8KW太阳能系统技术方案.docx

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8KW太阳能系统技术方案

8KW太阳能光伏发电

设计方案

北京哈博太阳能电力有限公司

2014年9月13日

一、北京五航星太阳能科技发展有限公司简介

北京五航星太阳能科技发展有限公司，是2006年注册于中关村科技园丰台分园的国家高新科技企业。

多年来由中科院、建工院、航天部等院的专家鼎力为公司提供技术支持，在新能源领域里突破了多项国家发明专利，被北京市知识产权局认定为“2010年北京专利试点单位”，其中太阳能热泵供暖项目被建设部定为国家“十一五”示范工程，并受到了国家发改委、环保总局、财政部、铁道部、建设部、科技部等部委领导的高度重视，各部委领导在参观了我公司国内首家研发的太阳能热泵供暖的大型示范工程后，对于示范工程所产生的政治效益、社会效益、生态效益和经济效益给予了充分肯定，被誉为“能源的革命，历史的突破”。

公司始终遵循“质量第一，顾客至上、公益为先、产业报国”的经营理念，发扬“团结、求实、创新、奉献”的企业精神，恪守公司对产品质量的承诺。

主要产品有太阳能无碳供暖、制冷、供热水三合一工程、太阳能中央热水工程、空气源热泵机组、水源热泵机组、地源热泵机组、余热利用设备和太阳能风能发电工程、太阳能路灯、风光互补路灯、太阳能光电设备等新能源产品。

二、8KW光伏并网系统设计

本系统属于太阳能光伏并网分布式发电，发电量约为8KW。

太阳能光伏组件分布安装在建筑物顶端，以减少占地面积。

1.系统的主要构成

8KW太阳能光伏并网发电系统的主要构成如下：

1）太阳能电池组件方阵；

2）太阳能电池方阵支架及基础；

3）直流侧防雷汇流箱；

4）光伏并网逆变器；

5）交流防雷配电箱；

6）监控测量和计量系统；

7）整个系统的连接线以及防雷接地装置等。

2.系统的主要配置说明

1）配置总说明

（1）光伏系统的并网点选择低压配电柜；

（2）在并网逆变器的直流输入端加装直流配电接线箱；

（3）并网逆变器采用单相交流220VAC输出方式。

2）太阳能电池组件阵列

（1）电池组件的主要参数

光伏电池组件的主要技术参数见表2-1。

表2-1光伏电池组件的主要技术参数

序号

参数

数值

1

输出峰值功率/Wp

250

2

峰值电压/V

36.0

3

峰值电流/A

6.95

4

开路电压/V

43.0

5

短路电流/A

7.63

6

外形尺寸/mm

1945×975

（2）阵列设计

系统选用功率为250W的电池组件，其峰值输出电压为36.0V，开路电压为43.0V，共配置32块，采用8块电池组件一组进行串联为一个光伏方阵，共配置4个光伏方阵（要求方阵朝向一致），电池组件总功率为8.0KW。

