太阳能光伏并网发电电站设计方案实例

太阳能并网光伏发电系统 唐山建筑工程中等专业学校新校区 太阳能光伏并网发电系统 初步设计方案 中海阳（北京）能源科技有限公司 2008 年 9 月 太阳能并网光伏发电系统 目 录 一. 设计依据 .1 1. 唐山建工中专学校新校区概况1 2. 环境及资源情况 .3 3. 总体设计原则 .4 1） 美观性 .4 2） 太阳辐射量 .4 3） 电缆长度 .5 4） 屋顶面形状 .5 二. 系统设计 .6 1. 系统方案及其特点 .6 1） 方案描述 .6 2） 方案特点 .9 2. 系统框图和参数 .10 3. 电站总体布局 .13 4. 光伏阵列在屋顶面的安装方式和布置方案15 1） 光伏阵列的安装方式 .15 2） 光伏阵列布置方案 .16 5. 不同布置方案的发电量计算18 三. 主要部件设计、选型及技术性能25 1. 系统部件选型原则 .25 2. 太阳能电池组件及其固定和接线装置25 1） 太阳能电池组件 .25 2） 太阳能电池组件的固定装置26 3） 太阳能电池组件的接线箱27 3. 并网型逆变器和交、直流配电柜28 1） 并网型逆变器 .28 2） 直流配电柜 .28 3） 交流配电柜 .29 4. 控制与监测系统 .29 1） 控制 .29 2） 监测 .31 3） 报警 .31 4） 显示方式 .32 5） 系统保护 .33 四. 施工组织设计方案 .34 1. 施工组织实施方案 .34 1） 概述 .34 2） 项目实现目标 .35 3） 项目实施部署 .35 4） 项目实施方案流程图 .37 太阳能并网光伏发电系统 2. 关键部位的施工方法及技术要求41 1) 太阳能电池组件在屋顶上的安装固定 41 2) 接线箱、线槽的安装 41 3) 逆变器和交、直流配电柜的布置和安装 41 4) 导线和布线系统 42 3. 施工质量及安全保证措施 .46 4. 施工进度及劳动力计划 .48 5. 施工机具及检测机具 .49 6. 项目组织结构 .50 五. 技术支持与售后服务 .51 1. 维修技术人员情况 .51 2. 应急维修时间安排 .52 3. 维修服务收费标准 .52 4. 主要零配件价格和来源渠道53 5. 其它服务承诺 .53 六. 投标单位的情况介绍及相关业绩54 1. 中海阳（北京）能源科技有限公司情况介绍及业绩54 1) 概况54 2) 经营范围 55 3) 太阳能项目业绩 56 七. 效益分析 .58 1、节能效益分析 .58 2、环境影响分析 .59 3、社会效益分析 .60 4、市场需求分析 .62 5、示范项目推广前景分析 .62 附件 .64 太阳能并网光伏发电系统 唐山建筑工程中等专业学校新校区 太阳能光伏并网发电系统工程 一. 设计依据 1. 唐山建工中专学校新校区概况 学校成立于 1981 年 4 月，原名为唐山市建工局中等专业学 校，1984 年 4 月，经河北省人民政府批准，命名为唐山市建筑工 程职工中等专业学校。2002 年 6 月经唐山市人民政府批准增挂唐 山市建筑工程中等专业学校普通中专校牌。 学校建筑面积 10200平方米， 建有学生公寓． 食堂． 招待所． 多 功能教室．电工实验室，多媒体教室。学校自主开发了校园网，并 已并入 Internet网。 有标准化教室 24 个， 能容纳 1200人同时开课。 学校的硬件建设为教师和学生提供了完备的教学环境， 学习环境和 生活环境。 学校现有在岗教职工 69 人。专职教师４３人，其中本科学 历 37 人，高级职称 7 人，中级职称 27 人。已有 5 名教师取得了 建设部建筑企业项目经理培训师资证书， 1 人取得了国际项目管理 认证师资格证书。 在办学层次上，学校巩固原有的中技、中专专业的办学中， 加强同哈尔滨工业大学、天津大学、河北建筑工程学院等高等学校 联合办学，设立函授站，积累了丰富的高等教育办学经验和管理经 验，为学校的发展奠定了坚实的基础。同时，学校与北京交通大学 1 太阳能并网光伏发电系统 联合办学设立“北京交通大学唐山教学中心”， 进行本科和专科的学 历教育。 目前， 学校全日制在校生人数 610人， 函授在校生６０８人。 