章丘龙山3KW分布式并网太阳能设计方案-副本

太阳能并网发电系统设计方案济南更易光伏科技有限公司 http://gengyigf.1688.com 电话： 0531-83381787 传真： 0531-83381787 工程编号： GY-GPBW-151722 设计版本： V1.0 章丘龙山 3kw 并网太阳能发电系统设计方案济南更易光伏科技有限公司2015 年 7 月太阳能并网发电系统设计方案济南更易光伏科技有限公司 http://gengyigf.1688.com 电话： 0531-83381787 传真： 0531-83381787 第 1 页 共 22 页1、太阳能发电发展前景及应用1.1 背景能源是经济和社会发展最重要的物质基础，是提高人民生活水平的重要条件。随着经济的发展和社会的进步，人类对于能源重要性的认识在不断的提高，能源问题已经成为世界各国共同关心的重大问题。当电力、煤炭、石油等不可再生能源频频告急，能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈，越来越多的国家开始实行“阳光计划”，开发太阳能资源，寻求经济发展的新动力。丰富的太阳辐射能是重要的能源，是取之不尽、用之不竭的、无污染、廉价、人类能够自由利用的能源。我国是太阳能资源丰富地区，大力开发、利用太阳能等可再生能源是积极响应中央政府节能、减排号召，应对能源匮乏、缓解电力紧张、保障可持续发展的重要举措。清洁、无污染的绿色能源可以营造一种清新、自然、环保、健康、进步、面向未来的崭新形象，增强人们对可再生能源的认识，唤起人们对我们共同生活的地球的关爱。太阳能光伏发电无污染、无噪声，是利用太阳能的有效途径之一。1.2 太阳能发电系统的种类及应用1.2.1 太阳能监控系统主要利用的是可再生新能源供电的无线传输模式，所以该系统具有：不需挖沟埋线、不需要输变电设备、不消耗市电、维护费用低、低压无触电危险。此种工程案例主要应用于一些偏远地带以及太阳能资源相对丰富的地区。如高速公路，电力传输线监控，石油、天然气管道监控，森林防火监控，水资源监控，矿产资源监控，边境线监控，航道指示灯塔、海岸线，岛屿（群）等。其次是景区的需要，如城市风光景区、旅游景区、自然保护区、野生动物保护园区。简单概括为“三无一有”的地方，即无人无电无网线，但需要实时监控管理又需节能零排放无污染的地方或区域。1.2.2 离网型太阳能发电系统离网型光伏发电系统广泛应用于偏僻山区、无电区、海岛、通讯基站和农林牧渔等应用场所。光伏方阵在有光照的情况下将太阳能转换为电能，通过太阳能充放电控制器给负载供电，同时给蓄电池组充电；在无光照时，通过太阳能充放电控制器由蓄电池组给直流负载供电，同时蓄电池还要直接给独立逆变器供电，通过独立逆变器逆变成交流电，给交流负载供电。1.2.3 并网型太阳能发电系统并网太阳能光伏发电系统是由光伏电池方阵并网逆变器组成，不经过蓄电池储能，通过并网逆变器直接将电能输入公共电网。并网太阳能光伏发电系统相比离网太阳能光伏发电系统省掉了蓄电池储能和释放太阳能并网发电系统设计方案济南更易光伏科技有限公司 http://gengyigf.1688.com 电话： 0531-83381787 传真： 0531-83381787 第 2 页 共 22 页的过程，减少了其中的能量消耗，节约了占地空间，还降低了配置成本。值得申明的是，并网太阳能光伏发电系统很大一部分用于政府电网和发达国家节能的案件中。并网太阳能发电是太阳能光伏发电的发展方向，是 21 世纪极具潜力的能源利用技术。并网光伏发电系统有集中式大型并网光伏电站一般都是国家级电站，主要特点是将所发电能直接输送到电网，由电网统一调配向用户供电。但这种电站投资大、建设周期长、占地面积大，因而没有太大发展。