表2-2光伏电池阵列的主要技术参数

序号

参数

数值

1

工作电压/V

36.0×8=288

2

开路电压/V

43.0×8=344

3

工作电流/A

6.95×1=6.95

4

短路电流/A

7.63×1=7.63

5

转换效率（%）

≥14

6

工作温度/℃

-40~90

（3）光伏电池阵列的技术要求

a．采用高效率晶体硅光伏电池片，转换效率≥14%；

b．使用寿命≥25年，衰减小；

c．采用无螺钉紧固铝合金边框，便于安装，抗机械强度高；

d．采用高透光率钢化玻璃封装，透光率和机械强度高；

e．采用密封防水的多功能接线盒。

（4）阵列支架

光伏电池支架采用混凝土标桩、槽钢底框、角钢支架，支架倾角40°。

3）光伏并网逆变器

系统设计分成2个4kW并网发电单元，总设计功率8kW。

选用合肥阳光电源有限公司SG4KTL-M并网逆变器2台。

4）直流侧汇流箱及直流防雷配电箱

为了减少光伏阵列到逆变器之间的连接线，方便日后维护，本系统在室外配置光伏阵列防雷汇流箱，该汇流箱可直接安装在支架上。

直流防雷汇流箱（简称“汇流箱”），该汇流箱为6进1出，即将6路光伏阵列汇流成1路直流输出，每个4kW逆变器需要配置汇流箱1台。

整个8KWp并网系统需配置2台光伏阵列防雷汇流箱。

图2-1直流防雷汇流箱

直流防雷汇流箱技术参数：

性能

参数

光伏阵列电压范围

200-900V

最大光伏阵列并联输入路数

6

每路光伏阵列的最大电流

10A

直流总输出空开

是

光伏专用防雷模块

是

输出端子大小

M10

防护等级

IP65

环境温度

-25-+60℃

环境湿度

0-95%

宽/高/深mm

400×500×180

重量

16Kg

光伏阵列经过汇流箱汇流输出后通过电缆接至SG4KTL逆变器中，2台逆变器的交流输出再经交流开关配电柜接至电网，实现并网发电功能。

直流防雷汇流箱的每个配电单元都具有可分断的直流断路器、防反二极管和防雷器。

断路器选用ABB品牌，防雷器选用菲尼克斯品牌。

5）交流配电柜

交流配电柜主要满足以下功能需求：

（1）满足8KWp光伏发电系统的输入输出功率要求。

（2）能够在光伏发电系统与市电网之间切换，在出现光伏发电系统输出功率不足、输出电压过低等条件时自动切换到市电网线路。

（3）交流配电柜应适应于单相低压交流电网（AC220V/50Hz），应配置相应交流断路器（电气保护装置）；同时配置防雷装置，以防市电网雷击串入。

6）监控测量和计量系统

此外，该系统应配置1套通信监控测量装置，通过RS485或Ethernet通信接口可实时监测并网发电系统的工作状态和运行数据，内部保存的数据记录可供给专业技术人员进行系统的分析。

采用高性能工业控制PC机作为系统的监控主机，配置光伏并网系统多机版监控软件，采用RS485通讯方式，连续每天24小时不间断对所有并网逆变器的运行状态和数据进行监测。

