分布式光伏发电项目技术方案.docx
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分布式光伏发电项目技术方案
分布式
光伏发电系统解决方案
能源投资发展有限公司
2014年10月21日
第一章概述
1.1项目名称
617.94kWp光伏发电系统解决方案。
1.2项目建设地点
厂区职工车棚和卷接包车间屋顶。
1.3项目建设规模
项目建设总体装机容量617.94kWp。
1.4项目投资金额
项目预计总投资金额为人民币万元，预计单瓦投资额为人民币元。
1.5项目补贴政策
（1）对户用光伏发电系统实行按照全电量补贴的政策，电价补贴标准为每千瓦时0.42元（含税，下同），通过可再生能源发展基金予以支付，由电网企业转付；其中，发电系统自用有余上网的电量，由电网企业按照当地燃煤机组标杆上网电价收购。
（2）对户用光伏发电系统自用电量免收随电价征收的各类基金和附加费用，以和系统备用容量费和其他相关并网服务费。
各资源区光伏电站标杆上网电价：
I类资源区：
0.9元/千瓦时，包含地区：
宁夏，青海海西，甘肃嘉峪关、武威、张掖、酒泉、敦煌、金昌，新疆哈密、塔城、阿勒泰、克拉玛依，内蒙古除赤峰、通辽、兴安盟、呼伦贝尔以外地区；
II类资源区：
0.95元/千瓦时，包含地区：
北京、天津、黑龙江、吉林、辽宁、四川、云南，内蒙古赤峰、通辽、兴安盟、呼伦贝尔，河北承德、张家口、唐山、秦皇岛，山西大同、朔州、忻州，陕西榆林、延安，青海、甘肃、新疆除I类外其他地区；
III类资源区：
1.0元/千瓦时，包含地区：
除I类、II类资源区以外的其他地区。
1.6项目建设意义
能源是国民经济的基本动力。
在严峻的能源替代形式和人类生态环境（气候变暖）的压力下，世界各国都把开发利用可持续的清洁能源作为未来的能源发展战略，其中太阳能以资源丰富、没有地域界限、清洁等独特优点而成为人们关注的热点之一。
太阳能光伏发电是利用太阳电池的光伏效应原理将太阳辐射能直接转换为电能的一种发电方式。
太阳能光伏发电产业和市场在持续的技术进步和逐步完善的法规政策的强力推动下，快速发展。
光伏发电在能源中的替代愈来愈大，主要表现在并网发电中的应用比例增加非常快。
目前光伏并网发电站占世界光伏发电市场份额的80%以上，成为光伏发电的主导市场。
光伏并网发电是大规模发展光伏电力的必然之路。
光伏并网发电主要有两种应用形式，一种是在城镇的建筑屋顶或其它空地上建设，和低压配电网并联，光伏电站发出的电力直接被用户消耗，多余部分输送到电网；另一种是在荒漠建设，和高压输电网并联，通过输电网输送，降压后再供给用电负载。
我国政府对光伏并网技术的研究十分重视。
国家科技部在十二五期间，将光伏并网发电技术列为重要的研究方向，加强了光伏并网电站的设计、关键设备研制和光伏与建筑相结合等方面的公关，加速了光伏并网发电的步伐。
第二章项目初步设计方案
2.1光伏并网发电系统简介
图2.1光伏并网原理图
如图2.1所示，光伏并网电站系统主要由太阳电池方阵、逆变器、计量装置、低压配电系统组成，太阳电池方阵和逆变器系统是光伏电站的核心系统。
光伏电池组件串联后称为组串，并联后的光伏电池组串称为光伏电池方阵，与逆变器连接后称为光伏发电单元系统。
太阳能能量通过光伏组件转化为直流电能，再通过并网逆变器将直流电能转化为与电网同频率、同相位的正弦波电流，所产生的电力馈入电网。
2.2系统配置的原则
1）贯彻“安全可靠、经济适用、符合国情”的电力建设方针；
2）贯彻并网光伏电站与原有建筑有机结合原则；
3）贯彻并网光伏电站应自发自用、余量上网的原则；
4）全面执行国家相关的政策、法规；
