2022光伏离网发电系统建设方案-solarbe文库

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光伏离网发电系统建设方案 2022 目录第一章系统概述 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙2 1.1 系统概述 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙2 1.2 系统设计依据 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙2 第二章系统配置 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙3 2.1 系统构成 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙3 2.2 系统选型 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙3 2.2.1 光伏组件 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙3 2.2.2 光伏组件支架 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙3 2.2.3 光伏方阵防雷汇流箱 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙3 2.2.4 接地和防雷 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙4 2.2.5 光伏逆变器 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙4 第三章系统设计 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙6 3.1 离网系统设计的基本原理 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙6 3.2 组件方阵设计 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙6 3.2.1 倾角和方位角 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙6 3.3 逆变器接入系统方案 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙6 第一章系统概述 1.1 系统概述离网光伏屋顶系统由光伏组件、逆变器、控制装置、蓄电池组成。以光伏电池板为发电部件，控制器对所发的电能进行调节和控制，一方面把调整后的能量送往直流负载或交流负载，另一方面把多余的能量送往蓄电池组储存，当所发的电不能满足负载需要时，控制器又把蓄电池的电能送往负载。蓄电池充满电后，控制器要控制蓄电池不被过充。当蓄电池所储存的电能放完时，控制器要控制蓄电池不被过放电，保护蓄电池。蓄电池可以贮能，以便在夜间或阴雨天保证负载用电。离网直流运用还能根据负载情况去掉逆变环节做不同电压等级的直流电源输出供给负载使用 1.2 系统设计依据太阳能光伏发电系统的设计计算主要依据是技术规格书、及设备的技术规格和相关国际、国家标准，主要有 IEC 60891 对晶体硅光电器件测量特性 I-V 的温度修正和辐照度修正的方法； IEC 60904 光电器件； IEC 61173 光电功率发生系统过压保护导则； IEC 61215-1993 晶体硅地表光伏电池组件设计鉴定和定型； 1ECll94 建筑物的电气安装； GB/T 6495.2-1996 光伏器件第 1 部分标准太阳电池的要求； GB/T 19939-2005 光伏系统并网技术要求； GB/T20046-2006 光伏（P V）系统电网接口特性（IE C617272004,MOD）； IEC 60068-2 基本环境试验第 2 部分试验； IEC 61721-1995 光电模块对意外碰撞的承受能力（抗撞击试验）； IEC 60364 建筑物的电气设施； GB/T2297 太阳光伏能源系统术语 GB/T11012 太阳电池电性能测试设备检验方法 GB/T18210IEC61829 晶体硅光伏 PV 方阵 I-V 特性的现场测量 GB/T18479IEC61277 地面用光伏PV发电系统概述和导则IEC61724 光伏系统性能监测、测量、数据交换以及分析导则第二章系统配置 2.1 系统构成系统由以下部分的设备组成太阳能板组件、直流汇流箱（按需配置）、并网逆变器、双向逆变器、交流配电柜、环境监测系统（系统监控器、环境温度传感器）、其他配件等。 2.2 系统选型 2.2.1 光伏组件当前太阳能光伏电池可以分非晶硅薄膜太阳能电池、多晶和单晶薄膜电池三大类。