风光互补发电方案说明.

1、屋顶风光互补发电系统系统说明书屋顶风光互补发电系统方案说明书日期：2013年11月屋顶风光互补发电系统系统说明书2一、项目概况和说明2（一）项目概况 2（二）风光互补发电系统介绍 3二、系统方案 7（一）设计说明 7.（二）设计依据/标准 7.（三）设计原则8（四）系统构成 8（五）系统设计特点 8（六）系统方案 10（七）系统固定结构 10三、设备选型13（一）太阳能电池组件 13（二）风力发电机 15（三）控制器16（四）蓄电池18（五）并网逆变器 19（六）交流配电柜 22（七）电缆选型 23（八）环境检测装置 23（九）监控系统 24（十）接地装置 24四、发电与节能分析 25（一）年

2、发电量 25（二）节能分析 25五、电能质量保证26六、设备清单 27212013年11月4、项目概况和说明（一）项目概况1、项目名称：18KW屋顶风光互补发电系统2、项目地点：南宁市3、 地理位置：南宁位于北回归线南侧，地处北纬22 13-2333，东经 107 45-108 52。4、气候条件：属湿润的亚热带季风气候，阳光充足，雨量充沛，霜少无雪，气候温和，夏长冬短，平均相对湿度为79%太阳辐射值在我国属四类地区，太阳能资源较为丰富。5、占用屋面：约210平方米6、装机容量：实际装机容量18KWp 7、太阳能组件：共64块功率为250W多晶硅组件8 、小型风力发电机：共10台功率为200W

3、的风力发电机。9、系统构成：由太阳能电池组件、小型风力发电机、蓄电池组、 户用型三相逆变器、交流配电柜、控制系统、接地系统、电缆等组成。10、简要说明：31M*7M屋面上工安装64块率为250W多晶硅组件 和10台功率为200W的风力发电机，3台风光互补控制器，1台户用型 三相逆变器；光伏组件采用8块串联，光伏组件发电产生的电能和风 机发电产生的电源经蓄电池后，通过逆变器逆变成 380V后接入交流配电柜，然后接入负载。（二）风光互补发电系统介绍1、风光互补发电系统风光互补发电，是一套发电应用系统，该系统是利用太阳能电池 方阵、风力发电机（将交流电转化为直流电）将发出的电能存储到蓄 电池组中，当

4、用户需要用电时，逆变器将蓄电池组中储存的直流电转 变为交流电，通过输电线路送到用户负载处。 是风力发电机和太阳电 池方阵两种发电设备共同发电。光伏发电利用太阳能发电，风力发电 是利用风能来发电，而风力发电机是将风能转化为电能的机械， 风轮 是风力发电机的最主要的部件，由桨叶和轮毂组成。风光互补发电站采用风光互补发电系统， 风光互补发电系统主要 由风力发电机、太阳能电池方阵、智能控制器、蓄电池组、多功能逆 变器、电缆及支撑和辅助件等组成一个发电系统， 将电力并网送入常 规电网中。夜间和阴雨天无阳光时由风能发电，晴天由太阳能发电， 在既有风又有太阳的情况下两者同时发挥作用， 实现了全天候的发电 功

5、能，比单用风机和太阳能更经济、科学、实用。风光互补发电系统原理图2、技术构成发电部分：由风力发电机和太阳能电池板矩阵组成，完成风一电； 光-电的转换，并且通过充电控制器与直流中心完成给蓄电池组自动 充电的工作。蓄电部分：由多节蓄电池组成，完成系统的全部电能储备任务。充电控制器及直流中心部分：由风能和太阳能充电控制器、直流 中心、控制柜、避雷器等组成。完成系统各部分的连接、组合以及对 于蓄电池组充电的自动控制。供电部分：由一台或者几台逆变电源组成，可把蓄电池中的直流 电能变换成标准的380V交流电能，供给各种用电器。3、太阳能光伏发电的特点没有转动部件，不产生噪声；没有空气污染，不排放废水；没有

