分布式屋顶光伏设计过程(史上最全)

一、 信息准备 （ 1） 获取企业信息，包括注册信息、注册资本、经营行业、经营状况及营业执照等。 （ 2） 查验土地信息，企业是否有土地证、房产证，即是否有房屋的独立产权。 （ 3） 电费缴费单，即企业月电费缴费单据，建议收集前 1 整年 12 月的电费清单。 （ 4） 项目地址、屋顶面积及租金价格、当地补贴电价、开发类型（有无居间人费用） 。 （ 5） 项目是否已进行发改委备案。 （ 6） 项目是否有接入报告及批复。 （ 7） 现场照片（包括厂区、预计安装光伏的屋顶、厂区配电室）等。 （ 8） 基本收益计算（根据厂房面积、装机预测规模、当地电价及补贴计算基本收益） （ 9） 项目交通状况，厂区区域情况、场地情况，附近是否有其他光伏电站，是否有明 显大面积阴影遮挡。 二、 现场踏勘 2.1 光资源专业踏勘内容 （ 1）确定项目地经纬度； （ 2）根据房屋状况确定组件朝向； （ 3）综合考虑确定组件倾角； （ 4） 建筑外 （如东南西其他高大建筑或者树木电线杆等） 阳光遮挡情况和建筑本身 （女 儿墙、广告牌、通风管、风机等）遮挡情况； 2.2 电气专业探勘内容及收资 （ 1） 收资： 1 配电系统图，以便后期确定接入方案； ， 2 厂区总平面图，标注接入点配 电情况； 3 拟接入点建筑配电室平面图，并网柜、监控设备等摆放位置； 4 厂区电缆敷 设图； （ 2） 询问月平均用电量、用电费用、电价、主要用电负荷和 主要用电时间段。计量 表位置、个数，配电设施产权界限，上一级变电站情况需了解； （ 3） 前往建筑配电室，查看进线总开关的容量、变压器的容量； （ 4） 以走线方便节约为原则，初步选定逆变器、并网柜的安 装位置； （ 5） 获取当地已有光伏发电项目年发电小时、辐照量、四季 变化情况等； （ 6）获取建筑自身、周围环境确定电缆桥架、跨建筑线缆通道形式及走向； （ 7）获取原有防雷接地设施现情况，是否需要改变以及增加； （ 8）进行建筑物拍照（全景照、 45°全景、建筑南向情况、建筑女儿墙、建筑屋面情 况及屋面障碍物） （ 9）进行电气设备拍照（包括配电装置全景、配电装置及变压器铭牌信息、配电室内 总系统图、桥架及线缆位置拍照） 2.3 土建及结构专业踏勘内容 （ 1）确定屋顶类型及屋面情况； （ 2）查看防火层材料及工艺； （ 3） 拿到建筑及结构图纸进行屋顶荷载计算， 确定屋面承载力是否满足新装光伏要求； 三、设计阶段 3.1 光资源专业设计内容 （ 1）设备初步选型 （ 2）倾角间距确认 （ 3）组件排布，设备位置确定 （ 4）组串接线、直流电缆清册 3.2 电气专业设计内容 （ 1） 交流电缆敷设、桥架设计 （ 2） 防雷接地设计 （ 3） 系统电气原理图 （ 4） 设备电气原理图 （ 5） 监控系统原理图 （ 6） 设计总说明，图纸目录等其它图纸 3.3 土建及结构专业设计内容 （ 1） 屋顶光伏支架图 （ 2） 逆变器安装图 （ 3） 箱变、汇流箱安装图 （ 4） 金具大样图 附一：结构专题说明 一、光伏组件及其支架安装的前提条件 在既有建 （构） 筑物屋面上大面积的安装太阳能光伏组件及其支架， 均应对既有建 （构） 筑结构的可靠性进行评定、 验算或重新设计， 在验算或重新设计加固后满足安全性、 耐久性 要求的前提条件下，方可进行光伏组件及其支架的安装。 二、光伏支架的要求 光伏支架的设计使用年限为 25 年，安全等级为三级，重要性系数不得小于 0.95；抗震 设防类别为丁类；基础的设计使用年限同建构筑物的。 三、光伏支架及连接件材料要求 光伏支架宜选用钢材， 材质应符合现行国家标准 《钢结构设计标准》 GB 50017 的规定。 光伏支架的构件及连接件一般采用冷弯薄壁型钢、铝合金、热轧钢材。 当光伏支架结构构件选用冷弯薄壁型钢时，宜符合下列规定： （ 1）支架柱选用冷弯薄壁型钢时，可采用圆管、矩形管及槽形截面； （ 2）支架梁选用冷弯薄壁型钢时，可采用矩形管、槽形、卷边 U 形截面或卷边槽形截 面； （ 3）檩条选用冷弯薄壁型钢时，可采用槽形、 Z 形或卷边 U 形截面。 （ 4）支撑宜采用张紧的圆钢或冷弯薄壁型钢截面构件。 钢支架的防腐根据材质应按照现行 《建筑钢结构防腐技术规程》 、 《冷弯薄壁型钢钢结构 技术规范》 、 《铝合金建筑型材》等的相关规定设计。 四、屋面光伏组件的安装方法 建 （构） 筑物的屋面， 从外观上来分， 可以分为坡屋面和平屋面； 从屋顶表层材料来分， 主要有混凝土（或砂浆）屋面及彩钢板（瓦）屋面。