分布式光伏发电项目可行性研究报告

1 分布式光伏发电项目 可行性 研究报告 1 概述 目概况 沈阳工程学院坐落于辽宁省沈阳市道义经济开发区。 学院校园规划用地 86万平方米，现有占地面积 60 余万平方米，规划建筑面积 35 万平方米，现有建筑面 积 27 万平方米，学院校园设计理念先进、结构布局时尚、功能设施完善， 校园内可铺设太阳能电池方阵的建筑楼顶总面积为 58336 平方米，计划可安装电池组件 的规划容量为 际装机容量为 辽宁太阳能研究 应用有限公司 负责电站的 设计及 施工 安装。 本工程 按照 “ 就近并网、本地消耗、低损高效 ” 的原则，以建筑结合的分布式并网光伏发电系统方式进行建设。 每个发电单元光伏组件通三相并网逆变器直接并入三相低压交流电网（ 50通过交流配电线路给当地负荷供电，最后以 10现并网。由于分布式电源容量不超过上一级变压器供电区域内最大负荷的 25%，所有光伏发电自发自用。 以保障安全、优化结构、节能减排、促进和谐为重点，努力构建安全、绿色、和谐的现代电力工业体系 。 制依据 国家、地方和行业的有关法律、法规、条例以及规程和规范。 理位置 本项目位于辽宁省 沈阳市道义经济开发区 ，东经 123、北纬 41， 年日照数在 2200辐射总量达到 5000J/， 太阳能资源较好，属于三类光伏发电区域。由于交通运输等条件较好，并网接入条件优越，可以建设屋顶太阳能 分布式 光伏并网电站。 2 资主体 本项目由辽宁能源投资（集团）有限责任公司投资兴建。 辽宁能源投资（集团）有限责任公司（简称辽宁能源），是经辽宁省人民政府批准设立的大型国有独资公司，隶属于辽宁省国有资产监督管理委员会，是省政府授权的投资主体和国有资产经营主体， 是经营省本级电力建设基金和管理省级电力资产的出资人。目前拥有 13 家全资及控股子公司。 辽宁能源的投资领域主要是以电力能源为主。“十 一 五”期间，辽宁能源逐步向节能环保和低碳经济领域拓展， 着力发展风电、太阳能发电等业务。“十二 五”期间，公司将大力拓展在可再生能源和循环经济的投资。 2 工程建设的必要性 家可再生能源政策 我国政府已将光伏产业发展作为能源领域的一个重要方面，并纳入了国家能源发展的基本政策之中。已于 2006 年 1 月 1 日正式实施的可再生能源法明确规范了政府和社会在光伏发电 开发利用方面的责任和义务，确立了一系列制度和措施，鼓励光伏产业发展，支持光伏发电并网，优惠上网电价和全社会分摊费用，并在贷款、税收等诸多方面给光伏产业种种优惠。 2009 年 12 月 26 日第十一届全国人民代表大会常务委员会第十二次会议通过了全国人民代表大会常务委员会关于修改中华人民共和国可再生能源法的决定。修改后的可再生可能源法进一步强化了国家对可再生能源的政策支持，该决定将于 2010 年 4 月 1 日起施行。本项目采用光伏发电技术开发利用太阳能资源，符合能源产业政策发展方向。 国家能源局关于申报分布式光伏 发电规模化应用示范区的通知（国能新能 2012298 号）为契机，积极发展分布式光伏发电，形成整体规模优势和示范推广效应。依托 沈阳 太阳能资源丰富的优势，充分利用建筑物空间资源，发挥削峰填谷作用。通过利用 学校的 建筑物屋顶，积极开发建设分布式光伏发电低压端并网自发自用项目。 3 区能源结构、电力系统现状及发展规划 辽宁省是我国重工业和原材料工业基地之一，在现代化建设中发挥着举足轻重的作用。 2003 年辽宁省全社会用电量占东北电网的 而辽宁省电源装机容量占东北地区的 2004 年用电负荷 极不相称，一直处于缺电状态。随着国家支持东北地区等老工业基地加快调整和改造政策的实施，辽宁省作为我国的老工业基地，一大批国有骨干企业生产规模不断扩大，社会经济全面复苏，全社会用电量和用电负荷在“十五”后两年将有一个跳跃式的发展。因此“十五”后两年和“十五”期间，辽宁省经济将伴随工业的振兴，占全社会用电量比重较大的第二产业用电量将会有较大幅度的攀升，相应的会带动第一产业和第三产业用电量的全面回升，人民生活水平也会随着社会经济的发展将有较大的改善，用电量和用电负荷将大幅度增长。 