某县某镇某村80KW分布式光伏项目设计施工方案.docx
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某县某镇某村80KW分布式光伏项目设计施工方案
**县**镇**村80KW分布式光伏发电项目
设
计
方
案
方案号：
201708
策划人：
****有限公司
电话：
***
日期：
2017-08
一、太阳能分布式光伏并网发电系统简介..............................3
二、项目地点及气候辐照状况........................................3
1、项目地点....................................................3
2、年光辐照度..................................................3
三、太阳能分布式光伏并网发电系统组成与原理........................3
1、系统简述....................................................3
2、分布式光伏并网发电系统主要组成..............................3
3、下图为并网系统原理示意图....................................4
四、系统设计过程..................................................4
1、光伏系统结构................................................4
2、设计依据....................................................5
3、组件设计选型................................................5
4、组件选型及参数..............................................6
5、并网逆变器选型..............................................7
6、直流防雷汇流箱设计选型......................................7
7、直流主配电箱................................................8
8、交流低压配电柜.............................................8
9、电缆设计选型................................................8
五、系统建设及施工................................................9
1、施工顺序...................................................9
2、施工准备...................................................10
六、太阳能电池板支架制作安装.....................................10
1、支架的制作.................................................10
2、太阳能电池板、支架安装.....................................10
七、管线安装.....................................................10
八、电站防雷与接地设计...........................................10
九、系统安装及调试...............................................11
1、太阳电池组件安装和检验.....................................11
2、总体控制部分安装...........................................12
3、检查和调试.................................................12
4、并网电站建设流程图.........................................12
