光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與并網(wǎng)

光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與并網(wǎng)

光伏設(shè)計(jì)研究院中國興業(yè)太陽能技術(shù)控股有限公司目錄第三部分本地應(yīng)用案例

第一部分

光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)第二部分

光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)挪威留坎鎮(zhèn)大型反光鏡陽光，自然饋予人類最好的禮物！第一部分

光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)光伏發(fā)電系統(tǒng)及分布式光伏發(fā)電光伏電站分類分布式光伏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程設(shè)計(jì)要點(diǎn)一、光伏發(fā)電系統(tǒng)及分布式光伏發(fā)電★分布式能源和分布式光伏發(fā)電1、分布式發(fā)電（DG,即DistributedGeneration）的定義通常是指位于用戶所在地附近，不以大規(guī)模遠(yuǎn)距離輸送電力為目的，所生產(chǎn)的電力除由用戶自用和就近利用外，多余電力可送入當(dāng)?shù)嘏潆娋W(wǎng)的發(fā)電設(shè)施、發(fā)電系統(tǒng)或有電力輸出的能量綜合梯級(jí)利用多聯(lián)供系統(tǒng)。分布式是相對于集中式而言的。分布式既可獨(dú)立運(yùn)行，也可并網(wǎng)運(yùn)行。2、光伏發(fā)電及其它能源形式分布式光伏發(fā)電→分布式發(fā)電→分布式能源3、分布式能源的類型可再生能源、資源綜合利用、能源梯級(jí)利用多聯(lián)供（包括：小型天然氣多聯(lián)供或高能效多聯(lián)供）。4、分布式能源的技術(shù)利用形式技術(shù)路線的選擇要考慮現(xiàn)場端的資源情況和用戶端的用能需求。目前，現(xiàn)場端的主要技術(shù)形式如下：▲一次能源以氣體燃料為主，可再生能源為輔的形式，一般適用于集中式系統(tǒng)（其中，以天然氣冷熱電三聯(lián)供最為成熟）?！Y源綜合利用--余能（余熱、余氣、余壓等）多聯(lián)供和多能互補(bǔ)等?！?dāng)?shù)匦履茉矗ㄈ缣柲?、風(fēng)能、地?zé)崮艿龋┗パa(bǔ)為主，微型燃?xì)廨啓C(jī)或燃料電池、儲(chǔ)能等先進(jìn)能源為輔，一般適用于分散式系統(tǒng)（如微電網(wǎng)）。光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈★光伏發(fā)電系統(tǒng)分類★光伏發(fā)電系統(tǒng)集成（EPC）2、光伏電站分類．根據(jù)《光伏發(fā)電站設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50797-2012，可分為小型、中型、大型光伏發(fā)電系統(tǒng)。 小型（1MW及以下） 中型（1MW-30MW） 大型（>30MW）★近年分布式光伏發(fā)電文件匯總★光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)相關(guān)規(guī)范GB50797－2012光伏發(fā)電站設(shè)計(jì)規(guī)范JGJ203-2010民用建筑太陽能光伏系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)范GB/T29196-2012獨(dú)立光伏系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范GB/T50866-2013光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范GB/T29319-2012光伏發(fā)電系統(tǒng)接入配電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定GB/T29321-2012光伏發(fā)電站無功補(bǔ)償技術(shù)規(guī)范TB10039-2012鐵路光伏發(fā)電系統(tǒng)及應(yīng)急柴油發(fā)電站技術(shù)規(guī)范★分布式光伏發(fā)電示意圖★并分布式光伏發(fā)電與大型地面電站比較★分布式光伏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程光伏電站設(shè)計(jì)1光伏電站設(shè)計(jì)23、設(shè)計(jì)要點(diǎn)前期現(xiàn)場勘察陣列設(shè)計(jì)（陰影分析與布局）基礎(chǔ)設(shè)計(jì)——條基、樁基、鋼架基礎(chǔ)支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)——U型鐵件、鋁合金鎖具主電氣方案設(shè)計(jì)設(shè)備設(shè)計(jì)選型（組件、逆變器、匯流箱、直流配電柜、升壓變、并網(wǎng)柜、計(jì)量柜）并網(wǎng)接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)業(yè)主意向：發(fā)電功率、安裝場地、預(yù)算、電力運(yùn)營模式場地勘察：屋頂（地面）結(jié)構(gòu)、日照情況、方位、安裝部位電氣部分：原配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、初步并網(wǎng)接入意向、供電部門協(xié)調(diào)、電氣線路規(guī)劃、設(shè)備安裝位置與空間設(shè)計(jì)要點(diǎn)-現(xiàn)場勘察設(shè)計(jì)要點(diǎn)-陣列設(shè)計(jì)幾個(gè)角度概念太陽高度角:太陽射線與地平面的夾角太陽方位角:太陽射線在地面上的投影與正南方向的夾角太陽赤緯角:太陽射線與赤道平面的夾角太陽時(shí)角:地球自轉(zhuǎn)的角度，正午為零，上午為正，下午為負(fù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)-陣列設(shè)計(jì)傾斜角設(shè)計(jì)：最佳傾斜角應(yīng)滿足在正午時(shí)的太陽光垂直射入采光面經(jīng)驗(yàn)值1、緯度0°～25°，傾斜角等于緯度2、緯度26°～40°，傾角等于緯度加5°～10°3、緯度41°～55°，傾角等于緯度加10°～15°4、緯度＞55°，傾角等于緯度加15°～20°設(shè)計(jì)要點(diǎn)-陣列設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要點(diǎn)-陣列設(shè)計(jì)陣列間距設(shè)計(jì)一般確定原則：冬至當(dāng)天早9：00至下午3：00太陽電池方陣不應(yīng)被遮擋。計(jì)算公式如下：太陽高度角的公式：sin=sin