非晶硅薄膜太阳能电池的成本低，便于大规模生产，但由于其材料本身对太阳辐射光谱的长波区域不敏感，限制了非晶硅太阳能电池的转换效率。此外，其光电效率会随着光照时间的延续而衰减，即所谓的光致衰退 S-W 效应，使得电池性能不稳定，其优势是弱光性能较好，在阴雨天这种不理想的环境下也有较高的转化率，这是晶硅组件不具备的。多晶硅太阳能光伏组件转换效率略低于单晶硅，商业化电池的转换效率在 13～ 15，在寿命期内有一定的效率衰减，但成本较低。单晶硅和多晶硅组件使用寿命均能达到 25 年，其功率衰减均小于 15％。单晶硅太阳能光伏组件具有电池转换效率高的特点，商业化电池的转换效率在 15 左右，其稳定性好，同等容量太阳能电池组件所占面积小，但是其生产过程复杂原料成本高，所以单晶硅的价格相比也较高。不同类型的组件都有各自的特点，选择组件时需要根据项目现场环境、当地气候特点、转化率要求、质量要求等诸多因素综合考虑，这样才能因地制宜得到理想的解决方案。 2.2.2 光伏组件支架在光伏组件的安装过程当中，良好的倾角安装可以取得较好的日照条件，同时可以一定程度上提升组件的自净能力和除雪能力。无论是平铺安装或屋顶固定支架安装，组件支架的选型连接方式均参照防十二级台风等级的要求进行计算设计，支架型材需根据现场情况选择，组件板与板之间采用专业固定组件板的中压块与边压块，螺丝采用不锈钢材质，所有外露材料均经过热镀锌处理。 2.2.3 光伏方阵防雷汇流箱对于大型光伏并网发电系统，为了较少电池组件与逆变器之间连接线，以及日后维护方便，通常情况下，需要在电池组件与逆变器之间增加直流汇流装置。通常汇流箱其性能特点如下户外壁挂式安装，防水、防锈、防晒，能够满足室外安装使用要求；可同时接入多路太阳电池串列，每路串列的电流不大于 20A；每路可接入最大太阳电池串列的开路电压不大于 DC900V；每路太阳电池串列配有光伏专用高压直流熔丝进行保护，其耐压值不小于 DC1000V；直流输出母线的正极对地、负极对地、正负极之间配有光伏专用高压防雷器，防雷器采用知名品牌；直流输出母线端配有可分断的直流断路器，断路器建议采用知名品牌； 2.2.4 接地和防雷太阳能光伏电站为三级防雷建筑物，防雷和接地涉及到以下的方面（可参考 GB50057 -94 建筑防雷设计规范）电站站址的选择尽量避免将光伏电站建筑在雷电易发生的和易遭受雷击的位置；尽量避免避雷针的投影落在太阳电池组件上；防止雷电感应控制机房内的全部金属物包括设备、机架、金属管道、电缆的金属外皮都要可靠接地，每件金属物品都要单独接到接地干线，不允许串联后再接到接地干线上。防止雷电波侵入在出线杆上安装阀型避雷器，对于低压的 220/380V 可以采用低压阀型避雷器。要在每条回路的出线和零线上装设。架空引入室内的金属管道和电缆的金属外皮在入口处可靠接地，冲击电阻不宜大于 30 欧姆。接地的方式可以采用电焊，如果没有办法采用电焊，也可以采用螺栓连接。接地系统的要求所有接地都要连接在一个接地体上，接地电阻满足其中的最小值，不允许设备串联后再接到接地干线上。光伏电站对接地电阻值的要求较严格，因此要实测数据，建议采用复合接地体，接地机的根数以满足实测接地电阻为准。光伏电站接地接零的要求电气设备的接地电阻 R≤4 欧姆，满足屏蔽接地和工作接地的要求。在中性点直接接地的系统中，要重复接地， R≤ 10 欧姆防雷接地应该独立设置，要求 R≤30 欧姆，且和主接地装置在地下的距离保持在 3M 以上。 2.2.5 光伏逆变器逆变器是太阳能光伏发电的核心部分,而且要求的技术也比较高 ,转换效率被视为重中之重。逆变器性能参数性能特点 1）最大转换效率达到 98.0 ； 2 易于安装，方便组件阵列的设计； 3 运行温度-25 ℃～60 ℃； 4逆变并网电流闭环控制，可控可调； 5输入直流电压范围宽，适应不同场合需求； 6防孤岛保护； 7电路结构紧凑、无变压器拓扑结构； 8全天候室外型，全密封安装；防护等级可达到 IP65； 9可选 RS485 或蓝牙通讯，上位机监控，实现远程数据采集和监视；同时逆变器选择需要满足以下要求（ 1）并网逆变器的功率因数和电能质量应满足中国电网要求，各项性能指标满足国网公 2009 年 7 月下发的国家电网公司光伏电站接入电网技术规定（试行）要求。（ 2）逆变器额定功率满足用于本项目海拔高度的要求，其内绝缘等电气性能满足要求。（ 3）逆变器的安装简便，无特殊性要求。（ 4）逆变器采用太阳电池组件最大功率跟踪技术MPPT。（ 5）逆变器能够自动化运行，运行状态可视化程度高。显示屏可清晰显示实时各项运行数据，实时故障数据，历史故障数据，总发电量数据，历史发电量（按月、按年查询）数据。（ 6）逆变器本体具有直流输入分断开关，紧急停机操作开关。（ 7）逆变器具有短路保护、孤岛效应保护、过温保护、交流过流及直流过流保护、直流母线过电压保护、电网断电、电网过欠压、电网过欠频、光伏阵列及逆变器本身的接地检测及保护功能等，并给出各保护功能动作的条件和工况（即何时保护动作、保护时间、自恢复时间等）。（ 8）逆变器具有数据远传功能，通讯规约符合监控系统的要求，并开放通讯接口。（ 9）逆变器按照 CNCA/CTS00042009 认证技术规范要求，通过国家批准认证机构的认证。 