十、光伏系统相关规范和标准.......................................12
十一、运行及维护注意事项.........................................12
1、系统试运行.................................................12
2、日常维护...................................................12
3、注意事项...................................................13
十二、工程预算投资与投资收益分析报告.............................14
十三、工程项目附图...............................................15
十四、社会效益与结论.............................................16
一、太阳能分布式光伏并网发电系统简介
并网系统（UtilityGridConnected）最大的特点：
太阳电池组件产生的直流电经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电之后直接接入公共电网，并网系统中光伏方阵所产生电力除了供给交流负载外，多余的电力反馈给电网。
在阴雨天或夜晚，太阳电池组件没有产生电能或者产生的电能不能满足负载需求时就由电网供电。
因为直接将电能输入电网，免除配置蓄电池，省掉了蓄电池储能和释放的过程，可以充分利用光伏方阵所发的电力，从而减小了能量的损耗，并降低了系统的成本。
但是系统中需要专用的并网逆变器，以保证输出的电力满足电网电力对电压、频率等电性能指标的要求。
因为逆变器效率的问题，还是会有部分的能量损失。
这种系统通常能够并行使用市电和太阳能太阳电池组件阵列作为本地交流负载的电源，降低了整个系统的负载缺电率，而且并网系统可以对公用电网起到调峰作用。
但并网光伏供电系统作为一种分散式发电系统，对传统的集中供电系统的电网会产生一些不良的影响，如谐波污染，孤岛效应等。
二、项目地点及气候辐照状况
一、基本情况
1、自然地理概况
项目地位于广东省惠州市**县**镇**村，位于东经114°54′，北纬22°42′。
惠东属南亚热带季风气候。
雨量充沛，气候温暖。
2014年平均气温为21.9°C,全年降水量为1403.8毫米，年平均日照时数为2013.3小时，日照率47%。
全年平均相对湿度为79%；2015年平均气温为22.0°C，最低0.2°C，最高气温37.8°C，分别出现在1月1日和7月18日，全年降水量为1720.3毫米，全年平均相对湿度为78%。
全县有清水河、潮水位站2个水位站，2015年最高水位15.60米，最低水位10.35米。
2、**县年光辐照度
图片来自中国气象局
三、太阳能分布式光伏并网发电系统组成与原理
1、系统具体由太阳能电池方阵及其支架、直流防雷汇流箱、并网逆变器、交流断路器等部分组成。
其中，太阳能电池组件为电源系统，逆变器为控制保护系统，负载及电网为系统终端。
2、分布式光伏并网发电系统主要组成如下：
（1）光伏电池组件及其支架；
（2）光伏阵列防雷汇流箱；
（3）光伏并网逆变器；
（4）系统的通讯监控装置；
（5）系统的防雷及接地装置；
（6）土建、配电房等基础设施；
（7）系统的连接电缆及防护材料。
3、下图为并网系统原理示意图如下：
并网示意图
四、系统设计过程
1、光伏系统结构
太阳能分布式光伏并网发电系统因使用全额上网模式，因此将采用分布式并网的设计方案，将系统设计成全年发电量均衡，以此设计组件阵列倾角等参数。
将太阳能分布式光伏发电项目的并网发电系统，通过并网逆变器接入单相220V或者380V多相交流电网，实现并网发电。
1.光伏组件：
多晶硅；
2.逆变器：
并网逆变器；
3.汇流箱：
直流防雷汇流箱；
4.支架系统：
热镀锌C型钢材为主要材料；
5.线缆：
直流光伏线缆（专用）、交流线缆（包括线管）；
6.保护开关：
空气开关、断路器、脱扣器等控制开关；
7.计量电表：
电能表，双向电表。
2、设计依据
分布式光伏并网发电系统的设计比离网光伏发电系统简单，这不仅是因为离网光伏发电系统不需要蓄电池和充电控制器，且其供电对象是较稳定的电网。
故毋须考虑发电量与用电量之间的平衡，也不需要考虑负载的电阻、电感特性。
通常只需根据光伏组件总功率计算其发电量；或反之，根据需要的发电量设计并网发电系统设置。
目前并网系统设计依据如下：
