20KW光伏系統(tǒng)技術(shù)方案11要點(diǎn)

20KWp光伏發(fā)電項(xiàng)目技術(shù)方案2013年11月目錄一、設(shè)計(jì)原則與標(biāo)準(zhǔn) 11.1設(shè)計(jì)原則 11.2設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 1二、工程概況 2三、廠址建設(shè)條件 23.1地理位置及氣候條件 2四、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 34.1光伏電站系統(tǒng)組成 34.2主要設(shè)備選擇及性能參數(shù) 34.2.1光伏發(fā)電組件選型 44.2.2并網(wǎng)逆變器 54.2.3電纜及橋架 84.3光伏電池組件布置方案 84.2.1設(shè)計(jì)原則 84.2.2安裝方式設(shè)計(jì) 94.4接入電網(wǎng)方案 94.5系統(tǒng)防雷 10五、效益分析 115.1、經(jīng)濟(jì)效益分析 115.2、環(huán)境效益分析 115.3項(xiàng)目推廣前景分析 12一、設(shè)計(jì)原則與標(biāo)準(zhǔn)1.1設(shè)計(jì)原則（1）先進(jìn)性原則：保證系統(tǒng)具有較長的生命周期。（2）環(huán)保節(jié)能原則：采用太陽能電池發(fā)電。（3）安全可靠原則：系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)安全可靠，以保證光伏屋頂并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)并入或撤出時(shí)對建筑物內(nèi)的其他用電設(shè)備的安全；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮原有建筑結(jié)構(gòu)的承受力、風(fēng)荷載、溫度應(yīng)力和地震作用對組件及原建筑結(jié)構(gòu)的影響，設(shè)計(jì)安全系數(shù)應(yīng)保證滿足國家規(guī)定及本工程的要求。（4）可拆卸更換，維修方便原則：方便拆換及維護(hù)。（5）經(jīng)濟(jì)性原則：保證資金投向合理，在確保滿足國家規(guī)范的基礎(chǔ)上，合理地使用材料。1.2設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（1）《光伏電站接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》GB\Z19964-2005（2）《光伏（PV)系統(tǒng)電網(wǎng)接口特性》GB/T20046-2006Eqv.IEC61727（1995）（3）國家電網(wǎng)公司《光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》(2009.07)（4）《光伏（PV）系統(tǒng)電網(wǎng)接口特性》（GB/T20046）（5）《光伏（PV）發(fā)電系統(tǒng)的過電壓保護(hù)—導(dǎo)則》(SJ/T11127)（6）《地面光伏系統(tǒng)概述和導(dǎo)則》GB/T18479-2001（7）《光伏系統(tǒng)功率調(diào)節(jié)器效率測量程序》(IEC61683)（8）《光伏系統(tǒng)性能監(jiān)測、測量、數(shù)據(jù)交換和分析指南》(IEC61724)（9）《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50017-2003（10）《新能源基本建設(shè)項(xiàng)目管理的暫行規(guī)定》（11）《光伏發(fā)電系統(tǒng)的過電壓保護(hù)—導(dǎo)則》SJ/T11127-1997（12）《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50054）（13）《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50057）（14）《建筑電氣工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50303）（32）《安全標(biāo)志》(GB2894)（33）《安全標(biāo)志使用導(dǎo)則》(GB16179)（35）《電氣裝置安裝工程質(zhì)量檢驗(yàn)及評定規(guī)程》(DL/T5161.1~17)（36）《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB0009-2001(2006年版)