（1）监控主机的照片和系统特点如下：

✧嵌入式低功耗Eden处理器；

✧带LCD/CRTVGA；

✧以太网口；

✧RS232/RS485通讯接口；

✧USB2.0；

✧256M内存（可升级）；

✧40G笔记本硬盘（可升级）；

✧工控机和所有光伏并网逆变器之间的通讯采用RS485总线通讯方式。

（2）光伏并网系统的监测软件可连续记录运行数据和故障数据如下：

实时显示电站的当前发电总功率、日总发电量、累计总发电量、累计CO2总减排量以及每天发电功率曲线图。

可查看每台逆变器的运行参数，主要包括：

A、直流电压

B、直流电流

C、直流功率

D、交流电压

E、交流电流

F、逆变器机内温度

G、时钟

H、频率

J、当前发电功率

K、日发电量

L、累计发电量

M、累计CO2减排量

N、每天发电功率曲线图

监控所有逆变器的运行状态，采用声光报警方式提示设备出现故障，可查看故障原因及故障时间，监控的故障信息至少包括以下内容：

A、电网电压过高；

B、电网电压过低；

C、电网频率过高；

D、电网频率过低；

E、直流电压过高；

F、逆变器过载；

G、逆变器过热；

H、逆变器短路；

I、散热器过热；

J、逆变器孤岛；

K、DSP故障；

L、通讯失败；

（3）监控软件具有集成环境监测功能，主要包括日照强度、风速、风向、室外和室内环境温度和电池板温度等参量。

（4）监控装置可每隔5分钟存储一次电站所有运行数据，可连续存储20年以上的电站所有的运行数据和所有的故障纪录。

（5）可提供中文和英文两种语言版本。

（6）可长期24小时不间断运行在中文WINDOWS2000，XP操作系统。

（7）监控主机同时提供对外的数据接口，即用户可以通过网络方式，异地实时查看整个电源系统的实时运行数据以及历史数据和故障数据。

（8）显示单元可采用大液晶电视，具有非常好的展示效果。

7）防雷接地装置

根据整个系统情况合理设计接地装置及防雷措施。

3.光伏并网逆变器性能特点及技术参数

此次光伏并网发电系统设计，配置2台型号为SG4KTL并网逆变器，组成8KWp并网发电系统。

SG4KTL为单相无变压器组串型并网型逆变器，逆变器将光伏电池产生的直流电转换成符合电网要求的交流电并馈入电网。

逆变器仅适用于并网发电系统中，切勿在逆变器和交流侧断路器之间连接本地负载，如家用电器、照明及电机负载等。

并网逆变器采用最大功率点跟踪技术，最大限度地把光伏电池板转换的电能送入电网。

逆变器自带的显示单元可显示光伏电池阵列电压、电流，逆变器输出电压、电流、功率、累计发电量、运行状态、异常报警等各项电气参数。

同时具有标准电气通信接口，可实现远程监控，具有多种并网保护功能（如孤岛效应等）、多种运行模式，具有可靠性高、对电网无谐波污染等特点。

SG4KTL光伏并网逆变电源智能化程度高，每天自动启停工作，无需人为控制。

在逆变电源的最上端有状态显示LED灯（显示逆变器的当前工作状态），LCD显示面板可供用户查询逆变器的运行信息记录、故障记录，也可进行逆变器的参数设置。

可选配的直流开关，安全切断直流侧电流的保护性器件。

逆变器主回路示意图：

该逆变器的功能如下：

1）电能逆变（逆变器将直流电转换为符合当地电网要求的交流电），采用太阳电池组件最大功率点跟踪技术（MPPT）。

2）数据存储和显示（逆变器存储包括运行信息和故障记录等基本数据，并显示在液晶显示屏上）。

人性化的LCD液晶界面，中英文菜单，通过按键操作，液晶显示屏可显示实时各项运行数据、实时故障数据、历史故障数据、总发电量数据和历史发电量数据。

（1）直流侧电压

（2）直流侧电流

（3）光伏组串的输入功率

（4）输出功率

（5）当前输出电压

（6）当前输出电流

（7）当前输出电能的频率

（8）逆变器当前温度

（9）当天发电量

（10）逆变器累计发电量

（11）CO2减排量

（12）当前月累计发电量总和

（13）累积运行时间

（14）当天运行时间总和

3）参数配置（逆变器为优化运行提供各种参数配置）。

4）通讯接口（标准RS485接口或者WiFi连接到光伏发电系统等监测设备）。

5）宽直流输入电压范围（170V～500V），整机效率高达95%；

6）保护功能包括：

（1）短路保护

（2）绝缘电阻接地监测

（3）逆变器输出电压监测

（4）逆变器输出频率监测

（5）剩余电流保护

（6）交流输出的直流分量监测

（7）防孤岛保护

（8）环境温度监测

（9）直流过压保护

（10）过流保护

（11）过温保护

7）逆变器具有CE认证资质部门出具的CE安全证书。

表3-1并网逆变器技术参数

序号

参数

数值

1

额定容量

4KW

最大输入电压

550V

启动电压

150V

2

直流额定输入电压

370V

满载MPP电压范围

170~500V

最大直流功率（DC1/DC2）

