屋頂光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)方案

屋頂光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)方案目錄6121一、系統(tǒng)原理框圖 24425二、相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn) 36121三、屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 21871四、設(shè)計(jì)過程 418714.1并網(wǎng)逆變器介紹 418714.2太陽能電池組件 428124.3光伏陣列防雷匯流箱介紹 9253384.4直流防雷配電柜介紹 1018714.5系統(tǒng)監(jiān)控裝置 418714.6系統(tǒng)防雷接地裝置 42001五、設(shè)備清單及報(bào)價 12一、系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)二、相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)2.1光伏電池組件制造、試驗(yàn)和驗(yàn)收可參考如下標(biāo)準(zhǔn)：GB/T6497-1986地面用太陽電池標(biāo)定的一般規(guī)定GB/T9535-1998(IEC61215)\o"地面用晶體硅光伏組件設(shè)計(jì)鑒定和定型"地面用晶體硅光伏組件設(shè)計(jì)鑒定和定型GB/T18210-2000晶體硅光伏（PV）方陣I-V特性的現(xiàn)場測量GB/T18479-2001地面用光伏（PV）發(fā)電系統(tǒng)概述和導(dǎo)則GB/T12632-1990單晶硅太陽電池總規(guī)范2.2本并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的制造、試驗(yàn)和驗(yàn)收可參考如下標(biāo)準(zhǔn)：GB/T191包裝儲運(yùn)圖示標(biāo)志GB/T19939-2005光伏系統(tǒng)并網(wǎng)技術(shù)要求GB/T20046-2006光伏（PV）系統(tǒng)電網(wǎng)接口特性（IEC61727:2004,MOD）GB/Z19964-2005光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定GB/T2423.1-2001電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗(yàn)規(guī)程試驗(yàn)A：低溫試驗(yàn)方法GB/T2423.2-2001電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗(yàn)規(guī)程試驗(yàn)B：高溫試驗(yàn)方法GB/T2423.9-2001電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗(yàn)規(guī)程試驗(yàn)Cb：設(shè)備用恒定濕熱試驗(yàn)方法GB4208外殼防護(hù)等級（IP代碼）（equIEC60529:1998）GB3859.2-1993半導(dǎo)體變流器應(yīng)用導(dǎo)則GB/T14549-1993電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波GB/T15543-1995電能質(zhì)量三相電壓允許不平衡度2.3升壓系統(tǒng)制造、試驗(yàn)和驗(yàn)收可參考如下標(biāo)準(zhǔn)：GB311.1～6—83中壓輸變電設(shè)備的絕緣配合，高電壓試驗(yàn)技術(shù)GB311.7—88中壓輸變電設(shè)備的絕緣配合使用導(dǎo)則GB1207—86電壓互感器GB1207—87電流互感器GB1984—89交流中壓斷路器GB1985—89交流中壓隔離開關(guān)和接地開關(guān)GB3906—913~35kv交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備GB7261—87繼電器及繼電保護(hù)裝置基本試驗(yàn)方法GB11032—89交流無間隙金屬氧化物避雷器GB50150—91電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備按接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)GB1094.1電力變電器第1部分總則GB1094.2電力變電器第2部分溫升GB1094.3電力變電器第3部分絕緣水平和絕緣試驗(yàn)GB1094.5電力變電器第5部分承受短路的能力GB/T4942外殼防護(hù)等級（1P代碼）GB15166.2交流中壓熔斷器限熔斷器三、屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1安裝屋頂光伏系統(tǒng)要遵循的基本步驟1.確保屋頂或其他安裝位置的面積大小可以容納將要安裝的光伏系統(tǒng)。

2.安裝時，需要檢查屋頂是否能夠承受外加光伏系統(tǒng)的質(zhì)量，必要時還需要增強(qiáng)屋頂?shù)某兄啬芰Α?/p>

3.根據(jù)建筑屋頂?shù)脑O(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，妥善處理屋頂。

4.嚴(yán)格按照規(guī)范和步驟安裝設(shè)備。

5.正確、良好地設(shè)置接地系統(tǒng)，能有效避免雷擊。

6.檢查系統(tǒng)運(yùn)行是否良好。

7.確保設(shè)計(jì)和相關(guān)設(shè)備能夠滿足當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的并網(wǎng)需求。

8.最后，由權(quán)威檢測機(jī)構(gòu)或電力部門對系統(tǒng)進(jìn)行全面檢測。3.2屋頂光伏系統(tǒng)的安裝1．屋頂結(jié)構(gòu)

