2024智慧光伏社区发电项目总体方案设计报告

智慧光伏社区发电项目总体方案设计报告智慧光伏社区发电项目总体方案设计报告智慧光伏社区发电项目总体方案设计报告目录一、概述 5智慧光伏社区的来源 5项目地理位置 5智慧光伏社区建设项目概况 6二、编制依据 8相关国家法律、法规 8光伏组件标准 8电能质量标准 8三、太阳能资源分布 10四、中来股份双面光伏组件的特点 13光伏组件选型原则 13中来N型单晶双面电池产品技术特点 13中来N型单晶双面电池双玻组件 13双面光伏组件发电性能影响因素 15五、系统设计方案 17水泥平屋顶的光伏系统设计 17设计理念 17水泥平屋顶组件安装效果图 19支架系统组成-双玻双面组件 20安装指导-N型双玻双面 21系统电气示意图 23组串式逆变器选型 23光伏系统配置清单 25发电量测算 25节能减排 26坡屋顶的光伏系统设计 27设计理念 27坡屋顶组件安装效果图 28安装指导-N型双玻双面组件 28系统电气示意图 30组串式逆变器的特点 30光伏系统配置清单 31发电量测算 31节能减排 33社区外面围墙光伏系统设计 34设计理念 34安装方式及效果图 35组串式逆变器的选型 35光伏组件的串、并联设计 36电气设计 37系统设备配置清单 38系统发电量评估 38系统发电量的预测 39节能减排 40六、智慧能源管理方案 41监控方案简述 41APP界面 42大屏展示与管理 43七、附件 45一、概述智慧光伏社区的来源项利好政策的激励下，具有光伏特色的小镇（区）在新能源广阔前景下应运而生。（区将光伏发电集成并安装完成，则对房子本身没有破坏，也会在最大程度上节约成本。项目地理位置本项目选址位于河南省焦作市某镇，地理位置是35.3°N113.2°E，海拔高度为121m。河南古称中原、中州，被视为中国之处而天下之枢，被誉为天地之中。河南位于中国中东部、黄河中下游。河南属暖温带至亚热带、湿润至半湿润季风气候。全省一般气候特点是冬季寒冷雨雪少、春季干旱大风多、夏季炎热雨丰沛、秋季晴和日照足。全省多年平均气温一般稳定在12℃至16℃之间，一月-3℃至3℃，七月24℃至29℃，全省气温大体呈现东高西低，南高北低的特点，山地与平原间差异比较明显，气温年较差、日较差均较大，极端最低气温-21.7℃；极端最高气温44.2℃。全年无霜期从北往南为180—240天。年平均降水量约为500-900毫米，南部及西部山区降水较多，大别山区可达1100毫米以上，全年降水量约50%集中在夏季。下图1-1是本项目所在地具体位置示意图（图中红色标记位置）。图1-1本项目所在地具体位置示意图智慧光伏社区建设项目概况N1-2图1-2光伏社区效果图件背面均匀受光，提升系统发电量，降低度电成本。图1-3典型混凝土屋顶与斜坡瓦屋顶二、编制依据相关国家法律、法规《中华人民共和国可再生能源法》国家发展改革委《可再生能源发电有关管理规定》国家发展改革委《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》国务院《关于促进光伏产业健康发展的若干意见》国家发改委《分布式发电管理暂行办法》财政部《关于分布式光伏发电实行按照电量补贴政策等有关问题的通知》国家能源局《关于开展分布式光伏发电应用示范区建设的通知》国家发改委《关于发挥价格杠杆作用促进光伏产业健康发展的通知》国家能源局《光伏电站项目管理暂行办法》财政部《关于调整可再生能源电价附加征收标准的通知》财政部《关于光伏发电增值税政策的通知》国家能源局《分布式光伏发电项目暂行办法》财政部《关于对分布式光伏发电自发自用电量免征政府性基金有关问题的通知》国家能源局《光伏发电运营监管暂行办法》光伏组件标准IEC61215(2005-04)Crystallinesiliconterrestrialphotovoltaic(PV)modules-DesignqualificationandtypeapprovalIEC61646(2008-05)Thin-filmterrestrialphotovoltaic(PV)modules-Designqualificationandtypeapproval电能质量标准GB/T18479《地面用光伏（PV）发电系统概述和导则》GB/T19939《光伏系统并网技术要求》GB12325 