洛阳市40KW光伏并网电站方案设计.docx
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洛阳市40KW光伏并网电站方案设计
洛阳市宜阳县40KW光伏电站项目
施
工
方
案
洛阳爱普特光能科技有限公司
....................
第一部分项目概述
1.项目名称
“洛阳市宜阳县40KW屋顶光伏电站建设工程项目”,以下全部简称“本项目”。
本项目预计建光伏电站总装机容量为40KW自发只用，余电上网的并网系统。
2.气象资料
宜阳县经纬度：
东经112.17、北纬34°52′。
宜阳县属北亚热带季风型大陆气候过渡区具有四季分明气候温和光照充足热量丰富降雨适中雨热同季等特点为农业生产提供优越的气候条件年平均无霜期为241天年均降水量878.3毫米。
区境内日照充足年均日照1987小时年均气温15.1℃—16.9℃之间。
第二部分系统设计
1.概况
本项目太阳能光伏组件阵列朝向为正南方向。
这样，发电效率能达到最佳状态。
本项目屋顶安装总发电量40kW电站，实际电站有效建设面积为320平方米，
按每千瓦需占用约8平方面积，本项目预计装机容量为40KW，所发电量经逆变器升至400V后接入当地附近输电线路。
光伏阵列分别接入并网逆变器连接，经逆变器转换后的400V交流，经升压变压器升为380V后并入公共电网10kvV配电室。
电站内设独立的避雷针。
防止太阳电池板方阵设备遭直接雷击。
太阳电池方阵通过电缆接入防雷汇流箱，汇流箱内含有防雷保护装置，经过防雷装置可有效地避免感应雷击导致设备的损坏。
按《电力设备接地设计规程》，围绕建筑物敷设闭合回路的接地装置。
电站内接地电阻小于4欧，不满足要求时添加降阻剂。
光伏系统直流侧的正负电源均悬空，不接地。
太阳电池方阵支架和机箱外壳接地，与主接地。
1.1设计依据
《中华人民共和国可再生能源法》
IEC62093《光伏系统中的系统平衡部件-设计鉴定》
IEC60904-1《光伏器件第一部分:
光伏电流-电压特性的测量》
IEC60904-2《光伏器件第二部分:
标准太阳电池的要求》
DB37/T729-2007《光伏电站技术条件》
SJ/T11127-1997《光伏（PV）发电系统过电保护－导则》
CECS84-96《太阳光伏电源系统安装工程设计规范》
CECS85-96《太阳光伏电源系统安装工程施工及验收技术规范》
GB2297-89《太阳光伏能源系统术语》
GB4064-1984《电气设备安全设计导则》
GB3859.2-1993《半导体逆变器应用导则》
GB/T14007-92《陆地用太阳电池组件总规范》
GB/T14549-1993《电能质量公用电网谐波》
GB/T15543-1995《电能质量三相电压允许不平衡度》
GB/T18210-2000《晶体硅光伏方阵I-V特性的现场测量》
GB/T18479-2001《地面用光伏（PV）发电系统概述和导则》
GB/T19939-2005《光伏系统并网技术要求》
GB/T19964-2005《光伏发电站接入电力系统技术规定》
GB/T20046-2006《光伏（PV）系统电网接口特性》
GB/T20514-2006《光伏系统功率调节器效率测量程序》
1.2设计说明
400KW小型并网光伏电站，采用分块发电、集中并网方案。
由于太阳能电池组件和并网逆变器都是模块化的设备，可以象搭积木一样一块块搭起来，也特别适合于分期实施。
每个光伏并网发电单元的电池组件采用串并联的方式组成多个太阳能电池阵列，太阳能电池阵列输入光伏方阵防雷汇流箱后接入光伏并网逆变器和交流防雷配电柜并入400V输电线路。
1.3设计优势
①多个并网光伏分系统各自独立，便于实现梯级控制，以提高系统的运行效率。
②由于是多个分系统，系统冗余度高，不至于由于某台逆变器发生故障而造成整个电站的瘫痪；局部故障检修时不影响大部分系统的运行。
③有利于工程分步实施。
2.具体方案
2.1系统构成
光伏并网发电系统由太阳电池组件、方阵防雷接线箱、光伏并网逆变器、配电保护系统和系统的通讯监控装置组成。
光伏发电站主要组成如下：
40KW晶体硅太阳能电池组件及其支架——建议采用260Wp晶体硅组件；
光伏并网逆变器——设计采用2台20KW光伏并网逆变器；
表2.1.114Wp并网地面光伏电站主要配置表
序号
项目名称
规格型号
数量
备注
1
总装机容量
40KW
1
2
太阳电池组件
260Wp
160块
YL260P-30b
3
太阳电池组件支架
配套
1套
定制
4
光伏并网逆变器
5kw
2台
首航20000MTL
5
直流汇流箱
10-4
2台
6
直流配电柜
1000V
1台
5
交流配电柜
400VA
1台
配套
6
线缆辅料
-
配套
7
监控系统
-
配套
8
防雷及接地装置
-
配套
2.2太阳电池组件阵列设计
2.2.1太阳电池组件选型
目前使用较多的两种太阳能电池板是单晶硅和多晶硅太阳电池组件。
①单晶硅太阳能电池
目前单晶硅太阳能电池板的单体光电转换效率为16%～18%，是转换效率最高的，但是制作成本高，还没有实现大规模的应用。