6、燃烧过程，不需要燃料；维修保养简单，维护费用低；运行可靠性，稳定性好。4、风力发电的特点风力发电是利用风能来发电，而风力发电机是将风能转化为电能 的机械，风轮是风力发电机的最主要的部件，由桨叶和轮毂组成。桨 叶具有良好的空气动力外形，在气流作用下能产生空气动力使风轮旋 转，将风能转换成机械能，再通过齿轮箱增速驱动发电机，将机械能 转变成电能。风能作为清洁、可再生能源具有许多优点：取之不尽、用之不竭、 就地可取、不需运输、分布广泛、分散使用、不污染环境、不破坏生 态、周而复始、可以再生。就世界范围而言，风力发电是新能源领域 中技术最成熟、最具规模开发和商业化发展前景的发电方式之一。风 力发电几乎

7、不消耗矿物质和水资源，与常规燃煤、燃油发电方式相比， 具有可减排烟尘及污染物、调整改善电力工业结构、推进技术进步等 各种优点5、风光互补系统的特点光电系统是利用光电板将太阳能转换成电能， 风电系统是利用小 型风力发电机，将风能转换成电能，风光互补发电系统将太阳能和风 能集成一起，充分利用了太阳能与风能的互补性强， 在资源上弥补了 风电和光电独立系统每天的发电量受天气、环境、地域的影响大的缺 陷。同时，风电和光电系统在蓄电池组和逆变环节是可以通用的，风力发电的成本是光伏发电的1/4，所以风光互补发电系统的造价可以 降低，系统成本趋于合理。风光互补发电系统可以根据用户的用电负荷情况和资源条件进行系

8、统容量的合理配置，即可保证系统供电的可靠性，又可降低发电 系统的造价。系统无空气污染，无噪音，不产生废弃物，是一种自然、 清洁的能源风光互补发电系统由太阳能光电板、 小型风力发电机组、系统控 制器、蓄电池组和逆变器等几部分组成，发电系统各部分容量的合理 配置对保证发电系统的可靠性非常重要。6、屋面风光互补发电系统主要是利用空闲屋面进行太阳能发电和风能发电，具有以下优势：（1）、开发闲置屋面的价值、提高闲置屋面的利用率。（2）、有效利用太阳能和风能、就近提供电力。（3）、起到良好的示范效应、具有较好的环境效益。1、系统方案（一）设计说明本系统由太阳能光伏电池组件和小型风力发电机作为发电单元，安装

9、64块率为250W多晶硅组件和10台功率为200W的风力发电机，3 台风光互补控制器，1台户用型三相逆变器；光伏组件采用8块串联， 光伏组件发电产生的电能和风机发电产生的电源经蓄电池后，通过逆变器逆变成380V后接入交流配电柜，然后接入负载。（二）设计依据/标准本项目设计方案中的光伏部分主要涉及 /参照以下标准和相关公 司标准。SJ/T11127-1997光伏（PV）发电系统过电压保护一导则GB/T18210-2000晶体硅光伏（PV）方阵I-V特性的现场测量GB 50168-2006电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范GB50017-2003钢结构设计规范GB-50205-2001钢结构结

10、构施工质量验收规范GB-50009-2001建筑结构荷载规范GB/ 50217-2007电力工程电缆设计规范DL/T 5222-2005导体和电气选择设计技术规疋GB 50169-2006电气装置安装工程接地装置施工及验收规范GB/T 7450-1987电子设备雷击保护导则DL/T 5137-2001 电测量及电能计量装置设计技术规程ANSI/IEEE C37.1监控、数据采集和自动控制系统所采用的定义 规范和系统（三）设计原则项目设计本着美观，可靠，安装维护便捷，能够充分体现其节能 发电的设计原则。本工程屋面电池板的安装采用“导流板支架+水泥配重”的方式，风力发电机塔架用固定钢索固定，结构简

