。为进一步提升四川凉山州、阿坝州、甘孜州群众的生活质量，满足他们日益增长的用电需求，今年，公司启动了新一批的扩容改造升级项目，在新技术的加持下，新项目了运用公司最新的产品和技术。控制逆变器采用多级模块化设计，支持多套并联使用，覆盖30kW到500kW储能一体机和100kWh-900kWh电池容量，灵活适配多场景分布式能源项目；电池柜和电控柜分体系统，集散运输皆可，现场安装施工简单，IP55防护，满足多种应用环境；智能监控和远程运维，EMS管理系统，多种运行模式选择；有防雷、电池管理、消防、热管理等分级联动多重保护，保障系统安全运行。

作者：刘继茂 郭军

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