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1、福建省住房和城乡建设厅光伏屋顶并网发电系统技术方案50kWp)江苏无锡佳诚太阳能科技有限公司2009-12-30目录一、项目背景 2二、太阳能光伏发电利用方式2三、福州市地理、气候及太阳辐射状况4四、项目概况5五、设计、施工依据5六、设计方案61、方案描述62、太阳电池阵列设计63、太阳电池阵列支架系统设计94、并网逆变器设计94.1、设备选型94.2、电能质量114.3、安全性115、备用电源设计146、监控通讯157、系统图168、系统防雷设计178.1、防直击雷保护178.2、防感应雷保护179、节能效果分析189.1、发电量计算189.2、全年系统常规能源替代量计算189.3、费效比计
2、算199.4、静态投资回收年限1910、运行维护19七、质保及售后服务21八、太阳能光伏发电介绍23九、中国光伏发电的发展24项目背景能源是经济和社会发展最重要的物质基础，是提高人民生活水平的重要条 件。随着经济的发展和社会的进步，人类对于能源重要性的认识在不断的提高， 能源问题已经成为世界各国共同关心的重大问题。当电力、煤炭、石油等不可再生能源频频告急，能源问题日益成为制约国际 社会经济发展的瓶颈，越来越多的国家开始实行“阳光计划”，开发太阳能资源， 寻求经济发展的新动力。丰富的太阳辐射能是重要的能源，是取之不尽、用之不 竭的、无污染、廉价、人类能够自由利用的能源。我国是太阳能资源丰富地区，
3、大力开发、利用太阳能等可再生能源是积极响 应中央政府节能、减排号召，应对能源匮乏、缓解电力紧张、保障可持续发展的 重要举措。清洁、无污染的绿色能源可以营造一种清新、自然、环保、健康、进 步、面向未来的崭新形象，增强人们对可再生能源的认识，唤起人们对我们共同 生活的地球的关爱。太阳能光伏发电无污染、无噪声，是利用太阳能的有效途径之一。二、太阳能光伏发电的利用方式太阳能光伏发电通常有两种利用方式，一种是依靠蓄电池来进行能量的存 储，即所谓的独立发电方式；另一种是不使用蓄电池，直接与公用电网并接，即 并网方式。独立发电方式独立发电系统一般由太阳板、控制器、蓄电池、逆变器等组成。独立发电方 式由于受到
4、蓄电池的存储容量、使用寿命等的限制，一般成本较高，同时，系统 后续维护较麻烦，废旧蓄电池还需回收处理，防止二次污染。独立系统一般也称 为离网系统，多用在偏远地区、电网敷设较困难的地区，也用于太阳能路灯、草 坪灯、监控摄像头等系统中作为独立电源使用。血址住庇独立光伏发电系统概要图I_j应屯沽至图1并网发电方式并网发电系统一般由太阳组件，并网逆变器等组成。通常还包括数据采集系 统、数据交换、参数显示和监控设备等。并网发电方式是将太阳能电池阵列所发出的直流电通过逆变器转变成交流 电能输送到公用电网中，无需蓄电池进行储能，相比较而言，并网发电较便宜， 而且完全无污染。并网发电系统采用的并网逆变器拥有自
5、动相位和电压跟踪装 置，能够非常好的配合电网的微小相位和电压波动，不会对电网造成影响。光伏并网发电系统概要图:fee电注方阻*FilrlL：=i 方阻&詡也B!tlfS乩电屯忑泪一i图2针对本项目业主单位提出的：当市电电网停电时，功率调节器可脱离电网，从自立输出口将太阳能的能量输出供给重要负载使用，起到应急作用。我们设计思路如图 3：井网逆变器图3系统运行原理说明：太阳电池组件通过串并联组成太阳电池方阵，太阳电 池方阵经直流汇线箱汇流后通过离网切换装置接入并网逆变器，并网逆变器在 用户侧与公共电网并网，并通过逆功率保护装置严格控制太阳能光伏发电系统 不向外部电网馈电，实现并网但不上网的设计目标
6、。当电网有电时，太阳电池方阵所发电量同时供给并网逆变器和蓄电池组； 当电网停电时，离网切换装置迅速断开太阳电池方阵和并网逆变器的连接，同 时接通控制逆变一体机和重要负载的连接，太阳电池方阵所发电量通过控制逆 变一体机向蓄电池充电，蓄电池通过控制逆变一体机向重要负载供电。三、福州市地理、气候及太阳辐射状况福州市位于东经1180812031,北纬25152629之间。福州市为福建省省会，位于福建省东部闽江下游，属海洋性亚热带季风气候， 全年东短夏长，温暖湿润，无霜期达326天，年平均日照时数1700-1980小时； 年平均降水量为900-2100毫米；年平均气温为24-29C，最冷月1-2月，平均
7、 气温达6-10C ；最热月7-8月，平均气温为24-29C。极端气温最高42.3C, 最低-1.2C。年相对湿度约77%；主导风向为东北风，夏季偏南风为主，7-9月 是台风活动期，每年平均台风直接登陆市境有2次。福州地貌属典型的河口盆地，城区位于盆区中央。盆地四周被群山峻岭所环 抱，其海拔多在6001000米之间。福州地区各月太阳辐射状况 22 年统计数据如下表所示福州市各月倾斜面太阳辐射表(kWh/m2/day)倾角1.8，方位角T5123456789101112平均值2.092.062.313.313.774.065.244.843.823.212.602.373.30注：以上数据来自中
