光伏发电系统设计说明.pdf

安阳市广厦新苑光伏发电系统设计说明目录：一、工程概况二、工程设计依据三、总体方案概述四、光伏组件布局说明五、光伏组件支架系统六、电气系统设计七、主要设备参数八、防雷设计九、注意事项十、其他说明一、工程概况1、工程名称：安阳市广厦新苑光伏发电系统屋顶项目2、工程位置：河南安阳市3、环境温度：年最高气温 42.6℃，最低气温 -27.4 ℃4、日照小时数：年均日照约为 2603 个小时，安阳市水平面上的辐射量为 5274.4MJ/ ㎡5、光伏组件安装面积：约 538 平方米。6、直流额定发电功率：共 32KW。7、太阳能组件：共 672 块 48W非晶硅组件。8、供电形式：单点 380V 低压并网。9、系统主要内容：由太阳能光伏组件、直流集线箱、逆变器、并网柜、监控系统等组成10、地理位置：市中心位于北纬 36° 05′ , 东经 114° 23′。11、 简要说明： 整个光伏系统直流额定发电功率 32KW ， 采用 672 块非晶硅太阳能电池板，光伏系统能安全、稳定可靠的运行，并通过先进的显示与监控系统实时监测光伏系统运行状况及数据。二、工程设计依据1、根据建设图纸、业主提供技术要求；2、本工程设计遵循如下规范和标准 : (1) 《太阳光伏能源系统术语》 GB/T2297-1989 (2) 《地面用太阳能电池标定的一般规定》 GB/T6497-1986 (3) 《地面用非晶硅太阳能电池组件设计规范》 IEC 61646 (4) 《光伏组件的测试认证规范》 IEEE 1262-1995 (5) 《太阳电池电性能测试设备检验方法》 GB/T11012 (6) 《陆地用太阳能电池组件环境试验方法》 GB9535 (7) 《地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型》 GB 9535/T-1998 (8) 《光伏器件 第 1 部分：光伏电流 -电压特性的测量》 GB/T6495.1-1996 (9) 《光伏器件 第 2 部分：标准太阳能电池的要求》 GB/T6495.2-1996 (10)《光伏器件 第 3 部分：地面用光伏器件的测量原理及标准光谱辐照度数据》GB/T6495.3-1996 (11)《地面用光伏（ PV）发电系统概述和导则》 GB/T 18479-2001 (12)《光伏（ PV ）系统电网接口特性》 GB/T 20046-2006 (13)《光伏（ PV ）发电系统过电压保护—导则》 SJ/T11127-1997 (14)《半导体逆变器通用技术条件》 JB-T7064-1993 (15)《晶体硅光伏（ PV）方阵 I— V 特性的现场测量》 GB/T 18210-2000 (16)《绝缘试验》 GB/T14598.3-93 6.0 (17)《低压配电系统的电涌保护器 （ SPD） 第一部分： 性能要求和试验方法》 GB18802.1-2002 (18)《低压配电系统的电涌保护器选择和应用导则》 GB/T18802.12-2006 (19)《电能质量 电压波动和闪变》 GB12326-2000 (20） 《电能质量 供电电压允许偏差》 GB/T12325-2003 (21)《电能质量 公用电网谐波》 GB/T14549-1993 (22)《电能质量 三相电压允许不平衡度》 GB/T15543-1995 (23)《电能质量 电力系统频率允许偏差》 GB/T15945-1995 (24)《建筑物低压电源电涌保护器选用、安装验收及维护规程》 CECS174： 2004 (25） 《建筑电气工程施工质量验收规范》 GB50303-2002 (26)《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》 GB50168-2006 (27)《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》 GB50169-2006 (28)《建筑物防雷设计规范》 