而分散式小型并网光伏系统，特别是光伏建筑一体化发电系统，由于投资小、建设快、占地面积小、政策支持力度大等优点，是并网光伏发电的主流。2、工程概述2.1 工程名称3kwp 并网型太阳能发电系统2.2 自然条件分析济南地处中纬度地带， 季风 明显，四季分明， 春季 干旱少雨， 夏季 温热多雨， 秋季 凉爽干燥， 冬季 寒冷少雪。 年平均气温 13.8 ℃， 无霜期 178 天， 气温最高 42.5 ℃ （ 1955 年 7 月 24 日） ， 最低气温零下 19.7 ℃（ 1953 年 1 月 17 日）。 最高月均温 27.2 ℃（ 7 月）， 最低月均温 -3.2 ℃（ 1 月） 。年平均降水量 685 毫米。年日照时数 1870.9 小时（ 2009 年）2.3 实施方案2.3.1 主要组成设备介绍本系统为并网型太阳能发电系统；主要由太阳能光伏组件，组串式太阳能逆变器组成。太阳能电池板： 太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本；。组串逆变器组串逆变器已成为现在国际市场上最流行的逆变器。组串逆变器是基于模块化概念基础上的，每个光伏组串（ 1kW-5kW ）通过一个逆变器，在直流端具有最大功率峰值跟踪，在交流端并联并网。许多大型光太阳能并网发电系统设计方案济南更易光伏科技有限公司 http://gengyigf.1688.com 电话： 0531-83381787 传真： 0531-83381787 第 3 页 共 22 页伏电厂使用组串逆变器。优点是不受组串间模块差异和遮影的影响，同时减少了光伏组件最佳点与逆变器不匹配的情况，从而增加了发电量。技术上的这些优势不仅降低了系统成本，也增加了系统的可靠性。同时，在组串间引入 “ 主 -从 ” 的概念，使得在系统在单串电能不能使单个逆变器工作的情况下，将几组光伏组串联系在一起，让其中一个或几个工作，从而产出更多的电能。最新的概念为几个逆变器相互组成一个 “ 团队 ” 来代替 “ 主 -从 ” 的概念，使得系统的可靠性又进了一步。目前，无变压器式组串逆变器已占了主导地位。 、根据用户要求，本方案为光伏并网系统，其原理如下图所示：2.3.2 设计依据本工程主要遵循和依据下列标准、文件《光伏系统并网技术要求》 GB/T19939-2005 ；《光伏系统电网接口特性》 GB/T20046-2006 《电能质量 供电电压允许偏差》 GB/T12325-2003 ；《电能质量 公用电网谐波》 GB/T14549-1993 ；《电能质量 三相电压允许不平衡度》 GB/T15543-1995 ；《电能质量 电力系统频率允许偏差》 GB/T15945-1995 ；《陆地用太阳能电池组件总 7 规范》 GB/T 14007-92 《太阳能电池组件参数测量方法》 GB/T 14009 － 92 《光伏（ PV）发电系统过电压保护—导则》 SJ/T11127-1997 《半导体逆变器通用技术条件》 JB-T7064-1993 《低压直流电源设备的特性和安全要求》 GB17478 《电磁兼容实验和测量技术》 GB/T17626 《电气装置安装工程盘、柜及二次回路接线施工及验收规范》 GB50171 《逆变电源》 Q/3201GYDY01-2002 《太阳能电源控制器》 Q/3201GYDY02-2002 《晶体硅光伏（ PV）方阵 I-V 特性的现场测量》 GB/T18210-2000 太阳能并网发电系统设计方案济南更易光伏科技有限公司 http://gengyigf.1688.com 电话： 0531-83381787 传真： 0531-83381787 第 4 页 共 22 页《地面用光伏（ PV）发电系统 概述和导则》 GB/T18479-2001 《太阳光伏电源系统安装工程施工及验收技术规范》 