②多晶硅太阳能电池
多晶硅太阳能电池板的单体光电转换效率约15%～17%。
制作成本比单晶硅太阳能电池要便宜一些，材料制造简便，节约电耗，总生产成本较低，因此得到大量发展。
③选择的常规组件YL260P-30bPR1650×992，见图2.2.1。
图2.2.1
④铝边框组件产品性能描述
1）多晶硅电池组件弱光性好；
2）太阳电池绒面表面处理和减反射层减少对阳光的反射；
3）电池片采用全自动焊接，有良好的接触可靠性；
4）低铁超白钢化玻璃覆盖在表面，有很好的机械强度并保证好的透光性；
5）后面的背板防止被磨损，撕裂和刺破，起到密封防水和绝缘的作用；
6）铝边框上有四个安装孔，2个接地孔，便于安装和接地；
7）接线盒达到IP65的防护等级，接线方便，安全并有保护作用；
8）在接线盒内，设有旁路二极管，可有效减少阴影带来的组件输出功率损失；
9）组件的功率是从接线盒内有三个接线端子输出的。
端子的材料是表面附银浆的H59，具有优良的耐候、抗腐蚀性能，可确保在产品在寿命期内的可靠输出；
10）在接线盒上用O型圈，保证其密封性良好；
11）接线盒用优质硅胶固定，保证有良好的耐腐蚀性、密封性；
12）产品一致性好；
⑤组件电性能参数
表2.2.1260Wp太阳电池组件技术参数
型号
电性能参数
组件外形
YL260P-30b
Voc
（V）
Isc
（A）
Vm
（V）
Im
（A）
Pm
（W）
电池片规格（mm）
规格
（mm）
重量
（kg）
工作温度
（℃）
37.7
9.56
29.8
8.81
260
156×156
1650×992×40
19.1
-40～+85
注：
标准测试条件（STC）下—AM1.5、1000W/m2的辐照度、25℃的电池温度。
I-V曲线图
如图2.2.2I-V曲线图所示。
2.2.2太阳电池阵列表面倾斜度设计
从NASA气象站得到的资料，均为水平面上的太阳能辐射量，需要换算成光伏阵列倾斜面的辐射量才能进行发电量的计算。
对于某一倾角固定安装的光伏阵列，所接受的太阳辐射能与倾角有关，较简便的辐射量计算经验公式为：
Rβ＝S×[sin（α+β）/sinα]+D
式中：
Rβ——倾斜光伏阵列面上的太阳能总辐射量
S——水平面上太阳直接辐射量
D——散射辐射量
α——中午时分的太阳高度角
β——光伏阵列倾角
根据太阳能辐射数据，可以计算出不同倾斜面的太阳辐射量，确定太阳能光伏阵列安装倾角。
本方案假设设计太阳能光伏阵列安装倾角为40°，安装方向为正南方向时，全年接受到的太阳能辐射能量最大。
2.2.3太阳电池组件串并联方案
首航20000TL
光伏并网逆变器的直流工作电压范围为：
430V～1000VDC。
太阳电池组件串联的组件数量Ns=850/37.7≈23（块），这里考虑温度变化系数，取太阳电池组件20块串联，单列串联功率P=20×260Wp=5200Wp；
由南往北方向方向依次排列
40KW的电站共有8个5.2KW的子单元组成。
2.2.4组件排布图
2.3光伏并网逆变器
本方案设计采用深圳首航新能源科技有限公司自主开发的SFAR20000TL光伏并网逆变器。
逆变器的额定输出功率21KW，高达1000V的直流输入电压最高效率98.7%,宽电压输入范围,内置直流开关,GT拓扑结构设计无变压器设计,32位DSP控制芯片和先进的数字锁相技术，运算速度快、精度高高效PWM调制算法，降低开关损耗，智能温控式风冷方案。
SFAR20000MTL光伏并网逆变器
①性能特点
电网友好
零电压穿越功能
有功功率连续可调（0～100%）功能
无功功率连续可调（0～100%）功能
夜间可根据电网指令对电网进行无功补偿
用户友好
彩色触摸屏，方便用户操作和设置
方便快捷的正面维护
环境适应能力强
-25℃～＋55℃可连续满功率运行
适用高海拔恶劣环境，可长期连续、可靠运行
加热除湿功能（可选）
②技术指标：
20KW并网逆变器技术指标
输入
最大输入功率
22000W
最大直流电压
1000V
开机电压
350V
额定输入电压
1000V
MPPT电压范围
430-850V
MPPT数量
2
直流输入接线端口
2
最大输入电流
24A
输出
额定输出功率
22kW
额定输出电压
400
最大输出电流
29A
额定电网电压
3/N/PE.220/380
电网电压范围
184~275Vac（符合相应国家电网指令要求）
额定电网频率
50Hz
电网频率范围
45~55Hz（符合相应国家电网指令要求）
总电流波形畸变率
<3%（额定功率）
功率因数范围
>0.99@额定功率
保护
直流过压保护
TypeⅡ防雷
交流过压保护
TypeⅡ防雷
直流切断装置
直流断路器
交流切断装置
交流断路器
电网监测管理
具备
过温保护
具备
绝缘监测
具备
系统
最大效率
97.9%
欧洲效率
97.4%
拓补结构
无变压器
防护等级
IP20
夜间自耗电
<0.5W
工作温度范围
-25~55℃
冷却方式
强制风冷
显示
触摸LCD显示屏
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