KW并網(wǎng)設計方案

1、3KW 分布式光伏屋頂項目（采用 250W 組件）初 步 設 計 方 案中山市長江電氣安裝工程有限公司2015年12月10日目錄目 錄.I1、項目概況.12、太陽能資源概況.23、光伏并網(wǎng)系統(tǒng)簡介.34、系統(tǒng)設計.44.1、系統(tǒng)總體設計.44.1.1總體布置.44.1.2光伏陣列布置圖.44.1.3光伏系統(tǒng)布置效果圖.54.1.4太陽能電池板（組件）.54.1.5組件外形及封裝尺寸圖.64.2、安裝支架設計.74.2.1材料分類.74.2.3支架基礎設計選型.74.3、逆變器設計.74.3.1逆變器選型分析.74.3.2逆變器技術參數(shù).74.4、防雷接地系統(tǒng).94.5、數(shù)據(jù)采集監(jiān)控方案.95、

2、項目報價清單一覽.116、效益分析.126.1、發(fā)電效益.126.2、節(jié)能減排效益.136.3、其他效益.147 、總結.141、項目概況項目地點位于茂名市電白區(qū)，擬在私人房屋頂建設光伏發(fā)電系統(tǒng)，接入房屋低壓側配電箱并網(wǎng)，光伏系統(tǒng)初步安裝容量為3 KWp。整個光伏發(fā)電系統(tǒng)接入樓房配電箱 220V 低壓側。光伏發(fā)電量可通過配電箱 外送至公共電網(wǎng)，外送電量由供電局按照脫硫燃煤上網(wǎng)電價收購。同時光伏系統(tǒng) 所發(fā)電量無論是樓房自用還是上網(wǎng)收購，業(yè)主均可享受國家發(fā)放 0.42 元/度。項目所在地理位置預計概況如下表 1.1：表 1.1光伏屋頂?shù)乩砦恢酶艣r項目單位數(shù)量備注裝機容量KWp3維度（北緯）( &#

3、176;)21.31Google 地球經(jīng)度（東經(jīng)）( °)111.000海拔高度m10最佳傾角有效日照小時數(shù)h4.16根據(jù) NASA 氣象庫獲得水平面有效日照小時數(shù)h3.86圖 1.1地理位置信息2、太陽能資源概況茂名市電白區(qū)屬亞熱帶海洋性氣候。氣候溫和，年平均氣溫 22.4，最高氣溫 38.7（1980 年 7 月 10 日）、最低氣溫 0.2（1957 年 2 月 11 日）。日照時間長，平均年日照時數(shù) 2120.5 小時，太陽年輻射量 5225 年兆焦耳/平方米。 假定房屋處于周圍無其他高層建筑遮擋，通過查詢 NASA 太陽能資源數(shù)據(jù)可知，項目所在地水平面年均日照有效時長可達

4、3.86 小時，最佳傾角年均日照有效時長達 4.16 小時。表 2.1NASA 太陽能資源數(shù)據(jù)表根據(jù) QX/T89-2008太陽能資源評估方法（見表 2），初步判定項目所在 地較為適合進行太陽能發(fā)電。表 2.2等級太陽總輻射年總量日峰值日照時數(shù)并網(wǎng)發(fā)電適宜程度>6660MJ/(m2.a)>5.1h很適宜>1850kWh/(m2.a)63006660MJ/(m2.a)4.85.1h適宜17501850 kWh/(m2.a)50406300MJ/(m2.a)3.84.8h較適宜14001750kWh/(m2.a)<5040MJ/(m2.a)<3.8h較差<140

5、0kWh/(m2.a)3、光伏并網(wǎng)系統(tǒng)簡介光伏并網(wǎng)系統(tǒng)原理圖如圖 3.1，主要設備為太陽能光伏組件、光伏并網(wǎng)逆變 器等，其他配件包括安裝支架、直流交流電纜、斷路器、熔絲、防雷器等。太陽能組件是光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的核心設備，轉(zhuǎn)換效率在 15%以上，供應商保證 壽命 25 年，保證 25 年內(nèi)組件功率輸出保持在 80%以上。光伏并網(wǎng)逆變器是將組件產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為電網(wǎng)交流電的關鍵設備，逆變 器的直流 MPPT 功率跟蹤模塊可跟蹤光伏組件的功率輸出，使實際發(fā)電量能夠最 大程度進行轉(zhuǎn)換，目前大功率并網(wǎng)類逆變器轉(zhuǎn)換效率可以達到 98%以上。圖 3.1光伏并網(wǎng)系統(tǒng)原理圖4、系統(tǒng)設計4.1、系統(tǒng)總體設計4.1.1