由于每种屋面的具体构造做法和屋面压 型钢板类型的不同，光伏组件在屋面上的安装，应因地制宜，选取安全、经济、适用的安装 方法。下面主要介绍几种光伏组件安装的方法。 1 平顶屋面 1.1 不破坏屋面防水方案 1——设置混凝土基础法 将预制或现浇的钢筋混凝土条形基础直接布置在平顶屋面上 （条形基础没有与屋面结构 相连） ，光伏支架与条形基础上部预留的地脚锚栓连接，参见附图 1.1-1~3。此种方法适用 于光伏组件承受较小风荷载的情况。 附图 1.1-1 平顶屋面上设置混凝土基础 附图 1.1-2 混凝土基础 附图 1.1-3 组件支撑固定结构 1.2 不破坏屋面防水方案 2——配重法 采用预制混凝土块， 压覆在光伏支架的底框梁上， 布置比较灵活， 缺点是底框梁紧贴楼 面，容易锈蚀， 同时预制块的位置容易被人为的移动，影响光伏组件及光伏支架的安全。参 见附图 1.2-1~3。此种方法适用于光伏组件承受较大风荷载的情况。 附图 1.2-1 平屋顶上光伏支架的负重安装 附图 1.2-2 负重框 附图 1.2-3 组件支撑固定结 构 1.3 破坏屋面防水安装光伏支架的方法 2 金属压型钢板坡屋面 2.1 压型钢板的类型 屋面压型钢板， 根据屋面压型钢板之间连接方式的不同， 可分为四种类型， 分别为搭接 型屋面板、扣合型屋面板、 180 度咬合型及 360 度咬合型，参见附图 2.1-1~3。根据屋面板 类型的不同，应采用不同的连接件。 附图 2.1-1 搭接型压型屋面板 附图 2.1-2 扣合性压型屋面板 附图 2.1-3 咬合型压型屋面板（ 180 度） 附图 2.1-4 咬合型压型屋面板（ 360 度） 2.2 搭接型和扣合型压型钢板屋面上光伏组件的安装 附图 2.2-1 搭接型扣合型压型钢板上安装 附图 2.2-2 固定连接结构 附图 2.2-3 固定连接结构的侧视图 2.3 咬合型压型钢板屋面上光伏组件的安装 附图 2.3-1 咬合型压型钢板屋面 附图 2.3-2 底部连接及铝合金轨道固定 2.4 常见的压型钢板固定做组件 五、既有屋面上增设光伏组件的重点工作 1、对原有建筑物安全性的鉴定工作； 2、防止因增设光伏组件而导致屋面渗漏。 附二：光资源及电气专题 (为方便描述，以北京密云某分布式项目为例 ) 一、 光资源分析 1.1 太阳能资源 地球上太阳能资源的分布与各地的纬度、 海拔高度、 地理状况和气候条件有关。 资源丰 度一般以全年总辐射量和全年日照总时数表示。 就全球而言， 美国西南部、 非洲、 澳大利亚、 中国西藏、中东等地区的全年总辐射量或日照总时数最大，为世界太阳能资源最丰富地区。 我国属太阳能资源丰富的国家之一，全国总面积 2/3 以上地区年日照时数大于 2000 小 时 /平方米。 项目场址 我国太阳能资源分布 按照日照辐射强度上图中将我国分为四类地区。 一类地区（最丰富带）全年辐射量在 6300MJ/m²以上。主要包括青藏高原、甘肃北部、 宁夏北部、新疆南部、河北西北部、山西北部、内蒙古南部、宁夏南部、甘肃中部、青海东 部、西藏东南部等地。 二类地区（很丰富带）全年辐射量在 5040～ 6300MJ/m²。主要包括山东、河南、河北东 南部、山西南部、新疆北部、吉林、辽宁、云南、陕西北部、甘肃东南部、广东南部、福建 南部、江苏中北部和安徽北部等地。 三类地区（较丰富带）全年辐射量在 3780～ 5040MJ/m²。主要是长江中下游、福建、浙 江和广东的一部分地区，春夏多阴雨，秋冬季太阳能资源还可以。 四类地区（一般带）全年辐射量在 3780MJ/m²以下。主要包括四川、贵州两省。此区是 我国太阳能资源最少的地区。 一、二、三类地区，年辐射量不小于 3780 MJ/m²，是我国太阳能资源丰富或较丰富的 地区，面积较大，约占全国总面积的 2／ 3以上，具有利用太阳能的良好条件。四类地区虽 然太阳能资源条件较差，但仍有一定的利用价值。 表 2 太阳能资源等级表 年总辐射量 等级 最丰富带 很丰富带 较丰富带 一般 年总辐射量 （ kWh/m²） ≥1750 1400～ 1750 1050～ 1400 ＜ 1050 平均日辐射量 （ kWh/m²） ≥4.8 3.8～ 4.8 2.9～ 3.8 ＜ 2.9 资源等级编号 （ MJ/m²） Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ ≥6300 5040～ 6300 3780～ 5040 ＜ 3780 1.2 NASA 卫星监测数据 美国航空航天局（ NASA）通过对卫星观测数据的反演，可提供分辨率为 3— 110公里的 太阳辐射数据。 