CECS 85： 96 《晶体硅光伏方阵 I-V 特性的现场检测》 GB/T 18210-2000 《建筑电气工程施工质量验收标准》 GB50303-2002 《高层民用钢结构技术规程》 JGJ99-98 《高层民用建筑设计防火规范》 GB50045-2001 《建筑抗震设计规范》 GB50011-2001 《安全标志》 GB/T2894-1996 《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》 GB50150-91 《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》 GB50169-92 《电气装置安装工程低压电器施工及验收规范》 GB-50254-96 《电气装置安装工程 1KV 及以下配线工程施工及验收规范》 GB50258-96 2.3.3 设计原则本工程设计在遵循技术先进、科学合理、安全可靠、经济实用的指导思想和设计原则下，着重考虑以下设计原则。先进性原则： 随着太阳能技术的发展，太阳能电源设计必须考虑先进性，使系统在一定的时期内保持技术领先性，以保证产品具有较长的生命周期。实用性原则： 太阳能电源系统设计充分考虑我国太阳能电源设备生产现状，选用有大规模实际工程应用经验的产品，采用先进成熟的技术，保证产品的稳定性、可靠性和可维性。经济性原则： 太阳能电源系统设计在保证系统各项技术指标的前提下，努力降低工程、设备成本，提高系统的性能价格比，保护用户的投资效益。3、系统整体设计3.1 系统方案确定本项目采用组串式并网发电系统方案。系统由电池组件 PV 阵列，逆变器等部件组成。3.1.1 太阳能电池板选择本系统拟采用单晶硅 260W太阳能光伏组件（图片仅供参考）太阳能并网发电系统设计方案济南更易光伏科技有限公司 http://gengyigf.1688.com 电话： 0531-83381787 传真： 0531-83381787 第 5 页 共 22 页260W(260)电池板规格参数电性参数类型 单晶硅 250-60P 最大功率（ Pmax） 260W 最大功率点的工作电压（ Vmp) 30.6V 最大功率点的工作电流（ Imp) 8.33A 开路电压（ Voc） 38.3V 短路电流（ Isc ） 8.85A 最大保险丝额定电流 20A 尺寸 1650*990*25MM 重量 18.5kg 工作温度 ‘ -40 ℃ ~+85℃’最大系统电压 1000V(IEC ） /600V （ UL）功率公差 3% 最大功率（ Pmax）温度系数（ TK Pmax） ‘ -0.45 ℃ 开路电压（ Voc） 温度系数（ TK Voc） ‘ -0.35% ℃ 短路电流（ Isc ） 温度系数（ TK Isc ） 0.06%℃额定电池工作温度 45℃3.1. 2 逆变器选择：太阳能并网发电系统设计方案济南更易光伏科技有限公司 http://gengyigf.1688.com 电话： 0531-83381787 传真： 0531-83381787 第 6 页 共 22 页并网逆变器是并网光伏电站中的核心设备。它的可靠性、高效性和安全性会影响到整个光伏系统。 对于光伏并网系统逆变器的选型， 应注意以下几个方面的指标比较：（ 1）光伏并网系统必须对电网和太阳能电池的输出情况进行实时监测，对周围环境做出准确判断，完成相应动作，如对电网的投、切控制，系统的启动、运行、休眠、停止、故障等状态检测，以确保系统安全、可靠的工作。（ 2）由于太阳能电池的输出曲线是非线性的，受环境影响很大，为确保系统能最大输出电能，需采用最大功率跟踪控制技术，通过自寻优方法使系统跟踪并稳定运行在太阳能光伏系统的最大输出功率点，从而提高太阳能输出电能利用率。