sin+cos

cos

cos太陽方位角的公式：sinβ=cos

sin/cos式中：為當(dāng)?shù)鼐暥?；為太陽赤緯，冬至日的太陽赤緯?23.5度；為時(shí)角，上午9:00的時(shí)角為45度。D=cosβ×L，L=H/tan，

=arcsin(sin

sin+cos

cos

cos)設(shè)計(jì)要點(diǎn)-基礎(chǔ)與支架設(shè)計(jì)混凝土條基灌注樁錨樁設(shè)計(jì)要點(diǎn)-基礎(chǔ)與支架設(shè)計(jì)支架材質(zhì)結(jié)合地理?xiàng)l件鹽酸堿等，一般選鍍鋅鐵件，涂漆支架強(qiáng)度考慮自身荷重，風(fēng)荷，地震，雪荷等支架壽命支架龍骨設(shè)計(jì)要點(diǎn)-光伏組件選擇設(shè)計(jì)要點(diǎn)-光伏組件串并聯(lián)方法組件的串并聯(lián)和逆變器的性能的匹配和優(yōu)化，主要是考慮溫度對組件的電性能的影響，涉及到如下幾個(gè)方面：晶體硅光伏組件開路電壓和工作電壓隨溫度降低而升高。開路電壓的溫度系數(shù)一般情況下可以查看組件供應(yīng)商提供的資料獲得，也可以大約取-0.045%/K。低溫指的是光伏系統(tǒng)安裝地點(diǎn)的最低平均溫度。高溫指的是光伏安裝地點(diǎn)光伏組件工作時(shí)候的組件溫度

設(shè)計(jì)要點(diǎn)-光伏組件串并聯(lián)方法光伏逆變器的容量匹配

串聯(lián)電壓匹配：光伏組件的串聯(lián)電壓之和要小于光伏組件的耐受電壓S×Voc＜組件的耐受電壓考慮到溫度的影響：S×[（Voc（STC）+（1+β×（Tmin-25））]≤組件的耐受電壓設(shè)計(jì)要點(diǎn)-逆變器配置方式選型要點(diǎn)：a、安全可靠

