分布式光伏发电项目500kw分布式光伏发电项目报告书.docx
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分布式光伏发电项目
500kw分布式光伏发电
项目报告书
太阳能有限公司二〇一六年十一月中国·
0
目 录
一、太阳能资源及气候资料 0
（一）我国太阳能资源概况 0
（二）当地气候资料 2
（三）当地太阳能资源及气象资料 错误！
未定义书签。
（一）项目概述 2
（二）系统预计总发电量计算步骤 2
2.1首年系统发电量计算 2
2.2峰值日照数计算：
4
2.3光伏组件倾斜角及朝向选择 4
2.4光伏组件温度影响系数 5
2.31.98组件表面清洁度损失 7
2.6逆变器效率损失 8
2.7集电线路损失 9
2.8发电量计算 10
四、投资与效益分析 12
（一）投资分析 12
（二）环保效益分析 13
五、设计依据 13
（一）设计依据 13
（二）设计标准规范 13
（三）设计原则 15
3.1美观性 15
3.2安全性 15
3.3可靠性 15
3.4先进性 15
3.31.98高效性 15
3.6展示性 16
3.7稳定性 16
3.8运行方式及工作电压 16
3.9系统使用寿命不低于20年 16
（四）系统工作环境 17
（五）系统安全性 17
（六）系统并网方式 17
（七）系统自动化运行 17
（八）光伏阵列倾角及间距计算 17
8.1光伏阵列倾角计算 17
8.2设备选型 17
8.2.1光伏组件 17
8.2.2逆变器选型原则 18
8.2.3电池组件安装支架 18
8.2.4线缆 19
六、光伏发电系统技术设计及主要设备性能参数 19
（一）设计要点 19
（二）地面分布式光伏发电系统 19
（三）电气系统设计 22
七、系统运行方案 23
（一）系统运行特性 23
（二）系统异常保护方案 24
2.1孤岛效应保护方案 24
2.2防雷保护方案 24
2.3其他常规保护方案 25
八、项目意义 26
一、太阳能资源及气候资料
（一）我国太阳能资源概况
太阳能光伏并网发电正由过去的补充式能源向替代式能源发展。
《中华人民共和国可再生能源法》的规定，国家鼓励发展可再生能源，每个地区的电网公司将当地可再生能源发的电全额“收编”到电网，并将其成本在整个电网中平摊，最终由电力消费者担负。
光伏并网是太阳能发电真正开始向千家万户普及的开始，在欧洲大部分国家，已经成为现实。
随着我国国民经济的发展及节能环保意识的增强，这样的项目将越来越多，并且从政府扶持到百姓自发开展。
做为自用或者并网出售，这无疑是一种新型的投资方式，其产生的社会效益、节能减排效益不可估量，在国家倡导的绿色环保、低碳生活的大背景下，在取之不尽、用之不竭的太阳能新能源的资源背景下，每个企业业主、家庭自然人，都可以在投资有回报、降低企业用电成本的同时，充当绿色节能先锋。
我国属世界上太阳能资源丰富的国家之一，全年辐射总量在91.7～2,333kWh/m2年之间。
全国总面积2/3以上地区年日照时数大于2,000小时。
我国西藏、青海、新疆、甘肃、宁夏、内蒙古高原的总辐射量和日照时数为全国最高，属世界太阳能资源丰富地区之一。
我国太阳能理论总储量为147×108GWh/年。
我国有荒漠面积108万平方公里，主要分布在光照资
源丰富的西北地区。
如果利用十分之一的荒漠安装光伏并网发电系统，装机容量就达大约1.08×
1010kWp，折算装机功率为1,928GW，相当于128座三峡电站。
可以提供我国2002年16,31.9840
亿kWh的耗电量的3.26倍。
根据太阳年总辐射量的大小，可将中国划分为四个太阳能资源带，如图1-2所示。
等级
资源代号
年总辐射量
年总辐射量
平均日辐射量
太阳能资源丰富程度等级划分表
（MJ/m2）
（kWh/m2）
（kWh/m2）
最丰富带
I
≥6300
≥1731.980
≥4.8
很丰富带
II
31.98040–6300
1400–1731.980
3.8–4.8
较丰富带
III
3780–31.98040
1031.980–1400
2.9–3.8
一般
IV
<3780
<1031.980
<2.9
太阳能资源的分布具有明显的地域性。
