广东益生科技光伏有限公司40KW分布式并网系统方案设计

广东生益科技股份有限公司40KW分布式并网系统设计方案深圳英利新能源有限公司2015 年 2 月 3 日深圳英利新能源有限公司目录1. 项目概况 . 32、太阳能资源概况 . 43、光伏并网系统简介 . 44、系统设计 . 54.1、系统总体设计 54.1.1、总体布置 . 54.1.2 光伏阵列布置图 . 54.1.4、太阳能性能参数 . 74.1.5 组件外形及封装尺寸图 . 84.2、安装支架设计 94.2.1 材料分类 . 94.2.2 支架基础设计选型 . 104.3、逆变器设计 114.3.1 逆变器选型分析 . 114.3.2 逆变器技术参数 . 114.4、防雷接地系统 134.5 数据采集监控模块 . 145、项目材料清单及造价一览表 . 156、效益分析 . 156.1、发电效益 156.2、节能减排效益 177.总结 18深圳英利新能源有限公司1. 项目概况项目地点位于广东生益科技股份有限公司东莞松山湖厂区， 拟在地下车库上地面排布光伏阵列，接入房屋低压侧配电箱并网，可安装 40KW系统。整个光伏发电系统接入厂房配电箱 380V 低压侧， 光伏发电量可通过配电箱内外送至公共电网， 外送电量由供电局按照脱硫燃煤上网电价收购， 同时光伏系统所发电量无论是楼房自用还是上网收购，业主均可享受国家发放 0.42 元 / 度光伏发电补贴。项目所在地理位置概况如下表 1光伏屋顶地理位置概况项目 单位 数量 备注装机容量 KWp 40 维度（北纬） 22.96 Google 地球经度（东经） 113.89 海拔高度 m 19.8 最佳倾角有效日照小时数 h 3.98 根据 NASA气象库获得水平面有效日照小时数 h 3.87 地理位置深圳英利新能源有限公司2、太阳能资源概况东莞年平均气温为 23.1 ℃，最冷的 1 月份平均气温仍达 15.5 ℃，而 7 月份平均气温为 29℃，年无霜期长达 346 天，年均日照时数 1873.7 小时。停车场上方空地周围无其他树木遮挡的情况下， 水平面年均日照有效时长可达 3.87 小时， 最佳倾角年均日照有效时长达 3.98 小时 （ NASA 太阳能资源数表） 。NASA太阳能资源数据表3、光伏并网系统简介光伏并网系统原理图如下，主要设备为太阳能光伏组件、光伏并网逆变器，其他配件包括安装支架、配电箱、直流交流电缆、断路器、熔丝、防雷器等。太阳能组件是光伏并网系统的核心设备，转换效率在 15以上，供应商保证寿命 25 年，保证 25 年内组件功率输出保持在 80以上，实际寿命可长达 50 年以上。光伏并网逆变器是将组件产生的直流电转换为电网交流电的关键设备， 逆变器的直流 MPPT功率跟踪模块可跟踪光伏组件的功率输出，使实际发电量能够最大程度进行转换，目前大功率并网类逆变器转换效率可以达到 98以上。深圳英利新能源有限公司光伏并网系统原理图4、系统设计4.1 、系统总体设计4.1.1、总体布置结合项目地址的实际情况， 就近接入附近的公用电网。 光伏组件采用 20 串 8并的方式，通过 1 台 40KW组串式逆变器并入电网，具体接入方案以电网接入方案为准。4.1.2 光伏阵列布置图考虑地面所在地的地理位置概况，及空地的设施遮挡情况，我们对地面空地进行了初步的阵列排布，初步计算可装机容量为 40KWp。组件排列效果图如下所示深圳英利新能源有限公司4.1.3、光伏系统布置效果图分布式光伏地面电站安装后效果可参照以下工程实例深圳英利新能源有限公司4.1.4、太阳能性能参数（ 1）安装容量本项目光伏组件安装所在地，采用热浸镀锌碳钢支架架高固定。使用深圳英利 SZYL-250-30 型号的 250W多晶光伏组件 160 片，总装机容量为 40kWp。本光伏组件产品获得 IEC61215和 IEC61730 证书，以及金太阳、 TUV、 UL和 JET认证等。英利组件因其一致的优良品质得到全球同行的广泛认可， 20122013年连续成为全球光伏组件出货量第一的光伏供应商，赢得了全球市场。