二、工程概況擬將光伏太陽能板安裝于XX屋面。該并網(wǎng)光伏電站裝機(jī)容量為20kWp，屋頂安裝功率為250Wp多晶硅光伏組件80塊，安裝面積約為250㎡。整個(gè)系統(tǒng)采用國產(chǎn)通過金太陽認(rèn)證的光伏并網(wǎng)逆變器1臺，工作效率超過95%。使用多晶硅光伏電池片轉(zhuǎn)換效率超過17%，年均發(fā)電量約20000kWh。本項(xiàng)目所建設(shè)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，主要由光伏陣列、并網(wǎng)逆變器、低壓輸配電、監(jiān)控顯示等幾部分構(gòu)成。用戶側(cè)并網(wǎng)型太陽能光伏電站是利用光伏組件將太陽能轉(zhuǎn)換成直流電能，再通過逆變供給用戶自己使用，實(shí)現(xiàn)“自發(fā)自用，余電上網(wǎng)”。光伏陣列：主要由太陽電池組件、光伏支架、直流電纜等構(gòu)成；并網(wǎng)逆變：主要由并網(wǎng)逆變器構(gòu)成；低壓輸配電：主要由低壓交流配電柜、低壓交流電纜等構(gòu)成；監(jiān)控：主要由光伏系統(tǒng)監(jiān)控部分構(gòu)成。三、廠址建設(shè)條件3.1地理位置及氣候條件**位于**省東部沿海，**下游，介于北緯25°15′--26°39′，東經(jīng)118°08′--120°31′。屬典型的亞熱帶季風(fēng)氣候。**氣候資源豐富，氣溫適宜，溫暖濕潤，四季常青，雨量充沛，霜少無雪，夏長冬短，無霜期達(dá)326天。年平均日照數(shù)為1700～1980小時(shí)；年平均降水量為900～2100毫米；年平均氣溫為16～20℃，最冷月1～2月，平均氣溫達(dá)6～10℃；最熱月7～8月，平均氣溫為24～29℃。極端氣溫最高42.3℃，最低-2.5℃。年相對濕度約77%。**春季常陰雨綿綿，氣溫變化較大，是一年中陰雨天最多的季節(jié)。有春雨期(3～4月)和梅雨期(5～6月)之分，春雨期天氣冷熱多變，有的年份還會出現(xiàn)倒春寒天氣和冰雹等強(qiáng)對流天氣；夏季以晴熱高溫天氣為主，是**地區(qū)出現(xiàn)局地?zé)崂子晏鞖夂蜔釒эL(fēng)暴、臺風(fēng)活動最集中的時(shí)期；秋季天高云淡，日照充足，氣候宜人；冬季雨量一般較少，氣溫較低，但無嚴(yán)寒。年太陽總輻射量4388.8MJ/m2（來源于美國國家航空航天局（NASA）的氣象數(shù)據(jù)資料）。較適合太陽能光伏發(fā)電項(xiàng)目。各月氣象資料見表二：月份平均氣溫溫度平面有效光照氣壓平均風(fēng)速°C%kWh/m2/dkPam/s一月11.273.8%1.9398.92.4二月11.177.8%1.7598.82.3三月13.680.4%2.4298.52.3四月18.278.7%4.0498.12.4五月22.680.1%3.4997.72.5六月26.281.6%3.4397.42.7七月29.076.4%5.3197.33.2八月28.576.6%5.0097.33.1九月25.975.6%3.4297.82.9十月22.370.7%3.7698.32.8十一月18.169.5%2.6998.72.8十二月13.369.9%2.7299.02.6平均

