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山西朔州 25kW并网光伏系统技术方案朔州清佳宇科技有限公司2014-11-10目录一、工程概况1.1 项目地理位置二、技术方案2.1 光伏发电系统原理2.2 太阳能电池组件2.3 并网逆变器2.4 方阵布置方案分析2.5 组件串并联设计2.6 交流防雷配电柜2.7 系统发电量计算2.8 主要设备清单2.9 效益分析2.10 检测预留方案2.11 运行维护方案2.12 结论三、工程案例一、工程概况1.1 项目地理位置项目名称山西朔州 25kW并网光伏系统本项目建设地点为山西朔州，项目类型为太阳能光伏并网发电。项目采用常规高效晶体硅组件，屋顶上安装。采用 250Wp太阳能电池组件 100 块，光伏电站规模为 25kWp，采用并网发电的模式，逆变器输出 380V 交流电，将光伏所发电能并入 380V低压电网，作为市电辅助电源，为内部负荷提供清洁电力。该系统日均发电量约为 98kWh。气象条件朔州位于中国山西省西北部，桑干河上游，东经 111° 53 113 ° 34 ，北纬 39° 05 40 ° 17 的内外长城之间，属温带大陆性季风气候，根据山西气候区划方案，属晋北温带寒冷半干旱气候区。年平均气温一般为 3.6 ℃～ 7.3 ℃左右， 1 月份最冷，平均气温为一 14.9 ℃～一 9.4 ℃， 7 月份为最热，平均气温为 19.4 ℃～ 22.3 ℃，全年日照时数为 2600 小时～ 3100 小时，年日照率为 63～ 65。本项目目标是通过光伏发电技术，实现对用户建筑内部负载的供电，达到节能、节电、环保之目的，并通过本项目的成功运行向广大潜在用户起到示范作用。本工程项目确定采用“太阳能光伏并网发电”技术，根据工程现场的分布情况，我们采用并网光伏发电模式，该系统由太阳能电池组件方阵、并网逆变器、配电柜以及支架等部分组成。具体工作原理白天在太阳光的照射下，太阳能电池组件产生的直流电通过并网逆变器转化为 380V交流对当地低压负载供电。二、技术方案2.1 光伏发电系统原理朔州屋顶并网光伏发电系统，最终经由并网逆变器接入三相低压交流电网 380V、 50 Hz 实现并网发电功能。并网发电系统如图 2 所示光伏组件按照一定数量串联组成单个太阳能电池方阵，若干个太阳能电池方阵并联汇流后接入并网三相逆变器，通过逆变器将直流电转换为与三相低压交流电网同频率、同相位的正弦波交流电馈入电网，从而实现太阳能光伏并网发电的功能。图 2 光伏并网发电原理图2.2 太阳能电池组件太阳能电池组件通过导线连接的太阳能电池被密封成的物理单元被称为太阳能电池组件，具有一定的防腐、防风、防雹、防雨的能力，广泛应用于各个领域和系统。每片太阳能电池只能产生大约 O.5 伏的直流电压，远低于实际使用所需电压，为了满足实际应用的需要，需要把太阳能电池串联成组件。太阳能电池组件包含一定数量的太阳能电池，这些太阳能电池通过导线连接。本项目系统采用的组件封装 60 片太阳能电池片，正常输出工作电压约31.8V。当应用领域需要较高的电压和电流而单个组件不能满足要求时，可把多个组件串、并联组成太阳能电池方阵，以获得所需要的电压和电流。本项目采用高效单晶硅太阳能电池组件，组件电池按照严格的电池检验程序，依靠国内国外最先进的光伏检测机构，保证电池的效率和稳定性处于世界先进水平。组件具体技术参数下表。