2024光儲車棚技術(shù)方案

2022年6月 31、背景 3 3 3 4 5 71、整體方案設(shè)計 7 9 4、組件支架設(shè)計 6、儲能系統(tǒng)和PCS設(shè)計 1、理論發(fā)電量 2、逐年理論發(fā)電量 3、光伏發(fā)電系統(tǒng)效率分析 隨著各類用電需求量的攀升和人們環(huán)保意識的增強,光伏電力越來越受到人們的關(guān)注，太陽能綠色車棚可因地制宜的建設(shè)分布式光伏電站，將光伏發(fā)電技術(shù)和車棚建筑本身進行完美的結(jié)合，具有較好的經(jīng)濟效益與社會效益，建造光伏車棚，將會給人們的生活帶來更多的便捷。光伏發(fā)電系統(tǒng)是利用太陽能電池直接將太陽能轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電系統(tǒng)。它的主要部件是光伏組件、逆變器。一般采用鋼結(jié)構(gòu)支架，簡單、大方、時尚、美觀，其實用特點是可靠性高、使用壽命長、不污染環(huán)境、能獨立發(fā)電又能并網(wǎng)運行，且為清潔環(huán)保的新能源，有效緩解社會的環(huán)境和能源壓力，受到廣大投資者的青睞，具有廣闊的發(fā)展前景。(1)太陽能取之不盡，用之不竭，地球表面接受的太陽輻射能，能夠滿足全球能源需求的1萬倍!只要在全球4%沙漠上安裝太陽能光伏系統(tǒng)，所發(fā)電力就可以滿足全球的需要!太陽能發(fā)電安全可靠，不會遭受能源危機或燃料市場不穩(wěn)定的沖擊；(2)太陽能隨處可取，可就近供電，不必長距離輸送，避免了長距離輸電線路的損失；(3)太陽能發(fā)電沒有運動部件，不易用損壞，維護簡單，特別適合于無人值守情況下使用；(4)太陽能發(fā)電不會產(chǎn)生任何污染、噪聲等公害，對環(huán)境無不良影響，是理想的清潔能源；(5)太陽能發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)周期短，方便靈活，而且可以根據(jù)負荷的增減，任意添加或減少太陽能方陣容量，避免浪費。(1)建設(shè)光伏車棚，可以減少城市的用電壓力利用車棚的閑置面積，建設(shè)光伏車棚，光伏車棚發(fā)的電除供給車輛使用外，多余的電量還可以賣給國家，從而減緩城市的用電壓力。(2)建設(shè)光伏車棚，節(jié)能的同時帶來收益投資光伏車棚的建設(shè)，一改傳統(tǒng)車棚單一的作用，光伏車棚不僅能夠給車輛遮陽避雨，同時還可以發(fā)電帶來收益，實現(xiàn)社會效益和環(huán)境效益的雙贏。(3)建設(shè)光伏車棚，體現(xiàn)城市生態(tài)環(huán)保的理念建設(shè)光伏車棚，積極響應(yīng)國家節(jié)能節(jié)能減排的號召，減少碳的排放，從而打造低碳環(huán)保的現(xiàn)代化城市。本項目位于江蘇省南京市。南京地處中國東西大動脈長江與南北大動脈京滬鐵路的交匯點，總面積6587平方公里，人口827萬，城市綜合競爭力位居全國前列。2020年，南京地區(qū)生產(chǎn)總值14817.95億元，列全國第10位，經(jīng)濟總量重返全國十強之列，比上年增長4.6%。人均地區(qū)生產(chǎn)總值15.91萬，在中國排第三，在省會城市排第一位。南京是中國重要的綜合性工業(yè)基地，電子、化工生產(chǎn)能力位居全國第二位，車輛制造規(guī)模居第三位。已經(jīng)形成以電子信息、汽車、石油化工和一批特色產(chǎn)品為主導(dǎo)、擁有36個工業(yè)大類、200多個門類、2000多個大類產(chǎn)品的綜合性工業(yè)體系，大型企業(yè)數(shù)量規(guī)模居全國城市前列。南京屬北亞熱帶濕潤氣候，四季分明，雨水充沛。常年平均降雨117天，平均降雨量1106.5毫米，相對濕度76%,無霜期237天。每年6月下旬到7月上旬為梅雨季節(jié)。