20.175.9%3.3498.12.7表二四、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案4.1光伏電站系統(tǒng)組成該項(xiàng)目采用BAPV安裝，光伏組件采用串并聯(lián)的方式組成多個(gè)光伏組件陣列，光伏組件陣列通過國產(chǎn)并網(wǎng)光伏逆變器完成DC到AC的轉(zhuǎn)換，接入一樓低壓配電柜進(jìn)行并網(wǎng)發(fā)電的方案。4.2主要設(shè)備選擇及性能參數(shù)主設(shè)備的選型遵循了先進(jìn)性、成熟性和穩(wěn)定性的原則，本項(xiàng)目中所用設(shè)備均為同類產(chǎn)品中的先進(jìn)產(chǎn)品，并具有良好的應(yīng)用業(yè)績，保證系統(tǒng)整體穩(wěn)定可靠運(yùn)行。4.2.1光伏發(fā)電組件選型本工程采用單塊功率為250Wp多晶硅光伏組件，具體參數(shù)詳見下表：編號項(xiàng)目技術(shù)參數(shù)與規(guī)格備注1型式多晶硅光伏組件2型號250Wp3尺寸結(jié)構(gòu)1650*992*45mm重量19.5kg4轉(zhuǎn)換效率15.5%含組件邊框面積計(jì)算4在AM1.5、1000W/m2的輻照度、25°C的電池溫度下的峰值參數(shù)4.1標(biāo)準(zhǔn)功率250W4.2峰值電壓30.504.3峰值電流8.224.4短路電流8.794.5開路電壓37.2V4.6最大系統(tǒng)電壓IEC10005溫度系數(shù)5.1峰值功率溫度系數(shù)-0.46%/K5.2峰值電流溫度系數(shù)0.06%/K5.3峰值電壓溫度系數(shù)-0.33%/K5.4短路電流溫度系數(shù)0.06%/K5.5開路電壓溫度系數(shù)-0.33%/K6溫度范圍-40℃～+85℃7功率誤差范圍0～3%8表面最大承壓2400Pa9承受冰雹直徑25mm的冰球沖擊試驗(yàn)速度23m/s10接線盒類型TypeIV防護(hù)等級IP64連接線長度1000mm11使用壽命>25年衰減率2年內(nèi)不高于2%25年衰減<20%質(zhì)保期5年12框架結(jié)構(gòu)鋁合金邊框13背面材料復(fù)合薄膜4.2.2并網(wǎng)逆變器4.2.2.1并網(wǎng)逆變器選型并網(wǎng)逆變器是并網(wǎng)光伏電站中的核心設(shè)備。它的可靠性、高效性和安全性會影響到整個(gè)光伏系統(tǒng)。對于光伏并網(wǎng)系統(tǒng)逆變器的選型，應(yīng)注意以下幾個(gè)方面的指標(biāo)比較：（1）光伏并網(wǎng)系統(tǒng)必須對電網(wǎng)和太陽能電池的輸出情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，對周圍環(huán)境做出準(zhǔn)確判斷，完成相應(yīng)動作，如對電網(wǎng)的投、切控制，系統(tǒng)的啟動、運(yùn)行、休眠、停止、故障等狀態(tài)檢測，以確保系統(tǒng)安全、可靠的工作。（2）由于太陽能電池的輸出曲線是非線性的，受環(huán)境影響很大，為確保系統(tǒng)能最大輸出電能，需采用最大功率跟蹤控制技術(shù)，通過自尋優(yōu)方法使系統(tǒng)跟蹤并穩(wěn)定運(yùn)行在太陽能光伏系統(tǒng)的最大輸出功率點(diǎn)，從而提高太陽能輸出電能利用率。（3）逆變器輸出效率：大功率逆變器在滿載時(shí)，效率必須在95%以上。在50W/m2的日照強(qiáng)度下，即可向電網(wǎng)供電，在逆變器輸入功率為額定功率10%時(shí)，也要保證90%以上的轉(zhuǎn)換效率。(4）逆變器輸出波形：為使光伏陣列所產(chǎn)生的直流電源逆變后向廠區(qū)電網(wǎng)并網(wǎng)供電，就必須使逆變器的輸出電壓波形、幅值及相位與公共電網(wǎng)一致，實(shí)現(xiàn)無擾動平滑電網(wǎng)供電。(5）逆變器輸入直流電壓的范圍：要求直流輸入電壓有較寬的適應(yīng)范圍，由于太陽能電池的端電壓隨負(fù)載和日照強(qiáng)度的變化范圍比較大，這就要求逆變器在較大的直流輸入電壓范圍內(nèi)正常工作，并保證交流輸出電壓穩(wěn)定。(6）光伏發(fā)電系統(tǒng)作為分散供電電源，當(dāng)電網(wǎng)由于電氣故障、誤操作或自然因素等外部原因引起中斷供電時(shí)，為防止損壞用電設(shè)備以及確保電網(wǎng)維修人員的安全，系統(tǒng)必須具有孤島保護(hù)的能力。(7）另外應(yīng)具有顯示功能；通訊接口；監(jiān)控功能；寬直流輸入電壓范圍和完善的保護(hù)功能等。該項(xiàng)目并網(wǎng)逆變器采用合肥**電源生產(chǎn)的SG20KTL。4.2.2.2SG20KTL并網(wǎng)逆變器技術(shù)參數(shù)主要性能描述并網(wǎng)逆變器是光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的重要設(shè)備之一。