5）本项目建设规模为617.94kWp，电池选择：
车棚采用单块功率130Wp双结非微晶光伏组件，卷接包车间屋顶采用75W柔性薄膜组件。
2.3系统设计依据
本项目各部分的设计严格遵循和参考以下规范、标准：
1）《光伏系统并网技术要求》GB/T19939-2005；
2）《工业企业设计卫生标准》（GBZ1-2002）
3）《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）
4）《低压配电设计规范》（GB50054-95）
5）《电子设备雷击保护导则》（GB7450-87）
6）《电气装置安装工程蓄电池施工和验收规范》（GB50172-1992）
7）《电气装置安装工程电缆线路施工和验收规范》（GB50168-1992）
8）太阳能光伏能源系统术语（GB/T2297-1989）
9）电气成套装置中的导线颜色（GB/T2681-1981）
10）光伏发电系统过电压保护导则（SJ/T11127-1997）
11）光伏系统性能监测测量、数据交换和分析导则（IEC61724：
1998）
2.4系统设计方案
2.4.1组件安装区域和装机容量
陕西省渭南市澄城卷烟厂分布式光伏发电站，车棚部分光伏组件全部采用单块功率130Wp双结非微晶光伏组件安装，预计安装组件规模为总功率212.94kWp，安装在澄城卷烟新厂区内车棚棚顶，共有组件1638块。
分为2个光伏发电区域和1个交流配电系统。
卷接包车间屋顶部分光伏组件全部采用柔性薄膜组件安装，预计安装组件规模为总功率405kWp，安装在卷接包车间网架结构部分屋顶，共计安装柔性薄膜组件5400块。
分为4个光伏发电区域和1个交流配电系统。
2.4.2屋顶类型和承载
车棚为钢架结构，目前未建，已同相关设计院联系沟通，建造时会根据实际加装光伏组件的载荷参数设计，所以承载是可行的。
卷接包车间屋顶为网架结构、100mm厚水泥膨胀复合板+TPO（拟定）防水卷材,未取得载荷参数，但已同相关设计院联系沟通，初步给出口头意见为：
承载可行。
2.4.3组件布置
电池板的布置依据现有场址形状进行合理布局，充分考虑现场车棚棚顶和卷接包车间结构实际情况和场址方位角，车棚部分除去南侧卷接包车间对车棚阴影的影响，并结合电池组件的弱光性能优势，进行考虑，采用在车棚棚顶和卷接包车间屋顶平铺方式，进行组件排布（如下图所示）。
图2.2车棚顶组件排布图
图2.3卷接包车间屋顶组件排布图
本工程光伏发电阵列分散布设在车棚和卷接包车间屋顶,容量分别为：
网架结构屋面安装柔性薄膜
序号
安装位置
组件数量
单片功率（W）
安装功率（kW）
备注
1
卷接包车间柔性薄膜组件（网架屋面）
5400
75
405
2
车棚棚顶（双结非微晶光伏组件）
1638
130
212.94
合计
7038
617.94
2.5光伏发电系统电气设计方案
2.5.1主设备选型
2.5.1.1光伏组件选型
根据该系统建设地点，周边环境，车棚部分建议采用我公司的单块功率为130Wp的双结非微晶光伏组件。
表2-1组件性能参数表
太阳电池种类
非晶硅
太阳电池组件生产厂家
太阳电池组件型号
HNS-SD130
指标
单位
参数
额定功率（Pmax）
Wp
130
开路电压（Voc）
V
73.42
短路电流（Isc）
A
2.76
工作电压（Vmp）
V
53.94
工作电流（Imp）
A
2.41
尺寸
mm
1300*1100*6.8
重量
kg
25
组件结构
玻璃/EVA/玻璃
非晶硅电池组件示意图：
图2.4非晶硅薄膜电池组件
卷接包车间网架结构屋面采用生产的柔性薄膜组件。
图2.5柔性薄膜电池组件