单晶硅太阳能电池组件参数序号项目内容1 型式常规单晶硅组件2 型号 HG250p3 尺寸结构 1640 992 40（ mm）4 在 AM1.5、 1000W/ m2的辐照度、 25℃的电池温度下的峰值参数4.1 标准功率 250W4.2 峰值电压 31.8V4.3 峰值电流 7.86A4.4 短路电流 8.25A4.5 开路电压 37.8V4.6 系统电压 1000 V5 峰值功率温度系数 -0.461 /K6 短路电流温度系数 0.072 /K7 开路电压温度系数 -0.335 /K8 温度范围 -40/ ℃～ 85℃9 功率误差范围 ± 310 表面最大承压 5400Pa11 承受冰雹直径 25 mm的冰球，试验速度83km/h12 组件效率 15.42.3 并网逆变器本项目中拟采用 25KW的三相光伏并网逆变器 1 台，选用的并网逆变器采用光纤隔离技术，抗干扰能力强。优化的电路和结构设计，提高系统散热效率，增强系统稳定性。负载为跟随电网频率和电压变化的电流源，无法单独发电，在电网中容量受限，输出功率由光伏输入决定。目前并网型逆变器的研究主要集中于 Dc Dc 和 Dc Ac 两级能量变换的结构， Dc Dc 变换环节调整光伏阵列的工作点使其跟踪最大工作点； Dc Ac逆变环节主要使输出电流与电网电压同相位，同时获得单位功率因数。25kW并网逆变器性能特点参数输入最大输入功率 26000W最大输入电压 1000V启动电压 300VMPP电压范围 280-800V输出额定输出功率 25000W最大交流输出功率 22200VA最大输出电流 40A额定电网电压 400Vac电网电压范围 320-460Vac额定电网频率 50Hz2.4 方阵布置方案分析为保证项目建设的效果及整个光伏发电系统的经济性，根据现场纬度北纬 37.8 ° 。根据提供的装机地点要求，光伏组件在屋顶朝向正南方安装。与独立光伏发电系统需要照顾冬天发电量不同，并网光伏发电系统一般只需考虑全年总发电量最大。根据提供的装机容量要求，安装组件 100 块，总装机容量为 25kWp；日发电量约为 98kWh。2.5 组件串并联设计山西朔州 25kW并网光伏系统，总计安装光伏组件约 100 块，组件以 20块串联成一串，一共 5 串，经直流防雷配电柜接入一台 25kW的并网逆变器。2.6 交流防雷配电柜交流配电柜主要是通过配电给逆变器提供并网接口，该配电柜含网侧断路器、防雷器，逆变器并网接口等装置。逆变器交流输出通过电缆接入到交流防雷配电柜。主要是将逆变器输出的交流电缆接入后，经计量电表和网侧断路器接入公用电网，方便操作和维护。2.7 系统发电量计算本项目太阳能光伏发电系统由光伏组件、防雷汇流箱、直流监测配电柜、并网逆变器、计量装置组成。太阳能通过光伏组件转化为直流电力，通过直流配电柜汇集至并网逆变器，将直流电能转化为与电网同频率、同相位的正弦波电流。在光伏电场理论年发电量的基础上，实际上网电量还会受安装倾角、方位角、灰尘、局部阳光遮挡、逆变器效率、输电线损等综合因素影响。●灰尘、雨水遮挡引起的效率降低项目当地处在市区，考虑到灰尘较大，在不考虑经常性人工清理的情况下，根据相关文献，采用相对保守的数值 5％●温度引起的效率降低●组件串联不匹配产生的效率降低组件串联因为电流不一致产生的效率降低，根据电池板出厂的标称偏差值，取为 3％●直流部分线缆功率损耗根据项目的直流部分的线缆连接估算直流部分的线缆损耗 5％。●逆变器的功率损耗并网逆变器按 95％计算。●交流线缆的功率损耗根据项目的交流部分的线缆连接估算交流部分的线缆损耗 1％。●其它功率损耗以上的系统损耗尚不能囊括所有，如不可用的太阳光辐照效率、相关电气设备功率损耗等，在此不做一一分析，根据具体系统配置来决定。