XX工程学院分布式光伏发电可行性研究报告文档格式.docx
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2001年、2002年、2003年2004年全社会用电量分别比上年增长2.1%、5.84%、12.16%、12.32%，全省用电量呈现加速增长趋势。
2005年最大电力缺额2578MW，到2010年电力缺额为5711MW。
为了改变这种用电紧张的局面，除了正常受入黑龙江省、吉林省的盈余电力外，“十五”期间应适当考虑在辽宁本省加强电源点建设的工作。
因此，建设光伏发电站，探索新能源发电，对于满足辽宁地区负荷增长的需要，振兴东北老工业基地是非常必要的。
2.3地区环境保护
光伏系统应用是发展光伏产业的目的所在，它的应用情况代表着一个国家或地区对光伏产业的重视程度，标志着当地政府对能源及环境的认识水平。
该电站的建成每年可减排一定数量的CO2，在一定程度上缓解了环保压力。
3项目任务与规模
本工程建设于沈阳工程学院现有建筑的楼顶屋面上。
项目总装机容量是2.2MWp，25年年均发电量约为230.68万kWh。
采用多晶硅光伏组件，光伏组件分别铺设在学校内的各个楼顶上，可铺设太阳能电池方阵的屋顶总面积约为58336平方米。
4太阳能资源
辽宁省太阳资源具体的分布如下：
图4.1辽宁省太阳能资源分布图
根据上图，可以看出辽宁沈阳为太阳能资源中等地区，年日照数在2200-3000小时，年辐射总量达到5000-5850MJ/㎡，相当于日辐射量3.8～4.5KWh/㎡。
沈阳市属北温带大陆季风气候区，由于北部蒙古高原的干燥冷空气经常侵入，形成了半干旱半湿润易旱地区。
主要气候特点为四季分明，雨热同季，日照充足，日温差较大，降水偏少。
春季少雨多旱风，夏季炎热雨集中，秋季晴朗日照足，冬季寒冷降雪稀。
全年平均气温5.4℃～8.7℃，最高气温37℃，最低气温-36.9℃。
年均日照时数2850～2950小时,日照率63—68%。
沈阳地区太阳能辐射量年际变化较稳定，其数值区间稳定在3828.69～5507.17MJ/㎡之间，年平均辐射总量为5154.68MJ/㎡。
年降水量450～580mm,平均614.7mm，多集中在7～9月份,无霜期120～155天。
属太阳能资源较丰富区，位于全省前列。
4.1太阳能资源分析
项目所在地多年平均太阳辐射量5200.48MJ/m²
/a，属我国第三类太阳能资源区域，但从气象部门获得的太阳能总辐射量是水平面上的，实际光伏组件在安装时通常会有一定的倾角以尽可能多的捕捉太阳能。
混凝土屋顶选择南向倾角41度。
1、沈阳地区的年太阳总辐射为5200MJ/m2左右，即1444kW·
h/m2左右；
近6年（2004～2009年），年平均太阳总辐射量偏低，为5101.8MJ/m2，即1417.2kW·
h/m2。
该地区的年日照时数为2800h左右，年日照百分率为63%左右，太阳能资源处于全省前列。
2、太阳能资源以春季和夏季较好、冬季最差为主要特征。
其中，5月份太阳辐射最强，可达到620MJ/m2左右，12月份辐射最弱，为206MJ/m2左右。
春、夏、秋、冬四季总辐射量分别约占年总辐射量的31.31%、33.25%、21.01%和14.43%左右。
3、从日平均状况看，11~14时的太阳辐射较强，可占全天辐射量的53%左右，是最佳太阳能资源利用时段，12时前后辐射最强。
4、日照时数以7.5h左右的天数最多，全年可达到60天左右，占14%以上；
6.1~12.0h区间的天数较多，总天数为250天以上，可占全年的69%，年可利用率较高。
综上所述，沈阳市太阳能资源丰富，属辽宁省太阳能资源丰富区，可以开展太阳能发电和太阳能资源热利用项目。
4.2太阳能资源初步评价
项目所在地太阳能资源条件较好，由于交通运输等条件较好，并网接入条件优越，可以建设屋顶太阳能光伏并网电站。
光伏电站角度的选取采用“四季均衡，保证弱季”的原则。
本项目太阳能电池板采用按最佳倾角41°
的方式安装在楼顶屋面上，系统年平均峰值日照时间为4.5小时，年日照总量为1600小时。
5网架结构和电力负荷
5.1电力负荷现状
沈阳工程学院配电服务范围内2011年最大用电负荷为2400千瓦，最小用电负荷为0.2千瓦。
配电区内输电电压为10/0.4千伏，变电站容载比为1.25。
