31kW光伏离网发电方案

31KW商用离网光伏发电系统技术方案技术员：曹健一、公司简介奔亚科技集团有限公司成立于 2010 年 10 月，主要从事高性能太阳能产品和太阳能屋顶电站的设计、开发、生产和销售。奔亚科技立足于专业化、规模化、国际化发展之路，引进具有国际先进水平的太阳能电池生产设备，聘请世界各地行业内的资深科学家和工程师实现我们战略性的目标。一批拥有丰富经验的国际专业人才组成了奔亚管理团队，他们正积极推动公司进入全球平台，着力于在国际太阳能产业的长远发展，使奔亚产品广泛应用于世界范围。奔亚科技在拥有两条专业高性能电池片生产线；产能超过 100 兆瓦，公司内部设有组件生产基地，组件产能超过 200 兆瓦，公司内部的光伏伏电池研究中心致力于开发新一代高效太阳能电池。通过不懈的努力，目前已经研发出转换效率超过 19%的电池片。二、项目概述本项目的光伏电站系统为分布式并网光伏发电和离网光伏发电组合的光伏建筑一体化系统，其主要目的是发挥太阳能发电节能环保的特点，利用太阳能发电为该地区提供部分电力，并提升该地区形象，为节能减排起到表率作用。三、光伏建筑一体化的概念光伏建筑一体化就是将光伏发电系统和建筑幕墙、屋顶等围护结构系统有机的结合成一个整体结构，不但具有围护结构的功能，同时又产生电能，供建筑使用，光伏建筑一体化具有以下一些优势（ 1） 建 筑物能为光伏系统提供足够的面积，不需要另占土地，还能省去光伏系统的支撑结构；太阳电池是固态半导体器件，发电时无转动部件、无噪音，对环境不造成污染；（ 2） 可 就地发电、就地使用，减少电力输送过程的费用和能耗、省去输电费用；自发自用，有消峰的作用，带储能可以作为备用电源。分散发电，避免传输和分电损失 (5%-10%),降低输电和分电投资和维修成本；并使建筑物外观更有魅力；（ 3） 因 日照强时恰好是用电高峰期，光伏建筑一体化系统除可以保证自身建筑用电外，在一定条件下还能向电网供电，缓舒了高峰电力的需求，解决了电网的峰谷供需矛盾，具有极大的社会效益；（ 4） 杜 绝了由一般化石燃料发电带来的严重污染，这对于环保要求更高的今天和未来极为重要。四、总体方案描述针对方案要求，我公司建议设计 31.2KW 的太阳能光伏离网发电系统。该系统以太阳能光伏电池组件，光伏系统电池控制器，蓄电池和交直流逆变器是其主要部件，以蓄电池储能并对相应的负载提供所需的电能需求。本系统统一采用奔亚科技集团有限公司生产的 260KW 多晶组件。组件技术参数如下：多晶 260W组件电性能参数五、离网光伏系统1、设计总则（ 1） 太阳能光伏发电系统在原有的线路基础上增加， 采取尽量不改造原有回路的原则。（ 2） 考虑到离网系统在安装及使用过程中的安全及可靠性， 在离网逆变器直流输入加装直流配电接线箱，监控及控制直流电。（ 3）离网逆变器采用三相四线制的输出方式。2、设计方案1、阵列设计光伏方阵中，同一光伏组件中各光伏组件的电气性能参数宜保持一致，光伏组件串的串联数应按下列公式计算：voc KtV 251VN dcmaxvpmvpm KtVNKtV 251V 25 1V mpptmaxmpptmin式中：vK ：光伏组件的开路电压温度系数；输出功率 Pmax 260W 开路电压 Voc 37.3V 最大功率点工作电压 Vmax 30.8V 短路电流 Isc 8.6A 最大功率点工作电流 Imax 7.8A 系统电压 1000DC(IEC)/600DC(UL) 最大保险额定电流 20A 电池片规格 多晶硅电池片数量 60pcs 尺寸 1640*990*35mm v K ：光伏组件的工作电压温度系数；N：光伏组件的串联数（整数） ；t-光伏组件工作条件下的极限低温（℃） ； t -光伏组件工作条件下的极限高温（℃） ；dcmaxV -逆变器允许的最大直流输入电压（ V） ；mpptmaxV -逆变器 MPPT 电压最大值（ V） ；mpptminV -逆变器 MPPT 电压最小值（ V） ；ocV -光伏组件的开路电压（ V） ；pmV -光伏组件的工作电压（ V） ；光伏电池阵列的技术要求：（ 1） 、采用高效率晶体硅光伏电池片，转换效率 14%；（ 2） 、使用寿命 25 年，衰减小。