最方便和最適當(dāng)裝置光伏陣列的地方是在建筑物的屋頂。對于斜面屋頂，光伏陣列應(yīng)該被安裝在屋頂上并且和屋頂?shù)谋砻嫫叫?，用支架隔開數(shù)厘米以達(dá)到冷卻的目的。如果是水平屋項(xiàng)，還可以設(shè)計(jì)出一種優(yōu)化傾斜角度的支架結(jié)構(gòu)，并把它安裝在屋頂上。屋頂安裝光伏系統(tǒng)必須注意屋頂結(jié)構(gòu)和屋頂防滲透層的密封性。一般而言，每100瓦光伏組件都要求有一個支撐托架。對于一棟新建筑，支撐托架通常在安裝屋頂蓋板之后、加裝屋頂防水材料之前進(jìn)行安裝。負(fù)責(zé)陣列安裝系統(tǒng)的工作人員在安裝屋頂時就可以安裝支撐托架。

磚瓦屋頂在結(jié)構(gòu)上往往被設(shè)計(jì)成接近于它的負(fù)重能力極限。在這種情況下，屋頂結(jié)構(gòu)必須得到加強(qiáng)，以承受額外的光伏系統(tǒng)重量，或?qū)⒋u瓦屋頂改變成專門帶狀的區(qū)域安裝光伏陣列。如果把磚瓦屋頂轉(zhuǎn)變成較輕的屋面產(chǎn)品，就沒有必要加強(qiáng)屋頂結(jié)構(gòu)，因?yàn)檫@種屋頂和光伏陣列的合成質(zhì)量要輕于被取代的磚瓦屋面產(chǎn)品的質(zhì)量。

2．遮蔭結(jié)構(gòu)

能夠替代屋頂安裝的是遮蔭結(jié)構(gòu)安裝光伏系統(tǒng)。這種遮蔭結(jié)構(gòu)可能是一個天井或雙層的遮陽網(wǎng)格，在這些地方，光伏陣列成了遮陽物。這些遮陽系統(tǒng)可以支持小型或大型的光伏系統(tǒng)。

這種帶光伏系統(tǒng)的建筑比標(biāo)準(zhǔn)的天井覆蓋成本稍有不同，特別是光伏陣列作為部分或全部遮蔭屋頂。如果光伏陣列安裝的角度比一般的遮陽結(jié)構(gòu)陡峭一些，那么就有必要對屋頂結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)以適應(yīng)風(fēng)力載荷。光伏陣列的質(zhì)量是15～25千克／平方米，這個質(zhì)量在遮蔭支持結(jié)構(gòu)的負(fù)重極限之內(nèi)。安裝屋頂支架的相關(guān)勞動力開支可以計(jì)入整個天井覆蓋建設(shè)的成本之中。全部建設(shè)成本很可能要高于在屋頂安裝的成本，但是這種遮蔭結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的價值經(jīng)常會抵消那些多出的成本。

要考慮的其他問題包括：簡化陣列的維護(hù)，組件的接線、導(dǎo)線的連接必須保持美觀，不能種植爬藤植物或者必須勤修剪這些爬藤植物以保持組件及其接線不受干擾。

3.光伏建筑一體化(BIPV)