1）可靠的“孤島效應(yīng)”防護(hù)手段

2）完善的并網(wǎng)保護(hù)功能

3）可靠的地震，雷擊，對地短路等防護(hù)措施b、高電能質(zhì)量

1）優(yōu)質(zhì)的純正正弦波輸出2）低諧波分量c、高效電能轉(zhuǎn)換率

1）內(nèi)含MPPT功能

2）高電能轉(zhuǎn)換效率（峰值、平均值）設(shè)計(jì)要點(diǎn)-逆變器配置方式選型要點(diǎn)：d、簡明的人機(jī)交互方式

1）內(nèi)置顯示屏與指示燈顯示當(dāng)前發(fā)電電量，累計(jì)發(fā)電電量，故障信息等）

2）內(nèi)附通信功能（LAN/RS232/485通信接口）e、智能自動(dòng)運(yùn)行能力

1）自動(dòng)與電網(wǎng)同步

2）自動(dòng)電壓調(diào)整功能

3）直流側(cè)電壓寬輸入范圍f、節(jié)能低噪音

1）較低的自我消耗電力

2）較低的噪音設(shè)計(jì)要點(diǎn)-逆變器配置方式設(shè)計(jì)要點(diǎn)-逆變器配置方式設(shè)計(jì)要點(diǎn)-逆變器配置方式設(shè)計(jì)要點(diǎn)-逆變器配置方式設(shè)計(jì)要點(diǎn)-匯流箱設(shè)計(jì)要點(diǎn)-匯流箱設(shè)計(jì)要點(diǎn)-電纜線槽設(shè)計(jì)小線槽根據(jù)光伏組件走線容量估算橋架設(shè)計(jì)如何與下線點(diǎn)銜接匯流箱位置設(shè)立設(shè)計(jì)要點(diǎn)-低壓電器選型一.斷路器斷路器的選擇步驟：額定電壓≧線路額定電壓額定電流≧線路負(fù)載電流，你的額定工作電流是164A,可選擇大于164A的斷路器,一般選200A的.額定短路通斷能力≧線路最大短路電流，按線路的最大短路電流來校驗(yàn)低壓斷路器的分?jǐn)嗄芰?；斷路器的短路整定電流?yīng)躲過線路的正常工作啟動(dòng)電流設(shè)計(jì)要點(diǎn)-低壓電器選型（浪涌保護(hù)器）二.浪涌保護(hù)器參數(shù) 最大持續(xù)工作電壓UC，如385V-500V 電壓保護(hù)水平UP，如1.5KV 最大放電電流Imax，如40KA 標(biāo)稱放電電流In，如20KA分?jǐn)嗄芰?A.基本原則Us.max（接地系統(tǒng)類型和電網(wǎng)最高運(yùn)行電壓）<Up（浪涌保護(hù)器）<Uchoc（被保護(hù)設(shè)備的沖擊耐受電壓） 根據(jù)IEC60364-4，三相電網(wǎng)電壓為230V/400V被保護(hù)設(shè)備沖擊耐受電壓（8/20us）分為四類，按負(fù)載類型和初保護(hù)等級(jí)低到高級(jí)為1.5KV、2.5KV、4KV、6KV設(shè)計(jì)要點(diǎn)-低壓電器選型（浪涌保護(hù)器）B.通流容量Imax的選擇對于有避雷針的系統(tǒng)，低壓配電系統(tǒng)受用電纜進(jìn)線——我們的光伏系統(tǒng)類型，進(jìn)線處應(yīng)安裝最大放電電流為100KA或者65KA（8/20us波形）的浪涌保護(hù)器，在離被保護(hù)設(shè)備盡可能近的地方安裝二級(jí)電涌保護(hù)器，且與進(jìn)線電涌保護(hù)器級(jí)聯(lián)布置。對于無避雷針的系統(tǒng)，根據(jù)居民區(qū)和工業(yè)系統(tǒng)及雷暴日選擇。C.UC的選擇根據(jù)接地系統(tǒng)類型選擇，TT系統(tǒng)≧1.5Uo，TN-S系統(tǒng)≧1.1Uo，TN-C系統(tǒng)≧1.1Uo，IT系統(tǒng)≧1.73Uo。