同时为唐山市建设局培训中心，具有建设部 A 类二级和省建设厅 B 类一级培训资质，具有国际工程项目管理（IPMP）认证资质， 是中国建筑装饰协会培训中心工作站， 是国家职业技能鉴定所，承 揽唐山建设系统的岗位培训和职业培训。 图 1 唐山建工中专学校新校区图 太阳能发电系统的光伏阵列将安装于唐山建工中专学校新校 区的屋顶，与屋顶结构工程及屋面排水等有关工程配合设计，形成 2 太阳能并网光伏发电系统 一个统一、和谐、美观的整体。 唐山建工中专学校新校区变配电室,按照太阳能发电电站的设 计原则,为了达到太阳能电池组件阵列与太阳能发电电站控制室最 大限度的直线距离。结合图书大厦的实际情况,本设计方案将太阳 能发电电站控制室设定在变配电室中,预计占地面积约 20平米。 太阳能发电系统通过图书大厦的一个变配电室与电网并联， 利用电网作为蓄电装置，以保证阴雨天无太阳时对负载的供电。 2. 环境及资源情况 唐山位于河北省东部。 地理位置为东经 117 度 31分至东经 119 度 18 分，北纬 39度 03 分至 40 度 28 分；南北长 115 公里，东西 宽 116 公里。辖玉田、丰润、遵化、迁西、迁安、滦县、滦南、乐 亭、唐海、丰南十个县（市） ，路南、路北、开平、东矿、新区五 个区和芦台、汉沽两个农场。总面积 12955平方公里。 气候属于暖温带半湿润季风型大陆性气候。背山临海，地形复 杂，地方气候多样，气候资源丰富。具有冬干、夏湿、降水集中、 季风显著、四季分明等特点。本市的风随季节变化而变化。冬季， 西伯利亚附近广大地区经常为较强的冷气团控制， 致使我市盛吹西 北风；夏季，受海洋暖湿气团影响，盛吹偏南风；春秋两季是冬季 风和夏季风的过渡季节，风向多变。本市风随季节变化的规律性很 明显。 各县（市）的多年年平均气温在 10-11.3℃之间。 一月为最冷 3 太阳能并网光伏发电系统 月，全市一月平均气温为－6.4℃。全市极端最低气温曾达－28.2 ℃，1978 年 12 月 29 日出现在迁安。七月为最热月，全市平均气 温为 25.2℃。全市极端最高气温曾达 40.4℃，1972年 6 月 10日出 现在玉田。气温年较差全市平均为 31.6℃。 我市太阳幅射资源比较丰富，年平均太阳幅射量为 122.52 千卡 /平方厘米。年平均日照时数为 2684.5 小时。全市大于等于 0℃的 积温年平均为 4348.5℃。非常适合建太阳能光伏发电站。 3. 总体设计原则 1） 美观性 由于本项目的公众影响力，美观与否十分重要。太阳能电池组 件安装在图书大厦屋顶上。 布局设计与安装方式应与屋顶结构密切 配合，保持屋顶的风格和美观。 应尽可能将太阳光伏阵列安放在远处地面能够看到的位置，并 和屋顶的设计保持协调一致，布局宜采用对称方案。 2） 太阳辐射量 为了增加光伏阵列的能量输出，所有的太阳能电池组件均应普 照在阳光下，并获得尽可能大的太阳辐射。太阳能电池组件应避免 互相遮光，以及被高塔和屋顶四角阴影遮挡，保证所有电池组件全 天得到光照。 4 太阳能并网光伏发电系统 应在可能条件下，通过对太阳光伏阵列的安排，获得最大的能 量输出。 3） 电缆长度 为了实现以下目的，从太阳能电池组件到逆变器以及从逆变器 到变电所的电力电缆应尽可能保持在最短距离： 减小线路的压降损失，提高系统的输出能量； 减小电缆尺寸以降低成本，同时减轻屋顶负荷并增加其灵 活性。 由于连接电缆的长度较长，应尽可能按最短距离布置电缆。 4） 屋顶面形状 唐山建工中专学校新校区的图书大厦屋顶面形状非常复杂， 前半部分为隔扇型，后半部分为水泥屋顶平面结构。根据业主要求 在隔扇中部两侧均有透光玻璃结构， 预将该屋顶部分玻璃改用双波 太阳能光伏组件，以增大太阳能并网电站的容量，也是这个大厦的 人文、节能环保及高科技的综合体现。 如图 2 所示。光伏阵列的布置和安装必须充分考虑到这个特 点。 5二. 系统设计 1） 方案描述 并网型太阳能光伏发电系统是利用太阳太阳能电池组件将太 阳能转换成直流电能，再通过逆变器将直流电逆变成 50 赫兹、 230/400伏的三相交流电。