另一種類型的系統(tǒng)是用建筑一體化的光伏陣列取代了一些傳統(tǒng)的屋面產(chǎn)品。安裝使用這類產(chǎn)品必須注意要確保正確安裝并使之達(dá)到必要的防火等級，并要求合理安裝以避免屋頂漏水。4.屋頂坡度和方向?qū)Πl(fā)電的影響屋頂?shù)膬A斜度和朝向會影響太陽光照射到組件表面的角度，這些影響的具體體現(xiàn)如表1所示，說明如果當(dāng)?shù)毓夥嚵蟹胖闷露仍?：12的屋頂上，面向正南的修正因數(shù)為100，當(dāng)屋頂?shù)膬A斜角能量的3％以下。一個合理的損失系數(shù)應(yīng)該是5％。四、設(shè)計(jì)過程4.1并網(wǎng)逆變器介紹此次光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)為15個100KW并網(wǎng)發(fā)電單元，每個并網(wǎng)發(fā)電單元配置1臺型號為BNSG100KS并網(wǎng)逆變器，整個1.5MW系統(tǒng)配置15臺BNSG100KS并網(wǎng)逆變器。4.1.1性能特點(diǎn)簡介BNSG100KS并網(wǎng)逆變器采用美國TI公司專用DSP控制芯片，主電路采用日本三菱IGBT模塊組裝，運(yùn)用電流控制型PWM有源逆變技術(shù)和優(yōu)質(zhì)高效隔離變壓器，可靠性高，保護(hù)功能齊全，且具有電網(wǎng)側(cè)高功率因數(shù)正弦波電流、無諧波污染供電等特點(diǎn)。該并網(wǎng)逆變器的主要性能特點(diǎn)如下：采用美國TI公司DSP芯片進(jìn)行控制；采用日本三菱IGBT模塊,增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性；光伏電池組件的最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)(MPPT)；交流輸出側(cè)隔離變壓器，輸出電壓為三相AC380V，50Hz；具有直流輸入手動分?jǐn)嚅_關(guān)，交流電網(wǎng)手動分?jǐn)嚅_關(guān)；具有先進(jìn)的孤島效應(yīng)檢測方案及完善的監(jiān)控功能；具有過載、短路、電網(wǎng)異常等故障保護(hù)及告警功能；寬直流輸入電壓范圍，整機(jī)效率高達(dá)95%；適應(yīng)中國電網(wǎng)電壓波動較大的特點(diǎn)。并網(wǎng)逆變器正常工作允許電網(wǎng)三相線電壓范圍為：AC350V～AC430V，頻率范圍為：47－51.5Hz；人性化的操作界面，中文菜單，可顯示設(shè)備的各項(xiàng)運(yùn)行數(shù)據(jù)、實(shí)時故障數(shù)據(jù)、歷史故障數(shù)據(jù)、總發(fā)電量數(shù)據(jù)和歷史發(fā)電量數(shù)據(jù)，以及設(shè)備的工作狀態(tài)。(11)可提供包括RS485或Ethernet（以太網(wǎng)）遠(yuǎn)程通訊接口。其中RS485遵循Modbus通訊協(xié)議；Ethernet（以太網(wǎng)）接口支持TCP/IP協(xié)議，支持動態(tài)(DHCP)或靜態(tài)獲取IP地址；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。4.1.2電路結(jié)構(gòu)表2BNSG100KS并網(wǎng)逆變器主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如上圖所示，BNSG100KS并網(wǎng)逆變器的的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并網(wǎng)逆變電源通過三相橋式變換器，將光伏陣列輸出直流電壓變換為高頻的三相斬波電壓，并通過濾波器濾波變成正弦波電壓接著通過外置的三相變壓器隔離升壓（根據(jù)接入電網(wǎng)要求，變壓器另配）后并入電網(wǎng)發(fā)電。為了使光伏陣列以最大功率發(fā)電，在直流側(cè)使用了先進(jìn)的MPPT算法。4.1.3技術(shù)參數(shù)型號BNSG100KS隔離方式工頻變壓器最大太陽電池陣列功率110KWp最大陣列開路電壓880Vdc太陽電池最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）范圍450Vdc～820Vdc直流輸入路數(shù)10路最大陣列輸入電流250A額定交流輸出功率100KW最大交流輸出功率110KW最大交流輸出線電流200A總電流波形畸變率<3%（額定功率時）功率因數(shù)>0.99最大效率95%歐洲效率93%允許電網(wǎng)電壓范圍（三相）350VAC～430VAC額定電網(wǎng)頻率50Hz夜間自耗電<100W自動投運(yùn)條件直流輸入及電網(wǎng)滿足要求，逆變器自動運(yùn)行斷電后自動重啟時間5min(時間可調(diào))保護(hù)功能極性反接保護(hù)、短路保護(hù)、孤島效應(yīng)保護(hù)、過熱保護(hù)、過載保護(hù)、接地故障保護(hù)等通訊接口RS485使用環(huán)境溫度－20℃～＋40℃使用環(huán)境濕度0～95%，不結(jié)露滿功率運(yùn)行的最高海拔高度≤2000米(超過2000米需降額使用)冷卻方式風(fēng)冷噪音≤60dB防護(hù)等級IP20（室內(nèi)）尺寸（深×寬×高）600×2400×1800mm重量800kg4.1.4設(shè)備圖片4.2太陽能電池組件本系統(tǒng)選用單塊為265Wp（36V）單晶硅太陽能電池組件，其工作電壓為35V，開路電壓約為44V。