（ 3） 、采用无螺钉紧固铝合金边框，便于安装，抗机械强度高。（ 4） 、采用高透光率钢化玻璃封装，透光率和机械强度高。（ 5） 、采用密封防水的多功能接线盒。太阳能电池组件由 15 块串联成 1 路，共 8 路，需要 260W 规格组件 120 块方阵总功率为： 260*12=31200W。2.2 蓄电池选择太阳能离网系统电站有目前有两种实现形式， 其一是根据负载的容量大小计算光伏装机容量及蓄电池容量； 其二是根据可用面积计算光伏装机容量及蓄电池容量。系统的组成形式也有两种： 其一是控制器加离网逆变器的组合形式；其二是并网逆变器加双向逆变器的组合形式。下面针对上面两种实现的形式基础数据的计算做出如下的分析： 一、根据负载的容量大小计算光伏的装机容量及蓄电池容量：1、 计算光伏组件的容量根据用户提供的基础数据，我们可以根据该式 PO=(P*T*Q)/( η 1*T)计算出组件的装机容量PO 光伏组件的装机容量P 用户负载的容量大小（用户提供数据）T 用户负载日用电时间（用户提供数据）Q 连续阴雨天富余系数，一般取 1.2~2.0（视具体情况取值）2、容量计算：该计算公式为 C=P*T*D/(V*K*η 2) 。C 蓄电池组的容量大小P 用户负载的容量大小（用户提供数据）T 用户负载日用电时间（用户提供数据）D 连续阴雨天数（查当地气象资料，或有用户提供数据）V 蓄电池的工作电压K 蓄电池组的放电深度η 2 逆变器的转换效率（查逆变器的资料，一般是 90%~95%）3、 蓄电池的选型得出蓄电池的容量后，我们确定蓄电池组的工作电压（和控制器、逆变器组合考虑） ，然后选择蓄电池的额定容量及蓄电池组的组串方式。在金太阳的关键设备要求当中，蓄电池的电压等级为 2V 和 12V，请根据这两个电压等级去选择。蓄电池的容量可查供应商提供的基础数据，偏差一些，不是很大的问题。注意投资成本即可。4、 控制器的选型控制器的选型主要是控制器的额定工作电压和二极管的工作电流，当确定光伏阵列的装机功率及蓄电池组的电压之后，我们可以确定控制器的选型。控制器的二极管的工作电流必须大于下面该式的计算电流 I：I=PO/V* η3I 光伏阵列的输出电流PO 光伏阵列的装机功率V 蓄电池组（控制器）的工作电压η 3 保险系数，一般取 1.1~1.25 间，建议取 1.25 5、 离网逆变器的选型离网型逆变器的计算，是最后一项计算数据，选型时需考虑控制器（蓄电池组）的额定工作电压，输出电压。其额定工作容量，可以按该式进行计算 PN=（ P*Q1） /COSθ *K1 ：PN 计算逆变器的工作容量P 用户负载的容量大小（用户提供数据）Q1 逆变器所需裕量系数，一般取 1.2~1.5 间，一般取 1.2 COSθ 逆变器功率因数，一般为 0.98 K1 感性负载启动容量系数，一般取值 5~8。如果是纯电阻性负载，该取值可以为 1。该值，请与客户核对，其负载的类型感性负载的大小，电阻性负载大小，然后按最大的感性负载，按负载比列取值。二、 根据可用面积计算光伏的装机容量及蓄电池容量：该数据计算比较简单，首先计算出最大的光伏阵列装机功率，然后计算月度最大发电量，按最大发电量配置蓄电池组，其计算同上。系统的组成形式分析：一、 控制器加离网逆变器的组合形式：该类的配置形式， 光伏阵列的的组串形式要与控制器 （蓄电池组）的额定工作电压结合起来， 同时也要兼顾温度系数对阵列输出的影响。