这种分布特点反映了太阳能资源受气候和地理条件的制约。
从全球角度来看，我国是太阳能资源相当丰富的国家，具有发展太阳能利用得天独厚的优越条件。
我国太阳能资源分布的主要特点有：
1、太阳能的高值中心和低值中心都处在北纬22°～331.98°这一带，青藏高原是高值中心，四川盆地是低值中心；
2、太阳年辐射总量，西部地区高于东部地区，而且除西藏和新疆两个自治区外，基本上是南部低于北部；
3、由于南方多数地区云多雨多，在北纬30°～40°之间，太阳能的分布情况与一般的太阳能随纬度而变化的规律相反，太阳能不是随着纬度的升高而减少，而是随着纬度的升高而增加。
太阳能资源是以太阳总辐射量表示的，一个国家或一个地区的太阳总辐射量主要取决所处纬度、海拔高度和天空的云量。
根据《太阳能资源评估方法》（QX/T89-2008），太阳能资源丰富程度等级划分见表2-1。
从全国来看，我国是太阳能资源相当丰富的国家，绝大多数地区年太阳辐射总量在
31.98231.986MJ/m2以上，年日照时数在2000h以上。
我国太阳能资源分布图见图1-3。
1
图1-3我国太阳能资源分布图
（二）当地气候资料
德州位于北纬36°24'-38°0'、东经115°45'-117°24'之间，属暖温带大陆性季风气候区，四季分明，年日照时数2016小时（2007~2010年平均日照时数），年平均太阳辐射量为4147～31.98777MJ/m2，日照非常充分，适合光伏发电。
德州地区太阳能电池板组件倾角范围为30°~35°之间，考虑到项目最大发电量，尽量多装组件、故组件倾角为35°。
二、系统设计方案及性能
（一）项目概述
本技术方案适用于太阳能光伏系统设计，项目设计的依据为国家相关法律法规以及行业规范和标准。
本项目设计系统总容量为500KWp，共计安装260Wp多晶硅光伏组件1900块。
（二）系统预计总发电量计算步骤
2.1首年系统发电量计算
铺设太阳能光伏发电量计算公式：
26
参考依据：
GB31.980797-2012《光伏发电站设计规范》第19页
2.2峰值日照数计算：
根据国家建筑标准设计图集－太阳能集中热水系统选用与安装（图集号：
06SS128）的设计用气象参数，德州的峰值日照时数为5h/day。
2.3光伏组件倾斜角及朝向选择
本项目装机容量为500kW，因本项目光伏组件采用支架平铺设，倾角为35º，朝向正南，故太阳能组件的朝向修正系数为100%。
参数表如下：
参考依据：
《太阳能光伏发电系统设计施工与应用》第130页
2.4光伏组件温度影响系数
德州全年室外平均温度曲线：
参考数据：
WeaTool软件分析
德州全年室外平均风速曲线：
参考数据：
WeaTool软件分析
组件模型散热温度分析
数据来自：
ANSYS有限元分析软件
数据来自：
实际测试数据
影响组件温度因素主要有：
环境温度、辐照、风速、温度衰减系数等。
经过大量的分析与实际测算，全年平均对光伏组件功率的影响约为
31.98%。
2.5组件表面清洁度损失
通常情况下，光伏电池板的积灰，包括灰尘和污垢，都会影响光伏组件的性能。
它们的存在会导致电池输出能量的一定程度上的减少。
电池上的积灰会造成光伏系统2％到10％输出损失。
数据来自：
邯郸地区温度和灰尘对独立太阳能光伏发电系统的影响.2011,10
Hammond等人1997年在亚利桑那州公共服务公司（APS）太阳能测试和研究中心，通过对电池板输出电量的测试，研究了积灰对光伏电池板的影响。
他们的研究的一部分是生物质污染对光伏电池的影响，其余的更大一部分则是关于灰尘和污垢对光伏电池的影响。
他们的实验结果表明，光伏电池板的输出电流会有2%-8%的减少。
灰尘对电池板转换效率的影响
数据来自：
实际测试数据
为了最大程度的降低灰尘对发电量的影响，我公司规定在每月在检修光伏系统时，进行光伏板的清洗工作；经过大量的分析与实际测算，每月
实际灰尘对光伏组件功率的影响约为3%。
2.6逆变器效率损失
产品描述：
500kw逆变器检测报告：
逆变器的效率为97.6%，故逆变器损失为3%。
2.7集电线路损失
2
由于500kw电站大约用4mm2光伏专用线8000米。
95mm2动力线100米，故电线损失为：
4mm光伏专用线100米电线损失：
