光伏发电系统设计与并网

光伏发电系统设计与并网

光伏设计研究院中国兴业太阳能技术控股有限公司目录第三部分本地应用案例

第一部分

光伏发电系统设计第二部分

光伏发电系统并网挪威留坎镇大型反光镜阳光，自然馈予人类最好的礼物！第一部分

光伏发电系统设计光伏发电系统及分布式光伏发电光伏电站分类分布式光伏系统的设计流程设计要点一、光伏发电系统及分布式光伏发电★分布式能源和分布式光伏发电1、分布式发电（DG,即DistributedGeneration）的定义通常是指位于用户所在地附近，不以大规模远距离输送电力为目的，所生产的电力除由用户自用和就近利用外，多余电力可送入当地配电网的发电设施、发电系统或有电力输出的能量综合梯级利用多联供系统。分布式是相对于集中式而言的。分布式既可独立运行，也可并网运行。2、光伏发电及其它能源形式分布式光伏发电→分布式发电→分布式能源3、分布式能源的类型可再生能源、资源综合利用、能源梯级利用多联供（包括：小型天然气多联供或高能效多联供）。4、分布式能源的技术利用形式技术路线的选择要考虑现场端的资源情况和用户端的用能需求。目前，现场端的主要技术形式如下：▲一次能源以气体燃料为主，可再生能源为辅的形式，一般适用于集中式系统（其中，以天然气冷热电三联供最为成熟）。▲资源综合利用--余能（余热、余气、余压等）多联供和多能互补等。▲当地新能源（如太阳能、风能、地热能等）互补为主，微型燃气轮机或燃料电池、储能等先进能源为辅，一般适用于分散式系统（如微电网）。光伏发电产业链★光伏发电系统分类★光伏发电系统集成（EPC）2、光伏电站分类．根据《光伏发电站设计规范》GB50797-2012，可分为小型、中型、大型光伏发电系统。 小型（1MW及以下） 中型（1MW-30MW） 大型（>30MW）★近年分布式光伏发电文件汇总★光伏发电系统设计相关规范GB50797－2012光伏发电站设计规范JGJ203-2010民用建筑太阳能光伏系统应用技术规范GB/T29196-2012独立光伏系统技术规范GB/T50866-2013光伏发电站接入电力系统设计规范GB/T29319-2012光伏发电系统接入配电网技术规定GB/T29321-2012光伏发电站无功补偿技术规范TB10039-2012铁路光伏发电系统及应急柴油发电站技术规范★分布式光伏发电示意图★并分布式光伏发电与大型地面电站比较★分布式光伏系统的设计流程光伏电站设计1光伏电站设计23、设计要点前期现场勘察阵列设计（阴影分析与布局）基础设计——条基、桩基、钢架基础支架结构设计——U型铁件、铝合金锁具主电气方案设计设备设计选型（组件、逆变器、汇流箱、直流配电柜、升压变、并网柜、计量柜）并网接入系统设计业主意向：发电功率、安装场地、预算、电力运营模式场地勘察：屋顶（地面）结构、日照情况、方位、安装部位电气部分：原配电系统结构、初步并网接入意向、供电部门协调、电气线路规划、设备安装位置与空间设计要点-现场勘察设计要点-阵列设计几个角度概念太阳高度角:太阳射线与地平面的夹角太阳方位角:太阳射线在地面上的投影与正南方向的夹角太阳赤纬角:太阳射线与赤道平面的夹角太阳时角:地球自转的角度，正午为零，上午为正，下午为负设计要点-阵列设计倾斜角设计：最佳倾斜角应满足在正午时的太阳光垂直射入采光面经验值1、纬度0°～25°，倾斜角等于纬度2、纬度26°～40°，倾角等于纬度加5°～10°3、纬度41°～55°，倾角等于纬度加10°～15°4、纬度＞55°，倾角等于纬度加15°～20°设计要点-阵列设计设计要点-阵列设计阵列间距设计一般确定原则：冬至当天早9：00至下午3：00太阳电池方阵不应被遮挡。计算公式如下：太阳高度角的公式：sin=sin

sin+cos

cos

cos太阳方位角的公式：sinβ=cos

sin/cos式中：为当地纬度；为太阳赤纬，冬至日的太阳赤纬为-23.5度；为时角，上午9:00的时角为45度。D=cosβ×L，L=H/tan，

=arcsin(sin

sin+cos

cos

cos)设计要点-基础与支架设计混凝土条基灌注桩锚桩设计要点-基础与支架设计支架材质结合地理条件盐酸碱等，一般选镀锌铁件，涂漆支架强度考虑自身荷重，风荷，地震，雪荷等支架寿命支架龙骨设计要点-光伏组件选择设计要点-光伏组件串并联方法组件的串并联和逆变器的性能的匹配和优化，主要是考虑温度对组件的电性能的影响，涉及到如下几个方面：晶体硅光伏组件开路电压和工作电压随温度降低而升高。开路电压的温度系数一般情况下可以查看组件供应商提供的资料获得，也可以大约取-0.045%/K。低温指的是光伏系统安装地点的最低平均温度。高温指的是光伏安装地点光伏组件工作时候的组件温度