11、单、安装方便、施工效 率高、不破坏屋面、不产生施工垃圾及噪音、坚固耐用、美观大方。根据GB50057-2010建筑物防雷设计规范，本工程因楼顶已存 在防雷系统，且光伏组件和支架系统等设备高度不超过屋顶的防雷雷 体系的高度，无需再另行安装防雷系统，只需在逆变器和风力发电机 上安装防雷装置即可。（四）系统构成由太阳能电池组件、小型风力发电机、风光互补控制器、蓄电池 组、户用型三相逆变器、交流配电柜、控制系统、接地系统、电缆等 组成。（五）系统设计特点1、最大程度上利用太阳能为了增加系统的输出电量，尽可能地避免光伏组件之间互相遮光，以及被电气设备、通风设备及其他障碍物遮挡阳光，充分考虑太 阳能组件安

12、装的有效区域，最大可能的提高太阳能电池阵列的输出效 率；风力发电机则要考虑相邻风机之间风力衰减因素，合理设计各风机之间的距离。2、高可靠性系统全部采用标准化设计，而且充分考虑当地气候，所有设备的 耐候性都要表现优秀，整个系统具备非常高的可靠性。3、模块化支架设计在本系统中支架为模块化标准设计，材料为热镀锌方钢型材，外 形美观、结构牢固、施工方便、经久耐用。4、牢固可靠的支架系统组件及其支架为“水泥配重块+导流板”方式，结构简单、牢固， 可靠性高。5、新型交流配电柜：新型低压配电柜具有分断能力高、动稳定性好、电气方案灵活、 组合方便，系列性、实用性强，结构新颖、防护等级高等特点。6、精简的系统设

13、计：从光伏组件到逆变器以及从逆变器到交流 配电柜的电力电缆应尽可能保持在最短距离；减小线路的压降损失，提高系统的输出能量；减小电缆尺寸以降低成本，同时减轻屋面负荷 并增加其灵活性。（六）系统方案屋面的可利用屋面面积为 210mi，为最大的可能吸收太阳能，组 件的排布方式为正北朝南，与屋面成 21度的倾斜角，采用每8块组 件串联组成一个组串，每一横排布 16块组件，每排之间预留0.5米 安全人行通道，共4排组件，本系统采用功率为250Wp太阳能光伏组 件共64块，容量为16KW在屋顶的四周，每隔7.5米安装一台200W 的风力发电机，共10台，容量为2kw,风机塔架高出屋面3米，用 固定钢索固定

14、。光伏阵列产生的直流电和风力发电机产生的直流电经 电缆存储到蓄电池组中，当用户需要用电时，逆变器将蓄电池组中储 存的直流电转变为交流电，通过输电线路送到用户负载处。本工程总安装容量为18KWp配备额定功率为17kw的逆变器1 台。本系统方案为用户侧并网，发出来的电自发自用，不往电网上输 送。同时在方案设计充分考虑到了整个供电系统的三相平衡、 功率因 素等因素，因此在实施完本示范工程后，无需增加大量输配电设施。（七）系统固定结构本系统电池组件采取“导流板支架+水泥配重”的固定安装系统。1、与屋面有机结合屋面太阳能发电项目，是将光伏组件与屋面的有机结合， 在保证 不破坏屋面的同时，合理利用太阳能，

15、达到工业生产和发电为一体。2、支架设计光伏组件支架采用型材一次成型制成，倾斜角21，用水泥配重块结合铝合金夹具来固定支架底部导流板。 组件排布在支架上用夹 具固定，具备较强的抗风能力，组件与支架结合成一体，无需再加额 外的围护结构。每组支架之间预留0.5米安全人行通道，供人员通行 及检修维护。3、组件安装方式配重式屋面组件安装方式示意图：江苏常州佳讯屋面光伏发电项目4、支架的防腐措施(1) 支架在构造上便于检查和清刷。(2) 钢支架防腐采用热镀浸锌，镀锌层厚度 65 m。(3) 铝合金材料与除不锈钢以外的其他金属材料或与酸、碱性 的非金属材料接触、紧固时，采用材料隔离。(4) 铝合金支架进行表