2.5.1.2逆变器选型
1）逆变器选型原则
光伏电站发电系统串并联组态受并网逆变器技术参数影响。
考虑到本工程为分布式多点并网发电系统，逆变器根据现场情况宜选择为电站型电力产品，本工程拟选用电站型6台100kW光伏逆变器。
具体参数如下：
Ø100kW并网逆变器：
2.5.1.3系统电缆敷设方式和选型
职工车棚光伏发电部分，光伏阵列间电缆沿车棚龙骨缚设；阵列输出部分电缆，经桥架缚设连接至光伏逆变器直流进线端。
交流部分电缆经穿管或埋地缚设，经低压交流柜接入联合工房卷接包车间低压母线。
整个系统中光伏直流部分电缆选用光伏发电专用电缆,型号为PV1-F系列。
交流部分电缆选用ZR-YJV系列电缆。
2.5.2光伏发电系统总体电气技术方案
2.5.2.1光伏组件串并联方案
系统共安装1638块130Wp光伏组件，9块为一个串联方阵。
共182个串联方阵。
分为2个光伏阵列单元，每个阵列单元有91个串联方阵。
系统共安装5400块75Wp光伏组件，24块为一个串联方阵。
共225个串联方阵。
分为4个光伏阵列单元，每个阵列单元有56/57个串联方阵。
2.5.2.2并联回路
光伏车棚子系统：
其中每10/9路串联方阵经1个10进1出的汇流盒并联汇流后，每10路汇流盒输出接入1台10进1出的汇流箱中，通过汇流箱接入100kW逆变器。
每台汇流箱接入一台逆变器，逆变为0.4kV交流电后，接入联合工房卷接包车间低压母线。
卷接包车间光伏子系统：
5400块柔性薄膜75W组件,24块为一个串联方阵。
每6～10路串联方阵在1组10路汇流盒输入汇流后，接入1台6路输出的光伏防雷汇流箱。
每台汇流箱接入一台逆变器，逆变为0.4kV交流电后，接入联合工房卷接包车间低压母线。
2.5.2.3光伏汇流箱
本工程所选本工程所选汇流箱具有以下性能特点：
户外壁挂式安装，防水、防锈、防晒，满足室外安装使用要求；可同时接入6、8、10路输入。
双结非微晶光伏组件区域汇流箱输入回路配置32A的光伏专用高压直流熔丝进行保护；柔性75W薄膜组件区域汇流箱输入回路配置50A的光伏专用高压直流熔丝进行保护。
汇流箱额定耐压值为直流1000V；配有光伏专用防雷器，正负极都具备防雷功能；直流输出母线端配有可分段的直流断路器；汇流箱内配有监测装置，可以实时监测每个输入输出回路的直流电流、电压，直流断路器状态等。
2.5.2.4主要设备配置清单
1、联合工房卷接包车间主要设备配置：
序号
名称
型号规格
单位
数量
备注
一、光伏组件和逆变设备
1
柔性薄膜组件
5400块75Wp
W
405000
2
逆变器
100kW逆变器（带隔离变）
台
4
3
数据采集器
台
1
4
通风设备
套
1
与逆变器配套
5
正极汇流盒
10进1出，有防逆流功能
台
20
6
负极汇流盒
10进1出
台
20
7
正极汇流盒
7进1出，有防逆流功能
台
1
8
负极汇流盒
10进1出
台
1
9
正极汇流盒
6进1出，有防逆流功能
台
3
10
负极汇流盒
10进1出
台
3
11
交流并网配电柜
GGD-400kW，含计量表
套
1
12
6进1出智能汇流箱
配置通讯模块，输入回路配置50A熔断器，输出回路配置250A塑壳断路器，1.5mm厚冷轧钢板喷塑
台
4
二、电缆和附件
1
1kV电缆
PV1-F-1*2.5mm²，红黑区分正负极
m
8500
组串至汇流盒
2
1kV电缆
PV1-F-1*6mm²，红黑区分正负极
m
3000
汇流盒至汇流箱
3
1kV电缆
ZR-YJV-0.6/1kV-2×95mm2
m
400
汇流箱至逆变器
4
1kV电缆
ZR-YJV-0.6/1kV-3×70+2×35mm2