GB 50057-94(2000 版 ) (29)《钢结构工程施工质量验收规范》 GB 50205-2002 (30)《建筑防腐工程施工及验收规范》 GB50212-2002 (31)《铝及铝合金加工产品的化学成分规范》 GB/T3190-1996 (32)《铝及铝合金轧制板材》 GB3380-1997 (33)《铝合金建筑型材 第 2 部分 阳极氧化、着色型材》 GB/T5237.2-2004 (34)《碳素结构钢》 GB/T700-2006 (35)《钢结构设计规范》 GB50007-2003 (36)《螺纹紧固件应力截面积和承载面积》 GB/T16823.1-1997 (37)《紧固件机械性能 不锈钢螺栓、螺钉、螺柱》 GB/T3098.6-2000 (38)《紧固件机械性能 不锈钢 螺母》 GB/T3098.6-2000 (39)《螺栓或螺钉和平垫圈组合件》 GB/T9047.1-2002 三、总体方案概述1、 系统设计原则（ 1）美观性与建筑结合，美观大方。在不改变原有建筑风格和外观的前提下，设计安装太阳伏阵列的布局。（ 2）高效性光伏系统在考虑的美观的前提下，在给定的安装面积内，尽可能的提高光伏组件的利用效率，达到充分利用太阳能，提高最大发电量的目的。（ 3）安全性设计的光伏系统应该安全可靠， 不能给建筑物内的其他用电设备带来安全隐患， 施工过程中要保证绝对安全， 不能掉下任何设备和器具。 尽可能的减少运行中的维修维护费用，同事应考虑到方便施工和利于维护。2、 方案说明安阳市广厦新苑光伏发电系统屋顶项目设计总功率为 32KW ， 由威海中波光电非晶硅太阳能电池板组成。整个系统分成了 6 个方阵，非晶硅电池板使用的是威海中波生产的 48W非晶硅太阳能电池板，共 666 块，其中 4 个方阵由 9 串 14 并共 126 块非晶硅电池板阵列组成， 另外 2 个方阵则有 9 串 9 并共 81 块非晶硅电池板组成； 系统使用了 6 台德国 KACO 生产的高效逆变器， 其中非晶硅方阵使用 4 台 Powador 6002 和 2 台 Powador 4202 单相逆变器。逆变器将太阳能电池板所生成的直流电转化为 220V 的交流电， 通过交流并网柜均衡地组成三相 380V 交流电，并与大楼内部电网连接，使光伏方阵发出的电能供大楼使用。系统配置了一套完整的监控系统包括数据采集器、 传感器、 本地计算机、 远程数据服务器等设备器件。数据采集器通过 RS485 数据线从逆变器获取运行状态信息，包括：光伏阵列的直流电压、直流电流、直流功率、并网逆变器内部温度、交流输出电压、交流输出电流、交流输出功率、当日发电量、总发电量等数据信息进行处理。数据采集器可连接大型 LED 显示屏，将并网光伏系统的总发电量、当日发电量、总的二氧化碳减排量、环境温度、环境湿度进行显示。数据采集器可以接入小区局域网。设置一个 IP 地址，通过局域网内的计算机就可以访问数据采集器，调取相关数据进行查询。也可以使用专用的数据处理软件 Powador monitor 进行实时监控或者制作数据图表等。数据采集器可以通过小区局域网连接到位于德国 KACO 公司的远程数据服务器，将实时的光伏发电系统运行信息通过互联网传送到数据服务器。 用户登录账号密码的形式登录数据服务器就可以在世界任何能够连接互联网的地方查看电站的运行情况。四、光伏组件布局说明1、 电池板布局安阳市广厦新苑光伏发电系统项目总体安排面积 538 平方米， 系统共铺设 672 块 48W 非晶硅电池板，电池板布局于 4#、 5#、 6#、 7#裙楼屋顶 10 度朝南倾角平面上，充分考虑电池板之间及周围物体遮挡问题，完全没有遮挡。2、 电池板朝向安阳市广厦新苑光伏发电系统， 地理位置： 市中心位于北纬 36° 05′， 东经 114° 23′。光伏组件整体安装在屋顶平面， 方向一致保证各单元发电的平衡性， 减小每台逆变器输出功率之间的偏差，使光伏系统平衡稳定可靠运行。