（ 3）逆变器输出效率：大功率逆变器在满载时，效率必须在 95%以上。在 50W/m2 的日照强度下，即可向电网供电，在逆变器输入功率为额定功率 10%时，也要保证 90%以上的转换效率。（ 4） 逆变器输出波形： 为使光伏阵列所产生的直流电源逆变后向厂区电网并网供电，就必须使逆变器的输出电压波形、幅值及相位与公共电网一致，实现无扰动平滑电网供电。（ 5）逆变器输入直流电压的范围：要求直流输入电压有较宽的适应范围，由于太阳能电池的端电压随负载和日照强度的变化范围比较大，这就要求逆变器在较大的直流输入电压范围内正常工作，并保证交流输出电压稳定。（ 6）光伏发电系统作为分散供电电源，当电网由于电气故障、误操作或自然因素等外部原因引起中断供电时，为防止损坏用电设备以及确保电网维修人员的安全，系统必须具有孤岛保护的能力。（ 7）另外应具有显示功能；通讯接口；监控功能；宽直流输入电压范围和完善的保护功能等。逆变器参数输入数据（ DC）最大直流输入功率 [Wp] 3200最大直流输入电压 [V] 500最大输入电流 [A] 18MPPT 跟踪路数 1MPPT 跟踪范围 [V] 80-450太阳能并网发电系统设计方案济南更易光伏科技有限公司 http://gengyigf.1688.com 电话： 0531-83381787 传真： 0531-83381787 第 7 页 共 22 页直流输入路数 1输出数据 (AC)额定交流输出功率 [W] 3000最大输出功率 [W] 3000最大输出电流 [A] 13.5电网类型 单相允许电网电压 [V] 180～ 260电网频率 [Hz] 50/60功率因数 0.9 超前 ~0.9 滞后总谐波畸变 (THD) <3% （额定功率）效率最大效率 97.6%欧洲效率 97%设备保护交流短路保护 集成接地故障保护 集成电网监测 集成漏电流保护 集成常规数据体积 (宽 * 高 * 厚 )[mm] 344*274.5*128mm重量 [kg] 8.5运行温度范围 [ ℃ ] -25 ～ +60相对湿度 0～ 95%海拔高度 [m] ≤ 2000防护等级 IP65拓扑结构 无变压器夜间功耗 [W] ＜ 1 散热方式 自然对流噪声等级 [dB] <40dB显示 LCD通讯接口 RS485/RS232质保期 [年 ] 5备注：符号“※”表示标准配置3.1.3 电缆：采用光伏专用电缆，型号 SPV-4 型号 : PV1-F ●标称截面 : 4mm2 ●额定电流 : 55A ●芯数： NO. 1 ●导体：铜丝结构 NO./mm 56/0.30 太阳能并网发电系统设计方案济南更易光伏科技有限公司 http://gengyigf.1688.com 电话： 0531-83381787 传真： 0531-83381787 第 8 页 共 22 页●导体绞合外径： 2.60mm ●绝缘 最小壁厚 ： 0.5mm ●护套 最小壁厚 ： 0.5mm ●成品电线外径 ： 6.1 ± 0.1mm ●导体电阻（ 20℃）：≤ 5.09 Ω /km ●试验电压 kV/min ： 6.5/5 No breakdown ●额定温度 : -40~ ﹢ 90℃●导体最高温度 : ﹢ 120℃●参考短路允许温度： 200℃ 5S ●使用寿命 : ＞ 25 年（ -40~ ﹢ 90℃）●额定电压 : DC:1.8kv AC U 。 /U: 0.6/1kv ●工作环境温度 ℃： -40~ ﹢ 90 ●工作电压 AC/DC（ KV）： 0.6~1.0/1.8 ●耐气候性 : UV ●阻燃 : 单根垂直燃烧 (IEC60332-1)●耐日光测试： HD605/A1 3.2 支架：采用钢结构支架。钢支架性能稳定，制造工艺成熟，承载力高，安装简便，广泛应用于民用、工业太阳能光伏和太阳能电站中。