（ 2）技术参数SZYL-P250-30型号组件技术参数如下表 3表 3 测试条件 Am1.5， Ee1000W/m2， C25oC 2o电气参数组件规格型号 SZYL- P250-30 电池片材质 多晶硅电池片数量 60 片连接形式 串联峰值功率 Pm 250 峰值电压 VPm 30V 峰值电流 I Pm 8.33A 开路电压 VOC 37.5 V 短路电流 I SC 9.08A 组件效率 15.3机械特性尺寸（ H*W*D） 1650*990*50 重量 19.5Kg 面积 1.6m2深圳英利新能源有限公司温度系数峰值功率 TK -0.45/ ℃开路电压 TK -0.33/ ℃短路电流 TK 0.06/℃其它参数最大系统电压 V 1000 温度范围 -45 ℃ 85℃抗风力 130Km/h①电池片的额定温度 46 2℃说明我公司的组件测试条件均在符合 GB/T6495.1-1996 标准的 A级模拟器， 在标准试验条件下（电池温度 25 2℃，幅照度 1000W/㎡，标准太阳光谱幅照度符合 GB/T6495.3-1996 规定）进行。绝缘试验、温度系数的测量、额定工作温度的测量、额定工作温度下的性能、低幅照度下的性能、室外曝露试验、热斑耐久实验、紫外试验、热循环试验、湿 - 冷试验、湿 - 热试验、引线端强度试验、扭曲试验、机械载荷试验、冰雹试验均严格按符合 GB/T9535-1998 规定的条件进行。4.1.5 组件外形及封装尺寸图深圳英利新能源有限公司4.2 、安装支架设计4.2.1 材料分类光伏支架从选用材料上可分为钢材型和铝材型支架，钢材型支架通常使用Q235B钢材，表面热浸镀锌 55-80μ m，铝材型支架主要使用 6063T6铝合金，表面采用阳极氧化采用阳极氧化 5-10μ m。（ 1）铝合金型材质量轻、外表美观、防腐蚀性能极佳，一般用于对承重有要求的屋顶电站、强腐蚀环境，如彩钢板屋顶、化工厂电站等，采用铝合金支架则会有更好的效果。（ 2）钢材强度高、承受荷载时挠度变形小，一般用于普通情况下的电站或深圳英利新能源有限公司用于受力比较大的部件。（ 3）造价方面一般情况下，基本风压在 0.6kN/m2，跨度在 2m以下，铝合金支架造价为钢结构支架的 1.3-1.5 倍。在小跨度体系中， （如彩钢板屋顶）铝合金支架与钢结构支架造价相差比较小， 并且在重量方面铝合金比钢支架要轻很多， 所以非常适合用于屋顶电站。 在大风地区、 跨度要求比较大采用钢支架在经济上有明显的效益。4.2.2 支架基础设计选型综台本项目 40kWp光伏系统所在地理位置、后期维护及投资成本考虑，组件建议选用固定安装方式，以最佳倾角 22 度方式制作水泥墩光伏支架，采用 2 行5 列的排布方式， 前后间距 1.42 米。 使用热浸镀锌碳钢材料， 配台混泥土基础、铝导轨支架等结构部件将组件固定在地面上。安装示意图如图所示深圳英利新能源有限公司4.3 、逆变器设计4.3.1 逆变器选型分析光伏系统中，逆变器作为电气设备中最重要的部件，拥有至关重要的地位。目前来说逆变器分为两种类型 组串型逆变器和集中型逆变器， 组串型逆变器的明显区别是容量较小，一般为 3kW到 30kW，集中型多为 100kW 以上（目前多为100kW、 250kW、 500kW、 1MW 规格） 。过去组串型逆变器用于小型光伏系统，如民用户， 集中型逆变器用于大型光伏系统。 近年来组串型逆变器也在大型电站中应用， 最重要的原因是组串型逆变器的发电量更高， 可比集中型逆变器发电量多达510，因为组串型逆变器具有更多的 MPPT功率追踪模块，有效降低组件不匹配损失和阴影损失，而集中型逆变器的优势在于其成本更低，集中在逆变器房，管理方便，受逆变器房保护，对 IP 防护等级要求低。本项目预选用古瑞瓦特 40KW组串式光伏并网逆变器，最高转换效率达到98.2， 2-4 路 MPPT。能适应复杂的地面环境，提升发电量。逆变器为 25 年设计使用寿命， 年可用率高达 99.7， 拥有业界最高防雷等级， 内置交直流防雷模块 。