五、光伏组件支架系统1、 钢材说明：（ 1）采用碳素结构钢和低合金结构钢的钢种、牌号和质量等级应符合现行国家标准和行业标准的规度；（ 2）螺栓采用欧式体不锈钢，并符合现行国家标准和行业标准的规度。（ 3）除不锈钢件外的所有钢材，均应进行表面热浸镀锌处理。2、 防雷说明按《建筑物防雷设计规范》 GB50057-94 （ 2000 版）规定，支架底部与屋顶避雷网焊接。3、 焊接说明（ 1）焊缝高度取焊接部位焊件的最小厚度；采用 E43XX 系列焊条；（ 2）所有焊接处焊缝沿全长连续、均匀、饱满、平滑、无气泡和夹焊，焊后除净焊渣并涂防锈漆；（ 3）焊接作业时，应采取保护措施防止烧伤其他材料，并有相应防火措施。（ 4）每道工序完成后，要及时做好产品保护工作，以防其他工种施工时对产品造成损坏。六、电气系统设计整个系统主要由太阳能光伏组件、直流集线箱、逆变器、并网柜、监控系统等组成。1、 逆变器1）选用德国 KACO 公司生产的单相并网逆变器 2 台 Powador 4202 和 4 台 Powador 6002. 2）具有完善的保护功能，包括过压、欠压、过载过流，速断、短路、漏电及防孤岛效应等保护功能；3）极高的转换效率： 95.5﹪2、并网系统（逆变器）的主要性能1）三相平衡：设计时根据太阳能电池板布局，将接受太阳能辐射强度相同区域内的太阳能电池板所发电通过逆变器均衡匹配并接到外部公共三相电网上， 尽量使得每一相上功率匹配，三相平衡。2）最大功率跟踪功能：逆变器最基本的功能，保证太阳能发电逆变输出最大电能。3）保护功能：具有过压、失压、频率检测与保护、过载过流、漏电、防雷、接地短路、自动隔离电网。4）防孤岛效应功能：能有效地防止孤岛效应的发生。5）通讯功能：逆变器自带 RS485 与 RS232 通讯接口，可与 PC 机进行对话，可采用多种通讯方式，包括电力载波通讯、无限通讯等。通过数据电缆的连接可以在 PC 机或数据采集器上显示测量到的光伏系统各种运行参数并能统计发电量。6）安全性能：因为整个光伏发电系统设有安全可靠防雷装置， 同时设有直流防雷、 交流防雷， 光伏防雷接地光伏系统与建筑物主体的防雷接地系统连结成一体，能有效防止雷击；选用的 KACO逆变器具有过压、欠压、过载过流、短路接地、漏电等保护，因而整个光伏发电系统具有所有这些保护功能，以保证系统与设备正常运行，确保人身安全。一套完整的光伏系统，必须有完整的监控显示系统，实时对光伏系统运行进行监控，同时记录与显示光伏系统运行参数与故障记录。 监控显示系统不仅给光伏系统管理人员随时监控掌握系统运行情况；同时让社会公众了解安阳市广厦新苑在新能源应用方面的应用情况，提升会所节能环保的档次； 而且对支持新能源光伏事业及环境保护起到积极示范作用， 产生良好的社会效益。本系统采用 Powador— proLOG 数据采集控制器对 Powador 6002xi 、 Powador 4202xi 和各种气象数据能过很好的进行全面监控。 数据采集器通过 485 通讯线缆采集逆变器的各种电信号和气象数据，然后通过网络线缆传输给中控 PC，工作人员可以通过中控 PC 实时监控光伏系统的工作状态。七、主要设备参数整个光伏系统主要由 48W 非晶硅太阳能电池板、逆变器以及监控系统组成，现分别介绍如下：1、非晶硅太阳能电池板为了使光伏发电不影响建筑的美观性，又要有良好的透光性，隔热保湿性，采用 48W非晶硅太阳能电池板。非晶硅的光电转换效率为 6﹪，具有弱光发电性，非晶硅薄膜电池的功率输出不明显依赖环境温度，受风沙、雨雪等天气的影响也较小。太阳能电池类型 48W 非晶硅电池板额定功率 Pmp(瓦 ) 48 最佳工作电压 Vm( 伏 ) 48 开路电压 Vo(伏 ) 64.2 最佳工作电流 Imp（安） 1.0 短路电流 Isc（安） 1.2 电流温度系数 +0.09﹪ / ℃电压温度系数 -0.28﹪ / ℃功率温度系数 -0.19﹪ / ℃适用温度范围 -40℃～ +85℃系统最大开路电压 ≤ 600VDC 电池单元组件效率 5﹪长（ mm） 1245 宽 (mm) 635 重量（ kg） 14.5 表一 非晶硅电池板参数2、逆变器选用德国 KACO 公司生产的 Powador 4202 和 Powador 6002 并网逆变器。 