变压器7台，其中2*1600kVA有1台，2*630kVA共6台，总容量1.07万千伏安。
表5.1沈阳工程学院变电站基本负荷资料汇总表
序号
项目
数值
单位
备注
1
变电站
1.1
最大负荷
2400
kW
峰值负荷
1.2
最小负荷
0.2
1.3
变电站年停电时间
10-18
min
1.4
容载比
1.25
1.5
配电变压器数量
7
台
根据配电变压器数量逐个填写配电变压器相关数据
1.6
日典型负荷
630
96点/日，表格
2
配电变压器1
2.1
变电容量
0.63*2
KVA
2.2
电压等级
10/0.4
kV
2.3
低压侧馈线回路数
14
回
2.4
低压侧馈线导线截面
各路不同
mm2
3
配电变压器2
3.1
3.2
3.3
3.4
5.2.电站厂址选择
沈阳工程学院分布式光伏发电项目拟选址在工程学院现有的建筑物楼顶上建设太阳能电站，在开发利用太阳能资源的同时节省了土地资源。
根据光伏电站的区域面积、太阳能资源特征、安装条件、交通运输条件、地形条件，结合沈阳气象站的相关资料等，同时考虑光伏电站的经济性、可行性，初步规划出分布式光伏发电项目。
该项目建设地点完全按照国家有关规定规划建设，经实际考察，无遮挡现象，具有以下特点：
（1）富集的太阳光照资源，保证很高的发电量；
（2）靠近主干电网，以减少新增输电线路的投资；
（3）主干电网的线径具有足够的承载能力，在基本不改造的情况下有能力输送光伏电站的电力；
（4）离用电负荷近，以减少输电损失；
（5）便利的交通、运输条件和生活条件；
（6）能产生附加的经济、生态效益，有助于抵消部分电价成本；
（7）良好的示范性，国家电网启动分布式光伏发电支持政策。
6太阳能光伏发电系统设计
6.1光伏组件选择
6.1.1标准和规范
（1）IEC61215晶体硅光伏组件设计鉴定和定型
（2）IEC6173O.l光伏组件的安全性构造要求
（3）IEC6173O.2光伏组件的安全性测试要求
（4）GB/T18479-2001《地面用光伏（PV）发电系统概述和导则》
（5）SJ/T11127-1997《光伏（PV）发电系统过电压保护—导则》
（6）GB/T19939-2005《光伏系统并网技术要求》
（7）EN61701-1999光伏组件盐雾腐蚀试验
（8）EN61829-1998晶体硅光伏方阵I-V特性现场测量
（9）EN61721-1999光伏组件对意外碰撞的承受能力（抗撞击试验）
（10）EN61345-1998光伏组件紫外试验
（11）GB6495.1-1996光伏器件第1部分:
光伏电流－电压特性的测量
（12）GB6495.2-1996光伏器件第2部分:
标准太阳电池的要求
（13）GB6495.3-1996光伏器件第3部分:
地面用光伏器件的测量原理及标准光谱辐照度数据
（14）GB6495.4-1996晶体硅光伏器件的I-V实测特性的温度和辐照度修正方法。
（15）GB6495.5-1997光伏器件第5部分:
用开路电压法确定光伏（PV）器件的等效电池温度（ECT）。
（16）GB6495.7-2006《光伏器件第7部分：
光伏器件测量过程中引起的光谱失配误差的计算》
（17）GB6495.8-2002《光伏器件第8部分:
光伏器件光谱响应的测量》
（18）GB/T18210-2000晶体硅光伏（PV）方阵I-V特性的现场测量
（19）GB/T18912-2002光伏组件盐雾腐蚀试验
（20）GB/T19394-2003光伏（PV）组件紫外试验
（21）GB/T13384—1992机电产品包装通用技术条件
（22）GB/T191-2008包装储运图示标志
（23）GB20047.1-2006《光伏（PV）组件安全鉴定第1部分：
结构要求》
（24）GB20047.2-2006《光伏（PV）组件安全鉴定第2部分：
试验要求》
（25）GB6495-86地面用太阳能电池电性能测试方法；
（26）GB6497-1986地面用太阳能电池标定的一般规定；
（27）GB/T14007-1992陆地用太阳能电池组件总规范；
（28）GB/T14009-1992太阳能电池组件参数测量方法；
（29）GB/T9535-1998地面用晶体硅太阳电池组件设计鉴定和类型；
（30）GB/T11009-1989太阳电池光谱响应测试方法；