太陽電池組件把太陽能轉(zhuǎn)化為直流電能，經(jīng)并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)變?yōu)榕c交流電網(wǎng)同頻率、同相位的正弦波電流，饋入電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電功能。合肥**電源生產(chǎn)的SG系列并網(wǎng)逆變器采用了美國TI公司32位DSP控制芯片，主電路采用了國際先進(jìn)的功率模塊，運(yùn)用電流控制型PWM有源逆變技術(shù)，可靠性高，保護(hù)功能齊全，并具有電網(wǎng)側(cè)高功率因數(shù)正弦波電流、無諧波污染供電等技術(shù)特點(diǎn)。SG系列并網(wǎng)逆變器的技術(shù)性能及特點(diǎn)如下：采用32位DSP數(shù)字信號處理器作為控制CPU，運(yùn)用帶模糊控制的SPWM調(diào)制策略，經(jīng)過優(yōu)化的最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)可以保證高效的輸出；自主研發(fā)的無差拍電流控制技術(shù)，最大程度保證輸送到電網(wǎng)的電能質(zhì)量；對于三相電源采用新型智能矢量控制技術(shù)，可以抑制三相不平衡對系統(tǒng)的影響，并同時(shí)提高直流電壓利用率，拓展了系統(tǒng)的直流電壓輸入范圍；采用國際先進(jìn)的功率模塊，有效地降低了開關(guān)損耗與導(dǎo)通損耗，提高系統(tǒng)的效率；按照IEEE1547、UL1741等國際標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，具有先進(jìn)的孤島效應(yīng)檢測方案、完善的保護(hù)功能和監(jiān)控功能，可提供RS485、Ethernet、GPRS多種通訊方式；對逆變器的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行特殊的設(shè)計(jì)，適應(yīng)中國電網(wǎng)波動較大的特點(diǎn)；優(yōu)化的工藝結(jié)構(gòu)和電路設(shè)計(jì)，減少了的系統(tǒng)的構(gòu)成元件，降低了系統(tǒng)的成本，提高了系統(tǒng)的散熱效率，增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性；系統(tǒng)的電路與控制算法使用國際權(quán)威仿真軟件（SABER,PSPICE,MATLAB）進(jìn)行過嚴(yán)格的仿真和計(jì)算，所有的參數(shù)均為多次優(yōu)化設(shè)計(jì)的結(jié)果，整機(jī)經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場多種環(huán)境（不同濕度，溫度）的嚴(yán)酷測試，并根據(jù)測試結(jié)果對系統(tǒng)進(jìn)行二次優(yōu)化，以達(dá)到最優(yōu)的性能表現(xiàn)。并網(wǎng)逆變器具有中國權(quán)威檢測機(jī)構(gòu)——電力科學(xué)研究院出具的檢測報(bào)告，以及德國TUV認(rèn)證證書和意大利DK5940入網(wǎng)證書，具有金太陽認(rèn)證和CE認(rèn)證資質(zhì)部門出具的CE證書。詳細(xì)技術(shù)參數(shù)如下：4.2.3電纜及橋架1）直流電纜包括光伏組件——直流配電柜直流配電柜——并網(wǎng)逆變器2）直流電纜的選擇電纜的線徑，一般要求損耗小于2%耐壓1KV、單芯電纜耐高溫、阻燃3）直流電纜使用情況組件與組件之間采用4平單芯多股光伏專用電纜，電纜性能符合GB/T18950-2003性能測試的要求。直流側(cè)的電纜連接需采用MC4接頭（工業(yè)防水）快速插件來與光伏組件連接。4）交流側(cè)需要考慮敷設(shè)的形式和安全來選擇，采用多股銅芯耐火阻燃電纜；5）配線線槽的布置應(yīng)美觀，與建筑結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)一致，布線應(yīng)隱蔽。