产品符合中国金太阳认证、欧盟 CE、意大利 Enel-GUIDA 和 CEI 0-21 认证，完全保证施工及配电操作的电气安全。4.3.2 逆变器技术参数技术参数如下表深圳英利新能源有限公司40KW 组串逆变器实物图深圳英利新能源有限公司4.4 、防雷接地系统太阳能光伏电站为三级防雷建筑物，太阳能系统的防雷设计，满足雷电防护分区、分级确定的防雷等级要求。防雷和接地涉及到以下的方面 （可参考GB50057 -94 建筑防雷设计规范 ）避免将光伏电站建在雷电易发生的和易遭受雷击的位置；防止直击雷方阵支架全部为钢结构，连接件也为不锈钢螺栓连接，组件边框为铝合金， 将组件边框与支架钢结构连接， 再连接到建筑避雷带， 并与整个建筑暗网连接， 利用建筑接地体将雷电流引入地下。 所有接地都连接在一个接地体上， 接地电阻满足其中的最小值， 不允许设备串联后再接到接地干线上。 光伏电站对接地电阻值的要求较严格，因此要实测数据 , 采用复合接地体，接地机的根数以满足实测接地电阻为准。总的来讲，光伏系统的接地包括以下方面1 ） 地线是避雷， 防雷的关键。 在进行配电室基础建设和太阳电池方阵基础建设的同时．造择电厂附近土层较厚、潮湿的地点。挖 l ～ 2 米深地线坑，采用40 扁钢，添加降阻剂并引出地线。引出线采用 35mm2铜芯电缆，接地电阻应小于 4 欧姆。2 直流侧防雷措施电池支架应保证良好的接地。太阳能电池阵列连接电缆接入光伏阵列防雷汇流箱。 汇流箱内含高压防雷器保护装置， 电池阵列汇流后再接入直流防雷配电柜，经过多级防雷装置可有效地避免雷击导致设备的损坏。3 交流侧防雷措施 每台逆变器的交流输出经交流防雷柜 内含防雷保护装置 接入电网，可有效地避免雷击和电网浪涌导致设备的损坏，所有的机柜要有良好的接地。深圳英利新能源有限公司4.5 数据采集监控模块1 数据采集系统拟在光忧并网逆变器内装设电流传感器和电压传感器， 进行实时测量太阳能电池方阵的峰值电压和峰值电流，变流输出电压和变流输出电流。SRC 数据采集控制器 可时时读取逆变器的测量数持号 vpv 、 Ipv 、 Ppv、 vac、Iac 、 Pac，通过计算可以得到整个光伏并网系统的累积发电量，当天累积发电量以及整个系统瞬时功率。数据采集监控系统显示界面示意图2 数据通讯在光伏发电系统中， 逆变器和 SBC数据采集控制器中都配有 RS485通讯适配器， SBC和逆变器通过通讯适配器都挂在 RS485总线上，从而实现 SBC实时读取逆变器的各项运行参数和故障信息。上位机通过获取 SBC读取的测量数据， 从而了解逆变器的测量的参数， 通过专业监控软件可以计算出太阳能电池方阵的峰值功率和交流输出功率， 同时可以积分计算每天累计发电量，同时变换格式可供外部显示。深圳英利新能源有限公司5、项目材料清单及造价一览表主要设备 性能参数 单位 备注太阳能组件 深圳英利 250w 多晶组件 160 块组件支架 热浸镀锌碳钢支架及水泥墩结构 1 套逆变器 古瑞瓦特组串并网逆变器 1 套监控系统 1 套接地防雷装置 1 套光伏电缆 根据实际测算直流电缆 根据实际测算光伏连接器 根据实际测算交流电缆 根据实际测算交流配电箱 1 套安装配件 线管，螺栓，扎带等 1 套设计图纸 组件安装图、电气连接图、设备布置图等 1 套包装运输费用技术指导费用总报价 400000RMB （此为初步报价，具体以设计图纸及施工工程量清单为准）6、效益分析6.1 、发电效益本项目系统总效率约 80（包含组件效率损失、低压汇流及逆变损失、交流并网效率损失后的系统转换总效率） ，组件水平铺设后年平均每日有效时长为3.98h 。组件效率逐年衰减，年衰减效率在 0.8以内，以 0.8计，按照国家发改委深圳英利新能源有限公司发布的相关规定，国家补贴为为 0.42 元 /KWh，工业用电电价为 0.9 元 /KWh（东莞企业工业用电价格） 。本项目发电收益为 1.32 元 /KWh。