某某工业园屋顶分布式光伏发电项目设计方案

1 /19 某某 工业园屋顶分布式光伏发电 项目设计方案 二、工程概况 理位置 本项目 位于 江西省万年县 ，利用厂房屋顶铺设太阳能电池组件 。 候资源 万年地处江西省东北部、鄱阳湖东南岸，属于丘陵地区，土地面积 方公里。地理坐标为北纬 283015 28545，东经1164648 1171510，东西宽 47 公里，南北长 43 公里。 日照 年均日照时数为 时，最长月份日照时数为 时，出现在 7 月份；最短月份日照明数为 时，出现在 2 月份。年均太阳辐射总量为 卡 /平方厘米。气温 年平均气温为 ，年均最高气温出现在 1961 年， ；极端最低温度 ，极端最高达 ； 目规模、用途 项目规划装机容量 用 260晶组件 396 块，屋面形式为混凝土屋面，屋顶面积约 1000 ， 装机容量为 2 /19 本工程采用分 区 发电， 组串逆变集中 并网方案，每个光伏发电单元的电池组件采用串联的方式组成太阳能电池 组串， 太阳能电池 组串接入组串式逆变器、交流汇流箱 ， 并网柜集中并入厂区 线，项目遵循自发自用，就地消化以及余电上网的原则进行并网。 三、 技术方案 目设计目标 城市屋顶光伏电站的建设进一步加强了光伏示范项目的环保示范效应， 符合我国 21 世纪可持续发展能源战略规划；也是发展循环经济模式，建设和谐社会的具体体现；同时对健全光伏产业链、推进太阳能利用及光伏产业的发展进程具有非常重大的示范意义，其社会、经济、环保等效益显著。 在闲置的屋顶结构上安装光伏阵列，实现太阳能与建筑一体化，无需额外用地或增建其他设施，适用于人口密集、土地昂贵的城市建筑。由于光伏阵列 安装在屋顶结构上，吸收太阳能，转化为电能，大大降低了室内综合温度，减少了墙体得热，既节省了能源，又利于保证室内的空气品质。 解用电高峰期间电网压力 有资料统计表明，我国建筑能耗（包括建造能耗、生活能耗、采暖空调等）约占全社会总能耗的 30%，其中最主要的采暖和空调，占到 20%，在用电高峰期间，电网供电压力较大。而光伏发电系统由于自身发电特点，在有日照的条件下方可发电，并且日照条件越好，系统出力越大。 3 /19 在化石能源逐步枯竭、环境污染日异严重、生态意识不断增强的今天， 实现光电建 筑一体化 ， 避免了由于使用一般化石燃料发电所导致的空气污染和废渣污染，不产生固体废弃物，又能够优化能源结构，创造生态环境，改善居住条件，还将对建设生态文明与和谐社会发挥十分重要的战略作用。 宁波 是典型的能源消费型城市，正处于转型发展的关键时期，加快推进 宁波 能源发展既是适应国内外能源发展新形势、新要求的积极举措，也是促进 宁波 绿色发展、提升城市形象的必然选择 。 宁波是全省经济发达、最具发展活力的地区之一，潜在的电力需求十分巨大。宁波制造业已形成较为完备的制造业体系。电子产业、纺织产业、机械制造、化工产业及食品饮料等发展迅猛，从中长期看，宁波市电力工业将保持持续较快增长，随着经济的持续快速增长和人民生活水平的提高，电力增长空间仍然较大。 本项目的建设是贯彻落实科学发展观、建成资源节约型、环境友好型社会，落实“节能减排”战略目标的具体体现 。 可 降低煤炭比重，大力增加清洁能源供应，将缓解环境治理压力，提高 城市 的绿色发展水平。 计原则 1 稳定性 太阳能发电运行的成熟稳定性至关重要，本系统将采用先进成熟的技术与设备，结合完善的保护措施，以保证系统稳定运行。 2 先进性 4 /19 本项目系统设计的过程中，将通过优化系统配置、选择先进的关键设备，实现智能控制，以保证系统的先进性。 3 高效性 选用高效的电气设备，降低设备损耗；光伏组件到逆变器以及从逆变器到并网点的电力电缆应尽可能保持在最短距离，减小线路损失，提高系统的输出能量。 4 展示性 太阳能光伏发电是新能源的重要部分，本项目将不仅体现光伏系统的设计和应用技术水平，缓解当地供电压力，还将体现对可再生能源的重视 ，因此系统的展示性不可忽视。本项目将有良好的展示效果，可向当地政府和市民直观展示清洁能源的有效利用，宣扬环保理念，同时还可作为业主单位的展示基地。 计依据 1）业主方提供的相关图纸。 