该影响所对应的综合修正系数估算可取 80％。在理论年发电量的基础上，乘以综合修正系数，估算出光伏电场的第一年年上网电量为约 35770kWh， 25 年使用寿命的发电量总和约为 89.425 万 kWh。2.8 主要设备清单（ 1）行政中心 15kW并网设备清单序号设备名称规格型号数量单位1 太阳电池组件 250W31.8V 100 块2 光伏并网逆变器 25kW 1 台3 电池组件支架 1 套4 防雷汇流箱 1 台5 直流防雷配电柜 1 台6 交流防雷配电柜 1 台7 电缆及防护材料 1 套8 其他配件 1 套25kW设备投资预算 33.15 万元运输费 5000 元安装调试费 25000元税费（ 4） 14060元25KW总投资 375560元2.9 效益分析（ 1）经济效益分析光伏电站总经营期 25 年此项目日平均发电量 98kWh，年平均发电量 35770kWh居民用电价格 0.55 元 /kWh（以其为例）当地燃煤发电标杆上网电价 0.4 元 /kWh（以其为例）设备总投资项目设备总投资约为 37.556 万元。补贴政策分布式发电电价补贴按 0.42 元 / 千瓦时计算（补贴期限为 20 年），分布式光伏发电系统并入电网的电量，由电网企业按照当地燃煤发电标杆上网电价（ 0.4 元 /kWh）进行收购。回收期及利润（按自发自用方式计算）日均回收资金日平均发电量 *（分布式发电电价补贴居民用电价格）98*（ 0.420.55 ） 95.06 元年均回收资金日均回收资金 *36595.06*36534696.9 元投资回收期总投资 / 年均回收资金 375560/34696.9 ≈ 10.8 年 25 年内纯收益年均回收资金 *（ 20 年 -10.5 年）日平均发电量 * 居民用电价格 *365天 *5 年≈ 427988元（ 2）环境效益分析本工程节能分析依据的主要法律法规有一节能中长期专项规划一中华人民共和国节约能源法一综合能耗计算通则 GB／ T2589 90一用能单位节能量计算方法 GB／ T13234 1991光伏发电是一种清洁的能源，既不直接消耗资源，同时又不释放污染物、废料，也不产生温室气体破坏大气环境，也不会有废渣的堆放、废水排放等问题，有利于保护周围环境，是一种绿色可再生能源。太阳能光伏发电是一种清洁能源，与火电相比，可节约大量的煤炭或油气资源，有利于环境保护。同时，太阳能是取之不竭用之不尽的可在生能源，早开发早受益。与其它传统火力发电方式相比，该项目太阳能光伏发电项目装机容量约为 25KWp，年平均上网电量约 35770kWh。根据国家统计数据每发 1kWh电须消耗 360g 标准煤，则本项目太阳能系统每年可节约标准煤约 12877.2 千克，按照 25 年使用算，可节省标准煤约321.93 吨。同时，在环境保护方面，传统发电方式每发一度电将排放出 873 克二氧化碳、 2.83 克二氧化硫、 2.47 克氮氧化合物。类别年节约数量千克节约标准煤 12877.2减少二氧化碳排放 31227.21减少二氧化硫排放 101.229减少氮氧化合物排放 88.3512.10 检测预留方案直流侧桥架沿方阵背面和检修通道而四通八达，汇集支路干路电缆直至并网逆变器。桥架采用支托架安装，盖板式桥架易于展开检修电缆，做电缆绝缘测试等工作。并网逆变器／交流配电柜等电气设备安装在通风良好的设备室，交流配电柜中各路输出均设有电流互感器，检测时可直接使用相关接口，取电压电流值，进行相关分析。交流配电柜面板上设有电能分析仪，外部仪器的分析结果可与电能分析仪数据对照。并网逆变器各路输入输出接口，检测时均可直接引用。