电阻公式：
R＝ρL/S=0.017*400/4=1.7Ω
500KW电站发电时，峰值电流为8.22A
2
电量损失P=IR=8.22*8.22*1.7=114.87w
一天的电能损失W=114.87W*6h=689.2W.H
2
95mm动力线20米动力线损失：
电阻公式：
R＝ρL/S=0.017*20/16=0.0212Ω
500KW电站发电时，峰值电流为312A
2
电量损失P=IR=312*312*0.0212=2063.7w
一天的电能损失W=2063.7W*6h=12382.16W.H
故一天由于集电线损失约为12382.16W.H。
综合以上因素我们可以整理以下数据：
序列
名称
数值
损失率
备注
1
峰值日照数
4.5小时/天
0
平均值
2
光伏组件倾斜角及朝向选择
95%
5%
3
光伏组件温度影响系数
5%
4
光伏组件表面清洁度损失
3%
31.9
光伏逆变器效率损失
3%
8
6
集电线损失
863.32w.h
3%
占每天发电量的百分比
7
最大功率点偏离损失
3%
MPPT跟踪损失
8
光伏板配合损失
2%
板与板之间损失
9
计算偏差
1%
计算与实际偏差补偿
10
总影响系数
25%
最高影响系数
2.8发电量计算
500kw并网系统电站首年发电量为：
EP=HA×PAZ/ES×K
日发电量=5×500×0.75=1875kwh
月发电量=1875×30=56250kwh年发电量=1875×365=684375kwh
25年内每年发电量如下表：
25年内光伏电站年平均发电量为629857kwh；
总发电量约为：
15746432kwh。
规划图纸：
四、投资与效益分析
（一）投资分析
本500KW项目光伏设备总投资约为500万元（10元/瓦）元项目总投资：
500万元，大写：
伍佰万元整。
其中主要有：
1、咨询设计：
工程前期勘测、可研编制、方案设计
2、材料采购；包括光伏组件、逆变器、支架、汇流箱配电柜等设备费用。
3、施工费用：
人工机械及其他费用。
4、电能输送：
配套线路建设费用。
5、维护运营：
承建方不低于5年期的电气化检修与维护。
（二）环保效益分析
常规发电（以火力发电为例）耗能和污染分析
全年系统常规能源替代量计算
实发
消耗标煤
消耗
产生二氧化碳
产生灰渣
产生粉尘
产生二
电量
淡水
氧化硫
1KW.H
0.4KG
4L
0.997KG
0.15KG
0.272KG
0.03KG
本项目20年节能效果分析（太阳能发电）
减排氢氧
节约电能 节约标节约淡化物 减排灰渣
减排二
减排粉尘氧化硫
煤 水
13.2万kg
88万KW.H 35万kg 35万L 87万kg
24万kg
2.6万kg
五、设计依据
（一）设计依据
国家相关法律法规及相关行业规范和标准。
标准号
标准名称
GB/T19939-20031.98
光伏系统并网技术要求
GB/T20046-2006
光伏（PV）系统电网接口特性
（二）设计标准规范
标准号
标准名称
GB/T20047.1-2006
光伏（PV）组件安全鉴定第1部分：
结构要求
GB/T2031.9813-2006
光伏系统性能监测测量、数据交换和分析导则
GB/T2031.9814-2006
光伏系统功率调节器效率测量程序
GB/T2297-1989
太阳光伏能源系统术语
SJ/T10460-1993
太阳光伏能源系统图用图形符号
SJ/T11127-1997
光伏（ＰＶ）发电系统过电保护－导则
GB/T17468-1998
《电力变压器选用导则》
GB
《低压配电设计规范》
GB/T17478-2004
《低压直流电源设备的性能特性》
GB31.980171-1992
《电气装置安装工程盘、柜及二次回路结线施工及验收规范》
DL/T620-1997
《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》
DL/T621-1997
《交流电气装置的接地》
GB3095-1996
《环境空气质量标准》
GB3096-1993
《城市区域环境噪声标准》
GB50019-2003
《采暖通风与空气调节设计规范》
GBZ1-2002
《工业企业卫生设计标准》