逆变器的输出端通过配电柜与变电所内 的变压器低压端（230/400伏）并联，对负载供电，并将多余的电 能通过变压器送入电网。本系统无蓄电池储能设备，当阴雨天无太 阳时，由电网供电给负载。图 3 给出本项目光伏发电系统示意图。 1. 系统方案及其特点 6 图 2 唐山建工中专学校新校区图书大厦屋顶面三维图 太阳能并网光伏发电系统 太阳能并网光伏发电系统 图 3 唐山建工中专学校新校区光伏发电系统示意图 7 太阳能并网光伏发电系统 它包括以下主要部分： （1） 太阳电池阵列及其连接 图中 10KWp太阳电池光伏阵列由 60块增强型高效多晶硅太阳 能电池组件组成，每块电池组件功率 170Wp。将 4 块电池组件串 联成一串，共 15 串，将 15串分成 1 个子阵列。 上述所有太阳能电池组件和 1个接线箱均安装、 固定在屋顶上。 （2） 并网型逆变器和交、直流配电柜 整个光伏阵列的输出汇集到直流配电柜。直流配电柜接到并网 光伏系统特别设计的容量为 700W的逆变器，得到 50 赫兹、3 相、 200 伏（线电压）的交流输出。整个系统共 15 台逆变器（外加部 分户外串式逆变器） ，它们的输出端接入交流配电柜。 （3） 逆变器 本控制器的功能包括： 最大功率点跟踪。 逆变器的自动启动和关断控制。 各种保护功能。 （4） 数据采集处理和远程监测显示系统 本系统具有采集、监控和显示多项功能，包括太阳幅照度、环 境温度和电池组件温度、主要电路的电压和电流、各个电池组件子 8 太阳能并网光伏发电系统 阵列和逆变器的工作状况等的检测和监控，直流、交流输出功率和 发电量的计算与储存，以及各种故障的显示、报警等。 2） 方案特点 本方案的特点如下： 采用增强型高效多晶硅电池组件，外形美观，效率高，运 行可靠。 采用多台逆变器并联供电，提高了供电的可靠性，并可以 提高逆变器子系统的运行效率。在光伏阵列发电量低的时 候，可以切除一台（或两台）逆变器，将负荷转到其他逆 变器上，增加其负荷量，使其运行在高效区；同时，使被 切除的逆变器处于待命状态，减少其内部损耗。另外，如 果有一台逆变器发生故障，其他逆变器可接过其负荷，仍 可以保证供电量不变。在最不利的情况下（如逆变器均已 达到额定功率值）发生故障，维修期间，仍可保证 80%以 上的供电能力。 控制系统采用最大功率点跟踪控制，使整个系统有较高的 能量输出。 采用先进的数据采集和远程监控系统，整个光伏系统的运 行状况一目了然，有很好的显示度。并可通过互联网或 Modem，传送运行数据。 9 太阳能并网光伏发电系统 10 2. 系统框图和参数 1） 系统框图 系统框图如图 4所示。 太阳能并网光伏发电系统 图 4 唐山建工中专学校新校区光伏发电系统框图 11 太阳能并网光伏发电系统 2） 系统及主要部件参数 （1） 太阳能电池组件 型号：CSE3170 总数：60 串联组件数：4 并联支路数：15 组件最大功率：175Wp 组件效率：13% 组件最佳工作电压：35.9V 组件最佳工作电流：4.8A （2） 逆变器 型号：Sunny Boy SB 700 额定功率：700W 数量：15 最大直流输入功率：670W 最大直流输入电压：200V 最大交流功率：600W 额定交流电压：220-240V 频率：50Hz（与电网相同） 电流谐波：3% 功率因数：cosφ=1 12 太阳能并网光伏发电系统 13 最大效率：93.4% （3） 系统参数 光伏阵列： 光伏峰值功率：10.20Kw 电池组件总数量:60 光伏阵列面积:100m 2 逆变器： 逆变器数量：15台 逆变器最大直流功率：10.05kW 逆变器最大交流功率：9.00kW 逆变器效率：99% 年发电量:11318 kWh 3. 电站总体布局 经过对现场的考察和比较，并考虑到现实的可能性，将安装 15台逆变器及交、直流配电柜的控制室放在图书大厦的变配电室， 通过附近的电缆竖井连接到最靠近的市电变压器连入电网。 我们认为，总体说来，这样的安排基本体现了布局美观、合 理，走线较短的原则。图 5 示出本电站及校园照明的总体布局。 太阳能并网光伏发电系统 图 5 电站的总体布局图 14 太阳能并网光伏发电系统 4. 