设计要点-光伏组件串并联方法光伏逆变器的容量匹配

串联电压匹配：光伏组件的串联电压之和要小于光伏组件的耐受电压S×Voc＜组件的耐受电压考虑到温度的影响：S×[（Voc（STC）+（1+β×（Tmin-25））]≤组件的耐受电压设计要点-逆变器配置方式选型要点：a、安全可靠

1）可靠的“孤岛效应”防护手段

2）完善的并网保护功能

3）可靠的地震，雷击，对地短路等防护措施b、高电能质量

1）优质的纯正正弦波输出2）低谐波分量c、高效电能转换率

1）内含MPPT功能

2）高电能转换效率（峰值、平均值）设计要点-逆变器配置方式选型要点：d、简明的人机交互方式

1）内置显示屏与指示灯显示当前发电电量，累计发电电量，故障信息等）

2）内附通信功能（LAN/RS232/485通信接口）e、智能自动运行能力

1）自动与电网同步

2）自动电压调整功能

3）直流侧电压宽输入范围f、节能低噪音

1）较低的自我消耗电力

2）较低的噪音设计要点-逆变器配置方式设计要点-逆变器配置方式设计要点-逆变器配置方式设计要点-逆变器配置方式设计要点-汇流箱设计要点-汇流箱设计要点-电缆线槽设计小线槽根据光伏组件走线容量估算桥架设计如何与下线点衔接汇流箱位置设立设计要点-低压电器选型一.断路器断路器的选择步骤：额定电压≧线路额定电压额定电流≧线路负载电流，你的额定工作电流是164A,可选择大于164A的断路器,一般选200A的.额定短路通断能力≧线路最大短路电流，按线路的最大短路电流来校验低压断路器的分断能力；断路器的短路整定电流应躲过线路的正常工作启动电流设计要点-低压电器选型（浪涌保护器）二.浪涌保护器参数 最大持续工作电压UC，如385V-500V 电压保护水平UP，如1.5KV 最大放电电流Imax，如40KA 标称放电电流In，如20KA分断能力 A.基本原则Us.max（接地系统类型和电网最高运行电压）<Up（浪涌保护器）<Uchoc（被保护设备的冲击耐受电压） 根据IEC60364-4，三相电网电压为230V/400V被保护设备冲击耐受电压（8/20us）分为四类，按负载类型和初保护等级低到高级为1.5KV、2.5KV、4KV、6KV设计要点-低压电器选型（浪涌保护器）B.通流容量Imax的选择对于有避雷针的系统，低压配电系统受用电缆进线——我们的光伏系统类型，进线处应安装最大放电电流为100KA或者65KA（8/20us波形）的浪涌保护器，在离被保护设备尽可能近的地方安装二级电涌保护器，且与进线电涌保护器级联布置。对于无避雷针的系统，根据居民区和工业系统及雷暴日选择。C.UC的选择根据接地系统类型选择，TT系统≧1.5Uo，TN-S系统≧1.1Uo，TN-C系统≧1.1Uo，IT系统≧1.73Uo。Uo为相线与中性线间电压。D.分级配置原则为了提供最佳的选择，实际选用SPD时采用分级配置第一级保护应能承受大部分电流，第二级配置泄放残余的雷电流，限制设备端的残余电压，同时与第一级配合保护。设计要点-交直流配电柜设计直流配电柜分断、保护、汇流交流配电柜汇流、保护、分计量计量柜并网、计量设计要点-）监控系统设计要点-逆功率保护设计要点-电线电缆选取设计要点-防雷接地）发电量计算方法综合效率系数K是考虑了各种因素影响后的修正系数，其中包括：1）光伏组件类型修正系数；2）光伏方阵的倾角、方位角修正系数；3）光伏发电系统可用率；4）光照利用率；5）逆变器效率；6）集电线路、升压变压器损耗；7）光伏组件表面污染修正系数；8）光伏组件转换效率修正系数。光伏发电站效率的估算附表：倾角、方位角修正系数取值参照表★分布式用户电价计算举例光伏度电收益直接受目标客户（用电户）电价水平的影响，工商业用电电价在0.8~1.4元/kWh，大工业用电电价在0.6~0.8元/kWh，公共事业单位（政府建筑、学校、医院等）用电电价在0.5~0.6元/kWh，农业用电和居民用电则只有0.3~0.55元/kWh。因此，同样的电价补贴，在不同的用电电价条件下，其收益各不相同。以江苏省为例，对分布式光伏用户，国家补贴为0.42元/kWh，江苏省2013年光伏补贴为0.25元/kWh，江苏当地标杆电价为0.43元/kWh。采用自发自用余电上网方式，固定收益电价计算如下：1、对于工商企业用电，暂取用电电价为1.,1元/kWh，则固定收益电价如下：自发自用电价=用户用电电价+国家补贴=1.1+0.42=1.52﹥0.85（余电上网电价）。其中，余电上网电价=当地标杆电价+国家补贴=0.43+0.42=0.852、对于居民用电（以南京为例），暂取用电电价为0.52元/kWh，则固定收益电价如下：自发自用电价=用户用电电价+国家补贴=0.52+0.42=0.94﹥0.85（余电上网电价），其中，余电上网电价=当地标杆电价+国家补贴=0.43+0.42=0.853、电价列表-对于大工业用电和公共事业单位用电，分别暂取用电电价为0.65元/kWh（江苏为0.622~0.667）和0.55元/kWh，则电价计算汇总如下表第二部分