配電線槽采用熱鍍鋅鋼板材料并作等電位接地；太陽能電池組件與線槽部分防雷需與整個(gè)建筑防雷接地結(jié)合考慮。4.3光伏電池組件布置方案4.2.1設(shè)計(jì)原則a.太陽能電池排列布置需要考慮地形，地貌的因素，設(shè)計(jì)包括陣列傾角設(shè)計(jì)，方位角設(shè)計(jì)，陣列間距設(shè)計(jì)。b.盡量保證南北向每一列組件在同一條軸線上，使太陽電池組件布置整齊，規(guī)范，美觀，接受太陽能幅照的效果最好，屋面利用更緊湊節(jié)約。c.每兩列組件之間的間距設(shè)置必須保證在太陽高度角最低的冬至日時(shí)，所有組件仍有6小時(shí)以上的日照時(shí)間。4.2.2安裝方式設(shè)計(jì)小區(qū)屋面為鋼筋混凝土屋面，屋面平坦開闊。固定光伏組件方陣的支架采用鍍鋅C型鋼，陣列安裝基礎(chǔ)采用混凝土基礎(chǔ)，組件與屋頂之間留出30厘米高的空間，以利于通風(fēng)，降低組件工作時(shí)的溫度。光伏安裝支架的重量一般為2.5～3.5kg/m2，加上光伏組件重量，不超過20kg/m2，不會影響原屋頂?shù)某兄啬芰Α?0°傾角傾斜安裝時(shí)，為保證在9:00～15:00時(shí)段內(nèi)前排電池板不會對后排產(chǎn)生影響。4.4接入電網(wǎng)方案接入電網(wǎng)框圖如下圖：（1）分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)每臺逆變器的交流輸出接入交流配電柜，經(jīng)交流斷路器接入0.4KV電網(wǎng)，具有開斷故障電流能力。（2）光伏并網(wǎng)系統(tǒng)可對電網(wǎng)和太陽能電池的輸出情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，對周圍環(huán)境做出準(zhǔn)確判斷，完成相應(yīng)動作，如對電網(wǎng)的投、切控制，系統(tǒng)的啟動、運(yùn)行、休眠、停止、故障等狀態(tài)檢測，以確保系統(tǒng)安全、可靠的工作。詳細(xì)說明見4.2.4所述。（3）監(jiān)控系統(tǒng)可以時(shí)實(shí)讀取逆變器的測量數(shù)據(jù)（Vpv、Ipv、Ppv、Vac、Iac、Pac、），并上傳至電網(wǎng)調(diào)度部門。（4）該分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)用三相逆變器接入380V配電網(wǎng)。分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)4.5系統(tǒng)防雷直擊雷防護(hù)由于安裝于室外的光伏陣列周圍無高的建筑物，因此光伏陣列考慮了直擊雷防護(hù)。直擊雷防護(hù)按照二類建筑防護(hù)設(shè)計(jì)，根據(jù)滾球法計(jì)算，將結(jié)合每個(gè)區(qū)域光伏陣列光伏組件支架安裝避雷針陣，避雷針與鋼結(jié)構(gòu)避雷帶良好導(dǎo)通，保證接地電阻小于10歐姆。接地設(shè)計(jì)良好的接地是防雷保護(hù)的重要保證，光伏陣列的鋼結(jié)構(gòu)采用焊接的方式連接，其他各部分架體采用螺栓連接，很好的保證了光伏支架與鋼支座的良好連接。在金屬線槽施工安裝時(shí)，需要將相鄰兩根金屬線槽用編織銅帶進(jìn)行連接，以保證每根金屬線槽都良好接地，防止線槽內(nèi)的電纜產(chǎn)生感應(yīng)過電壓。包括直流匯線箱、并網(wǎng)逆變器和交流控制柜在內(nèi)的所有設(shè)備，均良好接地。雷電波侵入防護(hù)直流側(cè)在每臺并網(wǎng)逆變器的直流輸入側(cè)均安裝有性能良好的防雷裝置，當(dāng)過電壓由室外進(jìn)入逆變器時(shí)，防雷裝置將對地放電。交流側(cè)將在交流控制柜的交流輸出側(cè)設(shè)置B+C級的電涌保護(hù)器，然后并入電網(wǎng)。這一系列的措施保證了太陽能發(fā)電系統(tǒng)的過電壓不會影響到電網(wǎng)，同時(shí)也避免了電網(wǎng)的操作過電壓影響到太陽能發(fā)電系統(tǒng)。五、效益分析5.1、經(jīng)濟(jì)效益分析1）該項(xiàng)目總投資約33萬元2）、電站25年壽命期內(nèi)平均電