一般光伏阵列的的额定输出开压不能大于控制器 （蓄电池组） 的额定工作电压 1.5 倍，建议是 1.4 倍。其配置形式如下图：蓄电池选择如下： 12V/250Ah共 60 个。 30 串 2 并。3、主要设备及技术参数3.1 离网逆变器离网逆变器采用最大功率跟踪技术， 最大限度地把太阳能电池板转换的电能送入电网。 逆变器自带的显示单元可显示太阳能电池方阵电压、 电流， 逆变器输出电压、 电流、 功率， 累计发电量、 运行状态、江苏奔亚科技发展有限公司- 1 - 异常报警等各项电气参数。 同时具有标准电气通讯接口， 可实现远程监控。具有可靠性高、具有多种并网保护功能（比如孤岛效应等） 、多种运行模式、对电网无谐波污染等特点。3.2 控制器离网式控制箱， 要求有效的控制蓄电池的充放电， 防止蓄电池的过充过放发生， 延长蓄电池的寿命。 同时控制柜可实现电站各数据 （电流、电压）的实时监控，可通过计算机软件与控制柜配合，实现人机对话功能。控制器型号为 100A/360 直流输入 500V,电流为 10A，带离网电站的实时监控（交 /直流电压、交 /直流电流的动态）控制箱需要具有蓄电池的过充保护、过放保护，短路保护、过载保护，输入反接保护温度补偿，过热保护等。六、配电室设计只要单独建一座 10 平米的低压配电室就可以了。环境要求通风效果好，无磁场干扰。七、光伏发电系统的防雷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，挖一个 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。江苏奔亚科技发展有限公司- 2 - （ 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。（ 3）逆变器交流输出线采用防雷箱一级保护。八、系统建设及施工项目的施工包括：配电室及太阳电池支架的基础制作、配电室，太阳电池支架制作安装、 太阳能电池方阵的安装、 电气设备的安装调试、系统的独立运行调试。8.1 施工顺序基础及配电室土建施工－太阳电池支架制作安装－太阳电池方阵安装调试—电气仪表设备安装调试－运行调试－试运行—竣工验收。8.2 施工准备8.2.1 技术准备技术准备是决定施工质量的关键因素， 它主要进行以下几方面的工作：（ 1）先对实地进行勘测和调查，获得当地有关数据并对资料进行分析汇总，做出切合实际的工程设计。（ 2）准备好施工中所需规范，作业指导书，施工图册有关资料及施工所需各种记录表格。（ 3）组织施工队熟悉图纸和规范，做好图纸初审记录。（ 4）技术人员对图纸进行会审，并将会审中问题做好记录。江苏奔亚科技发展有限公司- 3 - （ 5）会同建设单位和设计部门对图纸进行技术交底，将发现的问题提交设计部门和建设方，并由设计部门和建设方做出解决方案（书面）并做好记录。（ 6）确定和编制切实可行的施工方案和技术措施，编制施工进度表。8.2.2 现场准备（ 1）物资的存放准备一座临时仓库： 主要贮存离网发电系统的逆变器、 太阳电池、太阳电池支架、线缆及其它辅助性的材料。（ 2）物资准备施工前对太阳能电池组件、 方阵支架、 离网逆变器等设备进行检查验收， 准备好安装设施及使用的各种施工所需主要原材料和其他辅助性的材料。九、设备安装部分9.1 太阳电池组件安装和检验预埋太阳电池阵列架基柱， 检查其横列水平度， 符合标准再进行铁架组装。检测单块电池板电流、电压，合格后进行太阳电池组件的安装。最后检查接地线、铁架紧固件是否紧固，太阳电池组件的接插头是否接触可靠，接线盒、 接插头须进行防水处理。检测太阳电池组件阵列的空载电压是否正常， 此项工作应由组件提供商技术人员完成。9.2 总体控制部分安装江苏奔亚科技发展有限公司- 4 - 参照产品说明书的要求，对蓄电池、控制箱、离网逆变器、太阳电池组件按相应顺序连接， 观察离网逆变器的各项运行参数， 并做好相应记录，将实际运行参数和标称参数做比较，分析其差距，为以后的调试做准备。