系统输出交流电缆沿新建电缆沟铺设，电缆沟上有盖板且拐弯处均有电缆井，易于电缆的绝缘测试／故障检修等工作的开展太阳能支架和电气设备外壳均可无障碍触及，做接地电阻测试相当简便。2.11 运行维护方案（ 1）太阳能组件及其支架系统的保养维护及注意事项1 为了保证本套系统的正常发电，同时为了保证美观，有必要经常性清扫太阳电池组件表面，建议每两个月至少要清洗一次。2 不允许人站到组件上面执行清洁工作，务请使用柔软干燥或者潮湿的布料擦洗；3 组件的钢化玻璃及缝间的胶体都具有很好的稳定性，清洗时洗涤剂可选用家用洗洁精或酒精等常用的清洗用品。在任何情况下都不要在组件表面使用研磨的材料；4 要确保组件的清洁，特别是要确保组件上不能有阴影，即使是很小的一块阴影或是覆盖物都会使本套太阳系统的发电效率大打折扣，严重时会对组件造成不可修复性的损坏。5 不要试图用锐利的器具割开太阳电池组件之间的密封胶，因为胶下布是系统的联接导线，一旦上布的布线受到损伤，有可能会导致系统无法正常使用，甚至于会造成触电事故。6 检查组件支架系统所有螺栓，焊缝和支架固定是否牢靠。7 支架使用热镀锌的防腐材料，日常巡视镀锌层是否有开裂和脱落现象应及时进行补刷防腐材料。（ 2）逆变器的保养维护及注意事项在逆变器正常运行时，每两个月检查下设备是否有可见的操作就足够了。同时，还需检查红色指示灯是否亮。为了获得最优的产能，电站系统操作员应该查看逆变器的指示灯情况。当然，也可以通过检查设备的通讯数据来了解设备的运行状态。如果散热片上的灰尘或在逆变器与墙之间有赃物，影响到散热时，必须使用合适的软刷子将散热片上或逆变器与墙壁之间的赃物清除。如果状态指示灯太脏，看不清楚时，需用湿布将赃物清理干净。不准使用溶解性介质、研磨剂或者一些腐蚀性的溶剂。本套控制逆变器仅适用于与之配套的电池组串。错误使用导致后果不可预测。应确保设备周围环境通风良好。周围不能堆积木材，棉衣等易燃易爆物，同时应避免小动物沿接线孔处进入机柜内部，否则会造成短路等意外事故，有损伤机器，发生火灾等危险可能。确保环境湿度小于 90％ RH，无水珠凝结，否则会造成设备损害，发生火灾及其它事故。设备所处环境应无灰尘、油性灰尘、漂浮性的纤维及金属微粒。电流噪声会随负载增加而略有增加，属正常现象。不能用易腐性熔剂擦洗机柜表面，否则会造成表面油漆喷塑脱落，造成漏电等情况。机器应避免靠近人群。否则电流噪音排风扇响声会对以上人群形成一定的声音影响。基础坚固无振动。无电磁干扰，远离干扰源。报废处理时，请勿焚烧，会发生爆炸危险；导线等可能产生有毒气体。为了防止本系统出现故障，确保长时间、高性能的运行，请进行下表所示的定期检查，为了防止电击，在检查前必须断开所有输入开关及电源，应在保电容、电感完全放完电后进行。2.12 结论本工程按选定的工程场址，安装太阳能电池组件固定连接在屋顶上。该项目采用太阳能电池组件，装机总容量为 20kWp， 25 年寿命期内共发电约89.425 万 kWh。本工程的建设对优化能源结构、保护环境，减少温室气体排放、推广太阳能利用和推进光伏产业发展具有非常积极的示范意义，同时可以为全社会减轻用电负担，让人类切身体验低炭生活方式，了解太阳能给人类带来的巨大财富，激发探索利用新能源的热情，创造出更好的社会和环境效益。三、工程案例1、德州经济开发区皇明集团零能耗别墅光伏工程2、烟台昆嵛山景区监控光伏工程3、江苏昆山花桥风景区光伏工程4、青岛海信光伏别墅工程（一期）5、青岛海信光伏别墅工程（二期）6、南京光伏照明工程7、济南南郊宾馆 -- 太阳能光伏、照明工程8、武汉红旗小学并网光伏工程