光伏阵列在屋顶面的安装方式和布置方案 1） 光伏阵列的安装方式 根据业主的要求，光伏阵列应安装在唐山建工中专学校新校 区的图书大厦屋顶上，并与图书大厦屋顶结构工程、图书大厦屋顶 封顶工程及屋面排水工程等有关工程密切配合，保证屋面的美观、 和谐、协调。 为此，我们对光伏阵列的安装方式及布置方案进行了科学、 合理的考虑和比较。我们考虑了两种主要安装方式： （1） 像通常地面安装那样，将太阳能电池组件面朝南，通过 支架与地面成一个倾角（参考唐山市的纬度） ； （2） 将太阳能电池组件紧贴屋顶面，顺着屋顶面的坡度安 装。 针对这两种安装方式，根据美学效果，可接受到的太阳辐射 量以及接线电缆长度，我们考虑了三种光伏阵列布置方案。利用中 海阳能源公司的 WinSize 软件（该软件已被 20 多年来在世界各地 的成功实践所验证，证明是行之有效的） 。对此种安装方式的各三 种布置方案，进行了发电量计算。计算的结果表明，第一种安装方 式的发电量虽比第二种安装方式约高 3%左右，但第一种安装方式 存在如下严重缺点： （1） 由于屋顶面的形状极其复杂，各处的倾角及方位角均不 一致，要在这样一个复杂的屋顶面上，使太阳能电池组 15 太阳能并网光伏发电系统 件与地面保持相同的倾角，无疑是非常困难的，给安装 工作带来极大的麻烦。 （2） 由于屋顶面的坡度各处均不相同，如果使太阳能电池组 件与地面保持相同的倾角，势必与屋顶面的角度参差不 齐。有的部位紧贴屋顶面，有的部位会翘起，整体看来 与屋顶面非常不协调。 （3） 安全性差。由于光伏阵列是安装在离地面高约 38 多米 的屋顶上，大风季节，特别是台风来临时，承受的风载 荷很大。而贴屋顶面安装显然就小多了。 （4） 必须要有很坚固的支架，大大增加了屋顶面的承载重 量，对屋顶面的要求也大大提高。 综上所述，我们放弃第一种安装方式而拟采用第二种安装方 式。它的特点是：安全性好、安装维护简便、对图书大厦屋顶面的 要求低，特别是与屋顶面的结构协调、和谐，随屋顶面一同起伏， 无论从哪一个角度看去都比较美观，符合太阳能发电设计的原则。 2） 光伏阵列布置方案 （1） 布置原则 美学角度和视觉效果； 可接受到太阳辐射量或年发电量； 光伏阵列到控制室的走线距离； 安装的难易。 16 太阳能并网光伏发电系统 17 （2） 布置方案评价标准的说明 美学效果： 美学效果在本项目中是一个非常重要的评价因素，为了保持屋 顶的风格，必须充分重视太阳能电池组件布置与屋顶的协调一致。 将太阳能电池组件尽可能放在地面人群可以看到的位置，并与 屋顶风格一致的设计将获得最高的评价。 发电量： 为了得到最大功率输出，太阳能电池组件应尽可能放在日照时 间最长、太阳辐射量最大的位置，同时应避免塔楼和屋顶本身的遮 影影响。 将太阳能电池组件排列在功率输出越大的地方，评价越高。 走线距离： 指光伏阵列组件到逆变器的距离。为了降低线路压降损失以及 降低电缆成本和屋顶负载，应尽可能减少走线距离。 由于屋顶面东、西距离很长，所需电缆较长，因此走线距离越 短，评价越高。 易于安装： 在屋顶面倾斜度较小的地方安装太阳能电池组件将减少安装上 的困难，可以达到降低安装费用，减少安装时间的目的。 安装斜坡越小，评价越高。 太阳能并网光伏发电系统 5. 不同布置方案的发电量计算 1） 基本情况 计算方法： 采用中海阳能源公司的 WinSize 计算软件，此软件已被 20 多年来在世界各地的成功应用证明是行之有效的。 气象数据来源： 由于我们所掌握的唐山市当地的太阳辐射数据不够充分 和完善。为此，通过中海阳能源公司的数据库（数据库中有全 世界超过 3 万个地点的平均日照量和温度数据）来获取最适合 我们需要的环境数据。此外再通过完善的卫星数据库来帮助我 们获得上述数据库无法获得的数据以作为补充。图 6 所示为 WinSize 所使用的地面和卫星数据库采集点。 Ground and Satellite data in the WinSize Met database -90 -60 -30 0 30 60 90 -180 -150 -120 -90 -60 -30 0 30 60 90 120 150 180 Ground Satellite 图 6 地面和卫星数据库采集点 在本系统方案计算中，取用的是数据库中的河北唐山市（东经 117°31 ′，北纬 39°03′）数据。