NASA的数据库已经成为中国光伏行业获取太阳能资源数据最主要的来源之 一。 NASA官方网站可以通过项目所在地经纬度快速查询项目所在地气象参数， 包括： 气温， 辐射量，风速，湿度等。 表 3 NASA监测气象数据（东经 116.8，北纬 40.33） 月份 一月 二月 三月 四月 气温° C -10.90 -6.40 1.30 10.90 湿度 % 0.47 0.46 0.41 0.34 总辐射量 kWh/m² 85.3 102.5 147.3 174.9 气压 kPa 94.80 94.70 94.30 93.80 风速 m/s 3.60 3.70 4.00 4.60 五月 六月 七月 八月 九月 十月 十一月 十二月 月平均 年总和 17.90 21.80 22.70 21.30 16.90 9.70 -0.20 -7.70 8.11 0.37 0.51 0.68 0.69 0.56 0.47 0.48 0.47 0.49 195.0 180.6 164.0 149.7 136.2 114.7 84.0 74.1 134.02 1608.2 93.50 93.20 93.10 93.50 94.00 94.50 94.70 94.90 94.08 4.10 3.50 3.00 2.70 3.00 3.40 3.80 3.60 3.58 1.3 Meteonorm 软件气象数据 Meteonorm 软件是由瑞士专业光伏研究与气象研究团队合作开发的一款软件， 其数据可 靠性得到了全球范围光伏从业者的证实。 其基本原理是， 以全球范围内的 7756 个观测站 （其中亚洲 1787 个） 数据作为基础数据 库， 结合卫星监测数据。 在计算地球上任意一个点的气象数据时， 软件自动在以站点为中心 1000km 范围内搜索参考观测站，若在计算站点 50km 范围内有参考观测站，则以观测站数据 作为站点数据。若观测站在 50km 以外，软件通过插值算法结合观测站数据与卫星监测数据 计算得出站点气象数据。 若在 300km 范围内未找到参考观测站， 软件以卫星观测数据作为站 点气象数据。 本数据基于真实的气象观测站数据以卫星监测数据作为补充， 兼顾了由于距离 原因引起的差异，最终计算得出站点的气象数据，其数据是相对可靠的。 表 4 meteonorm 软件气象数据（东经 116.8，北纬 40.33） 月份 一月 二月 三月 四月 五月 六月 七月 八月 九月 十月 十一月 十二月 月平均 总辐射 kWh/m² 73.8 90.3 131.3 153.9 183.9 174.2 155.5 145.5 131.5 105.5 73.2 63.3 123.49 散射 kWh/m² 26.1 30.2 54.7 71.8 97.1 101.1 85.1 81.1 61.7 43.7 32.3 25.5 59.20 气温° C -3.2 0.3 7.4 14.9 21.2 24.8 26.8 25.4 20.6 13.3 4.5 -1.9 12.84 风速 m/s 2.89 2.80 3.39 3.30 3.00 2.49 2.30 2.10 2.19 2.30 2.59 2.99 2.70 年总合 1481.9 1.4 北京市气象站数据 本次项目选用的气象站为北京市南郊观测站， 其地理位置位于 E116° 28′， N39° 48′。 根据北京市气象局提供的太阳能总辐射资料，最近 30 年（ 1983-2012 年）的太阳能年 总辐射量见下表。 表 5 北京市气象站 1983-2012 年太阳能月辐照度 年份 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 表 6 北京市气象站 1983-2012 年太阳能月辐照度 月份 一月 二月 三月 四月 五月 六月 七月 八月 九月 十月 十一月 十二月 总辐射 kWh/m² 67.9 84.9 123.2 146.7 169.6 158.5 144.9 136.4 119.0 96.5 67.2 57.9 总辐射量 5403.9 5345.4 4776.0 5200.6 4920.8 4829.8 4836.8 4743.8 4916.7 4788.7 