KACO 公司是全球光伏市场的引领者， 在新能源转换与光伏发电系统技术方面， 引导了新型技术的发展， 并成为该领域发展的市场领导者，是德国乃至世界最好的光伏逆变器生产厂家之一。Powador 系列并网逆变器的主要性能：a、独立的最大功率跟踪，适合连接不同的光伏组件b、输入电压范围广c、输入电流大，适用于大功率光伏组件连接d、在小功率状态高效运行，符合太阳能运行特点e、适合室内安装运行，环境温度范围： -20℃～ +40℃f 、可通过无线通讯或数据电缆（ RS232、 RS485）与数据采集器进行通讯，实现监控g、内置电网保护装置，能够自动断开电网连接逆变器型号 Powador 6002 Powador 4202 最大直流输入功率（ PDC,max ） 6000W 4200W 最大直流输入电压 UDC,max) 500V 500V 直流工作电压范围 MPPT(UMPP) 200V-510V 200V-510V 最大输入电流 (IPV,max) 26.5A 18.5A 输入连接端数 3 3 额定交流输出功率 (PAC,nom) 4600W 3500W 最大交流输出功率 (PAC,max) 5000W 3500W 最大输出电流 (IAC,max) 22A 16A 额定交流电压 (UAC,nom) 190V-253V 190V-253V 额定交流频率 (fAC,nom) 47.5Hz-50.2Hz 47.5Hz-50.2Hz 直流错极性保护 有 有交流短路保护 有 有接地保护 有 有效率 95.5% 95.5% 体积（宽 /高 /厚） （ mm） 340/600/200 340/600/200 重量（ kg） 25 23 防护等级 IP54 IP54 RS232/RS485/无线通讯 均可 均可表二 逆变器电气参数3、光伏电缆在光伏系统中，选用通过 TUV 、 CE 等认证的专业光伏电缆产品。该电缆有以下特点：1）阻燃，极低的烟释放量；2）额定电压为： Uo/U ： 600/1000V AC 900/1500V DC ；3）耐化学腐蚀4）最高长期工作温度可达 90℃5） 低温条件下的温度保持， 敷设时的环境温度在 -40℃及以上； 敷设时的最小弯曲半径可达4d。4、直流集线箱系统设计直流集线箱 6 个，符合 JB/T9666 国家标准及国际标准，柜体由专业公司制作，每个直流集线箱内设有知名品牌的直流断路器和防雷模块。表面经烤漆处理，颜色一致。5、并网柜及柜内元器件并网柜和内部器件的安装，委托专业电器成套设备公司制造，全部采用厚度不小于 1.5m的冷轧钢板制作，外形美观，并做防腐处理，防护等级不低于 IP20，柜内电气元件采用国际知名品牌产品，使电气控制柜具备防雷接地、电能计量、隔离、通信、防逆流、过载保护等功能。八、防雷设计太阳能电池组件主要会受到直击雷和感应雷的袭击。1、太阳电池阵列安装在室外，当雷电发生时太阳电池方阵有可能会受到雷击的侵入。太阳能电池组件防雷措施主要由两方面：1）所有支架均采用等电位连接接触；2）直流输出电缆上并接雷电浪涌保护器。2、针对感应雷的措施有：1）对沿直流输入线侵入的感应雷的保护，在太阳电池方阵的直流集线箱内进行一级防雷保护，安装防雷过电压浪涌保护器，同时逆变器本身已经具有过电压保护功能；2）对沿交流输出线侵入的感应雷的保护，安装防雷过电压浪涌保护器，同时并接的外部电网系统也有防雷系统进行保护作用；3）对所有引入配电房的线槽金属外壳进行可靠接地处理以削减雷电波侵入的幅值。九、注意事项：1、太阳能光伏玻璃在有光照时会产生电能，可能会对人体产生危害，不要直接碰触太阳能电极的导电部位；2、太阳能光伏玻璃串并联连接时必须由专业人员进行，在有光照条件下进行串并联要进行相关防护措施。十、其它说明：1、图中尺寸未注明单位的均为毫米（ mm）计；2、本设计涉及到修改原设计，应与原设计单位紧密配合，及时沟通。