整个系统年发电效益估算为如下年份组件功率及系统效率衰减年发电量kWh/year 收益万元 电站盈利万元 0 100.00 1 99 45212.11 5.97 -34.03 2 97.80 44217.45 5.84 -28.20 3 97.10 43900.96 5.79 -22.40 4 96.40 43584.48 5.75 -16.65 5 95.70 43267.99 5.71 -10.94 6 95.00 42951.51 5.67 -5.27 7 94.30 42635.02 5.63 0.36 8 93.60 42318.54 5.59 5.95 9 92.90 42002.05 5.54 11.49 10 92.20 41685.57 5.50 16.99 11 91.50 41369.08 5.46 22.46 12 90.80 41052.60 5.42 27.87 13 90.10 40736.11 5.38 33.25 14 89.40 40419.63 5.34 38.59 15 88.70 40103.14 5.29 43.88 16 88.00 39786.66 5.25 49.13 17 87.30 39470.17 5.21 54.34 18 86.60 39153.69 5.17 59.51 19 85.90 38837.20 5.13 64.64 20 85.20 38520.72 5.08 69.72 21 84.50 38204.23 5.04 74.76 22 83.80 37887.75 5.00 79.77 23 83.10 37571.27 4.96 84.73 24 82.40 37254.78 4.92 89.64 25 81.70 36938.30 4.88 94.52 注以上发电量数据为理论计算结果， 采用太阳辐射量数据来自 NASA。 实际发电量由当地实际天气情况决定，可能与理论计算数据有偏差。由以上可知，整个系统首年发电量为 45212 度， 25 年总发电量为 102.9 万度，25 年期内年均发电量可达到 40763 度，年平均收益为 51900 元， 25 年期内总收益 94.52 万元，本项目前期综合总投资为 40 万元，至项目建成后 7 年即可收回深圳英利新能源有限公司成本。下图为 25 年效益图6.2 、节能减排效益在太阳能光伏发电工作期间，不产生任何污染，具有良好的节能减排效益。减排效益如下标准煤 主要污染物CO2 SO2 粉尘 NOx 排放系数（吨 / 万 kWh ） 3.30 9.97 0.30 0.07 0.04 年节约 / 减排量（吨） 13.2 39.88 1.2 0.28 0.16 单位减排效益（元 /吨） 550.00 208.50 1260.00 550.00 2000.00 年节约 / 减排效益（元） 7260 8315 1512 154 320 合计（元） 17560 本工程装机容量 40kWp，电站建成后预计每年可为电网提供电量 40763 度，与相同发电量的火电相比， 相当于每年可节约标煤 13.2 吨 以平均标准煤煤耗为-60.00-40.00-20.000.0020.0040.0060.0080.00100.00120.001 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25电站盈利电站盈利 万元 深圳英利新能源有限公司330g/kW.h 计 ， 相应每年可减少多种大气污染物的排放， 其中减少二氧化碳 C02约 39.88 吨 , 二氧化硫 S02 约 1.2 吨，粉尘约 0.28 吨，氮氧化物 N0X约 0.16吨。每年产生减排效益可达到 17560 元。7.总结本光伏发电项目完成后， 太阳能发电能为厂房提供了绿色电力能源， 也为环保事业迈出了坚实的一步，为业界树立了良好的企业形象。综上，该项目充分利用了废旧地面的太阳能资源，不占用宝贵的土地资源，利用厂房的现有建设基础。建设条件好，具有非常好的经济与环境效益。