2001 年、 2002 年、 2003年 2004 年全社会用电量分别比上年增长 全省用电量呈现加速增长趋势。 2005 年最大电力缺额 2578 2010 年电力缺额为 5711 了改变这种用电紧张的局面，除了正常受入黑龙江省、吉林省的盈余电力外，“十五”期间应适当考虑在辽宁本省加强电源点建设的工作。因此，建设光伏发电站，探索新能源发电，对于满足辽宁地区负荷增长的需要，振兴东北老工业基地是非常必要的。 区环境保护 光伏系统应用是发展光伏产业的目的所在，它的应用情况代表着一个国家或地区 对光伏产业的重视程度，标志着当地政府对能源及环境的认识水平。该电站的建成每年可减排一定数量的 一定程度上缓解了环保压力。 3 项目任务与规模 本工程建设于 沈阳工程学院现有建筑的楼顶屋面上 。 25 年年均发电量约为 用 多 晶硅光伏组件，光伏组件分别铺设 在学校内的各个楼顶上 ， 可铺设太阳能电池方阵的 屋顶总面积约 为58336 平方米 。 4 4 太阳能资源 辽宁省太阳资源具体的分布如下： 图 宁省太阳能资源分布图 根据上图，可以看出辽宁 沈阳 为太阳能资源中等地区，年日照数在 2200辐射总量达到 5000J/，相当于日辐射量 。 沈阳 市属北温带大陆季风气候区，由于北部蒙古高原的干燥冷空气经常侵入，形成了半干旱半湿润易旱地区。主要气候特点为四季分明，雨热同季，日照充足，日温差较大，降水偏少。春季少雨多旱风，夏季炎热雨集中，秋季晴朗日照足，冬季寒冷降雪稀。全年平均气温 ，最高气温 37 ，最低气温 。年均日照时数 2850 2950小时 , 日照率 63 68%。 沈阳 地区太阳能辐 射量年际变化较稳定，其数值区间稳定在 之间，年平5 均辐射总量为 J/。年降水量 450 580均 集中在 79月份 ,无霜期 120 155天。属太阳能资源较丰富区，位于全省前列。 阳能资源分析 项目所在地多年平均太阳辐射量 m/a，属我国第三类太阳能资源区域，但从气象部门获得的太阳能总辐射量是水平面上的，实际光伏组件在安装时通常会有一定的倾角以尽可能多的捕捉太阳能。混凝土屋顶选择南向倾角41 度 。 1、 沈 阳 地区的年太阳总辐射为 5200 MJ/右，即 1444h/右；近 6年（ 2004 2009 年），年平均太阳总辐射量偏低，为 J/h/地区的年日照时数为 2800 h 左右，年日照百分率为 63%左右，太阳能资源处于全省前列。 2、 太阳能资源以春季和夏季较好、冬季最差为主要特征。其中， 5 月份太阳辐射最强，可达到 620 MJ/12月份辐射最弱，为 206 MJ/右。春、夏、秋、冬四季总辐射量分别约占年总辐射量的 右。 3、 从日平均状况看， 1114时的太阳辐射较强，可占全天辐射量的 53%左右，是最佳太阳能资源利用时段， 12时前后辐射最强。 4、 日照时数以 7.5 h 左右的天数最多，全年可达到 60天左右，占 14%以上；天数为 250天以上，可占全年的 69%，年可利用率较高。 综上所述， 沈阳 市太阳能资源丰富，属辽宁省太阳能资源丰富区，可以开展太阳能发电和太阳能资源热利用项目。 阳能资源初步评价 项目所在地太阳能资源条件较好，由于交通运输等条件较好，并 网接入条件优越，可以建设屋顶太阳能光伏并网电站。 6 光伏电站角度的选取采用“四季均衡，保证弱季”的原则。本项目太阳能电池板采用 按最佳倾角 41 的方式安装在楼顶屋面上 ，系统年平均峰值日照时间为 日照总量为 1600小时 。 5 网架结构和电力负荷 力负荷现状 沈阳工程学院 配电服务范围内 2011年最大用电负荷为 2400千瓦，最小用电负荷为 电区内输电电压为 10/伏，变电站容载比为 压器 7台，其中 2*1600 1台， 2*630 6台，总容量 安。 