离网发电系统方案

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1、离网发电系统方案光伏离网发电系统（技术部分）上海泊吾电源有限公司2013年1月 / 目录第一章：系统概述31.1 项目概述31.2 系统设计依据31.3 公司简介4第二章：系统配置52.1系统构成52.2系统选型52.2.1光伏组件52.2.2光伏组件支架72.2.3光伏方阵防雷汇流箱82.2.4接地和防雷92.2.5线缆桥架112.2.6光伏逆变器122.2.7通讯及监控152.2.8蓄电池17第三章：系统设计183.1离网系统设计的基本原理183.2气象数据分析193.3 组件方阵设计203.3.1倾角和方位角203.3.2组件阵列间距233.3.3组件距地（屋面）距离233.4光伏逆变器

2、电气设计243.5光伏消防安全设计263.5.1蓄电池设计方法30第四章：系统发电量分析35第五章：系统主要设备清单36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

3、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2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

4、V）系统电网接口特性（IEC61727:2004,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/T18210(IEC61829) 晶体硅光伏 (PV) 方阵I-V特性的现场测量GB/T18479(IEC61277) 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1.3 公司简介上海泊吾电源有限公司是研发、集成和销售太阳能

5、光伏发电系统的专业公司。1）、为客户提供光伏（PV）发电系统的集成服务，包括工业或民用型屋顶（roof-top）项目；2）、为各种行业用户（如电力、军队、政府等）提供独立运行的太阳能并/离网供电系统；3）、为客户提供自主研发的光伏电站监控系统Solar ON 光伏电站一体化监控平台，该产品秉承“模块化”设计理念，可根据光伏电站的不同类型（如并网或离网）及规模大小，为客户提供定制化（Customization）服务；4）、技术上与哈尔滨工业大学紧密合作，进行智能光伏微网系统、光伏组件安全技术以的研发。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

6、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

7、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，屋顶用光伏支架正常有两种。一种屋顶平铺支架（下图左），屋面有一定的倾角，在考虑到屋面的抗风性和屋面的美观，一般采用此法；另外一种就是

8、屋顶固定支架（下图右），屋面为平屋顶，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。除锈采用专用除锈设备，进行抛射除锈可以提高钢材的疲劳强度和抗腐能力。对钢材表面硬度也有不同程度的提高，有利于漆膜的附和不需增加外加的涂层厚度。除锈使用的磨料必须符合质量标准和工艺要求，施工环境相对湿度不应大于85。经除锈后的钢材表面，用毛刷等工具清扫

9、干净，才能进行下道工序，除锈合格后的钢材表面，如在涂底漆前已返锈，需重新除锈。钢材除锈经检查合格后，在表面涂完第一道底漆，一般在除锈完成后，可在24小时内涂完底漆。存放在厂房外，则应在当班漆完底漆。油漆应按设计要求配套使用，第一遍底漆干燥后，再进行中间漆和面漆的涂刷，保证涂层厚变达到设计要求。油漆在涂刷过程中应均匀，不流坠。所有材料采用镀锌钢材，并对钢结构的焊接部分表面涂刷防锈漆二遍；外涂刷环氧类油漆，油漆干模厚度为150微米。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

10、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；光伏方阵防雷汇流箱接线原理图 本项目中系统容量较小，且采用组串型逆变器，所以汇流箱无需采用汇流箱。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

11、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

12、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R4 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，R10 欧姆防雷接地应该独立设置，要求R30 欧姆，且和主接地装置在地下的距离保持在3M 以上。总的来讲，光伏系统的接地包括以下方面。 防雷接地：包括避雷针、避雷带以及低压避雷器、外线出线杆上的瓷瓶铁脚还有连接架空线路的电缆金属外皮。 工作接地：逆变器、

13、蓄电池的中性点、电压互感器和电流互感器的二次线圈。 保护接地：光伏电池组件机架、控制器、逆变器、以配电屏外壳、蓄电池支架、电缆外皮、穿线金属管道的外皮。 屏蔽接地：电子设备的金属屏蔽。 重复接地：低压架空线路上，每隔1公里处接地。 接闪器可以采用12mm 圆钢，如果采用避雷带，则使用圆钢或者扁钢，圆钢直径48mm，厚度不应该小于等于4 mm2。 引下线采用圆钢或者扁钢，宜优先采用圆钢直径8mm，扁钢的截面不应该小于4mm。 接地装置：人工垂直接地体宜采用角钢、钢管或者圆钢。水平接地体宜采用扁钢或者圆钢。圆钢的直径不应该小于10mm，扁钢截面不应小于100 mm2，角钢厚度不宜小于4mm，钢管厚

14、度不小于3-5mm。人工接地体在土壤中的埋设深度不应小于0.5mm，需要热镀锌防腐处理，在焊接的地方也要进行防腐防锈处理。 根据实际情况安装电涌保护器。参考GB50057-94。2.2.5线缆桥架光伏系统中不同的部件之间的连接，因为环境和要求的不同，选择的电缆也不相同，根据电力工程电缆设计规范（GB502172007）及防止电力生产重大事故的二十五项重点要求对电缆选型的要求，本工程电缆建议采用C 类阻燃电缆。低压动力电缆采用阻燃铜芯电缆，型号为ZRC-YJV系列；进入计算机系统的控制电缆采用屏蔽电缆，型号ZRC-kVVP系列。以下分别列出不同连接部分的技术要求：1) 组件与组件之间的连接必须进

15、行UL 测试，耐热90，防酸，防化学物质，防潮，防曝晒。2) 方阵内部和方阵之间的连接可以露天或者埋在地下，要求防潮、防曝晒。建议穿管安装，导管必须耐热90。3) 蓄电池和逆变器之间的接线可以使用通过UL 测试的多股软线，或者使用通过UL 测试的电焊机电缆。4) 室内接线（环境干燥）可以使用较短的直流连线。电缆大小规格设计，必须遵循以下原则：1) 蓄电池到室内设备的短距离直流连接，选取电缆的额定电流为计算电缆连续电流的1.25 倍。2) 交流负载的连接，选取的电缆额定电流为计算所得电缆中最大连续电流的1.25倍。3) 逆变器的连接，选取的电缆额定电流为计算所得电缆中最大连续电流的1.25倍。4) 方阵内部和方阵之间的连接，选取的电缆额定电流为计算所得电缆中最大连续电流的1.56倍。