Uo為相線與中性線間電壓。D.分級(jí)配置原則為了提供最佳的選擇，實(shí)際選用SPD時(shí)采用分級(jí)配置第一級(jí)保護(hù)應(yīng)能承受大部分電流，第二級(jí)配置泄放殘余的雷電流，限制設(shè)備端的殘余電壓，同時(shí)與第一級(jí)配合保護(hù)。設(shè)計(jì)要點(diǎn)-交直流配電柜設(shè)計(jì)直流配電柜分?jǐn)?、保護(hù)、匯流交流配電柜匯流、保護(hù)、分計(jì)量計(jì)量柜并網(wǎng)、計(jì)量設(shè)計(jì)要點(diǎn)-）監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)-逆功率保護(hù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)-電線電纜選取設(shè)計(jì)要點(diǎn)-防雷接地）發(fā)電量計(jì)算方法綜合效率系數(shù)K是考慮了各種因素影響后的修正系數(shù)，其中包括：1）光伏組件類型修正系數(shù)；2）光伏方陣的傾角、方位角修正系數(shù)；3）光伏發(fā)電系統(tǒng)可用率；4）光照利用率；5）逆變器效率；6）集電線路、升壓變壓器損耗；7）光伏組件表面污染修正系數(shù)；8）光伏組件轉(zhuǎn)換效率修正系數(shù)。光伏發(fā)電站效率的估算附表：傾角、方位角修正系數(shù)取值參照表★分布式用戶電價(jià)計(jì)算舉例光伏度電收益直接受目標(biāo)客戶（用電戶）電價(jià)水平的影響，工商業(yè)用電電價(jià)在0.8~1.4元/kWh，大工業(yè)用電電價(jià)在0.6~0.8元/kWh，公共事業(yè)單位（政府建筑、學(xué)校、醫(yī)院等）用電電價(jià)在0.5~0.6元/kWh，農(nóng)業(yè)用電和居民用電則只有0.3~0.55元/kWh。因此，同樣的電價(jià)補(bǔ)貼，在不同的用電電價(jià)條件下，其收益各不相同。以江蘇省為例，對分布式光伏用戶，國家補(bǔ)貼為0.42元/kWh，江蘇省2013年光伏補(bǔ)貼為0.25元/kWh，江蘇當(dāng)?shù)貥?biāo)桿電價(jià)為0.43元/kWh。采用自發(fā)自用余電上網(wǎng)方式，固定收益電價(jià)計(jì)算如下：1、對于工商企業(yè)用電，暫取用電電價(jià)為1.,1元/kWh，則固定收益電價(jià)如下：自發(fā)自用電價(jià)=用戶用電電價(jià)+國家補(bǔ)貼=1.1+0.42=1.52﹥0.85（余電上網(wǎng)電價(jià)）。其中，余電上網(wǎng)電價(jià)=當(dāng)?shù)貥?biāo)桿電價(jià)+國家補(bǔ)貼=0.43+0.42=0.852、對于居民用電（以南京為例），暫取用電電價(jià)為0.52元/kWh，則固定收益電價(jià)如下：自發(fā)自用電價(jià)=用戶用電電價(jià)+國家補(bǔ)貼=0.52+0.42=0.94﹥0.85（余電上網(wǎng)電價(jià)），其中，余電上網(wǎng)電價(jià)=當(dāng)?shù)貥?biāo)桿電價(jià)+國家補(bǔ)貼=0.43+0.42=0.853、電價(jià)列表-對于大工業(yè)用電和公共事業(yè)單位用電，分別暫取用電電價(jià)為0.65元/kWh（江蘇為0.622~0.667）和0.55元/kWh，則電價(jià)計(jì)算匯總?cè)缦卤淼诙糠?/p>