6、總體布置系統(tǒng)擬就近接入附近的公用電網(wǎng)。初步設計為，光伏組件采用 6 串 2 并的 方式，通過一臺 3KW 組串式逆變器并入電網(wǎng)，具體接入方案以電網(wǎng)接入方案為準。4.1.2光伏陣列布置圖根據(jù)以往經(jīng)驗，我們進行了屋頂光伏整列的初步排布，組件排列示意圖如下 所示：單位:毫米圖 4.1組件排布示意圖4.1.3光伏系統(tǒng)布置效果圖 分布式光伏屋頂電站安裝后效果可參照以下工程實例：圖 4.2分布式光伏系統(tǒng)實物示意圖4.1.4太陽能電池板（組件） 本項目光伏組件安裝所在地，采用熱浸鍍鋅碳鋼支架架高固定。使用深圳英利 SZYL-250-30 型號的 250W 多晶光伏組件 20 片，總裝機容量為 3kWp。本光

7、伏 組件產(chǎn)品獲得 IEC61215 和 IEC61730 證書，以及金太陽、TUV、UL 和 JET 認證等。 英利組件因其一致的優(yōu)良品質(zhì)得到全球同行的廣泛認可，20122013 年連續(xù)成為 全球光伏組件出貨量第一的光伏供應商，贏得了全球市場。1）技術參數(shù)：SZYL-P250-30 型號組件技術參數(shù)如下表 4.1：表 4.1測試條件Am1.5，Ee=1000W/m²，C=25ºC±2º電氣參數(shù)組件規(guī)格型號SZYL- P250-30電池片材質(zhì)多晶硅電池片數(shù)量60 片峰值功率 Pm250峰值電壓 VPm30V峰值電流 IPm8.33A開路電壓 VOC37.5

8、 V短路電流 ISC9.08A組件效率15.3%尺寸（H*W*D）1650*990*50重量19.5Kg面積1.6m22) 質(zhì)量和可靠性 從多晶硅、鑄錠、硅片、電池到光伏組件，英利均擁有行業(yè)領先的制造技術，保證對材料和生產(chǎn)質(zhì)量的嚴格控制。組件采用了陽極氧化鋁邊框，堅固耐用且有 效防止腐蝕，組件整體通過了 2400Pa 風載荷的機械測試，從而保證了穩(wěn)定的機 械壽命。最優(yōu)化的包裝設計，確保組件的安全運輸。產(chǎn)品體積小、重量輕，更適 用于小型獨立系統(tǒng)。產(chǎn)品的設計和生產(chǎn)在 TUV 萊茵通過了 ISO 9001:2008, ISO 14001:2004 和 BS OHSAS 18001:2007 的認證。

9、4.1.5 組件外形及封裝尺寸圖圖 4.3光伏組件實物4.2、安裝支架設計4.2.1材料分類 光伏支架從選用材料上可分為鋼材型和鋁材型支架，鋼材型支架通常使用Q235B 鋼材，表面熱浸鍍鋅 55-80m，鋁材型支架主要使用 6063T6 鋁合金，表 面采用陽極氧化采用陽極氧化 5-10m。1）鋁合金型材質(zhì)量輕、外表美觀、防腐蝕性能極佳，一般用于對承重有要 求的屋頂電站、強腐蝕環(huán)境，如彩鋼板屋頂、化工廠電站等，采用鋁合金支架則 會有更好的效果。2）鋼材強度高、承受荷載時撓度變形小，一般用于普通情況下的電站或用 于受力比較大的部件。3）造價方面：一般情況下，基本風壓在 0.6kN/m2，跨度在 2