年份 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 总辐射量 4917.8 4802.8 4881.1 4810.5 5076.9 4926.3 4990.7 5149.8 4912.9 4883.4 年份 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 总辐射量 4917.8 4802.8 4881.1 4810.5 5076.9 4926.3 4990.7 5149.8 4912.9 4883.4 月平均 年总合 114.4 1372.7 1.5 气象数据对比 表 7 不同来源数据水平面总辐射量对比表 kWh/m² 月份 一月 二月 三月 四月 五月 六月 七月 八月 九月 十月 十一月 十二月 月平均 全年 NASA 85.3 102.5 147.3 174.9 195.0 180.6 164.0 149.7 136.2 114.7 84.0 74.1 134.02 1608.2 METEONORM 73.8 90.3 131.3 153.9 183.9 174.2 155.5 145.5 131.5 105.5 73.2 63.3 123.49 1481.9 北京市气象站 67.9 84.9 123.2 146.7 169.6 158.5 144.9 136.4 119.0 96.5 67.2 57.9 114.4 1372.7 表 8 数据对比 来源 Meteonorm数据 美国宇航局 NASA数据 北京市气象局 总辐射量 (kWh/m²) 1481.9 1608.2 1372.7 差异率 0 +8.52% -7.37% 从上表所列数据可以看出， NASA数据、 Meteonorm数据与北京气象局数据有一定差异， NASA数据偏大， 超过 Meteonorm数据约 8.52%。 根据光伏行业多年累积项目经验， 业界普遍 认为 NASA数据相对偏高。 meteonorm辐射量数据参考了项目场址周边多个气象站实测数据， 如距离场址 54公里的北京气象站，距离 299公里的大同气象站，距离 121公里的天津气象 站。因此， meteonorm数据具有比较高的参考价值，本阶段选用 Meteonorm数据作为发电量 计算依据。 本项目场址位于北京市密云区，气候比较湿润、光照较为充足， 本工程水平面年 总辐射量在 1481.9kWh/m²，属于我国太阳能资源二类地区，太阳能资源很丰富，非常适宜 于建设大规模的光伏发电项目。 1.6 其它气象条件 北京的气候为典型的北温带半湿润大陆性季风气候， 夏季高温多雨， 冬季寒冷干燥， 春、 秋短促。全年无霜期 180～ 200 天，西部山区较短。 2007 年平均降雨量 483.9 毫米，为华北 地区降雨最多的地区之一。降水季节分配很不均匀，全年降水的 80%集中在夏季 6、 7、 8 三 个月， 7、 8 月有大雨。 北京太阳辐射量全年平均为 112～ 136 千卡 /厘米。 两个高值区分别分布在延庆盆地及密 云县西北部至怀柔东部一带，年辐射量均在 135 千卡 /厘米以上；低值区位于房山区的霞云 岭附近， 年辐射量为 112 千卡 /厘米。 北京年平均日照时数在 2000～ 2800 小时之间。 最大值 在延庆县和古北口， 为 2800 小时以上，最小值分布在霞云岭，日照为 2063 小时。夏季正当 雨季， 日照时数减少， 月日照在 230 小时左右； 秋季日照时数虽没有春季多， 但比夏季要多， 月日照 230～ 245 小时； 冬季是一年中日照时数最少季节， 月日照不足 200 小时， 一般在 170～ 190 小时。 密云区气候属暖温带半湿润大陆性季风性气候，年平均气温为 11.5℃。 1 月平均气温 4.9℃，最低气温零下 19.1℃； 7 月平均气温 25.7℃，最高气温达 40.5℃。年日照 2750 小 时，无霜期 195 天左右。年均相对湿度 50%，年均降雨量约 625 毫米，为华北地区降水量较 均衡的地区之一全年降水的 75%集中在夏季。 表 9 密云区极端气象数据 年平均气温 极端最高气温 极端最低气温 年均相对湿度 30 年平均降水 30 年最大冻土深度 11.5℃ 40.5℃ -19.1℃ 50% 625mm 85cm 1.7 光伏系统设计 通过光伏组件将太阳辐射能转换为电能的发电系统称为光伏发电系统。 光伏发电系统的 运行方式，可分为离网运行和并网运行两大类。 