《电能质量供电电压允许偏差》GB12326 《电能质量电压波动和闪变》GB/T14549《电能质量公用电网谐波》GB/T15543《电能质量三相电压允许不平衡度》GB/T15945《电能质量电力系统频率允许偏差》GB/T17626《电磁兼容试验和测量技术》GB/T20046《光伏（PV）系统电网接口特性》三、太阳能资源分布地球上太阳能资源的分布与各地的纬度、海拔高度、地理状况和气候条件有关。资源丰度一般以全年总辐射量和全年日照总时数表示。我国幅员辽阔，拥有独特的地理环境，从全国来看，我国是太阳能资源丰富的国家，全国总面积2/3以上地区年日照时数大于2,000h，具有发展太阳能得天独厚的优越条件。图3-1是中国气象局发布1978～2007年我国年平均总辐射量的空间分布图。3-11978～2007年我国年平均总辐射量空间分布图参照QX/T89-2008《太阳能资源评估方法》，根据全年太阳总辐射量的大小，可将中国划分为4个太阳能资源丰富程度等级，见表3-1。表3-1太阳能资源丰富程度等级表等级资源带号年总辐射量（MJ/m2）年总辐射量（kWh/m2）平均日辐射量（kWh/m2）最丰富I≥6,300≥1,750≥4.8很丰富II5,040–6,3001,400–1,7503.8–4.8丰富III3,780–5,0401,050–1,4002.9–3.8一般IV<3,780<1,050<2.91、太阳能资源最丰富区域：地区年平均太阳总辐射量达6,300MJ/m2以上，相当于1,750kWh/m2以上。这一地区主要为青海西部和西藏西部等地，尤以西藏西部最为丰富。2、太阳能资源很丰富区域：地区年平均太阳总辐射量为5,040～6,300MJ/m2，相1,400～1,750kWh/m2。这一地区主要包括青海东部、西藏东部、新疆南部、宁夏、甘肃北部、内蒙古西部、云南西部等地。3、太阳能资源丰富区域：地区年平均太阳总辐射量为3,780～5,040MJ/m2，相当1,050～1,400kWh/m2。这一地区主要包括新疆北部、内蒙古东部、山东、山西、河南、河北、黑龙江、吉林、辽宁、陕西、甘肃东南部、湖南、湖北、安徽、广东、广西、广东、浙江、江苏、云南东部、海南、台湾等地区。4、太阳能资源一般区域：地区年平均太阳总辐射量小于3,780MJ/m2，即小于1,167kWh/m2。这类地区位于四川、贵州两省，是我国太阳能资源最少的地区。从专业气象软件Meteonorm7上查询到河南焦作地区的辐照数据，如下图3-2所示。图3-2 焦作地区水平面及最佳倾角时的辐照数我们可以得出焦作地区的气象结论：太阳能资源丰富程度评估：本项目地太阳能资源属“资源丰富”区；1961～20116h5.1~17.5d149.5d，具有利用价值；的运行温度要求，对光伏电站的影响较小。综上所述，本地区太阳能资源丰富，气候条件适宜，有利于建设光伏电站。四、中来股份双面光伏组件的特点光伏组件选型原则光伏组件要求具有非常好的耐候性，能够在严酷的环境下稳定可靠地运行，而且必须是市场的主流产品，生产和应用技术成熟。组件应取得权威的第三方光伏机构认证，证明光伏产品性能和安全的可靠性，这已经成为光伏企业的产品进入国际市场的必要条件。