10、m 以下，鋁合金 支架造價為鋼結構支架的 1.3-1.5 倍。在小跨度體系中，（如彩鋼板屋頂）鋁合 金支架與鋼結構支架造價相差比較小，并且在重量方面鋁合金比鋼支架要輕很 多，所以非常適合用于屋頂電站。在大風地區(qū)、跨度要求比較大采用鋼支架在經(jīng) 濟上有明顯的效益。4.2.3支架基礎設計選型綜合 5kWp 光伏系統(tǒng)所在地理位置、后期維護及投資成本考慮，組件建議選 用固定安裝方式，以最佳傾角方式制作光伏支架。使用熱浸鍍鋅碳鋼材料，配合 混泥土基礎、鋁導軌支架等結構部件將組件固定在屋頂面。安裝示意圖如圖 4.2 所示。4.3、逆變器設計4.3.1逆變器選型分析本項目預選用 SUN-2800W

11、組串式光伏并網(wǎng)逆變器,該逆變器具有雙路 MPPT 輸入、效率高、安裝簡便、LCD 顯示以及無線和遠程通信等特點，性能優(yōu)越，運 行穩(wěn)定可靠，并已獲得 CE、金太陽、AS477、G83 以及 TUV 等認證證書，產(chǎn)品暢 銷澳洲，歐洲，亞非拉等多個國家和地區(qū)，受到了客戶的廣泛好評。4.3.2逆變器技術參數(shù)SUN-2800W 技術參數(shù)如下表 4.2：表 4.2Sunteams (昆蘭)并網(wǎng)逆變器參數(shù)直流輸入?yún)?shù)最大直流輸入功率3160W最大直流輸入電壓500VMPPT工作電壓范圍110V480V滿載工作電壓范圍250V-480V最大輸入電流13A直流電壓紋波< 5%最多輸入路數(shù)2對地故障檢測有極

12、性反接保護短路保護二極管交流輸出參數(shù)最大交流功率3000W額定交流功率2800W電流諧波< 3%額定交流電壓180V-280V額定交流頻率50Hz/60Hz±5HZ功率因數(shù)1短路保護有效率最大效率>96.7%歐洲標準效率>95.7%MPP跟蹤效率99.9%防護等級IP65體積及重量寬/高/厚（mm）376/415/125重量14.1kg通訊接口RS232 & RS485通訊方式工作溫度-20+60相對濕度095%（不凝露）海拔高度2000米（海拔高于2000米按照GB/T3859.2規(guī)定降額使用）符合標準安全標準IEC/EN62109-1,IEC/EN621

13、06-2,VDE0126-1-1,VDEARN4105,G83/59/EEG2012,AS3100/4777,CEI0-21,CNCA/CTS0006,2010,CNCA/CTS0004:2009A,ETCEMCEN61000-6-3:2007,EN61000-6-2:2005,EN61000-3-2:2006+A2:2009,EN61000-3-3,2008圖 4.4逆變器實物圖4.4、防雷接地系統(tǒng)太陽能光伏電站為三級防雷建筑物，太陽能系統(tǒng)的防雷設計，滿足雷電防護 分區(qū)、分級確定的防雷等級要求。防雷和接地涉及到以下的方面：（可參考 GB50057 -94 建筑防雷設計規(guī)范）避免將光伏電站建在

14、雷電易發(fā)生的和易遭 受雷擊的位置；總的來講，光伏系統(tǒng)的接地包括以下方面： 1）地線是避雷，防雷的關鍵。在進行配電室基礎建設和太陽電池方陣基礎建設的同時造擇電廠附近土層較厚、潮濕的地點。挖 l2 米深地線坑，采用 40 扁鋼，添加降阻劑并引出地線。引出線采用 35mm2 銅芯電纜，接地電阻應小 于 4 歐姆。2）直流側防雷措施：電池支架應保證良好的接地。太陽能電池陣列連接電 纜接入光伏陣列防雷匯流箱。匯流箱內(nèi)含高壓防雷器保護裝置，電池陣列匯流后 再接入直流防雷配電柜，經(jīng)過多級防雷裝置可有效地避免雷擊導致設備的損壞。3）交流側防雷措施：每臺逆變器的交流輸出經(jīng)交流防雷柜(內(nèi)含防雷保護裝 置)接入電網(wǎng)