本工程为光伏并网发电系统， 该系统主要由光伏阵列、 并网逆变设备、 数据采集及监控 系统、阵列架体、交、直流电力网络、交流配电柜组成。系统示意图如下图。 本项目为屋顶分布式光伏发电项目， 屋顶大小不一， 朝向不一致， 因此逆变器宜采用组 串型逆变器，通过多路 MPPT 跟踪，匹配不同的朝向，不同电压的串联，设计更灵活，更有 效的利用屋顶面积。 集线箱 逆变器 并网 配电 装置 用电 负载 公共 电网 太阳能电池阵列 传感器 数据采集 监控显示 图 9-系统示意框图 1.8 主要设备选型 1.8.1 光伏组件 光伏组件的功率规格较多， 从 1Wp 到 600Wp 国内均有生产厂商生产， 且产品应用也较为 广泛。由于本工程系统发电容量为 10MWp，所以应优先选用单位面积容量大的光伏组件，以 减少占地面积， 降低光伏组件安装量。 通过市场调查， 在目前技术成熟的大容量光伏组件规 格中，光伏组件选择效率高的单晶硅组件，目前市场主流单晶硅组件为 158MM\166MM\182MM 电池片的 60 片和 72 片半片组件， 158MM 电池片为早期规格，目前已被 166MM 和 182MM 电池 片取代， 182MM 的电池片的组件产线规模不够充足，因此本项目选择 166MM72 半片组件。 其技术参数比较如下表： 表 10 光伏组件参数表 组件种类 单位 455W 峰值功率 开路电压 短路电流 工作电压 工作电流 外形尺寸 重量 最大功率温度系数 开路电压温度系数 短路电流温度系数 组件转换效率 W V A V A mm kg %/℃ %/℃ %/℃ % 455 49.5 11.66 41.7 10.92 2094× 1038× 35 23.5 -0.37 -0.29 0.06 20.9 1.8.2 组串逆变器 逆变器是光伏发电系统的核心设备和技术关键， 它将电池方阵发出的直流电转换为易于 长进行远距离传输的交流电， 并网型逆变器还可以根据并网点的电能特性调整逆变器交流输 出侧的频率、电压、电流、相位、有功和无功。在光伏发电领域，逆变器可谓是光伏电站的 “心脏” ，承担首电能变换、并网控制、电能质量、智能监控、安全保护等光伏电站核心功 能的实现任务。 在光伏发电系统中，逆变器 MPPT 方案决定了光伏方阵是否可以发 挥出最大的效能，逆变器的转换效率的高低也是决定光伏电站发电量高低的关键因 素，逆变器并网控制算法的优劣决定了并网点电能质量的高低，逆变器的可靠性和 安全保护措施直接关系到光伏电站能否最大限度地持续运行，逆变器的智能监控功 能是实现光伏电站优化运行的基础。 目前，应用于并网光伏电站的逆变器种类众多，各有优缺点。就类型而言，光 伏逆变器传统上分为组串式逆变器、集中式逆变器集散式逆变器三种。 （ 1）组串式逆变器 组串型逆变器小巧轻便，易于安装，具有高度灵活性，可以做成单组串接入， 也可以多个组串接入逆变器的不同 MPPT 通道中，确保每一光伏组串都具有最大功 率输出。组串型逆变器的各 MPPT 回路不受组串间模块差异和遮影的影响，同时减 少了光伏组件最佳工作点与逆变器不匹配的缺陷，可以更好的跟踪太阳能组串的最 大功率，从而增加了发电量。经某知名逆变器厂商实际测试，在早晨和傍晚组件有 遮挡的情况下，组串型逆变器相对集中型逆变器具有较明显的优势。经其测算，考 虑机房散热及环境检测设备功耗、 逆变器风扇功耗、 直流电缆电压差导致的 MPPT 损 失、组串失配带来的 MPPT 损失等方面差异，折算到全天发电量，组串型逆变器比 集中型逆变器的发电量提高约 2%。 且组串型逆变器系统冗余度高， 当单个组串型逆 变器退出运行时，不影响其他逆变器的工作，对整个光伏电站发电量影响较小。 （ 2）集中式逆变器 集中式逆变器最大特点是系统的功率高，单位千瓦价格较低。但集中型逆变器 只能跟踪直流汇流后的功率曲线运行，不能检测和跟踪每一光伏组串的最佳电流和 电压，且由于不同光伏组串的输出电压、电流往往不完全匹配 (特别是光伏组串因多 云、树荫、污渍等原因被部分遮挡时 )，故对于地形复杂光伏阵列布置变化较多的大 型电站，不能跟踪各组串的实际最大功率点，采用集中逆变的方式会导致逆变过程 的效率降低和电能质量的下降，且单机故障时，整个电池阵列单元将全部停运。 (3) 集散式逆变器 集散式逆变器在传统光伏汇流箱基础上，增加 DC/DC升压变换硬件单元，构成 智能集散式汇流箱实现了最多每 2串 PV组件对应 1路 MPPT的分散跟踪功能， 大大降低 了因组件参数不一致，局部阴影、仰角差异等因素导致的效率损失。