m
35
低压配电
5
控制电缆
ZR-KVVP2-4x0.75
m
200
6
组件接地黄绿线
BVR-2.5mm2
m
3000
设备接地
7
汇流箱接地黄绿线
BVR-4mm2
m
10
8
热镀金属线槽
100×50×2mm
m
560
带盖板
9
热镀锌桥架
200×100×2mm
m
100
带盖板
10
热镀锌钢管
φ32
m
300
三、计算机监控系统
1
计算机监控软件
套
1
2
监控主机
I7、8G、独立显卡、500G
套
1
3
通信机柜
42U,1000*1000,屏蔽机柜，含隔板4块,机柜材质冷轧钢板
套
1
4
通信机柜
15U,600*600,屏蔽机柜，含隔板3块,机柜材质冷轧钢板
套
1
5
UPS
AC220V/AC220V,3kVA,自带4只蓄电池DC12-100Ah
套
1
6
串口服务器
2路RS485串口服务器，TCP/IP输出
台
1
7
串口服务器
4路RS485串口服务器，TCP/IP输出
台
1
8
串口服务器
8路RS485串口服务器，TCP/IP输出
台
1
9
光电转换器
单模，100M
台
2
10
光纤模块
单模，100M
套
2
11
光纤终端盒
8路，机架式（1U）
套
2
12
光纤尾纤
单模
条
16
13
光纤跳线
单模
条
16
14
光纤耦合器
单模
个
16
15
网络配线架
超五类16口屏蔽，机架式（1U）
套
1
16
理线器
机架式（1U）
套
1
17
网络跳线
超五类四对屏蔽双绞线（1米/条）
条
22
18
网络交换机
100M，16电口、4光口（1U）、3层交换机、1U机架式
套
1
19
路由器
100M，8电口、2光口（1U）
套
1
20
网线
超五类四对屏蔽双绞线（305米/箱）
箱
1
21
光纤
四芯单模
米
300
22
通讯电缆
RVVP-4×0.75mm2
m
300
23
线管
DN32，1.5mm厚
米
200
24
线管
DN25，1.5mm厚
米
200
25
金属线槽
50mm*50mm*2mm
米
200
四、防雷接地
1
接地扁钢
热镀锌扁钢40×4mm2
m
200
预估
2
接地铜编织带
条
400
3
垂直接地极
Φ50mm钢管壁厚2.5mm长2.5m
根
10
预估
五、其他
1
灭火器
个
4
2
防火封堵
项
1
2、职工车棚主要设备配置：
序号
名称
型号规格
单位
数量
备注
一、光伏组件和逆变设备
1
双结非微晶太阳能组件
130Wp光伏组件1638片
W
212940
2
逆变器房
一体化户外配电箱外壳2*100kW
台
1
3
逆变器
100kW带隔离变，MPPT最佳功率点电压450V-850V
台
2
4
汇流箱
智能汇流箱，10进1出,1.5mm厚冷轧钢板喷塑
台
2
5
正极汇流盒
10进1出，有防逆流功能
只
20
6
负极汇流盒
10进1出
只
20
7
交流并网配电柜
GGD-200kW，含计量表
套
1
8
汇流箱
配置通讯模块，输入回路配置32A熔断器，输出回路配置315A塑壳断路器，1.5mm厚冷轧钢板喷塑
台
2
二、电缆桥架和附件
1
1kV电缆
ZR-YJV-0.6/1KV-2X95mm2
m
80
汇流箱至逆变器
2
1kV电缆
ZR-YJV-0.6/1KV-3X70+2X35mm2
m
280
逆变器至交流柜
3
1kV电缆
ZR-YJV-0.6/1kV,3x185+2x95mm²
m
9
交流柜至变压器母线
4
1kV电缆
ZR-YJV-0.6/1kV,3x4mm²
m
6
交流柜至变压器母线
5
光伏电缆
PV1-F-1*2.5mm²红黑区分正负极