15、，可有效地避免雷擊和電網(wǎng)浪涌導致設備的損壞，所有的機柜要有 良好的接地。圖 4.5避雷帶和防雷模塊實物示意圖4.5、數(shù)據(jù)采集監(jiān)控方案1）數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng)擬在光伏并網(wǎng)逆變器內(nèi)裝設電流傳感器和電壓傳感器，進行實時測量太陽電池方陣的峰值電壓和峰值電流，交流輸出電壓和交流輸出電流。 SBC（數(shù)據(jù)采集控制器）可時時讀取逆變器的測量數(shù)據(jù)（Vpv、Ipv、Ppv、Vac、Iac 、Pac），通過計算可以得到整個光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的累積發(fā)電量，當天累積發(fā) 電量以及整個系統(tǒng)瞬時功率。2） 數(shù)據(jù)通訊圖 4.6數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)顯示界面示意圖在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，逆變器和 SBC 數(shù)據(jù)采集控制器中都配有 RS485 通訊適配器，

16、SBC 和逆變器通過通訊適配器都掛在 RS485 總線上，從而實現(xiàn) SBC 實時讀取 逆變器的各項運行參數(shù)和故障信息。上位機通過獲取 SBC 讀取的測量數(shù)據(jù)，從而了解逆變器的測量的參數(shù)，通過 專業(yè)監(jiān)控軟件可以計算出太陽能電池方陣的峰值功率和交流輸出功率，同時可以 積分計算每天累計發(fā)電量，同時變換格式可供外部顯示。5、項目報價清單一覽（此為初步報價，具體以設計圖紙及施工工程量清單為準）序號物料編碼物料名稱規(guī)格/型號.圖號/執(zhí)行標準單位用量1光伏部分光伏組件SZYL-P250-30 多晶組件塊122光伏支架熱浸鍍鋅碳鋼光伏支架瓦30003電氣部分并網(wǎng)逆變器3KW 光伏并網(wǎng)逆變器臺14防雷接地系統(tǒng)套

17、15光伏電纜PV1-F 4mm2米606數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)套17光伏連接器MC4個68電力電纜2x10mm2米609建筑部分混泥土基礎個810線槽米3011其他其他輔料項112施工費用項113項目管理費項114總造價（元）302106、效益分析6.1、發(fā)電效益本項目系統(tǒng)總效率約 80%（包含組件效率損失、低壓匯流及逆變損失、交流 并網(wǎng)效率損失后的系統(tǒng)轉(zhuǎn)換總效率），組件按最佳傾角（20°）鋪設，鋪設后理 論年平均每日有效時長為 4.16h。組件效率逐年衰減年衰減效率在 0.8%以內(nèi)，以 0.8%計，按照國家發(fā)改委發(fā) 布的相關規(guī)定，國家補貼為為 0.42 元/KWh，業(yè)主用電電價預估為 0.6

18、9 元/KWh,。綜合可知光伏系統(tǒng)每發(fā) 1 度相當于盈利 1.11 元。整個系統(tǒng)年發(fā)電效益估算為如下：表 6.1光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電效益估算表年份組件功率及 系統(tǒng)效率衰減年發(fā)電量(kWh/year)收益(萬元)電站盈利(萬元)199%3607.710.40-3.11297.80%3528.340.39-2,61397.10%3503.090.39-2.11496.40%3477.840.39-1.62595.70%3452.580.38-1.13695.00%3427.330.38-0.64794.30%3402.070.38-0.16893.60%3376.820.370.32992.90%33

19、51.570.370.801092.20%3326.310.371.131191.50%3301.060.371.741290.80%3275.800.362.201390.10%3250.550.362.661489.40%3225.300.363.121588.70%3200.04.0.353.581688.00%3174.790.354.031787.30%3149.530.354.481886.60%3124.280.344.921985.90%3099.030.345.362085.20%3073.770.345.802184.50%3048.520.346.232283.80%3023.260.336.652383.10%2998.010.337.082482.40%2972.760.337.512581.70%2947.500.337.92注：以上發(fā)電量數(shù)據(jù)為理論計算結果，采用太陽輻射量數(shù)據(jù)來自 NASA。實際發(fā)電 量由當?shù)貙嶋H天氣情況決定，可能與理論計算數(shù)據(jù)有偏差。由以上可知，整個系統(tǒng)首年發(fā)電量為 3607.71 度，25 年期內(nèi)年均發(fā)電量可達 到 3252.72 度，總發(fā)電量為 8.14 萬度。年平均收益為 4620 元，25 年期內(nèi)總收益 11.55 萬元，本項目前期總投資 30210 元，至項目建成后第 8 年即可開始盈利。表