GB12801-1991
《生产过程安全卫生要求总则》
GB5083-1999
《生产设备安全卫生设计总则》
DL5053-1996
《火力发电站劳动安全和工业卫生设计规程》
GB50034-2004
《建筑照明设计标准》
GB50187-1993
《工业企业总平面设计规范》
GB50205-2001
《钢结构工程施工及验收规范》
GB50010-2002
《混凝土结构设计规范》
GB50007-2002
《建筑地基基础设计规范》
GB50017-2003
《钢结构设计规范》
GB50009-2001
《建筑结构荷载规范》
GB12523-1990
《建筑施工场界噪声限值》
GB50011-2001
《建筑抗震设计规范》
GB50189－2005
《公共建筑节能设计标准》
标准号
标准名称
GB50057－1994（2000）
《建筑物防雷设计规范》
GB50016-2006
《建筑设计防火规范》
（三）设计原则
3.1美观性
本项目建设在厂区，本项目充分考虑了系统与建筑物结合的美观性，建成后将为这座现代化厂区添加新的亮点。
3.2安全性
项目的安全性是极其重要的考虑因素，因此阵列的设计抗风负载必须大于11级风，风速32m/s，同时考虑到地震烈度抗7度设防以及抗冰雹直径25mm，V=23m/s相应措施。
尤其是作为最主要的光伏组件安装区域的支架，本设计方案充分考虑了支架安装方式及承载能力，并进行安全核准。
3.3可靠性
本系统将与电网并联运行，因此，系统并网运行的可靠性至关重要。
本系统采用高可靠性、高电能质量、技术成熟的并网逆变设备，结合完善保护措施，来提高光伏系统的供电可靠性和输出电能质量，从而不会对电网造成任何负面影响。
为了增加光伏阵列的能量输出，所有的太阳能电池组件均应普照在阳光下并安装在朝南的最佳位置，获得尽可能大的太阳辐射。
太阳能电池组件应避免互相遮光，保证所有电池组件全天得到光照。
在可能条件下，通过对太阳光伏阵列的排布，在安全的首要条件下，获得最大的能量输出。
3.4先进性
基于夏季温度较高，本设计方案充分考虑了尽量减少高温时输出功率的衰减。
由于业主正常上班时间正好是太阳能发电高峰时间，本设计方案已根据四季情况，充分考虑了上班前和下班后系统发出电能的有效利用；并且选用国内知名度较高的一线品牌奥太公司生产的逆变器的产品，本系统建成后可实行无人值守，全自动化运行。
3.5高效性
选用高效逆变器设备，降低设备损耗；
光伏组件到逆变器以及从逆变器到并网点的电力电缆应尽可能保持在最短距离，减小线路损失，提高系统的输出能量。
3.6展示性
系统建成后将向社会更好展现业主在低碳节能方面所承担的社会责任，并向公众展示宣传开发和利用清洁的太阳能资源，因此项目的展示性不可忽视。
统计出该电站的当天发电量和累积发电量，并可实时显示逆变器的光伏电流、光伏电压、光伏功率、交流输出电流、电压、功率、功率因数、频率等数据，可直观展示绿色能源的有效利用情况，
3.7稳定性
本工程本身负载需求远远大于本设计太阳光伏系统的发电量，且连续用电量也大于光伏系统产生的电量（如空调、生产、部分照明等），光伏系统产生的电能送入公共电网的可能性很小，因此本项目已充分考虑并网保护措施。
3.8运行方式及工作电压
本系统采取并网发电的运行方式。
为了使当地交流负载正常工作，光伏系统的电压及频率应与电网相匹配，并高于电网0.02%-0.16%的电压值。
电网额定电压，三相为400V，单相为230V。
3.9系统使用寿命不低于20年
通过技术部对国际、国内光伏组件厂商和逆变器生产厂商的广泛调研，光伏组件符合IEC61215
标准，设备为全新生产的，出厂前将经过严格检验，并已通过ＴＵＶ、ＵL及中国金太阳认证。
根据并网光伏电站的设计特点及相关政策的规定，此项目最终选定入围国家金太阳应用示范工
程太阳能组件和40kw并网逆变器13个。
（四）系统工作环境
-40℃—+85℃，相对湿度15%-95%。
（室外部分）。
-20℃—+40℃，相对湿度15%-95%。
（室内部分）。
（五）系统安全性
阵列的设计抗风负载必须大于11级风，风速32m/s，同时考虑到地震烈度抗7度设防以及抗冰雹直径25mm，V=23m/s相应措施。
（六）系统并网方式