年平均溫度16.5℃,年極端氣溫最高39.7℃,最低-13.1℃。GB50217-2007《電力工程電纜設(shè)計規(guī)范》GB/T19939-2005《光伏系統(tǒng)并網(wǎng)技術(shù)要求》IEEE1547:2003《分布式電源與電力系統(tǒng)進行互連的標準》IEEE1547.1:2005《分布式電源與電力系統(tǒng)的接口設(shè)備的測試程序》IEC62116《光伏并網(wǎng)系統(tǒng)用逆變器防孤島測試方法》JGL/T16-92《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》GB50057-94《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》1、整體方案設(shè)計項目為6個車位停車棚的光伏電站系統(tǒng)，總裝機容量為15360W,采用320瓦高效單晶太陽能板，15千瓦并網(wǎng)太陽能逆變器，車棚支架采用防風(fēng)抗震耐壓性能較強的鍍鋅鋼，并網(wǎng)接入點在距離100米以內(nèi)的室內(nèi)。車棚尺寸5.32米間距，4個支撐立柱單車位2.66米寬度，總計6車位高度：后面2米，前面3米Q235B材質(zhì)，氟碳漆表面處理汽車停車位6個裝機容量15360W光伏組件48塊，尺寸1640*992*35mm規(guī)格320Wp單晶光伏組件逆變器15kW并網(wǎng)逆變器1臺建設(shè)好光伏車棚后，通過二次配置形式，在光伏車棚項目基礎(chǔ)上可施加充電樁項目。充電樁儲能供電系統(tǒng)分為三部分：PCS、鋰電池儲能系統(tǒng)和充電樁系統(tǒng)。鋰電池儲能系統(tǒng)采用電動汽車退役電池構(gòu)成。項目地分別配置2臺功率為8kW的PCS能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)容量為5.36kW·h鋰電池儲能系統(tǒng)。根據(jù)業(yè)主峰谷分時電價：早上8點-中午12點0.96元中午12點-下午6點0.62元,下午6點-晚上10點1.07元,晚上10點-早上8點0.33元。(1)車棚光伏發(fā)電利用：白天光伏發(fā)電期間屬于電價高峰時段或用電高峰期，光伏發(fā)電自直接供本地負荷使用，自發(fā)自用實現(xiàn)光伏發(fā)電收益最大化。(2)PCS鋰電池儲能系統(tǒng)充電：在電價低谷時段由電網(wǎng)向其充電(晚上10點-早上8點，16kW功率PCS向鋰電池儲能系統(tǒng)充電7.5個小時,即可充滿15.36kW·h電池容量)。(3)PCS鋰電池儲能系統(tǒng)放電：白天儲能系統(tǒng)向充電樁輸出電能，或在電能盈余情況或電價高峰時段，儲能系統(tǒng)釋放電能供本地負荷使用?？偨Y(jié)通過利用PCS鋰電池儲能系統(tǒng)的電能雙向流動和峰谷分時電價，即電能“低價儲存，高價使用”,一方面實現(xiàn)充電樁供電低成本，另一方面還可以在高峰電價時段減少本地負荷用電量，節(jié)省了電費。充電樁系統(tǒng)分為兩種：直流充電樁和交流充電樁。直流充電樁直接將鋰電池儲能系統(tǒng)直流電經(jīng)DC-DC變換，獲得電能輸出。其特點輸出功率大，電動汽車充電速度快；交流充電樁是將鋰電池儲能系統(tǒng)直流電經(jīng)DC-AC變換，輸出交流電，其特點是造價便宜，但輸出功率小，電動汽車充電速度慢。2、并網(wǎng)逆變器選型并網(wǎng)逆變器是光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的核心轉(zhuǎn)換設(shè)備，它連接直流側(cè)和交流側(cè)，需具有完善的保護功能、優(yōu)質(zhì)的電能輸出。對逆變器的選型需滿足如下要求：(1)轉(zhuǎn)換效率高逆變器轉(zhuǎn)換效率越高，則光伏發(fā)電系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率越高，系統(tǒng)總發(fā)電量損失越小，系統(tǒng)經(jīng)濟性也越高。