光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)設(shè)計(jì)1、并網(wǎng)接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)2、并網(wǎng)光伏電站分類3、光伏電站上網(wǎng)類型4、并網(wǎng)光伏系統(tǒng)原理圖5、光伏發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)政策1、并網(wǎng)接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)一次部分接入點(diǎn)接入容量接入電壓等級(jí)二次部分繼電保護(hù)與安全調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)通信計(jì)量與結(jié)算兩大電網(wǎng)公司并網(wǎng)接入標(biāo)準(zhǔn):2、并網(wǎng)光伏電站分類根據(jù)《國家電網(wǎng)公司光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》（試行），并網(wǎng)光伏系統(tǒng)根據(jù)接入電網(wǎng)電壓等級(jí)可分為小型、中型和大型光伏電站。小型光伏電站——接入電壓等級(jí)為0.4KV低壓電網(wǎng)；中型光伏電站——接入電壓等級(jí)為10~35KV電網(wǎng)；大型光伏電站——接入電壓等級(jí)為66KV及以上電網(wǎng)。按上網(wǎng)模式可分為以下三種類型：

A：全部上網(wǎng)（單向電流，不能孤島運(yùn)行）或全部自用（單向電流，逆功率保護(hù)）；

B：自發(fā)自用，余電上網(wǎng)（雙向電流，不能孤島運(yùn)行）；

C：自發(fā)自用，雙向平衡（雙向電流，可以孤島運(yùn)行(C可以是單一的發(fā)供電單元，也可以是微電網(wǎng))。3、光伏電站上網(wǎng)類型4、并網(wǎng)光伏系統(tǒng)原理圖（一）：公共電網(wǎng)并網(wǎng)光伏系統(tǒng)★并網(wǎng)光伏系統(tǒng)原理圖（二）：用戶側(cè)并網(wǎng)光伏系統(tǒng)★并網(wǎng)光伏系統(tǒng)原理圖（三）：居民戶用并網(wǎng)光伏系統(tǒng)5、光伏發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)政策及地方支持政策）國家上網(wǎng)電價(jià)：根據(jù)國家發(fā)改委2013年8月30日發(fā)布的《關(guān)于發(fā)揮價(jià)格杠桿作用促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的通知》（發(fā)改價(jià)格（2013光伏發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)政策及地方支持政策）1638號(hào)）文件，針對三類地區(qū)給出了三個(gè)不同的上網(wǎng)電價(jià)（如左圖所示），超過各地脫硫脫硝上網(wǎng)電價(jià)部分由中央財(cái)政補(bǔ)貼。同時(shí)，給出了分布式光伏發(fā)電補(bǔ)貼電價(jià)為0.42/kWh。國家發(fā)改委發(fā)布了第一批18個(gè)分布式光伏示范園區(qū)，給予首批分布式光伏發(fā)電示范區(qū)的上網(wǎng)補(bǔ)貼為0.42元/kWh補(bǔ)貼。省級(jí)電價(jià)補(bǔ)貼：部分省級(jí)地方政府有光伏電價(jià)補(bǔ)貼，江蘇2012-2015年電價(jià)補(bǔ)貼分別為0.30元/kWh、0.25元/kWh、0.20元/kWh、0.15元/kWh。遼寧省2012年建成發(fā)電項(xiàng)目補(bǔ)貼0.30元/kWh，此后每年下降10%。地方支持政策：部分地方政府包括安徽合肥、浙江嘉興等陸續(xù)出臺(tái)支持光伏發(fā)電的相關(guān)政策。上網(wǎng)收益分析國家標(biāo)準(zhǔn)中國電力科學(xué)研究院順利完成《光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》《光伏發(fā)電系統(tǒng)接入配電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》《光伏發(fā)電站無功補(bǔ)償技術(shù)規(guī)范》《光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》和《光伏發(fā)電接入配電網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范》等五項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)的報(bào)批工作。第三部分、本地案例廣西婦女兒童醫(yī)院太陽能光伏工程廣西婦女兒童醫(yī)院太陽能光伏工程廣西婦女兒童醫(yī)院太陽能光伏工程廣西婦女兒童醫(yī)院太陽能光伏工程

地理位置廣西婦女兒童醫(yī)院位于廂竹大道興寧區(qū)政府旁，最高40.4攝氏度，最低溫-2.1攝氏度；年輻射量4595.91MJ/m2；周邊沒有其他高建筑物遮擋，是利用光伏系統(tǒng)發(fā)電較為理想的地理位置。項(xiàng)目簡介

光伏系統(tǒng)在門診樓和住院部等共八個(gè)區(qū)域安裝太陽能電池板，與建筑有機(jī)地融于一體，在現(xiàn)有區(qū)域使用屋頂面為9000m2，設(shè)計(jì)發(fā)電功率1329.90KW，將清潔、環(huán)保的太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)融入設(shè)計(jì)。 發(fā)電功率及用途：光伏工程設(shè)計(jì)發(fā)電功率為1329.90KW，發(fā)電的用途用于供應(yīng)醫(yī)院各個(gè)區(qū)域的照明用電及空調(diào)機(jī)組系統(tǒng)用電，不足部分由市電網(wǎng)補(bǔ)充。

廣西婦女兒童醫(yī)院概況采用科士達(dá)三相并網(wǎng)逆變器，其中3臺(tái)250KW、5臺(tái)100KW。光伏系統(tǒng)總原理圖配電情況廣西婦女兒童醫(yī)院變電所，電源從戶外10kV線路引來經(jīng)電纜溝至醫(yī)院變電所，引入電源電壓為10KV，院區(qū)有變配電室一座，含高壓配電室和低壓配電室，電源進(jìn)來經(jīng)10kV高壓計(jì)量和保護(hù)，出四回至兩臺(tái)1000KVA變壓器和兩臺(tái)1600KVA變壓器,兩臺(tái)1000KVA變壓器和兩臺(tái)1600VA變壓器在低壓側(cè)分別通過母聯(lián)柜連接，由若干低壓柜分配輸出至各區(qū)域供電。從低壓柜配出380V/220V三相五線供校區(qū)用戶用電

光伏系統(tǒng)接入2號(hào)變壓器原理圖光伏系統(tǒng)接入3號(hào)變壓器原理圖負(fù)荷情況

醫(yī)院配電室共有4臺(tái)變壓器，其中2號(hào)和3號(hào)變壓器低壓母排側(cè)為并網(wǎng)點(diǎn)，光伏系統(tǒng)并入2號(hào)變壓器低壓母排側(cè)的直流峰值功率為873.21KW，并入3號(hào)變