（1）分布式光伏发电系统所在地理位置（纬度）；
（2）当地年平均光辐射量；
（3）需要年发电量或光伏组件总功率或投资规模或占地面积等；
（4）并网电网电压，相数；
3、组件设计选型
（1）选取太阳电池方阵的倾斜角及方位角设计计算：
光伏组件水平倾角的设计主要取决于分布式光伏发电系统所处纬度和对一年四季发电量分配的要求。
1）对于一年四季发电量要求基本均衡的情况，可以按以下方式选择组件倾角：
纬度0~25倾角等于纬度
纬度26~40倾角等于纬度加5~10°
纬度41~55倾角等于纬度加10~15°
纬度>55倾角等于纬度加15~20°
2）在我国大部分地区通常可以采用所在纬度加7的组件水平倾角：
对于要求冬季发电量较多情况，可采用所在纬度加11的组件水平倾角。
对于要求夏季发电量较多情况，可采用所在纬度减11的组件水平倾角。
本并网发电系统位于北纬18，考虑采用一年四季均衡发电模式，故组件倾角
暂设为18+5=23°
（2）阵列间距设计计算：
棚顶安装固定式光伏阵列，太阳能光伏阵列的安装支架必须考虑前后排间
距，以防止在日出日落的时候前排光伏组件产生的阴影遮挡住后排的光伏组件而影响光伏方阵的输出功率，根据建设光伏发电系统的地区的地理位置、太阳运动情况、安装支架的高度等因素可以由下列公式计算出固定式支架前后排之间的距离：
上式中
为安装分布式光伏发电系统所在地区的纬度，H为前排最高点与后排组件最低点的高度差。
如下图所示：
通过计算，得:
25度时,约为1.5337H
30度时,约为1.8224H
若分布式光伏并网发电系统为雨棚屋顶平铺设计，暂不需要考虑此项。
4、组件选型及参数
1.1光伏组件选型及安装容量
目前常用的太阳能电池有：
单晶硅、多晶硅太阳能电池，非晶硅薄膜太阳能电池，数倍聚光太阳能电池等。
晶体硅太阳能电池组件技术成熟，且产品性能稳定，运行维护最为简单，使用寿命长；安装简单方便，布置紧凑，可节约场地。
尽管非晶硅薄膜电池在价格、弱光响应、高温性能等方面具有一定的优势，但是使用寿命期较短只有10～15年。
本工程选用性价比较高的多晶硅电池组件，设备使用寿命可达25～30年。
80KW分布式光伏并网电站串并方案见下表，组件选用性价比较高的电池组件315块多晶硅255W组件，具体参数资料如下：
组件外形图及曲线图：
2）组件电性能参数：
STC
JCN-P255W
电池片
多晶156*156mm
（Vmp）工作电压
36V
排列方式
13*25
（Imp）工作电流
8.422A
尺寸
1640*992*40mm
（Voc）开路电压
45.192V
重量
24kg
（Isc）短路电压
10.52A
玻璃
3.2mm（0.13inches）钢化玻璃
（Pmax）峰值功率
255W
边框
Anodized铝合金
（Omt）工作温度
-40℃to+85℃
（Pt）功率公差
-5％to+5％
（Msv）最大系统电压
1000VDC
5、并网逆变器选型
（1）并网逆变器的选用主要根据下列要求：
1）逆变器额定功率=0.85-1.2Pm；
2）逆变器最大输入直流电压>光伏方阵空载电压（Voc）；
3）逆变器输入直流电压范围>光伏方阵最小电压；
4）逆变器最大输入直流电流>光伏方阵短路电流（Isc）；
5）逆变器额定输入直流电压=光伏方阵最大功率电压（Vm）；
6）额定输出电压=电网额定电压；
7）额定频率=电网频率；
8）相数=电网相数；
（2）并网逆变器的输出波形畸变、频率误差等应满足并网技术要求。
此外，必须具有短路、过压、欠压保护和防孤岛效应等功能。
对于80KW的分布式光伏发电系统，逆变器单机容量不宜过小，单机容量过小，接线复杂、汇线增多，同时也会造成系统效率的降低。
通过对目前国内外技术及商业化比较成熟的大型并网逆变器进行分析，本方案中采用两台SMA30KW并网逆变器和一台SMA20KW并网逆变器，能完全满足技术要求。
6、直流防雷汇流箱设计选型
可以直接对不同光伏阵列输入组串的电流进行测试和比较，可靠地检测出各路光伏组串可能发生的故障，内置输入组串过载和过电压保护装置。
设备质量可靠，品质优良。
汇流箱电气原理图
汇流箱外观
汇流箱内部接线图
7、直流主配电箱
直流主配电箱主要功能是起汇流和直流配电作用，安装在直流汇流监控箱和逆变器之间，通常可以最多连接4台直流汇流监控箱,内置输入组串过载和过电压保护装置。
采用IP65防护等级。
8、交流低压配电柜
交流低压配电柜应具有汇流、开断、显示等功能，稳定的额定工作电流，稳定的额定短路开断电流，稳定的额定峰值耐受电流。
9、电缆设计选型
系统开路电压为：
380V；短路电流为：
17.5A；工作电压为：