N型单晶高效双面双玻组件通过了专业光伏机构如国际电工委员会（、德国莱茵技术检验协会（TUV）、美国保险商实验室（UL）、国际标准化组织（ISO）和德国电气工程师协会（VDE）的认证，也是经过市场规模化应用和检验的成熟产品，在地面电站、分布式电站乃至户用屋顶的应用上都取得了丰富的应用经验。N1）高转化效率电池正面转化率＞21.0%，并且仍具有进一步提升潜力。2）双面发电电池背面效率10%～30%3）光致衰减低4）温度系数低5）电性能稳定，效率分布集中6）弱光响应好7）度电成本低NN325W，390W。组件电性能参数如图4-1所示：图4-1组件电性能参数组件温度特性以及机械性能如图4-2所示：图4-2组件温度特性以及机械特性根据以上信息，我们需特别注意2个方面：10%～30%，目标。注：后面列举的设计方案，组件以310Wp为例。双面光伏组件发电性能影响因素影响双面光伏组件发电性能的因素有很多，最主要的有地理纬度、组件安装离地高度、（1）地理纬度越大。（2）安装倾角景反射强度等条件，设计合适的安装倾角。（3）地面反射率计算双面组件在不同地面反射率场景下的发电量，组件安装高度为450mm，安装倾角为30°0°（正南85%25%100%以上。图4-3各种不透光材料反射系数25～30%。（4）其他因素光约均匀，有利于提高背面发电量。五、系统设计方案水泥平屋顶的光伏系统设计设计理念针对于社区住宅水泥平屋顶的情况（类似的有车库屋顶）32310WpN9.92kWp162380Vpvsyst30°，30°倾角来设计。图5-1阵列倾角模拟为了能更大程度的增加发电量，可以先在水泥平屋顶的光伏安装区域敷设反光膜（或涂覆白漆），2.3m用2块组件并排横装的形式，如图5-2所示。5-2阵列排布水泥平屋顶组件安装效果图组件阵列采用预制混凝土块压重式放置于混凝土屋顶上。图5-3所示为安装效果图，图5-4所示为实例安装照片。图5-3住宅水泥平屋顶的安装效果图图5-4实际安装照片支架系统组成-双玻双面组件图5-5及所示为支架系统构成。系统组成零件1、双玻边压块套件、双玻中压块套件3、铰接连接件4、斜梁5、前立柱6、后立柱7、斜支撑8檩条图5-5支架系统组成安装指导-N一、反光膜铺设及双玻支架安装1三块宽度为1100mm叠，重叠部分在100mm四周采用胶与屋面固定。L1＞3000mm，L2＝组件阵列长度+2000（两边反光膜各超出阵列1000mm）如空间有限可根据现场实际长度确定。2C25混凝土预制而成，整体外尺寸制作误差达到80%以上方可移动运输，在屋面上移动是应缓慢放下，避免破坏屋面防水层或给屋面结构造成安全隐患，L3、混凝土配重压在反光膜拼接处1200mm≥L5≥1100mmL5+L6+L3=L1（图中尺寸边线为基础中心）智慧光伏社区发电项目总体方案设计报告智慧光伏社区发电项目总体方案设计报告L4依次摆放，施工误差±25mm。如图所示3、按照设计图纸尺寸要求，组装三脚架，保证支架倾角，施工误差±1度。4布三脚架，安装时应使用拉尼龙线保证所有的预装支架斜梁都在同一高度同一直线上。5檩条间平行度及直线度。智慧光伏社区发电项目总体方案设计报告智慧光伏社区发电项目总体方案设计报告6、完成调整后保证所有螺栓组件都M10锁紧扭25N·m。M8锁10N·m。系统电气示意图组串式逆变器选型组串式逆变器的特点：MPPT4%以上；组串式并网逆变器的体积小、重量轻，搬运和安装都非常方便，不需要专业工具和设3）能够快速更换逆变器，单一逆变器故障对发电系统影响较小；4）支持不同型号的组件混用，方便更换和淘汰劣质组件，减少电站运维成本。80%15%力也相应同比增加。图5-65kWp双面与5kWp单面功率对比10kW12kW,15%5-1。