250KW并網(wǎng)逆變器的直流工作電壓范圍為：450Vdc～820Vdc，最佳直流電壓工作點(diǎn)為：560Vdc。經(jīng)過計(jì)算:560V/35V=16,得出：每個光伏陣列可采用16塊電池組件串聯(lián)。每個光伏陣列的峰值工作電壓：560V，開路電壓：704V，滿足逆變器的工作電壓范圍。對于每個250KW并網(wǎng)發(fā)電單元，需要配置960塊265Wp電池組件，組成6個光伏陣列。整個1MWp并網(wǎng)系統(tǒng)需配置5760塊265Wp電池組件。4.3光伏陣列防雷匯流箱介紹該匯流箱的接線方式為6進(jìn)1出，即把相同規(guī)格的6路電池串列輸入經(jīng)匯流后輸出1路直流。該匯流箱具有以下特點(diǎn)：防護(hù)等級IP65，防水、防灰、防銹、防曬、防鹽霧，滿足室外安裝的要求；可同時接入6路電池串列，每路電池串列的允許最大電流10A；每路接入電池串列的開路電壓值可達(dá)900V；每路電池串列的正負(fù)極都配有光伏專用高壓直流熔絲進(jìn)行保護(hù)，其耐壓值為DC1000V；直流輸出母線的正極對地、負(fù)極對地、正負(fù)極之間配有光伏專用防雷器，其額定電流≥15KA，最大電流≥30KA；直流輸出母線端配有可分?jǐn)嗟钠放浦绷鲾嗦菲?；光伏陣列防雷匯流箱的技術(shù)參數(shù)如下：直流輸入路數(shù)6路（6路正極、6路負(fù)極）直流輸出路數(shù)1路正極，1路負(fù)極直流輸入的正負(fù)極線徑4mm2直流輸出的正負(fù)極線徑25mm2地線線徑16mm2每路直流輸入的保險(xiǎn)絲10A直流輸出最大電流60A防護(hù)等級IP65重量（大約）15KG體積（寬×高×深）400mm×500mm×180mm匯流箱的電氣原理框圖如下圖所示：每個100KW的并網(wǎng)單元配置4個匯流箱；1.5MW并網(wǎng)發(fā)電單元需配置60個匯流箱。4.4直流防雷配電柜介紹直流防雷配電柜安裝在室內(nèi)，主要是將匯流箱輸出的直流電纜接入后進(jìn)行匯流，再與并網(wǎng)逆變器連接，方便操作和維護(hù)。主要性能特點(diǎn)如下：每臺直流防雷配電柜按照100KW配電單元設(shè)計(jì)；每路直流輸入側(cè)都配有可分?jǐn)嗟闹绷鲾嗦菲骱头婪炊O管，其中斷路器選用ABB品牌；直流母線輸出側(cè)都配置菲尼克斯光伏專用防雷器，其額定電流≥15KA，最大電流≥30KA；直流母線輸出側(cè)配置1000V直流電壓顯示表；配電柜的尺寸（深×寬×高）：600×800×1800mm，如下圖所示（參考）。直流電壓顯示表菲尼克斯防雷器ABB斷路器直流電壓顯示表菲尼克斯防雷器ABB斷路器6)電氣原理框圖如下圖所示：如上圖所示，每臺BNSG100KS并網(wǎng)逆變器配置1臺直流防雷配電柜，1.5MW并網(wǎng)單元需配置15臺直流防雷配電柜。4.5系統(tǒng)監(jiān)控裝置采用高性能工業(yè)控制PC機(jī)作為系統(tǒng)的監(jiān)控主機(jī)，配置光伏并網(wǎng)系統(tǒng)多機(jī)版監(jiān)控軟件，采用RS485通訊方式，連續(xù)每天24小時不間斷對所有并網(wǎng)逆變器的運(yùn)行狀態(tài)和數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測。監(jiān)控主機(jī)系統(tǒng)特點(diǎn)如下：嵌入式低功耗PentiumM處理器CRT/LVDS接口以太網(wǎng)接口RS232/485接口USB2.0512M內(nèi)存80G硬盤工控機(jī)和光伏并網(wǎng)逆變器之間的通訊采用RS485總線通訊方式。(2)光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的監(jiān)測軟件可連續(xù)記錄運(yùn)行數(shù)據(jù)和故障數(shù)據(jù)如下：實(shí)時顯示電站的當(dāng)前發(fā)電總功率、日總發(fā)電量、累計(jì)總發(fā)電量、累計(jì)CO2總減排量以及每天發(fā)電功率曲線圖?？刹榭疵颗_逆變器的運(yùn)行參數(shù)，主要包括：A、直流電壓B、直流電流C、直流功率D、交流電壓E、交流電流F、逆變器機(jī)內(nèi)溫度G、時鐘H、頻率J、當(dāng)前發(fā)電功率K、日發(fā)電量L、累計(jì)發(fā)電量M、累計(jì)CO2減排量N、每天發(fā)電功率曲線圖監(jiān)控所有逆變器的運(yùn)行狀態(tài)，采用聲光報(bào)警方式提示設(shè)備出現(xiàn)故障，可查看故障原因及故障時間，監(jiān)控的故障信息至少包括以下內(nèi)容：A、電網(wǎng)電壓過高；B、電網(wǎng)電壓過低；C、電網(wǎng)頻率過高；D、電網(wǎng)頻率過低；E、直流