m
4000
光伏组件至汇流盒
6
光伏电缆
PV1-F-1*4mm²红黑区分正负极
m
2500
汇流盒至汇流箱
7
桥架
150X100X2mm
m
135
逆变器房至配电室
8
桥架
200X100X2mm
m
140
车棚棚顶
9
镀锌钢管
φ150
m
2
车棚至汇流箱
10
镀锌钢管
φ110
m
30
汇流箱至逆变器房
11
镀锌钢管
φ25
m
600
组串至汇流盒
12
镀锌钢管
φ32
m
120
汇流盒至桥架或汇流箱
13
控制电缆
ZR-KVVP2-3x2.5-450/750
m
200
14
接地跨接黄绿线
BVR-4mm2
m
250
三、防雷接地
1
接地扁钢
热镀锌40*4
米
280
2
接地铜编织带
条
160
四、其他
1
防火封堵
处
1
2
逆变器房基础
座
1
混凝土
2.5.3电网接入情况
项目所在地澄城卷烟厂位于陕西省渭南市澄城县境内。
系统装机总容量为212.94+405＝617.94kWp，分别接入6台光伏并网逆变器，组成2个发电子系统。
光伏系统输出距离约500米以内。
厂供电方式，两条10kV进线，两段母线分列运行，互为备用。
八台变压器分别安装在，动力中心变配电站（设高压室和两台变压器）、卷包配电室（三台变压器）、制丝配电室（两台变压器）、生产指挥中心配电室（一台变压器）。
光伏系统接入方式采用分布式发电，电站发电为自发自用，剩余电量上网。
在工厂内部电网卷接包车间变压器380V侧单点接入。
接入方式按设计方案XGF380-Z-2方式接入。
在澄城卷烟厂内，卷接包车间内部配电室或变压器低压侧380V母线。
在光伏发电交流侧总输出位置光伏系统发电计量装置。
把现有接入光伏系统的变压器的计量装置改为双向计量。
（光伏发电系统接入方案待与电力部门协商取得正式相关文件后最终确定）。
本项目光伏系统接入各用电变压器设备情况为：
序号
组件安装位置
组件安装功率（kW）
变压器容量（kVA）
变压器名称
1
卷接包车间柔性薄膜组件（网架屋面）
405
1600
卷接包车间变电所TLCJ1变压器
2
车棚棚顶双结非微晶光伏组件
212.94
1600
卷接包车间变电所TLCJ3变压器
合计
617.94
各台逆变器所发交流电，分别在各变电所配电区域内，在总输出端汇流。
在配电室外绿化区做逆变器房和总交流进线、计量配电柜，通过交流进线计量装置后，接入卷接包车间配电变压器400V母线。
光伏发电系统接线图：
系统连接拓普图如下所示：
澄城卷烟厂光伏并网系统拓普图
2.5.4光照资源分析
本项目选址位于陕西省渭南市。
在以N35.18°,E109.92°为参照点的辐照量数据中，年平均辐照总量：
水平面1508.2kWh/m²。
倾斜面辐照量达到每天等效日照时数约4.13小时。
气候历年平均值数据，数据来源：
美国NASA能源网
，如表3-1为气象条件。
气象资料信息表
从上表中可以看出，一年中总辐照量最少时段在每年的10月~次年1月份，辐射量在2.89~3.3kWh/m²/day之间，极少值出现在12月。
最多的时段是在4月~8月份，日照辐射量在4.71~5.53kWh/m²/day之间，极大值出现在5、6月份。
根据行业标准《太阳能资源评估方法》（QX/T89-2008）划定的等级，可知属于太阳能资源较丰富地区，适合开发太阳能的利用，日照辐射量满足光伏系统设计要求，发展与推广区域性光伏电站具有光照资源很丰富的较大优势，适合开发光伏电站。
2.5.5项目发电量计算
本系统在全部屋顶安装非晶硅电池组件，若以617.94kWp装机容量计算。
年发电量计算如下：
发电量Q=P×R×ηs÷R0