表 沈阳工程学院 变电站基本负荷资料汇总表 序号 项目 数值 单位 备注 1 变电站 大负荷 2400 值负荷 小负荷 0.2 电站年停电时间 10载比 电变压器数量 7 台 根据配电变压器数量逐个填写配电变压器相关数据 典型负荷 630 6 点 /日，表格 2 配电变压器 1 电容量 压等级 10/0.4 压侧馈线回路数 14 回 压侧馈线导线截面 各路不同 3 配电变压器 2 7 电容量 压等级 10/0.4 压侧馈线回路数 14 回 压侧馈线导线截面 各路不同 沈阳工程学院分布式光伏发电 项目拟选址在 工程学院现有 的建筑物楼顶上建设太阳能电站，在开发利用太阳能资源的同时节省了土地资源。根据光伏电站的区域面积、太阳能资源特征、安装条件、交通运输条件、地形条件，结合 沈 阳气象站的相关资料等，同时考虑光伏电站的经济性、可行性，初步规划出分布式光伏发电项目。 该项目建设地点完全按照国家有关规定规划建设，经实际考察，无遮挡现象，具有以下特点： （ 1）富集的太阳光照资源，保证很高的发电量； （ 2）靠近主干电网，以减少新增输电线路的投资； （ 3）主干电网的线径具有足够的承载能力，在基本不改造的情况下有能力输送光伏电站的电力； （ 4）离用电负荷近，以减少输电损失； （ 5）便利的交通、运输条件和生活条件； （ 6）能产生附加的经济、生态效益，有助于抵消部分电价成本； （ 7）良好的示范性， 国家电网启动分布式光伏发电支持政策。 8 6 太阳能光伏发电系统设计 伏组件选择 准和规范 (1) 晶体硅光伏组件设计鉴定和定型 (2) 光伏组件的安全性构造要求 (3) 光伏组件的安全性测试要求 (4) 18479面用光伏（ 电系统 概述和导则 (5) 11127伏（ 电系统过电压保护 导则 (6) 19939 伏系统并网技术要求 (7) 1701光伏组件盐雾腐蚀试验 (8) 1829晶体硅光伏方阵 性现场测量 (9) 1721光伏组件对意外碰撞的承受能力 (抗撞击试验 ) (10) 1345光伏组件紫外试验 (11) 光伏器件 第 1 部分 : 光伏电流电压特性的测量 (12) 光伏器件 第 2 部分 : 标准太阳电池的要求 (13) 光伏器件 第 3 部分 : 地面用光伏器件的测量原理及标准光谱辐照度数据 (14) 晶体硅光伏器件的 测特性的温度和辐照度修正方法。 (15) 光伏器件 第 5 部分 : 用开路电压法确定光伏 (件的等效电池温度 (。 (16) 光伏器件 第 7 部分：光伏器件测量过程中引起的光谱失配误差的计算 (17) 光伏器件 第 8 部分 : 光伏器件光谱响应 的测量 (18) 18210晶体硅光伏（ 阵 性的现场测量 (19) 18912光伏组件盐雾腐蚀试验 (20) 19394光伏（ 件紫外试验 9 (21) 133841992 机电产品包装通用技术条件 (22) 191包装储运图示标志 (23) 光伏（ 件安全鉴定 第 1 部分：结构要求 (24) 光伏（ 件安全鉴定 第 2 部分：试验要求 (25) 地面用太阳能电池电性能测试方法； (26) 地面用太阳能电池标定的一般规定； (27) 14007陆地用太阳能电池组件总规范； (28) 14009太阳能电池组件参数测量方法； (29) 9535地面用晶体硅太阳电池组件设计鉴定和类型； (30) 11009太阳电池光谱响应测试方法； (31) 11010光谱标准太阳电池； (32) 11012太阳电池电性能测试设备检验方法； (33) 262太阳电池组件的测试认证规范； (34) 2196地面用硅太阳电池电性能测试方法； (35) 面用晶体硅太阳电池单体 质量分等标准； (36) 面用晶体硅太阳电池组件 质量分等标准； (37) 10173晶硅太阳电池； (38) 10459太阳电池温度系数测试方法； (39) 11209光伏器件 第 6 部分 标准太阳电池组件的要求； (40) 87阳能光伏与建筑一体化应用技术规程； 上述标准、规范及规程仅是本工程的最基本依据，并未包括实施中所涉及到的所有标准、规范和规程，并且所用标准和技术规范均应为合同签订之日为止时的最新版本。 