8、国不同倾斜面太阳辐射资料库四、项目概况本项目位于福州市省建委新技术综合实验楼上，屋顶面积 566.8 平方米，屋 顶可利用面积为380 平方米，共铺设太阳能电池组件180片，装机容量50.4 千 瓦。该项目是福州市太阳能光伏发电应用示范项目，本项目的建设需能体现新能 源利用的示范性、先进性，充分展示省政府走节能、环保、面向未来的可持续发 展之路。本项目太阳能光伏系统所发电力全部供给大楼内负荷用电。五、设计、施工依据光伏系统并网技术要求GB/T19939-2005；光伏系统电网接口特性 GB/T20046-2006电能质量 供电电压允许偏差 GB/T12325-2003；电能质量 公用电网谐波
9、GB/T14549-1993；电能质量 三相电压允许不平衡度 GB/T15543-1995；电能质量 电力系统频率允许偏差 GB/T15945-1995；陆地用太阳能电池组件总 7 规范 GB/T 14007-92 太阳能电池组件参数测量方法 GB/T 1400992光伏(PV)发电系统过电压保护一导则SJ/T11127-1997 半导体逆变器通用技术条件 JB-T7064-1993 低压直流电源设备的特性和安全要求 GB17478 电磁兼容实验和测量技术 GB/T17626电气装置安装工程盘、柜及二次回路接线施工及验收规范 GB50171逆变电源 Q/3201GYDY01-2002太阳能电源
10、控制器Q/3201GYDY02-2002晶体硅光伏（PV）方阵I-V特性的现场测量GB/T18210-2000地面用光伏（PV）发电系统 概述和导则GB/T18479-2001 太阳光伏电源系统安装工程施工及验收技术规范 CECS 85：96晶体硅光伏方阵I-V特性的现场检测GB/T 18210-2000建筑电气工程施工质量验收标准 GB50303-2002高层民用钢结构技术规程 JGJ99-98高层民用建筑设计防火规范 GB50045-2001建筑抗震设计规范 GB50011-2001安全标志 GB/T2894-1996电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范 GB50150-91电气装置安装
11、工程接地装置施工及验收规范 GB50169-92电气装置安装工程低压电器施工及验收规范 GB-50254-96 电气装置安装工程 1KV 及以下配线工程施工及验收规范 GB50258-96六、设计方案1. 方案描述系统采取市电并接并网发电和应急设备备用电源独立供电方式，选用集中式 并网逆变器灵活并入内部配电网，逆功率保护装置确保不向外电网馈电，外电网 断电时，离网切换装置和控制逆变一体机确保重要负载应急性供电。太阳电池方阵及支架、直流汇线箱安装在省建委新技术综合实验楼屋顶上， 其他太阳能设备安装在该楼的配电间内或者紧靠该楼配电间的某安全处。2. 太阳电池阵列设计省建委新技术综合实验楼最大标高
12、31.9 米，安装太阳电池屋面标高约 28 米左右，属于小高层建筑，且位于沿海地区，因此在布局设计时，我们兼顾最大 限度利用有限的楼顶面积、高可靠性抗风能力和保持建筑的整体美观性的原则， 但同时牺牲组件发电量，采用接近水平平铺式的安装方式以最大限度利用有限的 楼顶面积和获得高可靠性抗风能力；电池阵列安装方位角与该楼整体走向保持一 致以达到保持建筑整体美观性的原则。同时太阳能阵列整体预留 3%的坡度以便于保持太阳能面板的环境自洁功能。太阳电池阵列屋顶平面布置图如图 4 所示：图4该太阳能阵列共 180 片电池组件，每 15 片组件串联成一个组串，共有 12 条组串；每6 条组串汇入一台直流汇线箱
13、，共需 2 台直流汇线箱。太阳能电池组件我们选用无锡佳诚高效多晶硅电池组件 JCSM280M：图5技术参数如下（标准测试环境：光照辐射强度E=1000W/M2；大气光谱AM=1.5； 电池片温度C=25C）：额定功率：280W电池片效率：三15.98%公差：+3%额定电流：7.95A额定电压：35.2V短路电流：8.33A开路电压：44.8V电压温效系数：-0.16V/C电流温效系数：0.06%/C性能曲线图：组件尺寸图:3、太阳能电池阵列支架系统设计图6太阳能电池阵列支架均采用热轧国标钢材和镀锌角钢；太阳能电池阵列支架 按照设计焊接成形（抗风等级 12 级），具有 380平方米左右的安装面积
14、，梁柱节 点为受力支撑点，与建筑物合理地相互连接成一个整体，并作耐盐雾性防腐处理， 确保设备安装的稳定牢固和安全性能。4、并网逆变器设计4.1、设备选型该项目太阳能电池阵列总装机容量50.4 千瓦，所有组件均为无锡佳诚太阳 能科技有限公司的 JCSM280M 高效多晶硅电池组件，且整体朝向一致，综合考虑 系统运行效率、安全性和性价比等因素，我们选用带有电气隔离的集中式并网逆 变器，型号为SG50K3，如图7：并网集中型逆变器一般用与大型光伏发电站（10kW）和建设同质结构光伏电 站（相同型号、相同朝向和相同安装角度的光伏组件）的极佳选择，很多并行的 光伏组串通过直流汇线箱被连到同一台集中逆变器的直流输入端。并网集中型逆变器的最大特点是系统的效率高，成本低。逆变器技术参数逆变器型号SG50K3输出额定功率50KW最大直流侧功率55KWp最高转换效率95.5%欧洲效率94.8%最大直流输入电压880VDC最大功率跟踪（MPP）范围450V820VDC最大直流输入电流130A额定电网电压310V-450VAC