16、面防腐处理，采用阳极氧化处理措施， 阳极氧化膜的厚度20卩三、设备选型本工程参考380侧的短路电流、动热稳定性及按照导体和电器 选择设计技术规定（DL/T5222-2005要求选择导体及设备。（一）太阳能电池组件多晶硅电池组件主要技术参数如下:标准测试条件下的电性能参数（STC）:组件规格YLxxxC-30b (xxx=Pmax)峰值功率PmaxW28027527026520255250功率公差 PmaxW0-+5组件功率n m%17.116.816.516.219.515.615.3峰值功率电 压VmppV31.130.831.131.030.830.630.5峰值功率电 流ImppA9.0

17、18.948.688.558.468.338.20开路电压VocV38.938.639.039.038.638.338.1短路电流IicA9.619.559.058.938.918.858.71STC福照度1, 000W加 电池温度25C, 大气质量 AM1.5,根据EN60904-3 200W/ 卅时的平均效率衰减5%根据EN60904-1标准工作温度下的电性能参数（NOCT）峰值功率PmaxW202.8199.2195.6192.4188.8185.2181.6峰值功率电 压VmppV28.328.028.328.127.827.727.6峰值功率电 流ImppA7.177.126.916

18、.866.796.686.58开路电压VocV45.744.736.135.935.535.235.1短路电流lieA7.787.747.347.207.187.137.02NOCT在福照度8000W/叭 环境温度20 C,风速1m/s的条件下组 作温度K牛在开路状态下的工温度特性:标准工作温度NOCTC46+/*2峰值功率（Pmax） 的温度系数?% / C-0.42开路电压（Voc）的 温度系数B voc% / C-0.31短路电流（Iic）的温度系数a ic% / C0.04峰值功率电压（Vmpp ）的温度系数B vmpp% / C-0.41运行条件:最大系统电压1000Vdc最大保险丝

19、额定值20A最大反向电流20A工作温度-45 C 至 85 C正面最大静载荷（雪荷载和风荷载）5400Pa冃面最大静何载（风何载）2400Pa冰雹测试（冰雹直径/撞击速度）25mm/23m/s结构材料:玻璃（材料/厚度）低铁钢化玻璃/3.2mm电池（数量/种类/尺寸/主栅线数量）60/ 单晶/156mm*156mm/或 3封装（材料）乙烯醋酸乙烯共聚物（EVA铝边框（材料/颜色/阳极氧化膜颜色）阳极氧化铝/银色/透明接线盒（防护等级） IP65线缆（长度/导体横截面积）1100mm/4m2n接插件（型号/防护等级）MC4/IP67或YT08-1/IP67 或AmphenolH4/IP68般特性

20、:尺寸（长/宽/高）1650mm/990mm/40mm重量19.1kg本项目采用YL250P-29b组件（二）风力发电机家用型FY系列风力发电机具有以下特点1、起动风速低，风能利用率高；体积小，外型美观、运行振动 低。2、安装采用人性化设计，方便设备安装、维护和检修。3、风轮叶片采用新工艺经精密注射成型，配以优化的气动外形 设计和结构设计，风能利用系数高，增加了年发电量。4、发电机采用专利技术的永磁转子交流发电机，配以特殊的定 子设计，有效地降低发电机的阻转矩，同时使风轮与发电机具有更为良好的匹配特性，机组运行的可靠性。5、采用最大功率跟踪智能型微处理器控制， 有效调节电流电压 技术参数型号名

21、称FY -100FY-200FY -300额定功率100W200W300W最大功率130W230W330W额定电压12/24V12/24V12/24V启动风速2.0m/s2.0m/s2.0m/s额定风速10.0m/s11.0m/s13.0m/s安全风速55m/s55m/s50m/s主机净重6.0公斤6.2公斤6.5公斤风轮直径1.2米1.3米1.3米叶片数量5片叶片材料尼龙纤维发电机三相交流永磁同步发电机控制系统电磁/风轮偏侧调速方式自动调整迎风角度润滑方式加注润滑脂工作温度-40 C -80 C本系统采用FY-200风力发电机（三）控制器风光控制器是风光互补发电系统中非常重要的组件， 其性能