要性能、参数及配置 主要性能 光伏组件为室外安装 发电设备，是光伏电站的核心设备，要求具有非常好的耐侯性，能在室外严酷的环境下长期稳定可靠地运行，同时具有高的转换效率。本工程采用 245件。 10 设备主要参数 表 太阳电池组件技术参数 太阳电池种类 多晶硅 指标 单位 数据 峰值功率 45 功率偏差 w 0/+3 组件效率 % 路电压（ V 路电流（ A 作电压（ V 作电流（ A 统最大耐压 000 尺寸 650*992*40 重量 值功率温度系数 %/K 路电压温度系数 %/K 路电流温度系数 %/K 行温度范围 +85 最大风 /雪负载 400/5400 注：上述组件功率标称在标准测试条件（ ： 1000W/阳电池温度 25 伏阵列的运行方式设计 伏电站的运行方式选择 本项目计划于沈阳 工程学院 楼顶斜屋安装面铺设光伏发电系统，楼顶可 铺设电池板面积约为 58336平方米， 可安装太阳能电池板 机容量约 本工程 按照 “ 就近并网、本地消耗、低损高效 ” 的原则，以建筑结合的分布式并网光伏发电系统方式进行建设。 每个发电单元光伏组件通三相并网逆变器直接并入三相低压交流电网（ 50通过交流配电线路给当地负荷供电，最后以 10现并网。由于分布式电11 源容量不超过上一级变压器供电区域内最大负荷的 25%，所有光伏发电自发自用 。 为了减少光伏阵列到逆变器之间的连接线及方便日后维护，建议配置光 伏阵列汇流箱，该汇流箱可直接安装在电池支架上，汇流箱的输出经直流线缆接至配电房内直流配电柜，经直流配电后接至并网逆变器，逆变器的交流输出经交流配电柜接至防逆流控制柜，输出 0相交流电源，实现用户侧并网发电功能。 角的确定 根据本项目的实际情况，结合 沈阳 本地太 阳辐射资源情况，保持原有建筑风格，学校楼顶 屋面采用 41 度倾角布置。 变器选型 光伏并网发电系统由光伏组件、并网逆变器、计量装置及配电系统组成。太阳能能量通过光伏组件转换为直流电力，在通过并网逆变器将直流电转 换为电网同频率、同相位的正弦波电流，一部分给当地负载供电，剩余电力馈入电网， 本系统逆变器采用合肥阳光电源有限公司生产的型号为 率为 100这样根据光伏组件的电压变化和温变化范围，可保证绝大多数直流输出电压范围均在 流后进入一台逆变器可保证输出电压变化不超出设备最大功率跟踪范围内 （ 450 并不超过设备安全电压 1000V。 阳光电源生产的光伏并网逆变器具有根据天气变化自动启停及最大功率跟踪控制功能。当系统出现异常时可以使逆变器自动停止工作并安全与系统脱离 。逆变器的控制选用电压型电流控制方式，输出基波功率因数大于等于 95%，电流各次谐波不得大于 3%。 12 图 6 和谐电网 零电压穿越功能 有功功率连续可调（ 0 100%）功能 无功功率可调，功率因数范围超前 高效发电 含变压器最高转换效率达 高精度电能计量装置 方案灵活 25 55可连续满功率运行 适用高海拔恶劣环境，可长期连续、可靠运行 加热除湿功能（可选） 其 主要技术 参数列于下表： 表 6 型号 流侧参数 最大直流电压 900大直流功率 1133 满载 压范围 450820V 最大输入电流 250A 交流侧参数 额定输出功率 100定电网电压 400许电网电压 310450额定电网频率 500许电网频率 477电流波形畸变率 定功率） 系统 最大效率 含变压器） 欧洲效率 含变压器） 防护等级 内） 允许环境温度 55 冷却方式 风冷 允许相对湿度 095%,无冷凝 允许最高海拔 6000 米 显示与通讯 显示 触摸屏 标准通讯方式 选通讯方式 以太网 /械参数 外形尺寸（宽 x 高 x 深） 1015重 925择使用的阳光电源的 换效率高达 户内型、户外型、集装箱型产品设计；适用于大中型电站项目，具有适应各种自然环境、符合各项并网要求、发电量高、可靠稳定的特点。 