其中，型钢均为工厂生产，规格统一，性能稳定，防腐性能优良，外形美观。组合钢支架系统，其现场安装，只需要使用特别设计的连接件将槽钢拼装即可，施工速度快，无需焊接，从而保证了防腐层的完整性。所以选择钢架作为支架3.2.1 太阳能光伏支架的组件选购以槽型钢为主要支撑结构构件的成品支架。拼装支架的最显著优点是拼装、拆卸速度快，无需焊接；所有支架构件均为工厂生产，防腐涂层均匀，耐久性好；施工速度快，美观。3.2.2 太阳能光伏支架底座的连接方式太阳能光伏支架的底座安装主要有四种方式， 即直接埋入式、 预埋件连接、 地锚法和混凝土块配重等。选用直埋式施工简便，只需要使用开孔机在现场开孔并灌注混凝土，在混凝土未凝固之前将槽钢直接插入孔中即可。太阳能光伏支架的结构设计池板是矩形的，就可以将排布分为横向排布和竖向排布。横向排布，多用于双排电池板布置的项目；竖向排布，多用于单排电池板布置的项目。太阳能并网发电系统设计方案济南更易光伏科技有限公司 http://gengyigf.1688.com 电话： 0531-83381787 传真： 0531-83381787 第 9 页 共 22 页3.2.3 倾角的设计由于济南处于北半球，考虑到成本问题，支架采用固定式。光伏阵列正向赤道是其获得最多太阳辐射能的主要条件之一。一般情况下，方阵朝向正南（即方阵垂直面与正南的夹角为 0°）。系统的光伏阵列处于北半球，支架的倾角设计成当地的纬度加 5°。即 31° 43′ 12〃 +5° =36° 43′ 12〃考虑到防风，各个支架之间要留有一定的距离，并且行与行之间也要留出一定的距离。3.3 设计流程：采用 12 块太阳能电池板组成 4*3 的光伏阵列。 其中全部块串联。 拟选用采用型号 GW3000-NS 逆变器，满载 MPPT电压范围 200-500V。将 12 块光伏组件全部串联接逆变器，从逆变器经过交流配电箱和计量表接入电网。3.4 系统安全为了保证光伏并网发电系统安全可靠， 防止因雷击、 浪涌等外在因素导致系统器件的损坏等情况发生，系统防雷接地装置必不可少。系统的防雷接地装置措施有多种，本方案拟采用抑制型或屏蔽型直击雷保护措施，如架设避雷带、避雷网和避雷针等，防止直击雷击中太阳能光伏组件和支架。对于引下线，拟采取多根均匀布置方式以降低引下线沿线压降，减少侧击的危险，也使引下线泻流产生的磁场强度减少。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，选择附近土层较厚、潮湿的地点，挖 1~2 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 10mm2 铜芯电缆，接地电阻应小于 4 欧姆。3.5 设备清单一览表产品名称 型号及规格数量（单位： 套）备注光伏板260W 单晶硅光伏板 A 级正公差1650*990*25mm 12 逆变器 GW-3000-NS 1 交、直流配电箱避雷、反冲、漏电保护、脱压失扣等 2电缆 APV-4 1 钢结构支架承载力高性能稳定， 防腐性能优良1 双向计量表 1 合计太阳能并网发电系统设计方案济南更易光伏科技有限公司 http://gengyigf.1688.com 电话： 0531-83381787 传真： 0531-83381787 第 10 页 共 22 页4、并网申报流程5、项目成效效益分析光伏电池组件质保 20 年，行业领先A.通过了抗盐雾和氨腐蚀等国家权威测试B.可承受风压 2400Pa，雪压 7200Pa C.优秀的弱光环境发电性能，阴天也能发电D.输出功率年衰减率小于 0.7%，第 20 年组件的功率不低于初始功率的 80.70%，高于行业标准。