4300W（3000W/3500W）

3

最大输入电流（DC1/DC2）

26A（10A/16A）

4

每一组串最大输入电流

10A

PV电池板短路电流（DC1/DC2）

32A（12A/20A）

两路MPPT最大输入组串数（DC1/DC2）

1/1

额定输出功率

4000W

最大输出电流

20A

额定输出电压

230VAC（单相）

额定电压范围

180~276Vac（符合相应国家电网指令要求）

额定电网频率

50Hz/60Hz

允许电网频率

45~55Hz/55~65Hz（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）

直流分量

＜0.5%

5

交流输出功率因数

0.99

保护

孤岛保护、直流反接保护、交流短路保护、漏电流保护、过压保护。

防护等级

IP65

通讯

RS485，WiFi（可选）

4.系统设计说明

1）电池组件的串并联设计

根据并网逆变器的MPPT电压范围，经过计算，逆变器的串并联数量设计如下表所示。

逆变器

每台逆变器对应的电池组件

型号

数量

串并联

数量

SG4KTL

2台

8串2并

16块

逆变器每个电池串列按照8块电池组件串联设计而成。

2）光伏并网系统电气设计框图及描述如图所示。

1#~4#光伏方阵光伏方阵防雷汇流箱（2台）SG4KTL逆变器N1、N2交流防雷配电箱（1台，与交流电网连接），同时逆变器通过RS485与监控测量系统进行通信。

3）光伏阵列防雷汇流箱

光伏阵列防雷汇流箱的主要性能特点如下：

（1）户外壁挂式安装，防水、防锈、防晒、能够满足户外安装使用要求；

（2）可同时接入6路光伏阵列，每路光伏阵列的最大允许电流为10A；

（3）光伏阵列的最大允许开路电压值为900V；

（4）每路太阳能电池串列配有光伏专用高压直流熔丝进行保护，其耐压值不小于1000V；

（5）直流输出母线的正极对地、负极对地、正负极之间配有光伏专用高压防雷器，防雷器采用菲尼克斯品牌；

（6）箱中装有熔断丝（6路）、直流母线（正负各一段）、防雷器1个、断路器1个。

4）监控测量和计量系统

采用高性能工业控制PC机作为系统的监控主机，配置光伏并网系统多机版监控软件，采用RS485通信方式，连续每天24h不间断对所有并网逆变器的运行状态和数据进行监测。

5）系统防雷接地装置

为了保证本工程光伏并网发电系统安全可靠，保证系统在雷雨等恶劣天气下能够安全运行，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。

系统的防雷接地装置措施有多种方法，主要有以下几个方面供参考。

（1）地线是避雷、防雷的关键，在进行配电室基础建设和太阳能电池方阵基础建设的同时，选择配电室附近土层较厚、潮湿的地点，挖1~2m深地线坑，采用40mm扁钢，添加降阻剂并引出地线，引出线采用截面积35mm2的铜芯电缆，接地电阻应小于4欧姆。

（2）在配电室附近建一避雷针，高15m，并单独做一地线，方法同上。

（3）直流侧防雷措施：

电池支架应保证良好的接地，太阳能电池阵列连接电缆接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，经过多级防雷装置可有效地避免雷击导致设备的损坏。

（4）交流侧防雷措施：

每台逆变器的交流输出分别经低压交流防雷接入电网，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地。

6）配电室设计

由于并网发电系统没有蓄电池及太阳能充放电控制器及交直流配电系统，因此，如果条件允许的话，可以将并网发电系统逆变器放在并网点的低压配电室内。

5.系统主要配置表如下：

3KW光伏发电系统配置价格表：

名称

型号/规格

单位

数量

单价（元/W）

总价（元）

光伏组件

多晶硅250Wp

Wp

32

10

80000

光伏支架

型钢结构

吨

1.34

8500

11390

并网逆变器

SG4KTL

台

2

直流汇流箱

台

2

4500

9000

交流配电柜

GGD/GCS（400V）

台

1

28000

动力电缆

ZR-YJV22－3*4

米

400

光伏电缆

YJVR－4mm2

米

200

5

辅料

批

1

96000

96000

监控系统

套

1

240000

240000

机电安装费

人工、机械

1

90000

90000

土建费

1　

0

0

小计

企业管理费

元

规费

元

利润

元

税金

元

工程总造价

壹百万圆整　960,000.00元

说明：

以上报价不含高压部分（即发出电压为220V或者380V）！

此价格仅为评估值，具体价格需根据项目自身因素进行调节。