因此在單臺額定容量相同時,應(yīng)選擇效率高的逆變器。逆變器轉(zhuǎn)換效率包括最大效率和歐洲效率,歐洲效率是對不同功率點效率的加權(quán)，這一效率更能反映逆變器的綜合效率特性。而光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率是隨日照強度不斷變化的，因此選型過程中應(yīng)選擇歐洲效率高的逆變器。(2)直流輸入電壓范圍寬太陽電池組件的端電壓隨日照強度和環(huán)境溫度變化,逆變器的直流輸入電壓范圍寬，可以將日出前和日落后太陽輻照度較小的時間段的發(fā)電量加以利用，從而延長發(fā)電時間，增加發(fā)電量。(3)優(yōu)質(zhì)的電能輸出逆變器應(yīng)具有高性能濾波電路，使得逆變器交流輸出的電能質(zhì)量很高，不會對電網(wǎng)質(zhì)量造成污染。在輸出功率≥50%額定功率，電網(wǎng)波動<5%的情況下，逆變器的交流輸出電流總諧波畸變率(THD)<3%。并網(wǎng)型逆變器在運行過程中，需要實時采集交流電網(wǎng)的電壓信號，通過閉環(huán)控制，使得逆變器的交流輸出電流與電網(wǎng)電壓的相位保持一致，所以功率因數(shù)能保持在1.0附近。(4)有效的“孤島效應(yīng)”防護手段采用多種“孤島效應(yīng)”檢測方法，確保電網(wǎng)失電時，能夠?qū)﹄妷?、頻率、相位等參數(shù)進行準確的跟蹤和檢測，及時判斷出電網(wǎng)的供電狀態(tài)，使逆變器準確動作，確保電網(wǎng)的安全。(5)系統(tǒng)頻率異常響應(yīng)《國家電網(wǎng)公司光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》中要求大型和中型光伏電站應(yīng)具備一定的耐受系統(tǒng)頻率異常的能力。(6)通信功能光伏并網(wǎng)逆變器須提供通信接口能夠?qū)⒛孀兤鲗崟r運行數(shù)據(jù)、故障信息、告警信息等上傳至電站監(jiān)控系統(tǒng)。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，光伏組件鋪設(shè)區(qū)域屋頂條件限制，推薦使用組串式逆變器，相對于集中式逆變器，組串式逆變器的優(yōu)勢如下。高轉(zhuǎn)換效率，歐效達97.5%;多路MPPT最終確保高系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率；發(fā)電收益明顯高于集中式逆變器；無需直流匯流；安裝簡單，因地制宜，節(jié)約空間；維護方便，縮短平均維護時間；輸入范圍寬，發(fā)電時效更長；綜合考慮：本分布式車棚光伏項目配置有1臺15kW組串并網(wǎng)型光伏逆變器。3、光伏組件選型本項目擬采用535Wp高效單晶硅電池組件。組件參數(shù)如下表所示：535Wp多晶硅組件參數(shù)表序號參數(shù)名稱性能參數(shù)1全光照面積的光電轉(zhuǎn)換效率(含邊框面積)20.75%2峰值功率535W3工作電壓40.63V4工作電流13.17A5開路電壓49.34V6短路電流13.79A7外形尺寸2274mm*1134mm*35mm8工作溫度-40℃~85℃9壽命25年4、組件支架設(shè)計支架采用Q235B冷軋鋼板或者鋁型材，材質(zhì)的選用和支架設(shè)計應(yīng)符合國家標準《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50017的規(guī)定。支架的防腐應(yīng)符合下列要求：橫梁、彩鋼瓦夾具、橫梁連接件均采用先加工后熱浸鍍鋅，鋅層應(yīng)符合GB/T13912-2002鋅層厚度不小于65um,鋁合金表面陽極氧化原色AA15級。