表5-1逆变器的主要性能参数型号10Kw最大直流输入功率（kWp）12最大直流输入电压（V）1000MPPT电压范围(V)200～850MPPT路数2最大输入电流(A)22总电流波形畸变率（%）<3%额定输出功率(kW)10交流额定电压（V）380并网频率范围(Hz)50功率因数0.8（超前）～0.8（滞后）最大效率(%)99.9防护等级IP65光伏系统配置清单9.92kW光伏并网系统配置清单序号名称型号单位数量1光伏组件JW-D60N-310块322并网逆变器10kW台13交流配电箱面14支架系统9.92kW套15直流电缆PV1-F1*4mm2米按需6交流电缆ZR-YJV5*10mm2米按需7线槽/桥架/保护套管米按需8接地系统材料米按需发电量测算1、系统发电量评估光伏电站发电量可按下式计算：E=P×H×K式中，H——峰值小时数（h）；P——组件装机容量（kWp）；E——发电量（kWh）；K——综合效率。pvsyst100%来计算。2、系统发电量的衰减光伏组件的输出功率在光照及常规大气环境中使用会有衰减，根据本项目拟采用的单晶硅双面双玻光伏组件性能，最大极限按系统25年输出功率衰减15.5%计算。3、并网光伏系统发电量的测算经系统效率分析后，本项目系统效率可达100%。随后由于光伏组件实际功率的衰减，这一效率会逐年下降。本项目拟采用单晶硅光伏组件，功率质保条款规定25年内组件正面实际功率不低于标称功率的84.5%。假设项目运营期为25年，并且光伏组件功率的衰减情况为线性衰减（首年无衰减），以后平均每年衰减0.62%，25年总衰减15.5%。并假设逆变器的转换效率没有发生衰减，即光伏系统总效率的衰减速率与光伏组件衰减速率完全一致，从表5-2中的数据可以预测本项目25年累计发电量334075.22kWh，平均每年发电量为13363kWh。表5-2水泥屋顶安装方式25年内的发电量预测时间年发电量（kWh）时间年发电量（kWh）第1年14384第14年13266.81第2年14294.82第15年13184.56第3年14206.19第16年13102.81第4年14118.11第17年13021.58第5年14030.58第18年12940.84第6年13943.59第19年12860.61第7年13857.14第20年12780.87第8年13771.23第21年12701.63第9年13685.84第22年12622.88第10年13600.99第23年12544.62第11年13516.67第24年12466.84第12年13432.86第25年12389.55第13年13349.5825年累计334075.22节能减排每年的节能减排分析表节能减排依据标准项 目每年节约资源每年减排量节能减排项目煤纯净水CO2SO2NOX碳粉尘标准0.3240.9970.030.150.272KG/度KG/度KG/度KG/度KG/度KG/度项 目每年节约资源每年减少排污量发电量(KWh）煤(KG）纯净水(KG）CO2(KG）SO2(KG）NOX(KG）碳粉尘(KG）133634276.165345213322400.92004.93634坡屋顶的光伏系统设计设计理念面组件的背面发电特长。隙透入照射到组件下方瓦面，通过瓦面及其他构件的反射，使组件背面受光。101%115%以上。好，具有良好应用前景，为双面组件坡屋顶和彩钢瓦屋顶应用指明了方向。 图5-7坡屋顶双面组件排布及安装结构示意图针对于社区住宅坡屋顶（瓦屋顶）18310Wp的N5.58kWp9215kW380V在支架结构形式上，将支架整体抬高，保证组件下沿距离瓦表面约250mm，使得太阳光能透过该间距直射到屋面表面后，光线通过瓦表面漫反射到组件背面，有效利用组件双面特点，提高发电量。坡屋顶组件安装效果图图5-8坡屋顶组件安装效果图安装指导-N11将太阳能板放在两装时将太阳能组件按轨道离电池板边缘的（若无设计图纸，通常为25-30mm）后用侧压块智慧光伏社区发电项目总体方案设计报告智慧光伏社区发电项目总体方案设计报告组件调整好后再进行紧固。光伏组件的安装应自下而上逐块安装。