十、检查和调试（ 1）根据现场考察的要求，检查施工方案是否合理，能否全面满足要求。（ 2）根据设计要求、供货清单，检查配套元件、器材、仪表和设备是否按照要求配齐， 供货质量是否符合要求。 对一些工程所需的关键设备和材料， 可视具体情况按照相关技术规范和标准在设备和材料制造厂或交货地点进行抽样检查。（ 3）现场检查验收：检查太阳电池组件方阵水泥基础、配电室施工质量是否符合要求， 并做记录。 此项工作应由组件提供商技术人员完成。（ 4）调试是按设备规格对已完成安装的设备在各种工作模式下进行试验和参数调节。 系统调试按设备技术手册中的规定和相关安全规范进行， 完成后须达到或超过设备规格所包含的性能指标。 如在调试中发现实际性能和手册中的参数不符， 设备供应商须采取措施进行纠正，达标后才具备验收条件。十一、光伏电站建设流程图江苏奔亚科技发展有限公司- 5 - 十二、主要设备一览表序号 名称 型号规格 数量1 太阳电池组件 260WP（多晶） 120 块2 组件支架 41*41*15 31KW 3 光伏汇流箱 4 进 1 出 2 台4 光伏离网逆变器 50KVA 1 台5 光伏蓄电池 12V/250Ah 60 节6 光伏控制器 360V/100A 1 台7 监控装置多机版监控软件1 套（选配）8 工控机现场勘查、工程规划、定位放线、场地平整光伏组件基础 电站配电室建设支架、光伏组件安装 电站围栏建设电缆连接敷设 设备安装定位离网调试运行试运行验 收江苏奔亚科技发展有限公司- 6 - 9 液晶显示器10 环境监测仪11 系统的防雷和接地装置 1 套12 土建及配电等基础设施 1 套13 系统连接电缆线及防护材 料 4 平方直流 600 米16 平方交流 100 1 套14 配电装置系统 1 套附录：公司成功项目案列工程案例一扬州市建成当地首个分布式光伏太阳能电站， 该电站地址位于扬州市高邮县天山镇工业园区， 采用用户侧并网的光伏发电系统已进入稳定运行阶段， 预计该项目年发电量： 8 万度， 年节省标准煤： 40 吨，减排 CO2约： 99.7 吨。项目实景这种“分布式”的光伏屋顶电站，对工业厂房、商业设施，以及大型的公共建筑更有吸引力。一方面，这些建筑的屋顶大，会有更大的发电量 ; 另一方面，工商业用电的电价比居民用电高出一倍左右，如果国家还能有所补贴， 投资回报期可能会缩短一半以上。 “企业建江苏奔亚科技发展有限公司- 7 - 设光伏电站的规模较大，采购、施工成本都比家庭低，而且企业白天用电多晚上用电少， 与光伏电站的发电规律相吻合， 令电力得到充分使用。”该项目由天江苏奔亚科技发展有限公司承建， 公司表示该项目的竣工意味着这种节能样板，将在扬州各地推广。工程案例二江苏奔亚科技发展有限公司- 8 - 江苏奔亚科技发展有限公司- 9 - 江苏奔亚科技发展有限公司- 10 - 江苏奔亚科技发展有限公司- 11 - 工程案例三扬州菱塘光电科技产业园区， 产业园的屋顶采取分布式发电， 建筑墙壁采用薄膜幕墙发电， 地下采用地源热泵中央空调系统， 打造名副其实的“绿色”新能源办公楼。江苏奔亚科技发展有限公司- 12 - 江苏奔亚科技发展有限公司- 13 - 目前在 3 栋办公楼建筑的南墙上总计安装太阳能薄膜电池 158片，面积为 226 平方米， 每块太阳能薄膜电池峰值功率为 70 瓦。 “薄膜电池发电储存在蓄电池中， 目前总容量为 11 千瓦， 预计年发电量为 0.8万度。 ”由此可见， 太阳能光伏电站应用于运行， 将充分推进了可再生能源的开发和利用， 体现了节能减排政策的优越性， 而且可以彰显我们环保节能新理念，这对我们建设资源节约型、环境友好型城市，实现绿色转型，将有着极为重要的意义。