此数据来自唐山市过去 28年的气象记 18 太阳能并网光伏发电系统 录，具有相当的可靠性。另外我们参照了卫星数据库中北纬 39°、 东经 118°采集点（最靠近唐山市的采集点）的数据，用来作为计算 发电量的参考。 2） 影响光伏系统发电量的各种损失 尘土覆盖造成的发电量损失： 假设为 3%。这个假设可能是保守估计，事实上，唐山市 的尘土较少，阶段性的降雨也会清洗太阳能电池组件的表面， 所以实际损耗可能会较小。 系统压降损失：1.5% 逆变器效率：95% 计算模型 由于屋顶形状的复杂性，在布置光伏阵列的区域使用三维 屋顶模型分区计算倾角和方位角。 3） 发电量计算 （1） 系统设计 表1系统设计参数 名称 型号 总 数 效率 并联路数 串联组件数 最大功 率 最佳电压 太阳能电 池组件 ZHY170 60 13% 15 4 175 Wp 35．9V 逆变器 Sunny Boy SB 700 15 93．4% - - 670W 220V-240V （2） 计算参数与结果 表2计算参数与结果 A． 光伏阵列 19 太阳能并网光伏发电系统 B． 并网逆变器 20 太阳能并网光伏发电系统 C． 系统性能 21 太阳能并网光伏发电系统 22 太阳能并网光伏发电系统 23 太阳能并网光伏发电系统 D． 布线计算 24 太阳能并网光伏发电系统 25 三. 主要部件设计、选型及技术性能 1. 系统部件选型原则 寿命长，可靠性高； 效率高，性能稳定； 冗余性好，即使个别元器件发生故障，仍可保证安全运行； 与建筑物结合有很好的视觉效果，符合审美要求； 安装方便，不需要专用工具； 维护工作减少到最低程度（通常由半熟练工人每年进行一 次）； 设备适用于大范围的气候条件（温度、湿度）。 2. 太阳能电池组件及其固定和接线装置 1） 太阳能电池组件 基于以上原则，在太阳能太阳能电池组件的选用上，我们拟采 用技术上已经成熟， 效率较高且性能稳定的晶体硅太阳能电池组件。 考虑到国内太阳能电池组件的性能和国外先进水平比较尚有较大差 距，并充分考虑到这一工程的示范意义，经过反复比较，我们决定 采用中海阳能源公司的产品。 在唐山建工中专学校新校区中，我们综合考虑了效率、稳定性、 美观、价格等诸因素，拟选用中海阳能源公司的 ZHY 170增强型高 效多晶硅电池组件。 中海阳能源公司生产的 ZHY“3”系列太阳能电池组件具有严格 控制的电气参数和 25 年的性能保证，ZHY 170 的标称峰值功率为 170 瓦，采用了氮化硅涂层，以及适于快速安装的标有正负极的防 水密封引出线和接插头， 非常适用于与建筑物结合的并网光伏系统。 太阳能并网光伏发电系统 26 ZHY 170 符合以下质量和安全标准： 1) 保险公司实验室列出的电气和防火安全要求（C 级防火标 准） ； 2) TÜV Rheinland 二级设备合格证； 3) 欧盟的 89/336/EEC、72/23/EEC和 93/68/EEC 标准； 4) IEC 61215 标准，包括： 相对湿度为 85%时，太阳电池组件温度在- 40°C与 85°C 之间的重复循环试验； 模拟直径为 25 毫米（一英寸）的冰雹，以落地速度，对 太阳电池组件的冲击试验； 连续 1000小时，把太阳电池组件暴露在温度为 85°C，相 对湿度为 85%的环境下所进行的“湿热”试验； “热斑”测试； 太阳电池组件背面与正面加静载荷 2400 帕斯卡，以及正 面加 5400帕斯卡的静载荷（如冬天表面积雪） ，对太阳电 池组件进行抗静载荷能力测试。 2） 太阳能电池组件的固定装置 太阳能电池组件用角铁支架见图7，该系列支架由Q235“C”型 钢制成，并经过热镀锌防腐处理，该项目采用的P41系列支架由低碳 钢精确制成，表面镀锌或喷塑处理，支架标准厚2.5毫米,标准长度为 3米或6米。支架壁厚可制成2.0毫米和1.5毫米.用于轻型吊挂系统,其 均布载荷为正常支架均布载荷的0.8和0.6。 