光伏发电系统并网设计1、并网接入系统设计2、并网光伏电站分类3、光伏电站上网类型4、并网光伏系统原理图5、光伏发电上网电价政策1、并网接入系统设计一次部分接入点接入容量接入电压等级二次部分继电保护与安全调度自动化系统通信计量与结算两大电网公司并网接入标准:2、并网光伏电站分类根据《国家电网公司光伏电站接入电网技术规定》（试行），并网光伏系统根据接入电网电压等级可分为小型、中型和大型光伏电站。小型光伏电站——接入电压等级为0.4KV低压电网；中型光伏电站——接入电压等级为10~35KV电网；大型光伏电站——接入电压等级为66KV及以上电网。按上网模式可分为以下三种类型：

A：全部上网（单向电流，不能孤岛运行）或全部自用（单向电流，逆功率保护）；

B：自发自用，余电上网（双向电流，不能孤岛运行）；

C：自发自用，双向平衡（双向电流，可以孤岛运行(C可以是单一的发供电单元，也可以是微电网)。3、光伏电站上网类型4、并网光伏系统原理图（一）：公共电网并网光伏系统★并网光伏系统原理图（二）：用户侧并网光伏系统★并网光伏系统原理图（三）：居民户用并网光伏系统5、光伏发电上网电价政策及地方支持政策）国家上网电价：根据国家发改委2013年8月30日发布的《关于发挥价格杠杆作用促进光伏产业健康发展的通知》（发改价格（2013光伏发电上网电价政策及地方支持政策）1638号）文件，针对三类地区给出了三个不同的上网电价（如左图所示），超过各地脱硫脱硝上网电价部分由中央财政补贴。同时，给出了分布式光伏发电补贴电价为0.42/kWh。国家发改委发布了第一批18个分布式光伏示范园区，给予首批分布式光伏发电示范区的上网补贴为0.42元/kWh补贴。省级电价补贴：部分省级地方政府有光伏电价补贴，江苏2012-2015年电价补贴分别为0.30元/kWh、0.25元/kWh、0.20元/kWh、0.15元/kWh。辽宁省2012年建成发电项目补贴0.30元/kWh，此后每年下降10%。地方支持政策：部分地方政府包括安徽合肥、浙江嘉兴等陆续出台支持光伏发电的相关政策。上网收益分析国家标准中国电力科学研究院顺利完成《光伏发电站接入电力系统技术规定》《光伏发电系统接入配电网技术规定》《光伏发电站无功补偿技术规范》《光伏发电站接入电力系统设计规范》和《光伏发电接入配电网设计规范》等五项国家标准的报批工作。第三部分、本地案例广西妇女儿童医院太阳能光伏工程广西妇女儿童医院太阳能光伏工程广西妇女儿童医院太阳能光伏工程广西妇女儿童医院太阳能光伏工程

地理位置广西妇女儿童医院位于厢竹大道兴宁区政府旁，最高40.4摄氏度，最低温-2.1摄氏度；年辐射量4595.91MJ/m2；周边没有其他高建筑物遮挡，是利用光伏系统发电较为理想的地理位置。项目简介

光伏系统在门诊楼和住院部等共八个区域安装太阳能电池板，与建筑有机地融于一体，在现有区域使用屋顶面为9000m²，设计发电功率1329.90KW，将清洁、环保的太阳能光伏并网发电技术融入设计。 发电功率及用途：光伏工程设计发电功率为1329.90KW，发电的用途用于供应医院各个区域的照明用电及空调机组系统用电，不足部分由市电网补充。

广西妇女儿童医院概况采用科士达三相并网逆变器，其中3台250KW、5台100KW。光伏系统总原理图配电情况广西妇女儿童医院变电所，电源从户外10kV线路引来经电缆沟至医院变电所，引入电源电压为10KV，院区有变配电室一座，含高压配电室和低压配电室，电源进来经10kV高压计量和保护，出四回至两台1000KVA变压器和两台1600KVA变压器,两台1000KVA变压器和两台1600VA变压器在低压侧分别通过母联柜连接，由若干低压柜分配输出至各区域供电。从低压柜配出380V/220V三相五线供校区用户用电

光伏系统接入2号变压器原理图光伏系统接入3号变压器原理图负荷情况

医院配电室共有4台变压器，其中2号和3号变压器低压母排侧为并网点，光伏系统并入2号变压器低压母排侧的直流峰值功率为873.21KW，并入3号变