（31）GB/T11010-1989光谱标准太阳电池；
（32）GB/T11012-1989太阳电池电性能测试设备检验方法；
（33）IEEE1262-1995太阳电池组件的测试认证规范；
（34）SJ/T2196-1982地面用硅太阳电池电性能测试方法；
（35）SJ/T9550.29-1993地面用晶体硅太阳电池单体质量分等标准；
（36）SJ/T9550.30-1993地面用晶体硅太阳电池组件质量分等标准；
（37）SJ/T10173-1991TDA75单晶硅太阳电池；
（38）SJ/T10459-1993太阳电池温度系数测试方法；
（39）SJ/T11209-1999光伏器件第6部分标准太阳电池组件的要求；
（40）DGJ32/J87-2009《太阳能光伏与建筑一体化应用技术规程》；
上述标准、规范及规程仅是本工程的最基本依据，并未包括实施中所涉及到的所有标准、规范和规程，并且所用标准和技术规范均应为合同签订之日为止时的最新版本。
6.1.2主要性能、参数及配置
6.1.2.1主要性能
光伏组件为室外安装发电设备，是光伏电站的核心设备，要求具有非常好的耐侯性，能在室外严酷的环境下长期稳定可靠地运行，同时具有高的转换效率。
本工程采用245Wp组件。
6.1.2.2设备主要参数
表6.1太阳电池组件技术参数
太阳电池种类
多晶硅
指标
数据
峰值功率
Wp
245
功率偏差
w
0/+3
组件效率
%
14.7
开路电压（Voc）
V
37.2
短路电流（Isc）
A
8.37
工作电压（Vmppt）
30.4
工作电流（Imppt）
7.89
系统最大耐压
Vdc
1000
尺寸
mm
1650*992*40
重量
kg
19.5
峰值功率温度系数
%/K
-0.43
开路电压温度系数
-0.32
短路电流温度系数
0.047
运行温度范围
℃
-40～+85
最大风/雪负载
Pa
2400/5400
注：
上述组件功率标称在标准测试条件（STC）下：
1000W/m2、太阳电池温度25℃
6.2光伏阵列的运行方式设计
6.2.1光伏电站的运行方式选择
本项目计划于沈阳工程学院楼顶斜屋安装面铺设光伏发电系统，楼顶可铺设电池板面积约为58336平方米，可安装太阳能电池板2286.78kWp，装机容量约2.2MW。
为了减少光伏阵列到逆变器之间的连接线及方便日后维护，建议配置光伏阵列汇流箱，该汇流箱可直接安装在电池支架上，汇流箱的输出经直流线缆接至配电房内直流配电柜，经直流配电后接至并网逆变器，逆变器的交流输出经交流配电柜接至防逆流控制柜，输出0.4KV,50Hz三相交流电源，实现用户侧并网发电功能。
6.2.2倾角的确定
根据本项目的实际情况，结合沈阳本地太阳辐射资源情况，保持原有建筑风格，学校楼顶屋面采用41度倾角布置。
6.3逆变器选型
光伏并网发电系统由光伏组件、并网逆变器、计量装置及配电系统组成。
太阳能能量通过光伏组件转换为直流电力，在通过并网逆变器将直流电转换为电网同频率、同相位的正弦波电流，一部分给当地负载供电，剩余电力馈入电网，本系统逆变器采用合肥阳光电源有限公司生产的型号为SG100K3，功率为100KW的逆变器。
这样根据光伏组件的电压变化和温变化范围，可保证绝大多数直流输出电压范围均在MPPT范围内，汇流后进入一台逆变器可保证输出电压变化不超出设备最大功率跟踪范围内（450V-820V），并不超过设备安全电压1000V。
阳光电源生产的光伏并网逆变器具有根据天气变化自动启停及最大功率跟踪控制功能。
当系统出现异常时可以使逆变器自动停止工作并安全与系统脱离。
逆变器的控制选用电压型电流控制方式，输出基波功率因数大于等于95%，电流各次谐波不得大于3%。
图6-2SG100K3逆变器外观图
SG100K3逆变器具有以下特点：
和谐电网•零电压穿越功能
•有功功率连续可调（0～100%）功能
•无功功率可调，功率因数范围超前0.9至滞后0.9
高效发电•含变压器最高转换效率达97.0%
•高精度电能计量装置
方案灵活•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）
其主要技术参数列于下表：
表6-2SG100K3并网逆变器性能参数表
型号
SG100K3
直流侧参数
最大直流电压