22、直接 影响到整个系统的寿命，特别是蓄电池组的使用寿命，在任何情况下， 对蓄电池的过充或过放电都会使蓄电池的寿命缩短。风光集成互补控制器，是集太阳能、风能与一体的智能系统充电 控制设备，可控制保护风力发电机和太阳能电池板对蓄电池进行智能 充电，外观大方、液晶指示直观、操作方便。具有过压、欠压、过载、 过热、短路、防雷、PWM卸载、过压自动刹车、蓄电池反接和开路保 护等完善的保护功能。本系统选用JND-W2405I控制器3台。本控制器整机效率高，充 电效率高，空载损耗低。系统运行安全、稳定、可靠，使用寿命长。 具有较高的性能价格比。技术参数：型号JND-W2405K额定电压（V）DC240额定电流

23、（A）150额定功率5000W输入控制路数6负载过压保护点（可设置V）288负载过压恢复点（可设置V）264空载电流（A）50显示方式LCD显示控制方式PWM空载损耗 6mA充电压降 0.26V放电压降 0.15V电压降落光伏阵列与蓄电池（V）1.35蓄电池与负载（V）0.1温度补偿系数（MV/C）0 5 （可设置）使用环境温度C）-20 +50使用海拔高度（m 5000 （海拔超过1000米需按照GB/T3859.2规定降额使用。）防护等级IP20尺寸（宽X高X深）（mrj）440X 230 X 166 (4U)重量8kg（四）蓄电池C= Cf x T /（V x KX n 2）其中：C蓄电

24、池组的容量，单位 AHCf负载每天的用电数，单位 WHV蓄电池组的额定电压，单位 V;K蓄电池的放电系数，考虑蓄电池效率、放电深度、环境温度 影响因素而定，一般取值为0.5。n 2逆变器的效率，取92%T连续阴雨天数3天整个太阳能电源系统的蓄电池组每个电池容量取 100AH同时蓄 电池组的电压满足系统直流电压 240V的要求，现采用12V/100AH的 蓄电池进行串联，为此太阳能电源系统的蓄电池组为： 蓄电池串联数 量=220V/12V=20块，20块串联蓄电池组成蓄电池组，作为储能系统。（五）并网逆变器本系统总装机容量为18W,属于小型发电系统，采用户用型的逆 变器。1、本设计采用的户用型并

25、网逆变器技术要求光伏并网逆变器（下称逆变器）是光伏发电系统中的核心设备， 应采用高品质、性能良好、输出电能质量高的成熟产品，本设计采用 的逆变器满足以下要求：（1）逆变器的安装简便，无特殊性要求。（2）逆变器供货商具有电能质量检测报告。（3）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。（4）逆变器具有故障数据自动记录存储功能。（5）逆变器本体具有直流输入分断开关，紧急停机操作开关。（6）逆变器具有极性反接保护、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

26、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）。（7）逆变器具有多语种液晶显示界面，可自由设置各种参数， 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。（8）逆变器按照CNCA/CTS0004:200认证技术规范要求，通过 国家批准认证机构的认证。（9）转换效率98%以上，电能质量高（10）具备三电平矢量调制技术。（11）户外防水型设计（IP65）,适应室外环境（12）逆变器平均无故障时间不低于 5年，使用寿命不低于25 年。（13）逆变器整机质保期不低于2年。

27、2、光伏并网逆变器的选择在国内逆变器厂家中，追日电气的逆变器在 MPPT电压范围、允 许电网电压范围、输出谐波电流 THDi、MPPT精度、电网质量优化、 适应环境温度，转换效率等方面比其他厂家表现更为优异。 本工程选 用容量为17kW的追日光伏户用型三相逆变器 SPS17KTL-D追日光伏户用型三相逆变器 SPS17KTL-具有以下突出特点：（1）转换效率高达98.2%。（2）有功功率0100%连续可调。（3）并网谐波畸变率低，谐波含量极小。屋顶风光互补发电系统系统说明书SPS17KTL-主要技术参数如下:技术参数SPS17KTL-D直流侧参数直流侧最大输入功率 KW18最大直流电压Vdc8