2）相关标准： 国家电网公司 光伏电站接入电网技术规定 0904 光电器件； 1173 光电功率发生系统过压保护 1215 晶体硅地 面 光伏电池组件 设计鉴定和定型 ； 1204 直流输出低压供电装置 全要求 ； 1000 电磁兼容 第 4分 试验和测量技术 /19 能质量 0364 建筑物电气装置 第 7分： 特殊装置或场所的要求 太阳光伏（ 电系统 1721 光电模块对意外碰撞的承受能力（抗撞击试验）； 0364 建筑物的电气设施； 0269 低压熔断器 T 191 包装储运图示标志 T 18479 地面用光伏（ 电系统 概述和导则 T 19939 2005 光伏系统并网技术要求 Z 19964 2005 光伏发电站接入电力系统技术规定 T 光伏器件 第 2 部分 ： 标准太阳电池的要求 ； T 20046 2006 光伏 (系 统 电 网 接 口 特 性 (1727:2004， T 2297 太阳光伏能源系统术语 T 2001 电工电子产品基本环境试验规程试验 A：低温试验方法 T 2001 电工电子产品基本环境试验规程试验 B：高温试验方法 T 2001 电工电子产品基本环境试验规程试验 备用恒定湿热试验方法 208 外壳防护等级 (码 )(0529:1998) 6 /19 1993 半导体变流器应用导则 T 12325 电能质量 供电电压偏差 T 12326 电能质量 电压波动和闪变 T 14549 电能质量公用电网谐波 T 15543 电能质量 三相电压不平衡 T 448 电能计量装置技术管理规定 T 614 多功能电能表 T 645 多功能电能表通信协议 T 5202 电能量计量系统设计技术规程 T 11127 光伏（ 电系统过电压保护 2009 并网光伏发电 系统工程验收技术规范 分布式光伏发电项目接入系统典型设计国家电网公司 载荷分析 通常混凝土屋面设 计荷载为 200米，本项目实施过程中，组件及混凝土压块总荷载小于 75米。彩钢瓦屋面采用轻质铝合金导轨安装组件支架，屋顶设计荷载为 100米，本项目组件安装每平米的荷载小于 75米。 由上述分析可见，光伏系统各项荷载指标均符合建筑屋顶的规范设计要求，对已有建筑屋顶不存在结构安全的影响。 项目设计过程中，将对业主提供的厂房屋面图纸及现场实际情况进行载荷复核，如有必要，将采取加固措施，确保项目实施万无一失 7 /19 筑一体化设计 本项目光伏发电，在屋顶上均匀布置受力点后安装组件支架及梁柱 上，彩钢瓦屋面采用平铺方案进行布置。具体方案如下： 图 3 1 光伏建筑一体化系统示意图 支架安装方案 本项目涉及的建筑为钢筋混凝土屋面面，因此支架安装将根据不同类型的屋面分别采取相应的实施方案。 混凝土屋面 涉及混凝土屋面安装的拟采用沿屋面散水呈倾角或平铺安装（具体根据项目地实际情况选择）。为避免对屋面现有防水层造成破坏，因此采用不穿透屋面的压块配重固定方式，即用混凝土压块将安装支架固定于现场屋面，再将太阳板固定其上的方式，具体安装方式如下： 8 /19 图 3 2 混凝土结构屋面支架示意图 该实施方案无需考虑破坏屋顶结构，安装所需材料规格统一。可实现工厂化生产，现场加工量小，对施工现场环境影响小，工期短，方案经济性高。 类似项目安装效果图 9 /19 图 3 4 混凝土屋面 网系统 设计 并网太阳能光伏发电系统的主要部件为太阳能光伏组件和并网逆变器。并网系统的基本构成见图 3 6： 图 3 6 并网系统原理图 该光伏电站建设完成后分别并入厂区 10网，并网运行，给 10 /19 厂区提供电力补充。当光照充足时，光伏发电系统所发电力输入场区电网，作为补充供场区设备使用，光伏电站所发电不足以供设备使用时，从电 网获取电能。 光伏 电气 接入方案 具体 光伏 电气接入方案参考国家电网公司提供的 分布式光伏发电项目接入系统典型设计以及当地供电公司的要求。 图 3 7 接入方案示意图 3. 8 低压电缆、导线的选型及敷设 所选电缆的横截面积和连接器容量必须满足最大系统短路电流（用于单个组件的电缆线材质和横截面积推荐为铜芯，耐压 1000V，连接器的额定电流大于 10A）。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 。 逆变器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 。 单回路穿镀锌金属电管或 管敷设。多回路汇总后沿电缆沟/铝合金线槽敷设。线管管径和铝合金线槽截面面积需满足相关电气 11 /19 设计规范。电缆、导线在线槽内应做固定。 雷和接地设计 光伏系统设备的安全性和稳定性的技术措施主要涉及到防雷和接地的专项措施。 