900Vdc
最大直流功率
113kWp
满载MPP电压范围
450~820V
最大输入电流
250A
交流侧参数
额定输出功率
100kW
额定电网电压
400Vac
允许电网电压
310~450Vac
额定电网频率
50Hz/60Hz
允许电网频率
47~51.5Hz/57~61.5Hz
总电流波形畸变率
<
3%（额定功率）
功率因数
>
0.99（额定功率）
系统
最大效率
97.0%（含变压器）
欧洲效率
96.4%（含变压器）
防护等级
IP20（室内）
允许环境温度
-25~+55℃
冷却方式
风冷
允许相对湿度
0~95%,无冷凝
允许最高海拔
6000米
显示与通讯
显示
触摸屏
标准通讯方式
RS485
可选通讯方式
以太网/GPRS
机械参数
外形尺寸（宽x高x深）
1015x1969x785mm
净重
925kg
选择使用的阳光电源的SG50K3电站型光伏逆变器；
转换效率高达98.7%；
户内型、户外型、集装箱型产品设计；
适用于大中型电站项目，具有适应各种自然环境、符合各项并网要求、发电量高、可靠稳定的特点。
图6-3SG50K3逆变器外观图
表6-3SG50K3并网逆变器性能参数表
型号
SG50K3
输入数据
最大直流输入功率（W）
57kWp
直流输入电压范围，MPPT（V）
450-820
允许最大直流输入电压（V）
900
允许最大直流输入电流（A）
130
输出数据
额定交流输出功率（W）
50kW
额定电网电压（V）
440Vac
最大交流输出电流（A）
80
电网工作频率范围（Hz）
50/60
0.95
电流总谐波畸变率THD（%）
3%
效率
最大效率（%）
96.6%
欧洲效率（%）
95.7%
保护功能
过/欠压保护，过/欠频保护，防孤岛效应保护，过流保护，防反放电保护，极性反接保护，过载保护，过温保护
防护等级及环境条件
外壳防护等级
IP20
工作环境温度（℃）
-25~+55
最高海拔（m）
2000
相对湿度
95%,无冷凝
显示和通讯
LCD液晶触摸显示屏
RS-485、以太网
电网监测
具备
接地故障监测
认证情况
金太阳认证（鉴衡CGC认证）
体积和重量
宽/高/深（mm）
820/1984/646
重量（kg）
643
6.4光伏阵列设计及布置方案
6.4.1光伏方阵容量
以教学楼D座为例进行设计，D座楼顶并网发电系统将采用分布式并网的设计方案，单台并网逆变器装机容量为100KW，容量103.6kW的太阳能电站通过1台SG100k3并网逆变器接入0.4kV交流电网实现并网发电。
下面以单机100KW光伏组件汇入并网逆变器为例，进行并网电站的设计。
本项目的电池组件可选用英利公司自产的功率245Wp的多晶硅太阳电池组件，其工作电压约为30.2V，开路电压约为37.8V。
根据SG100k3并网逆变器的MPPT工作电压范围（450V～820V），每个电池串列按照20块电池组件串联进行设计，100kW的并网单元需配置20个电池串列，逆变器装机容量为100KW，需太阳能电池板共400块。
为了减少光伏电池组件到逆变器之间的连接线，以及方便维护操作，建议直流侧采用分段连接，逐级汇流的方式连接，即通过光伏阵列防雷汇流箱（简称“汇流箱”）将光伏阵列进行汇流。
此系统还要配置直流防雷配电柜，该配电柜包含了直流防雷配电单元。
其中：
直流防雷配电单元是将汇流箱进行配电汇流接入SG100k3逆变器；
经三相计量表后接入电网。
另外，系统应配置1套监控装置，可采用RS485或Ethernet（以太网）的通讯方式，实时监测并网发电系统的运行参数和工作状态。
100KW光伏并网发电示意图如图6-1所示。
D座项目将1台逆变器并联接入0.4KV电网。
图6-4并网发电示意图
本项目光伏组件铺设在工程学院的各个楼顶的屋面上。
各区域面积及装机容量如表6.4所示：
表6.4沈阳工程学院分布式光伏电站项目汇总表
名称
楼顶面积（m2）
装机容量（kW）
国际交流中心
1368
53.6256
大学生活动中心
3786
148.4112
行政楼
2667
104.5464
教学楼A座
2636
103.3312
教学楼B座
1105
43.316
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