同时，改进的 光伏汇流箱输出电压升高到 800V以后，至逆变器实现集中逆变，逆变器交流输出电 压升高到 520V，从而最大限度上见笑了交直流线缆传输损耗和逆变器发热损耗，有 效提升系统效率。 本项目为屋顶分布式光伏发电项目， 屋顶大小不一， 朝向不一致， 因此逆变器宜采用组 串型逆变器，通过多路 MPPT 跟踪，匹配不同的朝向，不同电压的串联，设计更灵活，更有 效的利用屋顶面积。 逆变器初步拟选择 125kW 并网型组串式逆变器，共 70 台。 逆变器参数如下表： 表 11 逆变器参数表 125kW逆变器型号 绝对最大输电压 MPPT 输入电压范围 峰值效率 MPPT数量 每组 MPPT可接入串数 中国效率 额定交流输出功率 最大交流输出电流 额定交流输出电压 额定交流频率 防护等级 功率因数 (cosφ) 电流波形畸变率 1100Vdc 200V-1000V 99% 10 2 98.3% 125kW 160.4A 500Vac 50Hz IP65 0.99 3%(额定功率 ) 1.9 光伏组串设计 光伏组件的串联数需根据拟选光伏组件以及逆变器的主要技术参数， 结合工程所在地极 限工作温度通过以下公式计算得出： 计算所得组件串联数 N≦ 19，为方便安装 N 取 18。 由于本工程为分布式光伏发电项目， 利用厂区屋顶和停车区域安装光伏组件， 彩钢瓦屋 顶光伏组件采用沿屋面平铺的形式，屋顶分南北坡坡度均为 5%，约 3 度。 本工程共选用 455Wp 单晶硅组件 21996 块，合计 10008.18kWp。根据组件电气参数及组 件布置形式选用 18 块串联的形式， 总计 1222 串， 每台逆为器接入 18 串， 分别接入 70 台逆 变器中，接入交流汇流柜，再通过升压变压器接入并网柜，并入厂区 10kV 交流母线上。 1.20 发电量计算 密云地区水平面年均日照辐射总量为 1481.9kWh/m²，属于太阳能资源二类地区，具有 建设光伏发电项目较好的光照条件。 根据目前国内已经建成的光伏电站运行数据可知，我国常规光伏电站效率普遍在 75%-82%左右， 结合 PVSYST 模拟结果以及国内其它已建成光伏电站实测数据， 本项目各项修 正系数如下表所示。 表 12 系统效率估算修正系统统计表 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 效率损失项目 太阳入射角损失 辐射强度损失 阴影损失 灰尘遮挡损失 温度损失 组件质量损失 组件串并联不匹配损失 直流电缆线损 并网逆变器效率损失 变压器效率损失 交流电缆线损 其它损失（故障检修停机等） 修正系数 98.0% 98.0% 98.0% 98.0% 97.5% 99.0% 81.3% 99.0% 98.5% 97.5% 98.0% 99.0% 99.0% 电站的系统效率 本工程暂不考虑气候极端变化等不可预见自然现象。 （ 1）发电量计算基础条件及数据： 组件斜面年峰值辐射小时数：平铺为 1481.9h/m 。 系统效率 :81.3%。 组件年衰减率 :本工程拟选用优质高效单晶硅光伏组件，其首年功率衰减 2.5%，其后每 年衰减 0.7%，前 10 年功率衰减 10%，后 15 年功率衰减 10%。 设计装机容量 : 10008.18kWp。 2 （ 2）计算结果如表 : 表 13 25 年发电量一览表 时间 第 1 年 第 2 年 第 3 年 第 4 年 第 5 年 第 6 年 第 7 年 第 8 年 第 9 年 第 10 年 发电量（万度） 1206.0 1175.9 1167.6 1159.5 1151.3 1143.3 1135.3 1127.3 1119.4 1111.6 时间 第 11 年 第 12 年 第 13 年 第 14 年 第 15 年 第 16 年 第 17 年 第 18 年 第 19 年 第 20 年 发电量（万度） 1103.8 1096.1 1088.4 1080.8 1073.2 1065.7 1058.3 1050.9 1043.5 1036.2 时间 第 21 年 第 22 年 第 23 年 第 24 年 第 25 年 发电量（万度） 1028.9 1021.7 1014.6 1007.5 1000.4 总发电量 27267.3 （万度） 年均发电量 1090.7 （万度） 二、电气设计 2.1 电气一次 