本系统由地面分布式的光伏发电系统并入配电室。
（七）系统自动化运行
本系统为全自动运行，可实现无人值守。
（八）光伏阵列倾角及间距计算
8.1光伏阵列倾角计算
本设计方案采用国际通用的RETScreenPV3C软件计算固定式阵列倾斜面上的太阳能辐照量。
在使用RETScreenPV3C软件设计时，采用了本文2.3节中的NASA太阳能资源及空气温度数据，通过计算可得出固定式阵列倾斜面上的各月平均太阳能辐照量和年总辐照量。
8.2设备选型
8.2.1光伏组件
太阳能电池组件也就是光伏组件，是指工厂生产的可以直接应用的最小单元。
太阳能电池组件应具有非常好的耐候性，能在室外严酷的条件长期稳定可靠运行，同时具有高的转换效率和经济性。
光伏阵列是由若干个光伏组件串、并联而成。
各个厂家光伏组件的参数在同种规格下略有不同，再设计光伏阵列时，不同特性的组件所需数量也不同。
光伏组件的选型直接关系到光伏阵列的设计，光伏组件的价格在整个光伏电站中的比例最大，因此选择优质高效的光伏组件是大型并网光伏电站可靠运行且提高发电量及降低运行成本的关键之一。
8.2.2光伏组件的选型原则
光伏组件须符合IEC61215标准，设备为XHL生产的，出厂前将经过严格检验，交货时将提交出厂检验报告和详细的安装调试说明书．产品质量满足设计的所有要求。
电池组件的使用寿命不低于25年。
电池组件衰减率2年内不高于2%、10年内不高于10%、20年不高于20%。
组件整体质保期不低于5年。
有完善的售后服务网络。
并已通过ＴＵＶ、ＵL及中国金太阳认证。
8.2.3逆变器选型原则
光伏并网逆变器光伏发电系统中的关键设备，对于提高光伏系统的效率和可靠性具有举足轻重的作用。
光伏并网逆变器的选型主要应考虑以下几个问题：
ü性能可靠，效率高
光伏发电系统目前的发电成本较高，逆变器是光伏并网系统中的关键设备，如果在发电过程中逆变器自身消耗能量过多或逆变出现故障，必然导致系统总发电量及经济性能的下降，因此要求逆变器的高可靠性、高效率等非常必要，并具有根据光伏组件当前的运行状况输出最大效率（MPPT）点的跟踪功能。
ü直流输入电压具有较宽的适应范围
由于光伏组件的输出电压随光照强度和温度而变化，这就要求逆变电源必须在较大的直流输入电压范围内保证正常工作，并保证交流输出电压稳定。
ü具有严格保护功能
并网逆变器应具有交流过压、欠压保护，超频、欠频保护，高温保护，交流及直流的过流保护，直流过压保护，防孤岛保护等保护功能。
ü波形畸变小，功率因数高
大型光伏发电并网运行时，为避免对公共电网的电力污染，要求逆变电源输出正弦波，电流波形必须与外电网一致，波形畸变小于4%，高次谐波含量小于3%，功率因数接近于1。
ü监控和数据采集功能齐全
逆变器应有多种通讯接口进行数据采集，具备完善的配套软件或硬件用于对整个电站的数据进行显示、存储并分析。
ü满足国家电网的接入规定
根据国家电网公司新出台的光伏电站接入电网技术规定，逆变器满足接入标准。
8.2.4电池组件安装支架
电池组件支架采用热镀锌金属支架（41*41*2mm）、标准紧固件采用304不锈钢（保证使用寿
命不低于25年），强度高、耐腐蚀。
8.2.5线缆
选用国产优质光伏专用电缆，符合GB/T12706-2002标准。
六、光伏发电系统技术设计及主要设备性能参数
（一）设计要点
本项目在地面进行支架架设安装，系统的安装方式及安装容量如下。
表格0-1系统概况
序号
安装位置
安装形式
安装容量KWp
1
彩钢瓦
支架架设
500
（二）地面分布式光伏发电系统
地面光伏组件排列及安装方式
为了保证光伏组件的安全，光伏组件在地面采用支架架设方式安装（如下光伏发电布置图），共计可安装260Wp光伏组件1900块。
型式
多晶硅光伏组件
型号
HL260P-40A
尺寸结构
1660*990*35mm
净重
19.1kg
使用粘合胶体类型
在AM1.6、1000W/㎡的辐照度、26℃的电池温度下的峰值参数
标准功率
260W
峰值电压
30.4V
峰值电流
8.74A
短路电流
9.02A
开路电压
38.4V
系统电压
1000V（Max）
260Wp型高性能多晶硅光伏组件的技术性能参数如下表：
温度范围
-40℃—+86℃
绝缘电阻
升级会员 