光伏组件安装必须伏组件与轨道结合紧件紧固，重复以上步按图纸尺寸规划安装保螺栓都有锁紧。智慧光伏社区发电项目总体方案设计报告智慧光伏社区发电项目总体方案设计报告系统电气示意图组串式逆变器的特点单相组串式逆变器的特点：MPPT200-500V气多的部区，发电时间长；MPPT配的情况，最大程度增加了发电量。流汇流箱和直流配电柜等。组串式还具有自耗电低、故障影响小、更换维护方便等优势15%5kW6.5kW，5-3。表5-3逆变器的主要性能参数型号5kW最大直流输入功率（kWp）6.5最大直流输入电压（V）1000MPPT电压范围(V)200～800最大输入电流(A)22总电流波形畸变率（%）<3%额定输出功率(kW)5交流额定电压（V）380并网频率范围(Hz)50功率因数0.8（超前）～0.8（滞后）最大效率(%)99.9防护等级IP65光伏系统配置清单5.58kW光伏并网系统配置清单序号名称型号单位数量1光伏组件JW-D60N-310Wp182并网逆变器5kW台13交流配电箱面14支架系统5.58kW套15直流电缆PV1-F1*4mm2米按需6交流电缆ZR-YJV5*6mm2米按需7线槽/桥架/保护套管米按需8接地系统材料米按需发电量测算1、系统发电量评估光伏电站发电量可按下式计算：E=P×H×K式中，H——峰值小时数（h）；P——组件装机容量E——发电量（kWh）；K——综合效率。15%，pvsyst95%来计算。2、系统发电量的衰减光伏组件的输出功率在光照及常规大气环境中使用会有衰减，根据本项目拟采用的单晶硅双面双玻光伏组件性能，最大极限按系统25年输出功率衰减15.5%计算。3、并网光伏系统发电量的测算经系统效率分析后，本项目系统效率可达95%。随后由于光伏组件实际功率的衰减，这一效率会逐年下降。本项目拟采用单晶硅光伏组件，功率质保条款规定25内组件正面实际功率不低于标称功率的84.5%。假设项目运营期为25年，并且光伏组件功率的衰减情况为线性衰减（首年无衰减），以后平均每年衰减0.62%25总衰减15.5%。并假设逆变器的转换效率没有发生衰减，即光伏系统总效率的衰减速率与光伏组件衰减速率完全一致，从表5-4中的数据可以预测本项目25年累计发电178510kWh，平均每年发电量为7140.4kWh。表5-4坡屋顶安装方式25年内的发电量预测时间年发电量（kWh）时间年发电量（kWh）第1年7686第14年7089.04第2年7638.35第15年7045.09第3年7590.99第16年7001.41第4年7543.92第17年6958.00第5年7497.15第18年6914.86第6年7450.67第19年6871.99第7年7404.48第20年6829.38第8年7358.57第21年6787.04第9年7312.95第22年6744.96第10年7267.60第23年6703.14第11年7222.55第24年6661.58第12年7177.77第25年6620.28第13年7133.2625年累计178510节能减排每年的节能减排分析表节能减排依据标准项 目每年节约资源每年减排量节能减排项目煤纯净水CO2SO2NOX碳粉尘标准0.3240.9970.030.150.272KG/度KG/度KG/度KG/度KG/度KG/度节能减排量项 目每年节约资源每年减少排污量发电量(KWh）煤(KG）纯净水(KG）CO2(KG）SO2(KG）NOX(KG）碳粉尘(KG）7140.42284.928561.67118.6214.210711942.1社区外面围墙光伏系统设计设计理念4300m200kW201742370%；其他走向发电量两介于这两种形式之间。图5-9组件垂直安装测试平台安装方式及效果图图5-10组件垂直布置方式组串式逆变器的选型200kW，50kW，同时结合场址区域实际气候、海拔等特性，并考虑本工程所选的光伏组件与逆变器的匹配性，尽量降低投资的前提下，经对比分析，故本工程推荐选用组串式逆变器。