2.1.1 设计主要引用标准、规范如下： GB/T19939-2005《光伏系统并网技术要求》 GB/T19964-2012《光伏发电站接入电力系统技术规定》 GB/T20046-2006《光伏（ PV）系统电网接口特性》 GB/T16895.32-2008《建筑物电气装置》第 7-712 部分：特殊装置或场所的要求（太 阳能光伏 PV 电源供电系统） GB/T20046-2006《光伏（ PV）系统电网接口特性》 GB/T17468-2008《电力变压器选用导则》 GB/T50054-2011《低压配电设计规范》 GB/T50064-2011《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范》 GB50034-2013《建筑照明设计标准》 DL/T5222-2005《导体和电器选择设计技术规定》 《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》等相关电气规范；其他相关的国家、行 业标准规范，设计手册。 2.1.2 接入系统方案 1光伏发电工程接入电力系统方案： 1）接入系统原则 结合光伏电站所处的位置、光伏电站供电范围内电网结构和电网内现有电压等级等配 置因素，本光伏发电站接入系统的原则主要考虑以下几个方面： a)分层原则，为了充分发挥网络的传输效益，根据电站规划容量的不同，分别接到相 应的电压网络上。 b）结合厂区电源使用情况、接入系统情况及厂区电网资源，选择合理的接入点。 c）发电厂接入系统一般不超过两个电压等级 (不包括发电机侧电压 )，以简化电厂主 接线； d）电站接入系统方案在满足有关技术要求情况下，尽可能节省投资 2）接入系统方案 现阶段本报告暂提出接入系统设想，便于电站进行总体布置，下阶段待接入系统专题 设计通过相关部门审查后，以批准的接入系统方案为准。 本期工程规划装机容量为 10MW， 本期一次建成。 本项目屋面布置相对集中， 光伏方阵 所发电力经升压变压器升压至 10kV， 接入本项目新建集装箱式 10kV开关站， 10kV并网线路 以 2回 10kV电缆线路就近接入 10kV电网。 发电量意向“自发自用，余量上网” 。 2.1.3 电气主接线 用户现有电网情况 厂区共设置 1座 10kV开闭站， 10kV开闭站由上级 35kV变电站的不同母线段各引来一 路 10kV电源回路， 10kV开闭站为箱式开闭站。上级 35kV变电站提供的两路 10kV电源回路 为两路独立电源，沿道路引至 10kV 开闭站。厂区内各个厂房内部均在首层配置高低压配电 室，每个建筑厂房内配置 2台 1250kVA变压器，低压 380V开关柜采用单母线分段设置。 新增光伏后电网情况 1）光伏部分 本工程规划容量 10MWp， 光伏方阵共安装 21996块 455Wp单晶硅光伏组件， 每 18块组 件串联为 1个组串回路，共组成 1222串。每 18串（或 16 串）组件接入 1个 125kW组串式 逆变器。光伏组件发出的直流电共经过 70台 125kW逆变器逆变后转变为交流电，分别汇流 至 4台 2500kVA箱式变压器升压至 10kV。 2） 10kV开关站部分 本项目配置集装箱式 10kV配电室 2套。 每套集装箱式 10kV 配电室内建设一段 10kV 单母线，共布置 5 面 10kV 手车式户内高 压开关柜，分别为光伏进线柜 2面、 PT柜 1面、出线柜 1面、计量柜 1面。 本项目以二路 10kV电缆线路并入联合厂房内 10kV母线并网。 3） 380/220V站用电 本项目配置 1面低压站用电柜， 布置于本项目新建的集装箱式二次设备室内， 为本项目 全部站用负荷供电， 站用电工作电源设置双电源自动切换装置， 两路互为备用的电源引自联 合厂房内附近配电室内的不同段的低压备用回路 (每路容量要求为 100kVA)， 以保障 10kV开 关站内电气设备安全可靠地运行。 2.1.4 主要电气设备选择 1）短路电流： 光伏电站 10kV母线短路水平与总配电室 10kV母线保持一致，选用 25kA/4s短路水平 设备。 10kV箱式变电站低压侧短路水平按 50kA选择。 380/220V 站用电电气设备短路电流水平与联合厂房低压配电设备保持一致，按 50kA 选择。 2）主要电气设备选择： 电站主要电气设备选择原则：在满足正常运行、短路和过电压等各种要求的前提下， 选择有成熟运行经验、 技术先进、 安装运行维护方便和经济合理的产品。 