本項目所有螺栓應(yīng)符合現(xiàn)行國家標準《六角螺栓-C級》(GB5780)的規(guī)定，具備現(xiàn)場防腐要求。邊壓塊和中壓塊采用鋁合金材料；根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011-2010),支架系統(tǒng)抗震烈度為7度，工程區(qū)地震動峰加速度為0.1g,地震動反應(yīng)譜特征周期為0.40S。固定支架選用防腐的鋼型材，所有連接處(焊接處)應(yīng)可靠連接，避免松動，要求能夠耐室外風(fēng)霜雨雪等的腐蝕。固定支架能滿足安裝傾角要求、抗風(fēng)要求、抗雪壓要求、抗震要求、耐腐蝕性要求、安全性要求、通用性要求、快速安裝要求。傾角設(shè)計為了使光伏方陣表面接收到更多太陽能量，根據(jù)日地運行規(guī)律，方陣表面最好是朝向赤道(方位角為0度)安裝。本工程中為了最大化利用車棚面積，組件安裝采用平鋪方式。5、線纜選型(1)選型原則·環(huán)境條件校驗：·環(huán)境溫度·日照·風(fēng)速·污穢·海拔高度·光伏發(fā)電站電線、電纜的選擇與敷設(shè)設(shè)計，應(yīng)符合《電力工程電纜設(shè)計規(guī)范》GB50217的規(guī)定，電線、電纜截面應(yīng)進行技術(shù)經(jīng)濟比較后選擇確定?！ぜ蟹笤O(shè)于溝道、槽盒中的電纜宜選用C類或C類以上的阻燃電纜。·光伏組件之間及組件與匯流箱之間的電線、電纜應(yīng)有固定措施和防曬措施?！る娎|敷設(shè)可采用直埋、電纜溝、電纜橋架、電纜線槽等方式。動力電纜和控制電纜宜分開排列并滿足最小間距要求?！る娎|溝嚴禁作為排水通路?！みh距離傳輸時網(wǎng)絡(luò)電纜宜采用光纖電纜?！る娎|額定電壓的選取·交流系統(tǒng)中電力電纜纜芯的相間額定電壓，不低于使用回路工作線電壓?！そ涣飨到y(tǒng)中電力電纜纜芯與絕緣屏蔽或金屬套之間額定電壓的選擇，符合下列規(guī)定：①中性點直接接地或經(jīng)低阻抗接地的系統(tǒng)當接地保護動作不超過1min切除故障時，應(yīng)按100%的使用回路工作相電壓。②對于a項外的供電系統(tǒng)，不宜低于133%的使用回路工作相電壓；在單相接地故障可能持續(xù)8h以上，或發(fā)電機回路等安全性要求較高的情況，宜采取173%的使用回路工作相電壓。3)交流系統(tǒng)中電纜的沖擊耐壓水平，應(yīng)滿足系統(tǒng)絕緣配合要求。4)直流輸電用電纜絕緣水平，應(yīng)計及負荷變化因素、滿足內(nèi)部過電壓的要求。5)控制電纜額定電壓的選擇，應(yīng)不低于該回路工作電壓、滿足可能經(jīng)受的暫態(tài)和工頻過電壓作用要求。且宜符合下列規(guī)定：①沿較長高壓電纜并行敷設(shè)的控制電纜(導(dǎo)引電纜),選用相適合的額定電壓。②在220kV及以上高壓配電裝置敷設(shè)的控制電纜，宜選用600/1000V,或在有良好屏蔽時可選用450/750V。③除①、②項情況外，一般宜選用450/750V;當外部電氣干擾影響很小時，可選用較低的額定電壓。·電纜截面積的選??；電纜截面應(yīng)滿足持續(xù)允許電流、短路熱穩(wěn)定、允許電壓損失等要求，較長距離的大電流回路，還宜按經(jīng)濟電流密度選擇。(2)電纜型號根據(jù)選型條件，本項目所選用電纜的型號規(guī)格如下：1)從光伏陣列串輸出至逆變器電纜選用PV1-F1×4mm2;2)20KW逆變器輸出電纜選用ZC-YJV-0.6/1kV-4*16mm2。3)接地電纜選用BVR-450/750V10mm2。6、儲能系統(tǒng)和PCS設(shè)計儲能裝置作為儲能系統(tǒng)中電網(wǎng)與電池之間的功率變換裝置,能實現(xiàn)電網(wǎng)與電池組間的能量雙向交換，用于電網(wǎng)的“削峰填谷”、調(diào)節(jié)可再生能源發(fā)電系統(tǒng)供電的連續(xù)性和穩(wěn)定性，并作為重要部門和重要設(shè)施的應(yīng)急電源及備用電源等。