84%，图5-11垂直安装与P型单面组件归一化功率对比20kW85-5。表5-5逆变器的主要性能参数型号20kW最大直流输入功率（kWp）22.1最大直流输入电压（V）1000MPPT电压范围(V)260～850输入路数4路（可并联）最大输入电流(A)22总电流波形畸变率（%）<3%额定输出功率(kW)25交流额定电压（V）380并网频率范围(Hz)50功率因数0.8（超前）～0.8（滞后）最大效率(%)99防护等级IP65光伏组件的串、并联设计率限制，光伏组件阵列的功率不能超过逆变器最大输入功率。1、串联数量设计要求光伏组件正常工作时的温度范围在-40～85℃之间，其输出功率和开路电压会随温度而变化，所以必须考虑温度的影响，进行温度系数修正计算，为使逆变器的转化效率达到最佳值，提高光伏系统的效率，以下为计算要求：1000V，光伏阵列的最大开路电压不能超过逆变器的最大输入电压。260～850VGB507972012件串中各光伏组件的电性能参数宜保持一致，光伏组件串数量应按下列公式计算”：N

Vdcmax

（1）Voc1t-25KvVmpptminVpmK

N

VmpptmaxVpmt-K'v

（2）焦作极端最低温度以-10℃计算，经过光伏系统实际运行维护的实测，光伏系统的光伏组式计算得出，310Wp19～23310Wp222、并联数量设计要求22A，20kW3电气设计200kWp。由于目前接入系统设计尚未完成，综合考虑本站装机规模及1母线连接，实现并网运行。并网示意如图5-12所示。图5-12接入380V用户配电网系统设备配置清单200kW屋顶光伏电站设备明细序号工程费用名称规格型号单位数量备注1光伏组件JW-D60N-310块660中来2支架材料kW2003交流配电柜台14并网逆变器20kW台85电缆ZR-YJV-5*16米按需6线槽/桥架/保护套管米400镀锌桥架7接地系统材料米按需镀锌扁钢-50x3系统发电量评估光伏电站发电量可按下式计算：E=P×H×K式中，H——峰值小时数（h）；P——组件装机容量E——发电量（kWh）；K——综合效率。综合效率系数K包括：光伏组件类型修正系数、光伏方阵的修正系数、光伏发电系统可用率、光照利用率、逆变器效率、集电线缆损耗、升压变压器损耗、光伏组件表面污染修正系数、光伏组件转换效率修正系数。关于综合效率系数K的计算η1为光伏组件类型修正系数，一般晶体硅电池取1.0；η2光伏方阵的修正系数，根据经验，一般取1.0；η3为光伏发电系统可用率，根据经验，一般取97.4%；η4为光照利用率，由于本方案中光伏系统设计符合相关设计标准，满足在项目地真太阳时上午9时至下午15时内无阴影遮挡，因此，取0.9；η5为逆变器利用率，本方案中选取的逆变器效率为98.4%；η6为集电线缆效率修正系数，本设计方案中线路损耗约3%，即集电线缆效率约为97%；η7升压变压器损耗修正系数，（本项目不涉及升压变压器）因此，取1.0；η8为为光伏组件表面脏污修正系数，根据经验，一般取93.5%；η9为光伏组件转换效率修正系数，综合考虑所选用组件的温度系数、组件失配损失等因素，此处选取光伏组件转换效率修正系数92.07%。综上所述，系统综合效率系数K等于上述各部分效率的乘积，即：K=η1×η2×η972%系统发电量的衰减光伏组件的输出功率在光照及常规大气环境中使用会有衰减，根据本项目拟采用的单晶硅光伏组件性能，最大极限按系统25年输出功率衰减15.5%计算。系统发电量的预测表5-6本项目25年内的发电量预测时间年发电量（万kWh）时间年发电量（万kWh）第1年18.94第14年17.47第2年18.82第15年17.36第3年18.71第16年17.25第4年18.59第17年17.15