314V，工作电流为：
15.96A。
（1）直流端：
1）光伏阵列与汇流箱之间：
采用4mm铜导线，承受电流范围：
16A~25A；
2）汇流箱与逆变器之间：
采用4mm铜导线，承受电流范围：
25A~32A；
（2）交流端
1）逆变器与交流断路器之间：
采用6mm铜导线，承受电流范围：
25A~32A；
2）逆变器与交流负载之间：
采用6mm铜导线，承受电流范围：
25A~32A；
3）交流断路器与电网之间：
采用10mm铜导线，承受电流范围：
25A~32A；
主要设备技术参数如下表所示：
序号
名称
型号
参数
安装位置
1
太阳能电池组件
JCN-255W
单晶硅1640mm×992mm×40mm电池片255w×36V×8.33A，组件效率21.36%
棚顶
2
逆变器
型号
30kwMTL
外型尺寸620×525×160，额定输入电压600V，电流15A，最大输入功率30kw，交流输出电压380V，输出电流24A，额定功率因数＞0.99，最大转换率98.4%,防护等级IP65
侧墙
逆变器
型号
20kwMTL
外型尺寸620×525×160，额定输入电压600V，电流15A，最大输入功率20kw，交流输出电压380V，输出电流24A，额定功率因数＞0.99，最大转换率98.4%,防护等级IP65
侧墙
3
线缆
直流
BVR-4mm²
BVR1×4mm²ACO.6/1.0kvDC1.8kv
线管
交流
BVR-6mm²
BVR×6mm²450/750VJB/T8734.2-2012
4
空气开关
定制
230/400V~50HZ6000A
配电柜
5
断路器
定制
230V50HZ60AI△no＝15mAt≤0.1s
配电柜
五、系统建设及施工
项目的施工包括：
配电室及太阳电池支架的基础制作、配电室，太阳电池支架制作安装、太阳能电池方阵的安装、电气设备的安装调试、系统的并网运行调试。
1、施工顺序
基础及配电室土建施工——太阳电池支架制作安装——太阳电池方阵安装调试——电气仪表设备安装调试——并网运行调试——试运行——竣工验收。
2、施工准备
（1）技术准备
技术准备是决定施工质量的关键因素，它主要进行以下几方面的工作：
1）先对实地进行勘测和调查，获得当地有关数据并对资料进行分析汇总，做出切合实际的工程设计。
2）准备好施工中所需规范，作业指导书，施工图册有关资料及施工所需各种记录表格。
3）组织施工队熟悉图纸和规范，做好图纸初审记录。
4）技术人员对图纸进行会审，并将会审中问题做好记录。
5）会同建设单位和设计部门对图纸进行技术交底，将发现的问题提交设计部门和建设方，并由设计部门和建设方做出解决方案（书面）并做好记录。
6）确定和编制切实可行的施工方案和技术措施，编制施工进度表。
（2）现场准备
1）物资的存放
准备一座临时仓库：
主要贮存并网发电系统的逆变器、变压器、太阳电池、太阳电池支架、线缆及其它辅助性的材料。
2）物资准备
施工前对太阳能电池组件、方阵支架、并网逆变器等设备进行检查验收，准备好安装设施及使用的各种施工所需主要原材料和其他辅助性的材料。
六、太阳能电池板支架制作安装
1、支架的制作
根据实地测量结果，计算出支架结构、排布及用料，施工部门及时进行支架加工、制作，支架可调整，并在安装前提前进行预组装，确保支架在结构方面准确合理。
2、太阳能电池板、支架安装
切割好的支架和组件易更换，在棚顶基础连梁上只进行装配作业。
（1）按照图纸尺寸，支架最低层采用热镀锌槽钢和膨胀螺栓与钢筋梁连接，将加工好的槽钢用螺栓固定在基础连梁上。
槽钢应沿水平方向侧立着安装。
安装槽钢时，应用水平尺找平、找正。
槽钢安装的水平度，每米长时应小于1mm，全长时应小于5mm，槽钢的对角线误差不大于+1mm。
检验槽钢。
（2）配合铝合金扣件将太阳能组件固定在整个支架上
①固定电池板铝合金龙骨安装
a.检查铝合金龙骨安装
b.根据图纸安装固定电池板铝合金龙骨。
为了保证支架的可调余量，不得将连接螺栓紧固。
②电池板安装面的粗调
a.调整首末两根电池板压块（几字件）的位置并将其紧固。
b.将放线绳系于首末两根电池板压块（几字件）的两端，并绷紧。
C.以放线绳为基准调整其余电池板压块，使其在一个水平面内。
d.预紧固所有螺栓。
③电池板进场前进行检验。
④太阳能电池板安装
a.电池板安装过程中，应轻搬轻放，不得有强烈的冲击和震动。
铝边框安装固定太阳能电池板。
b.电池板的安装应自下而上，逐块安装，螺杆的安装方向为自内向外，并紧固电池板螺栓。
避免破坏表面的保护玻璃；电池板的连接螺栓应有的弹簧垫圈，紧固后应将螺栓露出部分及螺母涂刷油漆，做防水处理。