太阳能并网光伏发电系统 图7 支架 3） 太阳能电池组件的接线箱 每块ZHY 170太阳能电池组件有两根标着正、负极性的防水密 封接插头，所以非常便于各电池之间的相互接线（不需任何工具） 。 4块太阳能电池组件串联成一串后，接到接线箱，接线箱接入15串太 阳能电池组件，形成一个子阵列。本项目共使用1个接线箱，其主要 技术规格是： 接线箱型号：ZHYJX1000/60SS； 材料：厚度至少为1.6mm的不锈钢； 防护等级：IP 65； 有15组两路（正、负）直流输入，配合输入电缆的尺寸（约 2.5~4mm 2 ） ，分别装入适当的套管； 有1组两路（正、负）直流输出，配合输出电缆的尺寸（约 50~70mm 2 ） ，分别装入适当的套管； 接线箱内所有内置器件可承受60安/1000伏直流电； 接线箱内装有一个60安/1000伏直流双极断路器，以提供过 27 太阳能并网光伏发电系统 28 流保护和隔离； 接线箱内装有金属氧化物压敏电阻，以提供防雷保护； 接线箱用夹具固定到屋顶面板的垂直肋，不穿透屋顶面板 (可根据现场情况,灵活安装)。 3. 并网型逆变器和交、直流配电柜 1） 并网型逆变器 作为系统关键部件的逆变器，经分析比较，拟选用世界上技术 目前最先进的德国 SMA公司生产的 Sunny Boy SB 700逆变器。 该逆变器具有三组不同的输入电压范围；适合室内和户外安装；内 置全面系统显示屏，多种通讯方式可供选择；宽泛的环境温度范围； 提供包括服务热线在内的 SMA全球售后服务体系保障；具有 SMA 综合质量保证；设计简易，安装成本降低。Sunny Boy SB 700逆 变器是 SMA Sunny Boy组串系列逆变器的首款产品，从 1995年开 始就在全球广泛使用，运行稳定可靠。SB 700 设置成不同的输入电 压范围， 只需简单几步就可以满足不同系统的要求。 由于 SB 700 具 有三种不同的电压范围可供选择，是小型光伏电站系统的专业设备 选择。Sunny Boy SB 700逆变器的不同功率级别，为光伏组件提 供了最优化的配置选择。 2） 直流配电柜 直流配电柜的作用是将从屋顶上光伏阵列接线盒进来的多路直 流导线合并成两路电缆输出，接到逆变器上。每个逆变器配有一个 直流配电柜，所有直流配电柜按以下规格设计制造： 直流配电柜型号： ZHYMB 600/500SS（专门为本项目设计制 造）； 材料：厚度至少为1.6毫米的不锈钢； 太阳能并网光伏发电系统 29 防护等级：IP 65； 输入侧的所有部件可承受50A/600V直流电； 输出侧的所有部件可承受625A/600V直流电； 最多共有16组两路（正、负）直流输入，配合输入电缆尺寸 （约50mm 2 ），分别套入适当的套管。 有两组两路 （正、 负） 直流输出， 配合电缆尺寸 （约95mm 2 ） ， 装入适当的套管； 控制室房内的走线沿地板（通过线槽）或沿墙固定。 3） 交流配电柜 15台逆变器的输出接到交流配电柜，交流配电柜的数量为 1 台（控制室和变电所各一台）。 4. 控制与监测系统 1） 控制 （1） 最大功率点跟踪控制 太阳太阳能电池组件的工作点随温度、太阳幅照度和工作电压 等的变化而常常偏离其最佳运行点。为了使系统有尽可能高的运行 效率和能量输出，本系统采用了最大功率点跟踪控制技术，确保在 各种情况下，太阳能电池组件工作在最佳状态。 图 8示出 ZHY170的输出功率随温度变化的情况。可以看出， 随着温度的变化，与最大功率点相应的电压也将发生变化。最大功 率点跟踪控制将调节直流输出电压，直至找出功率最高点。确保太 阳能太阳能电池组件在该点工作。 太阳能并网光伏发电系统 功率（W） 电压（V） 图 8 ZHY3170的功率/电压曲线 （2） 防止孤岛效应 孤岛效应指的是在主电网电源切断之后，太阳能发电系统继续 发电并供给主电网。这是很危险的，因为如果维修人员正试图修复 主电网的故障时而太阳能电力仍然传送入主电网，就有可能发生伤 害。本系统控制器持续监测主电网，当主电网指标超出允许值时， 立即切断连接。 当电网电压在 0.1 秒到 10 秒时间内 （可调） 超出设置范围 （U min 、 U max ） ，或电网频率在 0.1 秒到 10 秒时间内（可调）超出设置范围 （f min 、f max ）时，逆变器子系统自动与电网断开。 