2.2.8 蓄电池免维护阀控式全密封铅酸电池 1 定义铅酸蓄电池是蓄电池的一种，主要特点是采用稀硫酸做电解液，用二氧化铅和绒状铅分别做为电池的正极和负极的一种酸性蓄电池。 2 分类按蓄电池极板结构分类有形成式、涂膏式和管式蓄电池。按蓄电池盖和结构分类有开口式、排气式、防酸隔爆式和密封阀控式蓄电池。按蓄电池维护方式分类有普通式、少维护式、免维护式蓄电池。按我国有关标准规定主要蓄电池系列产品有起动型蓄电池主要用于汽车、拖拉机、柴油机船舶等起动和照明。固定型蓄电池主要用于通讯、发电厂、计算机系统作为保护、自动控制的备用电源。牵引型蓄电池主要用于各种蓄电池车、叉车、铲车等动力电源。铁路用蓄电池主要用于铁路内燃机车、电力机车、客车起动、照明之动力。摩托车蓄电池主要用于各种规格摩托车起动和照明。煤矿用蓄电池主要用于电力机车牵引动力电源。储能用蓄电池主要用于风力、水力发电电能储存。 3 基本构造铅酸蓄电池主要由以下部分构成 a 硬橡胶槽 b 负极板 c 正极板 d 隔板 e 鞍子 f 汇流排 g 封口胶 h 电池槽盖 i 连接条 j 极柱 k 排气栓正负极板铅酸蓄电池的极板，依构造和活性物质化成方法，可分为四类涂膏式极板，管式极板，化成式极板，半化成式极板。涂膏式极板由板栅和活性物质构成的。板栅的作用为支撑活性物质和传导电流、使电流均匀分布。板栅的材料一般铅锑合金，免维护电池采用铅钙合金。正极活性物质主要成分为二氧化铅，负极活性物质主要成份为绒状铅。隔板电池用隔板是由微孔橡胶、玻璃纤维等材料制成的，它的主要作用是防止正负极板短路；使电解液中正负离子顺利通过。阻缓正负极板活性物质的脱落，防止正负极板因震动而损伤。电解液电解液是蓄电池的重要组成部份，它的作用是传导电流和参加电化学反应电解液是由浓硫酸和净化水（去离子水）配制而成的，电解液的纯度和密度对电池容量和寿命有重要影响。电池壳、盖是装正负极板和电解液的容器，一般由塑料和橡胶材料制成。排气栓排气栓一般由塑料材料制成，对电池起密封作用，阻止空气进入，防止极板氧化。同时可以将充电时电池内产生的气体排出电池，避免电池产生危险。使用前必须将排气栓上的盲孔用铁丝刺穿、以保证气体溢出通畅。第三章系统设计 3.1 离网系统设计的基本原理太阳电池组件设计的一个主要原则就是要满足平均天气条件下负载的每日用电需求，因为天气条件有低于和高于平均值的情况，所以要保证太阳电池组件和蓄电池在天气条件有别于平均值的情况下协调工作，蓄电池在数天的恶劣气候条件下，其荷电状态（SOC ）将会降低很多。在太阳电池组件大小的设计中不要考虑尽可能快地给蓄电池充满电，如果这样，就会导致一个很大的太阳电池组件，使得系统成本过高，而在一年中的绝大部分时间里太阳电池组件的发电量会远远大于负载的使用量，从而造成太阳电池组件不必要的浪费。蓄电池的主要作用是在太阳辐射低于平均值的情况下给负载供电，在随后太阳辐射高于平均值的天气情况下，太阳电池组件就会给蓄电池充电。 3.2 组件方阵设计 3.2.1 倾角和方位角太阳电池方阵的方位角是方阵的垂直面与正南方向的夹角（向东偏设定为负角度，向西偏设定为正角度）。一般情况下，方阵朝向正南（即方阵垂直面与正南的夹角为 0°）时，太阳电池发电量是最大的。在偏离正南（北半球） 30° 度时，方阵的发电量将减少约 10％～ 15％；在偏离正南（北半球）60° 时，方阵的发电量将减少约 20％～30％。但是，在晴朗的夏天，太阳辐射能量的最大时刻是在中午稍后，因此组件的方位在正南的基础上稍微向西偏一些时，在午后时刻可获得最大发电功率。在不同的季节，太阳电池组件的方位稍微向东或西一些都有获得发电量最大的时候。由于我们的太阳能路灯组件在路灯的安装过程中要考虑到每个太阳能路灯的组件安装外观一致型，同时又要考虑不同地区的经纬度不同，所受辐照强度的不一致，所以我们在安装太阳能路灯的组件的时候，统一都按方位角为 0 度来设置，即以正南北作为安装的基准，这样便可以使固定式太阳能组件获得较大辐照功率的时间最大化，同时又可以结合使用指南针对太阳能组件作出精确定位，在工程安装上方阵设置场所受到许多条件的制约，例如，在地面上设置时土地的方位角、在屋顶上设置时屋顶的方位角，或者是为了躲避太阳阴影时的方位角，以及布置规划、发电效率、设计规划、建设目的等许多因素都有关系。 3.3 逆变器接入系统方案根据接入一次原理图可知 ISLAND A 接入光伏容量为 330KWp，ISLAND B 接入光伏容量为 200KWp，ISLAND C 接入光伏容量为 960KWp。总共接入容量 1490KWp。单台逆变器接入容量为 50KWp，这样可以算出 ISLAND A 最少需要配置 7 台逆变器， ISLAND B 最少需要配置 4 台逆变器，ISLAND C 最少需要配置 20 台逆变器。单台逆变器接入光伏板最大容量为 44.8KW。这样可以算出需要配置 1388.8KW。若选择单晶硅 400W 光伏板大约需要 3472 块。电池根据客户的待机时间而定，因此需要实际用户负荷配置电池。具体咨询逆变器厂家，进行选型，配置合适电压的电池。附件，一次系统原理图