电气设备均按正常 持续工作条件选择， 三相短路及过电压等进行校验。 在满足以上要求前提下尽量选择技术先 进、安装运行维护方便和经济合理的产品，根据 DL/T5222-2005《导体和电器选择设计技术 规定》和 GB50797-2012《光伏发电站设计规范》来选择光伏发电站内导体和设备。 （ 1）屋顶光伏区部分 a.光伏组件 本工程光伏组件拟选用 455Wp单晶硅光伏组件。 b.逆变器 本工程逆变器拟选用 125kW组串型逆变器，额定输出电压 3× 288V/500V,3W+PE。 （ 2） 10kV高压开关柜 10kV配电柜选用 KYN28-12型铠装移开式交流金属封闭开关柜， 采用加强绝缘型结构， 一次元件主要包括真空断路器、操动机构、电流互感器、避雷器等，运行灵活、供电可靠。 综合保护装置安装在开关柜面板。 主要参数： 型式： 10kV铠装移开式交流金属封闭开关设备 型号： KYN28-12 额定短路开断电流（有效值） ： 25kA 额定短路关合电流（峰值） ： 63kA 额定动稳定电流（峰值） ： 63kA 4s热稳定电流（有效值） ： 25kA 外壳防护等级： IP4X 断路器 型号：真空断路器 额定电流： 630A 额定短路开断电流： 25kA 额定短路关合电流（峰值） ： 63kA 额定动稳定电流（峰值） ： 63kA 额定短时耐受电流 /时间： 25kA/4S （ 3） 10kV箱式升压变 考虑到当地电网及接入情况， 通过箱式升压变就地升压为 10kV。 由于低压侧电流较大， 考虑线路的综合布置，低压侧采用框架断路器保护。 型式：三相双绕组干式变压器 容量： 2500kVA 变比： 10± 2× 2.5%/0.5kV 调压方式：无励磁调压 联接组标号： D， y11 短路阻抗： 10% （ 4）关于无功补偿装置选型： 由于根据 GB/T19964《光伏发电站接入电力系统技术规定》要求，光伏电站的无功电 源包括光伏并网逆变器及光伏电站无功补偿装置。 光伏发电站安装的并网逆变器应满足额定有功出力下功率因数在超前 0.95~滞后 0.95 的范围内动态可调。 现阶段暂不考虑配置无功补偿装置，仅利用逆变器的无功调节能力。最终无功补偿设 备容量以批准的接入系统方案为准。 （ 5）关于中性点接地设备选型： 现阶段暂不配置中性点接地设备，最终中性点接地设备选型以批准的接入系统方案为 准。 2.1.5 防雷、接地及过电压保护设计 1、光伏阵列区接地及防雷 在光伏阵列区域及 10kV 箱式升压变，周围敷设以水平接地体为主，利用原厂房基础 做为引下线， 联合构成的闭合回路的接地装置， 供工作接地和保护接地之用。 水平接地体采 用 60x6的热镀锌扁钢， 接地网使用导电防腐涂料。 接地网寿命按 30年计算。 接地装置符合 现行规范的规定。 该接地采用方孔接地网， 接地电阻按 《交流电气装置的接地》 GB/T50065-2011中的规 定进行选择应不大于 4Ω。 屋面新建的接地环网由原钢结构的钢梁及钢柱、接地扁钢、导轨、组件边框组成。其 中：扁钢和导轨为螺栓连接，扁钢规格为 60*6mm。钢梁、钢柱作为电站的引下线，并利用 建筑的基础接地，不再单独设立避雷针。 2、绝缘配合 根据 GB311.1-2012《高压输变电设备的绝缘配合》 ，对于 110kV 及以下设备，主要考 虑以雷电冲击作用电压为基础来确定主要设备的绝缘水平， 即雷电冲击耐受电压和短时工频 耐受电压。根据避雷器的保护水平，经济合理的确定主要设备的绝缘水平。 3、过电压保护 该变电站对直击雷的防护设计考虑为：每台逆变器配有相同容量的独立的交直流防雷 配电柜， 防止感应雷和操作过电压。 在各级配电装置每组母线上安装一组避雷器以保护电气 设备。 2.1.6 电缆敷设及电缆防火 光伏组件间以及光伏组件至逆变器间电缆采用 PV1-F-0.9/1.8-1x4mm 光伏专用电缆； 2逆变器至箱式变电站间电缆采用 ZC-YJV22-0.6/1-3X70+1X35mm； 以上电缆选型均可满足要 求载流量、压降、动热稳定等要求。 2）屋顶光伏阵列区域部分 （ 1）光伏组件串间以及组串至逆变器间的电缆沿组件背面支架敷设，绑扎间距 1m， 过通道处穿φ 25 PE管敷设，逆变器至箱式变电站间的电缆屋面部分的电缆沿屋顶电缆桥架 敷设。 2 （ 2）箱体底部开孔处采用防火封堵。 3）室外电缆敷设部分 电缆采用电缆沟、穿管、直埋等相结合的方式敷设。室外敷设的电缆主要采用直埋方