只有当上述引起逆变器与电网断开的原因消除后，逆变器才可 以自动与电网重新接入。 30 太阳能并网光伏发电系统 31 2） 监测 （1） 本系统可测量、记录、显示以下参数和信息： 光伏阵列子系统的电压、电流和瞬时直流输出功率； 每个逆变器的直流输入电压、电流和瞬时功率； 每个逆变器的交流输出电压、电流、有功功率和无功 功率。 输入电网的有功功率和无功功率； 一年内的日发电量或由操作人员选定的从 1 小时到 1 年的某段时间内输入电网的电量； 电网频率； 太阳辐照度； 组件温度； 环境温度； 各个逆变器的接入/切除状态； 故障报警。 （2） 监测系统的最低采样速度为： 对与人员和设备安全无关的参数，每 10秒采样一次； 对与人员和设备安全有关的参数，每 0.5 秒采样一次。 （3） 本系统可储存一年中每10分钟的平均数据或累计数据， 还可以根据用户要求储存过去一个月的瞬时数据。 3） 报警 在下列情况下，系统将自动检测到的信息以报警的方式提供给 运行管理人员： 每个逆变器的输入电压超出允许范围（Umin、Umax ——直流） ； 光伏阵列每组并联支路的电流超出允许范围 （I max 、 I min 太阳能并网光伏发电系统 ——直流）； 光伏阵列子系统的直流电流泄漏大于50毫安。 4） 显示方式 （1） 微机现场监控 将一台外置的 Sunny Boy逆变器（见图 9）用 一 根 RS485数据线 与逆变器连接起来，再用一根 RS232数据线连接到微机上，即可从 微机上得到所需的数据和信息，并可对系统进行详细的分析。 图 9 Sunny Boy 逆变器 ③ 远程监控——互联网 将 Sunny Boy 逆变器的第二个串行端口接到一台调制解调器 （modem） ，通过拨号方式，就可以在远处和现场的所有监控设备进 行通讯。系统的安全可由设定的密码予以保证。 这种方式不仅可以在远处了解系统的运行情况，而且有利于远 处的技术人员对系统的监控和维修。 作为本方案的一个示例，我们可以设立一个监控网络系统，如 图 10所示。 从而不仅可使全世界的人看到唐山建工中专学校新校区 的太阳能光伏发电系统，而且也可领略到唐山建工中专学校新校区 优美的建筑风格。 32 太阳能并网光伏发电系统 图 10 网络监控系统 5） 系统保护 （1） 防雷保护 太阳光伏阵列、接线箱、交、直流配电柜和逆变器等金 属外壳均作等电位连接， 并接到建筑物的共同接地装置； 每组光伏子阵列的输出端、交、直流配电柜和逆变器的 输入、输出端均通过金属氧化物压敏电阻接地，以防护 雷电的电磁感应过电压。 为了保证系统在雷雨等恶劣天气下能够安全运行，要对 这套系统采取防雷措施。主要有以下几个方面： （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，选择光电厂附近土层较厚、潮湿的地点， 挖一 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）在配电室附近建一避雷针，高 15米，并单独做一地线，方 法同上。 33 太阳能并网光伏发电系统 34 （3） 太阳电池方阵电缆进入配电室的电压为 DC220V， 采用 PVC 管地埋，加防雷器保护。此外电池板方阵的支架应保证良好的接地。 （4）并网逆变器交流输出线采用防雷箱一级保护（并网逆变器 内有交流输出防雷器） 。 （2） 过流和短路保护 逆变器和交流配电柜装有断路器或熔断器，作为过流或短路保 护。 （3） 反向截流保护 每个光伏子阵列的输出端接有反向截流二极管，以防止电流反 向流入太阳能电池组件。 四. 施工组织设计方案 1. 施工组织实施方案 1） 概述 本方案覆盖总承包合同项目执行的全过程，即包括系统总体设 计、部件设计、设备制造、采购、运输、现场施工及施工管理等。 本方案的目的是保证唐山建工中专学校新校区 10kW 太阳能发电系 统建设符合下述规定： 相关国际、国家标准、规范 合同中业主的要求 有关的行业规定 本方案将使所有参加项目人员清晰了解其工作职责、内容和计 划进度等，同时使业主了解本公司的计划执行情况，以保证项目的 顺利实施。 