式中：
P-系统直流总功率617.94KWp；
R-不同区域所接受的年太阳总辐射量1508.2kwh/㎡；
ηs-光伏系统发电效率0.75；
R0-标准日照辐射强度即1kw/㎡。
其中，
ηs=K1×K2×K3×K4×K5
K1-光电电池运行性能修正系数；
K2-灰尘引起光电板透明度的性能修正系数；
K3-光电电池升温导致功率下降修正系数；
K4-导电损耗修正系数；
K5-逆变器效率；
经计算，本光伏发电系统年发电量约为:
Q=617.94×1508.2×0.75÷1=698982.8kWh
考虑到电池组件按相关国家标准衰减率因素计算，25年年总发电量为1541.257万kWh。
系统用电消纳情况，因企业用电量信息目前不能给出，待后期再做分析。
2.5.6防雷接地和过电压保护
1）本系统接地方式采用联合接地方式，太阳能光伏组件支架金属部分与屋面和建筑物主体避雷系统做可靠连接，接地电阻小于4欧姆,能够有效的将入侵雷电导入大地。
2）所有布置的线槽金属外壳与建筑物主体接地系作可靠接地连接，接地电阻不大于4欧姆。
3）太阳能电池直流侧汇流箱均采用防雷电涌保护器，起到防雷击保护作用。
针对沿直流输入线侵入的感应雷在太阳电池方阵接入的逆变器内进行防雷保护，系统所安装的逆变器具有防雷保护功能，起到保护的作用。
4）逆变器直流侧和汇流箱内断路器有短路、过载、过压、欠压、漏电等各种保护功能，起到保护作用；同时逆变器交流输出与外部公共电网并接，外部公共电网的防雷系统能有效地保护交流系统的安全。
5）接地装置和设备接地的设计按《交流电气装置的接地》和《十八项电网重大反事故措施》的有关规定进行设计。
光伏组件区域接地装置设计原则为以水平接地体为主，辅以垂直接地体的人工复合接地网，水平接地体采用40*4镀锌扁钢或直径不小于10毫米的镀锌圆钢，垂直接地体采用截面积不小于100mm²毫米的角钢。
分站房接地装置与光伏组件区域接地网连接。
监控机房所有设备金属外壳与系统接地网用专用PE线做可靠连接。
整个系统接地电阻不大于4欧姆，经测试如达不到要求，需另外增加接地极与系统做可靠连接。
2.5.7继电保护
严格按照接入系统的批复做好继电保护，继电保护和安全自动装置配置符合相关继电保护技术规程、运行规程和反事故措施的规定，装置定值与电网继电保护和安全自动装置配合整定，防止发生继电保护和安全自动装置误动、拒动，确保人身、设备和电网安全。
2.5.8监控系统
本工程配置1套光伏发电监控系统，信息采集和传输应满足《电力二次系统安全防护规定》等相关制度标准要求。
能按GB/T19964-2012《光伏发电站接入电力系统技术规定》、Q/GDW617-2011《国家电网公司光伏电站接入电网技术规定》有关技术规定和要求执行。
能够实时采集并网运行信息，主要包括并网点开关状态、并网点电压和电流、分布式电源输送有功、无功功率、发电量等，并上传至相关电网调度部门。
可实现电站内对各光伏发电单元运行参数的监视、报警、历史数据储存等统一管理。
同时配置1套环境监测系统。
2.5.9计量
本工程并网计量点，暂考虑设在卷接包车间2台变压器400V低压侧，在交流母线光伏系统接入点,做专用计量间隔，分别装设2套可满足当地供电部门接入计量意见的计量装置。
在项目所在厂区接入光伏系统的各台配电变压器低压侧，把原计量装置改为装设可满足当地供电部门接入计量意见的双向计量装置。
第三章光伏组件安装方式
屋面防水系统拟采用TPO柔性防水卷材做屋面防水，拟将柔性光伏卷材按照排布图平铺于屋面TPO卷材上，采用热风焊
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