28、80启动电压V200MPPT电压范围Vdc250780最大直流输入电流A26/26输入路数2交流侧参数额定输出功率kW17最大输出功率kW18.7额定输出电流A25.8最大输出电流A28.3额定电网电压V三相380允许电网电压依 AS4777,VDE4105 金太阳额定电网频率依 AS4777,VDE4105 金太阳总电量畸变率3%功率因数0.99系数特性最大功率98.2欧洲功率97.5防护等级IP65夜间自耗电W0环境温度c-2560 C冷却方式风冷允许相对温度098%无凝霜允许海拔高度m2000显示与通讯显示动态图形液晶通讯方式RS485、WIFI、USB执行标准光伏系统并网标准IEC62

29、109 1 : 2008AS4777GB/T199392005IEC62116 1 : 2008VDE4105CNCA/CTS004- 2011金太阳认证机械参数宽x咼x深 mm485 X 730 X 223重量kg60SPS17KTL-系统结构图:三相三电甲 桥式連蜚器L C迴谁狀A B c N 二二E M C月网Itiit海斷斟誥MPPT2屋顶风光互补发电系统系统说明书（六）交流配电柜交流低压配电柜应具有汇流、开断、显示等功能，交流配电柜主 要是通过配电给逆变器提供并网接口， 该配电柜含网侧断路器、防雷 器，配置发电计量表、逆变器并网接口及交流电压电流表等装置。交 流配电柜柜体采用威图柜体

30、，防护等级高，可适用于户外环境。GCK系列型交流低压配电柜是被国家列为新型节能产品，控制中 心结构先进，外形美观，电气性能高，防护等级高，安全可靠，维护 方便，是冶金、石油、化工、电工机械、轻纺等行业低压供电系统理 想的配电装置。交流低压配电柜技术参数表序号项目名称技术参数1额定工作电压380V水平母线系统16003150A2额定工作电流垂直母线系统400800A3功能单元分断能力50kA水平母线80KA有效值/1秒4额定短时耐受电流垂直母线50KA有效值/1秒5额定峰值耐受电流水平母线175KA垂直母线110KA6防护等级IP65（七）电缆选型根据电力工程电缆设计规范（GB50217 94）

31、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，本工程电缆均 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-YJ V22-0&V;（八）环境检测装置环境检测装置可测量光伏电站当地的气象条件，包括：风速、风 向、辐照、温度等环境参数。硬件包含：风速传感器，风向传感器， 日照辐射表，测温探头，控制盒及支架。采集环境数据可通过RS485通讯读取；气象级传感器，确保检测精度；方案灵活；集成一体化设 计，便于安装环境监测系统技术参数：序号传感器名称单位数量测量范围精度要求1太阳能辐照度传感器台10 2000W/ m2士 2%2风速传感器台10 40m/s0.1m/s3风向传

32、感器台10 360士 34温度传感器台1-5080C士 05C（九）监控系统光伏电站远程数据监控系统，系统通过直观的图表展示光伏电站 运行数据，包括电站发电量、收益、C02减排效益、设备运行状况、设备实时数据以及历史数据查询、电站发电量比较、设备性能比较等。界面友好，电站接入、使用简单，维护成本低，无论何时何地都 可以了解系统的运行状况。高效安全?无人值守，是电站管理的强大助手?全天候24小时不间断监控?智能化数据分析，提咼发电量的有力保障?故障实时邮件传送方案灵活?丰富的对外数据访问出口?支持 An droid, iPho ne, iPad（十）接地装置考虑到逆变器直流侧的直流电缆， 且设备在室外运行，易产生对 地短路，本工程采用直流侧正负极均不接地方式。系统各设备的保护接地、工作接地均不混接，