本裝置可用于新能源電站、電動汽車充換電站、城市儲能電站和微網(wǎng)儲能等場合，具有良好的應(yīng)用前景。性能特點： 安全性能高：采用工頻變壓器，使電池與電網(wǎng)安全隔離 轉(zhuǎn)換效率高：采用一級變換，結(jié)構(gòu)簡單，控制方便，能量轉(zhuǎn)換效果高 運行方式多：恒流充放電、恒功率充放電、浮充、恒壓充電等多種方式 通信接口豐富：具備CAN2.0、RS485、LAN等多種通信接口，便于各種通信方式的實現(xiàn) 先進的控制技術(shù)：軟鎖相環(huán)技術(shù)、電壓前饋技術(shù)、矢量控制等國際領(lǐng)先的控制保護技術(shù) 完善的保護功能：模塊級、裝置級、系統(tǒng)級三層保護 維護方便：模塊化設(shè)計，可靠性高且易維護7、防雷及接地本項目鋼結(jié)構(gòu)車棚光伏項目，太陽能光伏電站的防雷和接地主要依據(jù)GB50057《建筑防雷設(shè)計規(guī)范》。光伏發(fā)電系統(tǒng)的雷電入侵路徑，除光伏組件外，還有配電線路、接地線以及它們的組合。為了保證電力系統(tǒng)的安全運行和光伏發(fā)電及電力設(shè)施的安全，并網(wǎng)光伏電站必須有良好的避雷、防雷及接地保護裝置。由于本項目戶外設(shè)備安裝位置在整個環(huán)境中不是最高建筑物,把所有鋼結(jié)構(gòu)相連，并與新增接地樁構(gòu)成防雷網(wǎng)，以達到防雷的目的。本項目采取以下防雷接地措施：組件的鋁合金邊框以及金屬支架通過接地扁鋼與防雷扁鋼帶可靠焊接。對于系統(tǒng)防雷和安全用電來說，可靠的接地是至關(guān)重要的。本設(shè)計中，支架、光伏組件邊框以及連接件均是金屬制品，光伏方陣自然形成等電位體，并于接地網(wǎng)就近可靠連接，各連接點的接地電阻應(yīng)小于4歐姆。逆變器的交流輸出經(jīng)交流匯流箱(內(nèi)含防雷保護裝置)后接入電網(wǎng)，可有效地避免雷擊和電網(wǎng)浪涌導(dǎo)致設(shè)備的損壞，所有的機柜要有良好的接地，各連接點接地電阻應(yīng)小于4歐姆。五、發(fā)電量與效益分析1、理論發(fā)電量根據(jù)工程所在地各月平均太陽總輻射量可得出本工程月及年峰值日照小時數(shù)。峰值日照小時數(shù)：將太陽能電池組件所在平面上某段時間段內(nèi)所能接收到的太陽輻射量，轉(zhuǎn)換為輻照強度1000W/m2標準工況下條件下的等效小時數(shù)稱峰值日照小時數(shù)。若太陽能電池組件在1h中接收到的太陽輻射量為1kWh/m2.a,由以上峰值日照小時定義，可得其峰值日照小時數(shù)t:t=(1kWh/m2.a)/(1000W/m2)=1(h/a)由于太陽能電池組件的峰值功率均在1000W/m2條件下標定，因此采用峰值日照小時數(shù)乘以光伏電站的裝機容量即為光伏電站的最大理論發(fā)電量。本方案中共安裝48塊標準容量為320Wp的單晶硅光伏組件，總裝機容量為15.36KWp。選用的光伏組件尺寸為1640mm*992mm*35mm,安裝方式為支架固定傾斜安裝。黃岡地區(qū)全年有效光照時間為1913.5-2161.5小時，經(jīng)計算，得出本工程光伏陣列年理論發(fā)電量為29391.36kW.h2、逐年理論發(fā)電量光伏電站的第一年理論發(fā)電量為光伏電站的最大理論發(fā)電量乘太陽電池組件第一年的衰減系數(shù)。本工程所選單晶硅太陽電池組件第一年的衰減系數(shù)為8%,故光伏電站的第一年理論發(fā)電量為年理論發(fā)電量乘以組件衰減系數(shù)。3、光伏發(fā)電系統(tǒng)效率分析太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)效率包括：太陽電池老化效率，交、直流低壓系統(tǒng)損耗