1、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组串逆变器，含高压防雷器保护装置； 2、交流侧防雷措施：每台交流汇流箱及升压变压器等设备，均装有防雷器，可有效地避免雷击和电网浪涌导致设备的损坏； 3、本工程电气配电装置采用全户内布置，为 使光伏电池组件和相关电器设备受到直击雷和感应雷的雷击时能有可靠的保护，光伏方阵支架防雷使用建筑原有防雷系统。为保证人身安全，所有电气设备都接入建筑的防雷接地系统，并将电气设备外壳接地。连接点测量接地电阻值按小于 4考虑。 4、所有的机柜要有良好的接地。 5、对于安装在屋顶或建筑物上的光伏系统，特别是在雷暴多发地区，必须配备防雷装置，以防止直击雷对系统的损坏；防雷装置接地必须可靠，光伏组件支架必须正确接地。使用推荐的连接端子并将接地电缆良好地连接，固定到组件框架上，使用经过电镀处理的支撑框架，以保证电路导通良 好。 6、本工程低压配电系统接地型式采用 统。其中性线和保护地线（ 接地点后要严格分开。凡正常不带电，而当绝缘破坏有可能呈现电压的一切电气设备金属外壳均应可靠接地。 整个系统通过多种保护如过 /欠压，过流，过载，防雷等保护功实现安全、稳定运行。 12 /19 据采集和监测、控制显示系统 本项目涉及到多点并网，因此可以采取分布式和集中式相结合的监测控制方案。由于各光伏并网逆变器都自带数据采集模块和 且采用同一厂家的产品，所以可以很方便地通过数据信号线、光伏专用监控软件，进行单点和集中监测和控制。 对于运行的光伏电站系统，需要监测的数据有太阳辐射量、光电池电压及电流、电池组件温度、逆变器输入 /输出电压及电流、控制室温度等。由于采集参数的多样性和分散性，系统采用了分布式数据采集的结构模式。所谓分布式数据采集，就是利用电量隔离变送器、温度传感器、太阳辐射测量仪等设备就近分散采集现场数据，通过智能数据采集模块的 行数据总线技术将采集到的数据传送至监测计算机进行集中的数据统计和处理。智能数据 采集模块中设有独立的中央处理模块，可以在现场对采集的信号进行数字滤波和简单的数据处理，然后通过 据总线将处理后的数据传送至监测计算机，监测计算机负责将各个现场的数据进行汇总和处理。 电站监测系统软件的主要功能是数据采集、传输、处理、存储和查询。采集的主要参数是光伏组件输出的电参数、累计电能、逆变器的输入输出参数、太阳辐射强度等信号。采集的数据经过数据处理后，加入数据库中，以备查询。可实时显示现场的运行数据，进入各个监测界面，点击功能控制键，可查看数据趋势曲线、查询历史数据等操作，并生成数据报表。 若外接打印机，可打印指定的报表。监测软件还设计了网络监测功能，采用上位机和下位机之间的点对点的通信方式，实现系统的远程监测。 13 /19 图 3 8 光伏系统数据采集和监测控制架构图 要产品、部件 选型 及性能参数 （ 1） 电池组件的技术性能 太阳能 电池组件 是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分 ，它通过光电转换效应 将太阳的辐射 能量 转换为电能 （直流电） 。 根据对目前几种太阳能电池组件的比较， 并结合建筑情况， 本项目 拟 采用 250效多晶硅 太阳能电池组件。电池组件 主要技术参数见下表： 电池组件性能参数表 多晶硅组件参数 峰值功率 （ 260路电流 （ 路电压 （ 值电压 (37V 峰值电流 (形尺寸 (1650*992*40 重量 (20 (2) 逆变器的技术性能 ： 光伏并网系统将太阳能转换成直流电能后，再通过逆变器将直流 14 /19 电逆变为 50380V 的三相交流电。在光伏并网系统中，逆变控制部分担负着系统的 C 转换，并准确控制转换电压、频率、相位、谐波含量等重要指标，同时，负责光伏并网发电系统各部分与公共电网的协调运行，并对系统可能发生的各种异常状态进行保护，它是光伏并网系统的关键设备。 本项目配备合适容量的 组串式 逆变器，经比较，拟选用 国内品牌锦浪 逆变 器 。该产品质量可靠，性能完善。该产品具有如下技术特点： 满足德国要求的有功够率降额功能 多种语言液晶显示功能，可自由设置。 多种通讯接口可以选择，方便实现上机位控制。 宽直流电压输入范围。 低电压穿越功能 模块化设计方便安装与维护 完善的保护功能，系统的可靠性更高 拟 选用的逆变器为 通过金太阳认证的 并网型逆变器，在运行过程中，实时采集交流电网的电压信号，通过闭环控制，使逆变器的交流输出相位与电网保持一致。 并网逆变器参数见下表： 额定功率（ 20 允许最大电池方阵功率 (22 最大输入电压（ 1000 最大输入电流（ 18 围 (200定交流输出功率 (20 最大输出功率 (22 电网额定电压 (380 额定电网频