14 图 6 其 主要技术参数列于下表： 表 6 型 号 入 数 据 最大直流输入功率（ W） 57流输入电压范围， V） 450许最大直流输入电压（ V） 900 允许最大直流输入电流（ A） 130 输出数据 额定交流输出功率（ W） 50定电网 电压 (V) 440大交流输出电流（ A） 80 电网工作频率范围（ 50/60 功率因数 流总谐波畸变率 %） 3% 效率 最大效率（ %） 欧洲效率（ %） 15 保护功能 过 /欠压保护，过 /欠频保护，防孤岛效应保护，过流保护，防反放电保护，极性反接保护，过载保护，过温保护 防护等级及环境条件 外壳防护等级 作环境温度 ( ) +55 最高海拔 (m) 2000 相对湿度 95%,无冷凝 冷却方式 风冷 显示和通讯 显示 标准通讯方式 太网 电网监测 具备 接地故障监测 具备 认证情况 金太阳认证（鉴衡 体积和重量 宽 /高 /深 （ 820/1984/646 重量（ 643 伏阵列设计及布置方案 伏方阵容量 以教学楼 采用分布式并网的设计方案 ，单台并网逆变器装机容量为 100量 过 1台 流电网实现并网发电。 下面以单机100行并网电站的设计。 本项目 的电池组件可选用英利公司自产的功率 245多晶硅太阳电池组件，其工作电压约为 路电压约为 据 器的 作电压范围（ 450V 820V）， 每个电池串列按照 20 块电池组件串联进行设计， 100并网单元需配置 20 个电池串列， 逆变器装机容量 为100太阳能电池板共 400块。 16 为了减少光伏电池组件到逆变器之间的连接线，以及方便维护操作，建议直流侧采用分段连接，逐级汇流的方式连接，即通过光伏阵列防雷汇流箱（简称“汇流箱”）将光伏阵列进行汇流。此系统还要配置直流防雷配电柜，该配电柜包含了直流防雷配电单元。其中：直流防雷配电单元是将汇流箱进行配电汇流接入 三相 计量表后接入电网。 另外，系统应配置 1 套监控装置，可采用 太网）的通讯方式，实时监测并网发电系统的运行参数和工作状态。 100台逆变器并联接入 图 6并网发电示意图 本项目光伏组件铺设在 工程学院的各个楼顶的屋面上 。各区域面积及 装机 容量如表 示： 17 表 沈阳工程学院分布式光伏电站项目汇总表 伏 子方阵设计 伏子方阵容量 考虑到房屋的实际情况每个光伏方阵容量、汇流箱、直流汇流屏及逆变器等因素，经技术经济比较后确定光伏子方阵的容量为 100 50 名称 楼顶面积（ 装机容量 (国际交流中心 1368 学生活动中心 3786 政楼 2667 学楼 2636 学楼 1105 学楼 3038 学楼 2966 训 2556 训 2265 训 2660 训 2642 训 2887 训 2568 书馆 2238 技园 1452 合服务中心 1080 舍楼 *11 12419 身公寓 1092 教公寓 1600 工食堂 1698 生 1食堂 900 生 2食堂 485 校医院 691 校浴池 605 校变电所 320 校物业办公室 612 计 58336 8 伏组件布置方式 根据选定的光伏组件和逆变器形式与参数，结合逐时太阳能辐射量与风速、气温等数据，确定晶硅光伏组件组串数为： 20，汇流形式为： 12 进 1 出。 伏组件支架设计 本项目光伏组件直接安装在支架上。 流箱布置方案 汇流箱安装在支架或钢构上，具有防水、防灰、 防锈、防晒，防雷功能，防护等级 以上，能够满足室外安装使用要求；安装维护简单、方便、使用寿命长。直流汇流箱为 12 路输入 1 路输出，带防雷模块。 柜体可采用的不锈钢板，不锈钢板的厚度 架和外壳具有足够的刚度和强度，除满足内部元器件的安装要求外，还能承受设备内外电路短路时的电动力和热效应，不会因设备搬运、吊装、运输过程由于受潮、冷冻、撞击等因数而变形和损坏。柜体的全部金属结构件都经过特殊防腐处理，以具备防腐、美观的性能；通过抗震试验、内部燃弧试验；柜体采用封闭式结构，柜门开启灵活、方便；元 件特别是易损件安装便于维护拆装，各元件板应有防尘装置；柜体设备要考虑通风、散热；设备应有保护接地。汇流箱进线配置光伏组件串电流检测模块，模块电源自供；功耗小于 15W；串行通讯接口 1 个， 式；采样处理 12 路光伏电池板电流（ 0 12A），采样精度不低于 可根据监控显示模块对每路电流进行测量和监控，可远程记录和显示运行状况，无须到现场。 