并且在各项安装结束后进行补漆；电池板安装横平竖直，同方阵内的电池板间距保持一至，注意电池板的接线和的方向。
七、管线安装
整个系统的管线紧贴太阳能支架和墙安装。
保护管采用阻燃PVC管，电缆为BVR型，整套太阳能系统电压设计为380V。
在施工中，每个串列留一块太阳能电池板不接入串列，防止操作不当，危害人身安全及损坏设备。
等到串列全部接入光伏整列防雷汇流箱后再接入最后留下的电池板。
八、电站防雷与接地设计
为了保证本工程分布式光伏并网发电系统安全可靠，防止因雷击、浪涌等外在因素导致系统器件的损坏等情况发生，系统的防雷接地装置必不可少。
（1）地线：
地线是避雷、防雷的关键，在进行配电室基础建设和太阳电池方阵基础建设的同时，选择在建筑固有避雷带上采用10厘钢筋行防雷保护。
将太阳能电池组件与支撑结构接地，铝边框太阳能组件采取每路组件边框相连接进行接地；对于逆变器、配电设备，做到机壳完全可靠接地，并且保证接地线不小于4mm。
利用建筑物基础主筋连接作为接地体，接地电阻值不大于4Ω。
设置防雷接地测试口，由建筑物接地及引出预留的40mm×4mm镀锌扁钢，当实测接地电阻值满足不了时增设人工接地极。
（2）直流侧防雷措施：
太阳能方阵按照第三类防雷建筑物进行防雷，电池支架应保证接地良好，在棚顶设避雷带，采用φ10镀锌圆钢在棚面敷设不大于20mm×20mm或24mm×16mm的网格防直击雷（当太阳能电池板安装在独立建筑棚顶，高山避雷带时加装避雷针）。
太阳能电池阵列连接电缆入光伏阵列防雷汇流箱，汇流箱内含高压防雷器保护装置，电池阵列汇流后再接入直流防雷配电柜，经多级防雷装置可有效地避免雷击损失。
（3）交流侧防雷措施：
每台逆变器的交流输出经交流防雷柜（内含防雷保护装置）接入电网，可有效地避免雷击和电网浪涌导致设备的损坏，所有的机柜要有良好的接触。
九、系统安装及调试
1、太阳电池组件安装和检验
（1）JCN-255W型光伏组件的重量约为24kg，光伏安装支架的重量一般为2.5～3.5kg/㎡，根据并网发电系统总使用组件数、安装面积、整个光伏组件系统以及安装支架的总重量、平均每平方米的重量、等参数按照一般情况下的建筑设计标准，要求重量在棚顶结构承重范围内。
（2）预建太阳电池阵列架基柱，检查其横列水平度，符合标准再进行铁架组装。
检测单块电池板电流、电压，合格后进行太阳电池组件的安装。
最后检查接地线、铁架紧固件是否紧固，太阳电池组件的接插头是否接触可靠，接线盒、接插头须进行防水处理。
检测太阳电池组件阵列的空载电压是否正常，此项工作应由组件提供商技术人员完成。
（3）太阳能光伏阵列安装时需注意的问题：
1）电池板排列应主要考虑串联数和并联数，不能造成电池板闲置浪费等问题。
阵列数应和串并联数合理配合，方便分组连线。
2）电池板一定要考虑散热问题，在夏天很热的时候因温度升高而造成功率损失不容忽视，应设计通风道。
通常单块太阳能电池之间保持间隙5至10cm，太阳能电池阵列离地的距离也在5至10cm。
3）光伏阵列电池板之间应该留有专门的清洁和维修通道。
4）光伏建筑一体化棚顶阵列应充分考虑排水问题。
5）光伏建筑一体化还要考虑安装形式适不适宜接线问题。
6）太阳能光伏阵列的安装应充分考虑其所在建筑本身结构的承重能力，支架的承重点要绝对保证座落在建筑主体大梁上，以免留下安全隐患或是造成施工事故。
7）在太阳能光伏阵列的安装需要破坏棚顶部分结构时，应充分论证，在不影响棚体安全与防水条件的情况下进行。
8）如果整个系统由多个子系统构成，太阳能光伏阵列的安装应注意考虑各个子系统的均衡，与配电房间的距离等。
9）在太阳能光伏组件安装时，应尽量避免在风大天气，以防安装组件时因风大而对施工人员人身安全或是组件本身的结构造成非预期的危害或是损害。
（4）太阳能光伏阵列支架设计的基本要求：
1）应遵循用料省、造价低、坚固耐用、安装方便的原理进行太阳能光伏阵列支架的设计生产和制造。
2）太阳能光伏阵列支架应选用钢材或铝台金材料制造，其强度应可承受12级大风的破坏。
3）太阳能光伏阵列支架的金属表面，应镀锌、镀铝或涂防锈漆，防止生锈腐蚀。
4）在设计太阳能光伏阵列支架时，应考虑当地纬度和日照资源等因素。
既要考虑与建筑本身的结合度，也要在这个基础上充分优化调整太阳能光伏阵列的向日倾角和方位角的结构，以便充分地接受太阳辐射能，增加太阳能光伏阵列的发电量。
5）太阳能光伏阵列支架的连接件，包括组件和支架的连接件、支架与螺栓的连接件以及螺栓与方阵
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