1、系统经济效益分析1）该项目总投资约 2 万元2）电站 25 年寿命期内平均电价按 1 元 / kWh 计算（考虑用户侧电价上涨因素），按照国家相关政策分布式光伏发电可获得 1.05/ kWh 的电价补贴，故本项目的发电收益为 1.05 元 /kWh 。3）年平均发电收益及系统寿命期发电收益该项目 25年寿命周期内， 年均发电量 4750kWh ， 寿命期内累计产生电能 11.875 万千瓦时。 电价按 1.05 元 / kWh计算，年平均发电收收益为 0.5 万元，系统寿命期发电收益为 24 万 12.5 元。预计 4 年回收成本。太阳能并网发电系统设计方案济南更易光伏科技有限公司 http://gengyigf.1688.com 电话： 0531-83381787 传真： 0531-83381787 第 11 页 共 22 页2、环境效益分析太阳能供电系统能源供给几乎全部来自太阳能，而太阳能为绿色能源，不会产生任何污染和任何气体排放量，符合国家的节能减排、环保政策。采用油机供电系统则要燃烧大量的柴油，柴油发电机组燃烧一般并不充分，因此会向大气中排放 CO、NOX 、 SO2 等有害气体以及地球温室效应的主要制造者 CO2；采用市电供应系统因为长距离输电线路损耗会比较大，而市电大都源于火力发电厂，在燃烧大量的煤炭的同时也会向大气中排放 NOX 、 SO2、 CO2 等有害气体。太阳能供电系统的能耗、气体排放量最低，且远低于其它供电模式。我国常规电能以煤炭发电为主，煤炭发电量占全国总发电量的 75%以上， 2001 年我国煤炭发电厂平均每千瓦时电能耗用为每千瓦时电能耗用 360 克标准煤。根据相关统计光伏系统每发电 100 千瓦时， 可节省燃油 44 升或省煤 36 千克， 这也意味着少排放 99.7 千克的二氧化碳、 1.18 千克的二氧化硫和 0.430 千克氮氧化物。同时减少因火力发电产生的 27.2 千克粉尘，节约 400 升净水。该 3.12KW 系统建成后年预计 25 年总发电量 11 万 KWh ，可省燃油 74800 升或节省标准煤 61200 千克，这也意味着少排放 169490 千克的二氧化碳、 2006 千克的二氧化硫和 731 千克氮氧化物。 同时减少因火力发电产生的 46240 千克粉尘，节约 68 万升净水。3、项目推广前景分析（ 1）教育意义项目可实时采集系统的实际运行情况， 能够展示项目的当前发电功率 ,日发电量累计 ,月发电量累计 ,年发电量累计 ,总发电量累计 ,累计 CO2 减排等参数， 让人们参与到节能减排的活动中来。 同时， 项目的实施不仅能够有利于规范大楼工作人员的能耗消费行为，充分体现了可再生能源的窗口和宣传教育基地的作用。（ 2）社会意义太阳能光伏发电的能量来源于取之不尽，用之不竭的太阳能，且在太阳能光伏发电的过程中，不会给空气带来污染，不破坏生态，是一种清洁安全的能源，同时又具有在自然界不断生成、并有规律得到补充的特点，所以称得上可再生的清洁能源。由于不排放二氧化碳，所以对解决全球气候变暖问题有着非常好效果，同时对解决无电地区用电和缓解电网的压力有着很好的作用。国家补贴参考文件： 发改价格 [2013]1638 号摘要：对分布式光伏发电实行按照全电量补贴的政策，电价补贴标准为每千瓦时 0.42 元。山东省参考文件：鲁价格一发〔 2013〕 119 号摘要： 2013-2015 年并网发电的光伏电站上网电价确定为每 kWh1.2元（含税，下同），高于国家标杆电价部分由省级承担。 已享受国家金太阳示范工程补助资金、 太阳能光电建筑应用补助资金以及我省新能源产业发展专项资金扶持项目不再享受电价补贴。附 1 《单晶硅光伏组件检测报告》附 2 《 GW-3000-NS并网型逆变器检测报告》附 3 《众泰 DZ47-60 小型断路器检测报告》附 4 《 3.12kw 家庭式分布电站设计施工图》