上网电量估算 伏发电系统效率分析 并网光伏系统的效率是指 :系统实际输送上网的交流发电量与组件标称容量在没任何能量损失的 情况下理论上的能量之比。标称容量 1组件，在接受到 1阳辐射能时理论发电量应为 1 根据太阳辐射资源分析所19 确定的光伏电站多年平均年辐射总量，结合初步选择的太阳能电池的类型和布置方案，进行光伏电站年发电量估算。光伏系统总效率暂按 75%计算。 上网电量估算 多晶硅组件在光照及常规大气环境中使用会有衰减，光伏组件的光电转换效率衰减速率为第 2 年不超过 2， 10 年不超过 10， 25 年衰减不超过 20%。 按 沈阳 地区年平均有效发电日 辐照量 为 平均年有效发电辐照量 算。平均年有效发电小时数 时计算。 沈阳工程学院分布式光伏电站项目装机 容量为 全年发电量约等于： 伏电 站 占地面积大，直流侧电压低，电流大，导线有一定的损耗，本工程此处损耗值取 2%。 大量的太阳能电池板之间存在一定的特性差异，不一致性损失系数取 3%； 考虑太阳能电池板表面即使清理仍存在一定的积灰，遮挡损失系数取 5%； 光伏并网逆变器 的效率（无隔离变压器，欧洲效率）约为 98% 干式变压器的效率达到 考虑到光伏电厂很少工作在满负荷状态，绝大多数时间都工作在较低水平，且晚上不发电时还存在空载损耗，故本工程逆变器效率按 98%计算， 升压变压器效率按 98%考虑（两级升压，损耗需考虑两次）； 早晚不可利用太阳能辐射损失系数 3%， 光伏电池的温度影响系数按 2%考虑， 其它不可预见因素损失系数 2%。 系统效率为： 98% 97% 95% 98% 98% 98% 97% 98% 98%=全年上网电量约等于 ： 照实际装机容量 算的上网年等效利用小时数为： 时 组件使用 10年输出功率下降不得超过使用前的 10%：组件使用 20年输出功率下降不得超过使用前的 20%：组件使用寿命不得低于 25年。 20 在计算发电量时，需要主要考虑以下损失：交、直流线路损失 3%；光伏组件表面尘土遮盖损失 8%逆变器损失 5%环境温度造成的发电量损失2%； 折合以上各折减系 数，光伏系统总效率为 75。 根据太阳辐射能量、系统组件总功率、系统总效率等数据 ,可预测 预测发电量系统容量光伏组件表面辐射量系统总效率。 按以上公式计算，将水平面的太阳辐射折算到单轴跟踪系统的光伏阵列平面上进行仿真计算 ， 沈阳工程学院 校园内可铺设太阳能电池方阵的建筑楼顶总面积为 58336 平方米，计划可安装电池组件 的规划容量为 际装机容量为 出首年发电量为 则整个并网发电系统的 25 年总发电量为 考虑系统 25年输出衰减 20%， 则年平均发电量为 7 电气 气一次 计依据 11127光伏（ 电系统过电压保护 导则 19939光伏系统并网技术要求 19964光伏发电站接入电力系统的技术规定 20046光伏系统电网接口特性（ 1727： 2004） 2326电能质量电压波动和闪变 电能质量电力系统供电电压允许偏差 电能质量公用电网谐波 建筑物防雷设计标准 448电能计量装置技术管理规程 21 电力工程电缆设计规范 404 流金属封闭开关设备和控制设备 15543电能质量 三相电压允许不平衡度 15945电能质量 电力系 统频率允许偏差 208壳防护等级（ 码） 低压电器外壳防护等级 5044电力工程直流系统设计技术规程 入 电网 方案 接入特点与方式 ： 就近低压并网，降低损耗，提高效率； 局部故障检修时不影响整个系统的运行； 用电高峰时提供大量电力，有助于城市电网调峰； 便于电网的投切和调度； 方便运行维护； 国家电网在分布式电源接入电网技术规定中指出： “ 分布式电源总容量原则上不宜超过上一级变 压器供电区域内最大负荷的 25%” 。 采用低压接入模式的 议其容量小于所接入中压配电变压器最大负荷 40%。以配电变压器的容量为 400其负载率为 50%，则建议采用低压接入模式的 0 采用中压分散接入模式的 议其容量要小于所接入中压馈线最大负荷的 40%。