太阳能并网光伏发电系统 35 2） 项目实现目标 （1） 安全 系统的安全设计是向用户提供合格服务的一个重要组成部分， 对用户而言，为其提供安全、简单、方便的供电系统是极为重要的。 同时保证项目实施过程中的设备和人身安全也是非常关键的。 （2） 质量 本公司十分重视为用户提供高质量的服务，这种认识将贯穿从 承接项目、技术设计、设备采购、现场施工到建成发电、维修服务 的全过程。 （3） 进度 保证项目进度的有效管理是为用户提供高质量服务的重要部 分。本公司承诺在满足安全和质量要求的前提下，合理安排设计、 采购、施工工作，按规定高质量完成项目建设任务。 3） 项目实施部署 （1） 前期动员 从投标开始，选定本项目的主要技术和管理人员，并以他们为 核心形成项目组。这样自合同签定起就可以立即开始工作，节省了 通常所需的组成项目组、动员人力的时间。并保证项目管理、设计、 设备制造调试、采购、施工等主要人员在项目刚开始时就已了解、 熟悉项目的情况和要求。 （2） 组织和人员安排 在项目负责人的统一领导下，统一组织项目参加单位人员成立 系统设计组、设备制造组、采购组、质量保证组和现场工程施工组， 选派高素质、有经验人员中的骨干人员担任组长，各组相互配合。 在技术上由总工程师统一把关。为了协调不同单位、不同国籍人员 协调工作，特别选定 2 名项目行政助理协调项目实施过程中的行政 太阳能并网光伏发电系统 36 事务。为确保工作的高质量和工程进度，本公司将十分重视并仔细 考虑各组人员的安排，充分发挥每个人的特点和长处，做到人尽其 才。 （3） 系统设计 中海阳（北京）能源科技有限公司及其合作伙伴中海阳能源公 司有极其丰富的设计安装光伏发电系统的经验，并从事系统中控制 逆变器、监控系统、太阳能电池组件的设计制造。两个公司强强联 合，选派最好的专家组成了包括总体设计、电气、自动控制、计算 机、机械、建筑、空气动力学、工程管理等方面的专家的系统设计 组。这些国际、国内知名专家组成的设计组保证了其技术方案的先 进性和科学性。 （4） 设备制造 根据总体和分部件设计要求，太阳能电池组件采用增强型多晶 硅高效电池，由中海阳能源公司按其本身符合 ISO9001质量认证的 和国际通用的质量标准制造。根据该系统的要求，光伏阵列接线箱 和直流配电柜参照以前类似系统由中海阳能源公司特别设计制造。 控制逆变器和监控系统由德国 SMA公司制造。我们在 10年前就开 始和 SMA 公司合作，其生产的光电、风电控制逆变和监控系统的 技术和质量处于国际领先地位。交流配电柜由总体系统设计组设计 后，选用最好的元器件在国内加工制造。 （5） 设备采购 为保证采购工作的正常进行，由公司专设的采购组负责采购活 动。采购服务工作的范围从调查国内外市场选择合格厂商起，直到 合格的产品运送到现场，包括厂商评定、询价、采购、催货及设备 运输的全过程。采购设备的型号和生产厂家必须经过系统设计组和 总工程师的批准，并由质量保证组认可方可最终确定。需采购的设 太阳能并网光伏发电系统 37 备除太阳能电池组件、控制逆变器、监控系统、交直流配电柜等主 要设备外，还包括各种电线电缆、走线槽、各种固定件连接件、施 工工具、检测仪器仪表等。 （6） 质量保证 由质保组负责监督设备制造和施工的质量，实行质量控制一票 否决制。对重要的设备制造及安装过程实行全程监控。 （7） 项目施工 现场施工计划委托当地有电气及建筑安装施工资质的公司具体 施工。施工监理及技术负责人将由本公司选派，他们具有丰富的光 伏发电项目施工经验。对各主要部件的现场调试和联调，我公司将 派相应的工程师和设备供应商的技术人员一起进行。 4） 项目实施方案流程图 （1） 项目实施指导思想 世界标志性的并网光伏和建筑有机结合的典范， 充分体现 高科技、环保的理念； 技术和设备国际一流，质量第一，施工标准化、规范化、 科学化； 项目可持续发展； 充分考虑和唐山市图书大厦总体建筑的协调， 充分考虑和 屋面板及电网等相关部分的配合。 （2） 设备采购流程图 本计划覆盖了采购的全过程，包括：市场调查、厂商评定、询 价、采购、催货、产品检验及运输，如图 11 所示。