以 00 为例，若采用单环网接线，则建议采用中压分散接入模式的 采用专线接入模式的 议其容量要小于所接入主变压器最大负荷的 25%。其中，若考虑容载比 为 容量为 205变所能接入的最大 10 5 本系统采用的三相并网逆变器直接并入三相低压交流电网（ 50使用独立的 应的电网参数如表所示 ： 22 表 电网参数表 序号 项目 内容 1 配电系统模式 立的 2 系统电压 20V 3 额定频率 50 系统接地方式 中性点直接接地 并网系统接入三相 40030过交流配电线路给当地负荷供电，由于 分布式电源容量不超过上一级变压器供电区域内最大负荷的 25%，所有光伏发电 自发自用 。 流防雷配电柜 光伏阵列汇流箱通过电缆接入到直流防雷配电柜， 按照 100要配置 1台直流防雷配电柜 100主要是将汇流箱输出的直流电缆接入后，经直流断路器和防反二极管汇流、防雷，再分别接入 1台 网逆变器，方便操作和维护。 图 7 直流防雷配电柜系工作原理图 23 直流防雷配电柜的性能特点如下： 1）每台直流防雷配电柜按照 100 100 2）每台直流防雷配电柜可接入 15台汇流箱； 3）直流输入回路都配有可分断的直流断路器和防反二极管，防反二极管的目的是防止汇流箱之间出现环流现象，断路器选用 4）直流输出回路配置光伏专用防雷器，选用菲尼克斯品牌； 5）直流输出回路配置 1000。 雷 及 接地 为了保证本工程光伏并网发电系统安全可靠，防止因雷击、浪 涌等外在因素导致系统器件的损坏等情况发生，系统的防雷接地装置必不可少。用户可根据整个系统情况合理设计交流防雷配电、接地装置及防雷措施。系统的防雷接地装置措施 有多种方法，主要有以下几个方面供参考： （ 1）地线是避雷、防雷的关键，在进行太阳电池方阵基础建设的同时，采用 40扁钢，添加降阻剂并引出地线，引出线采用 10在光伏板周围敷设一以水平接地体为主，垂直接地体为辅，联合构成的闭合回路的接地装 置，供工作接地和保护接地之用。该接地采用方孔接地网，埋深在电池 支架 基础 的 下方，接地电阻按交流电气装置的接地 621 1997 中的规定进行选择应不大于 4 。接地网寿命按 30年计算。接地装置符合高压输变电设备的绝缘配合 气装置安装工程施工及验收规范中的规定 。 （ 2）直流侧防雷措施：电池支架应保证良好的接地，光伏电池阵列连接电缆接入光伏阵列防雷汇流箱，汇流箱内已含高压防雷器保护装置，电池阵列汇流后再接入直流防雷配电柜，经过多级防雷装置可有效地避免雷击导致设备的损坏； （ 3）交流侧防雷措施：每台逆变器的交流输出经交流防雷配电柜接入电网（用户自备），可有效地避免雷击和电网浪涌 导致设备的损坏； （ 4）所有的机柜要有良好的接地 。 电保护、 绝缘配合及过电压保护 本项目考虑在 主 线路上配置 1套光纤电流纵差保护作为本线路的主保护。以带方向的电流电压保护作为后备保护，并要求具备自动重合闸。 24 每台逆变器配有相同容量的独立的交直流防雷配电柜，防止感应雷和操作过电压。在各级配电装置每组母线上安装一组避雷器以保护电气设备。 本工程各级电压电气设备的绝缘配合均以 5气设备的绝缘水平按高压输变电设备的绝缘配合 对于大气过电压和操作过电压采用氧化锌避雷器进行保护。金属氧化物避雷器按交流无间隙金属氧化物避雷器 气设备布置 根据本工程规模，结合 沈阳工程学院校区内 总体规划设置配电室，配电室内设置 10电装置、二次设备室、监控室等。变压器就地布置于 现有的学校变电所内 。 气二次 站调度管理与运行方式 本项目采用集中控制方式，在二次设备室实现对所有电气设备的遥测、遥控、遥调、遥信等功能。本项目受地方供电部门管辖，接受当地电力调度部 门调度管理。 站自动控制 光伏电站设置综合自动化系统一套，该系统包含计算机监控系统，并具有远动功能，根据调度运行的要求，本电站端采集到的各种实时数据和信息，经处理后可传送至上级调度中心，实现少人、无人值班，并能够分析打印各种报表。该项目在并网侧设置电能计量装置，通过专用电压互感器和电流互感器的二次侧连接到多功能电度表，通过专用多功能电度表计量光伏电站的发电量，同时设置电流、电压、有功、无功和功率因数等表计以监测系统运行参数。计量用专用多功能电度表具有通讯功能，能将实时数据上传至本站综合自动 化系统。升压站线路侧的信号接入地区公共电网调度自动化系统。 通讯管理机布置 在 电子设备间网络设备屏上，采集各逆变器及公用设备的运行数据。综合自动化系统通过通讯管理机与站内各电气设备联络，采集分析各子25 系统上传的数据，同时实现对各子系统的远程控制。综合自动化系统将所有重要信息传送至监控后台，便于值班人员对各逆变器及光伏阵列进行监控和管理，在 显示运行、故障类型、电能累加等参数。项目公司亦可通过该系统实现对光伏电站遥信、遥测。 电保护及安全自动装置 光伏电站内主要电气设备采用微机保护，以 满足信息上送。元件保护按照继电保护和安全自动装置技术规程（ 93）配置。 开关柜上装设微机保护，配置通讯模块，以通讯方式将所有信息上传至综合自动化系统。 逆变器具备极性反接保护、短路保护、低电压穿越、孤岛效应保护、过热保护、过载保护、接地保护等，装置异常时自动脱离系统。 本工程系统保护配置最终应按照相关接入系统审批意见执行。 次接线 光伏发电、汇流箱、逆变器、就地升压变压器等设备，通过计算机监控系统完成相关电气测量、操作等要求。 制电源系统 （ 1） 直流电源 为了供电给控制、测量、信号、继电保护、自动装置等控制负荷和机组交流不停电电源等动力负荷提供直流电源，设置 220V 直流系统。 直流系统采用动力、控制合并供电方式，本期装设一组 220V 阀控式铅酸免维护蓄电池组，一套套高频开关电源充电装置及微机型直流绝缘监察装置， 220V 蓄电池容量暂定为100电池以 10 小时放电容量，正常时以浮充电方式运行。 (2 )不停电电源系统 为保证光伏电站监控系统及远动设备电源的可靠性，本工程设置一套交流不停电电源装置（ 容量为 5 直流电源由直流系统提供，其交流电源由配电网提供。 灾自动报警系统 在本工程设计范围内的电气配电间、二次设备室等设置火灾报警探测器，火灾报警探测器纳入到整个厂区的火灾自动报警系统中，一旦房间内发生火灾，该26 区域内的火灾报警探测器能判别火灾并发信号至当地消防控制中心，由消防控制中心发出警报并进行相关联动。 频安防监控系统 在站内较重要的位置装设彩色固定式工业红外电视摄像头，设置闭路电视监视系统。该系统能够覆盖整个电站该系统，能够将图像信息送至集中控制室，实现全站监视。 工实验室 根据光伏发电工程管理原则和需要，在二次设备室内设置电工实验室小间，配备一定数量的仪器仪表等设备，以便对新安装或已投运的电气设备进行调整、实验以及维护和校验。 气二次设备布置 本工程二次设备较少，主要有直流配电屏、 电屏、监控系统屏，以及环境监测设备、火灾报警屏等。二次设备考虑统一布置于二次设备室内。 信 市政通讯纳入 校园 通信系统，初步考虑接入 2 门电话网络，采用综合布线系统。 量 计量关口设置原则为资产分界点。本项目系统接入侧设 立计量表计。 8 工程消防设计 本工程依据国家有关消防条例、规范进行设计，重点是防止电气火灾。 园区已有建筑物包括车间、配电房、仓库、办公楼等，有完善消防设施；本期工程建设时，仅新增 1 个配电室，其余均利用厂区已有建筑物屋顶布置本期光伏设施。新增的配电室，火灾危险性均按戊类、耐火等级均按二级设计，参火力发电厂与变电站设计防火规范，室内不设消防给水。 本工程配置手提式灭火器和推车式灭火器，太阳能光伏组件为非易燃物，不考虑配置灭火器具。站内设 1 套火灾探测报警控制系统，以及时预报火灾、发出报警信号和显 示火警部27 位，从而达到迅速灭火的目的；此外，配置一定数量的消防铲、消防斧、消防铅桶、砂箱等作为公用消防设施。 由于光伏电站工程消防设计尚没有相应的国家设计规范与之对应，本工程消防设计除参照国家现行消防设计规范外，还应征得当地消防部门的同意。 9 劳动安全与工业卫生 程概述 本工程光伏组件安装在原有屋顶，周围没有危及工程安全的设施和装置。地面（下）设施和装置的地坪将