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 光伏并网发电系统方案

 

第一章 前言 ...................................................................... 3

1. 建设背景 ...................................................................... 3

1.1 建设背景描述.................................................................. 3

1.2 产品简介 ..................................................................... 3

2. 太阳能的环境分析 .............................................................. 3

3. 现场环境分析 .................................................................. 4

4. 综合效益评估分析 .............................................................. 5

第二章 太阳能发电系技术 .......................................................... 5

1. 并网发电系统的原理及组成 ...................................................... 5

2. 本次太阳发电系统 .............................................................. 5

3. 并网型太阳能发电系统架构 ....................................................... 6

4. 并网型太阳能发电系统架构的选择 ................................................. 7

第三章 发电系统设计方案 ........................................................... 7

1. 系统设计依据的标准 ............................................................. 8

2. 系统的构成 ..................................................................... 8

3. 系统电路设计 ................................................................... 8

第四章 多晶硅太阳能模块设计与选用 .................................................. 8

1. 电池组件的选择 ................................................................. 8

2. 电池串联计算 ................................................................... 9

3. 电池与并网逆变器的选择 .......................................................... 9

第五章 并网型光伏逆变器介绍 ........................................................ 9

第六章 分布式直流汇流箱设计 ........................................................ 10

第七章 系统设备总表 ................................................................ 12

 

 

第一章 前 言


1. 建设背景
1.1 建设背景描述
  当今社会在飞速发展,与此同时,全球能源危机也越来越严重,煤炭、石油价格在上涨,煤炭和石油资源正面临枯竭。在这种情况下,人们有理由大力开拓可再生能源,比如太阳能。
  在应对气候变化、减少温室气体排放的措施中,发展新能源已成我国的战略选择。而通过可再生能源在不同领域中的不断应用与推广,还可以为城市的经济结构调整与转型助一臂之力。
  总之,利用太阳能ope体育,鼓励大规模开发,是发展新能源是必然趋势。我们希望通过这些举措,在不久的将来,实现“有阳光就有电”的美好理想。

                                                  
1.2 选择ope体育的理由

                                            
   ope体育是太阳能发电技术的一种,是利用太阳电池板(光伏组件)将太阳光能直接转化为电能。理论上讲,ope体育技术可以用于任何需要电源的场合。    
   不论是独立使用还是并网发电,ope体育都可以提供最具性价比,且安全有效率的方案,
   我公司采用拥有多项专利及自主知识产权的创新技术。同时,良好的工艺设计、严格的生产保障的制造业一流企业所提供的产品。
   我公司根植于西北地区,在我国光伏最具发展力的区域,能够第一时间为用户服务。同时最了解西北地区人文、地理形势。可以直接为用户服务。
   我公司与业界最先进技术保持同步,与欧洲、国内等知名品牌建立合作关系,成为业内西北地区最具发展潜力的光伏集成商。
  
2. 太阳能的环境分析
   根据科学家测算,太阳照到地球上的能源总量达到12,000TW(12,000 百万兆瓦)实际可开采利用的也达到600TW,是世界上最大的能源来源。
   太阳能是取之不竭、用之不尽的、真正绿色环保的能源。太阳能的利用正好与人们的工作时间相同,能源利用效率高这就是为什么世界各国都在大力发展太阳能发电的根本原因。
   根据主要城市的辐射参数可见,临夏的日辐射量处于全国的最丰富地区,太阳能日照时间约3200小时/年。

                                           
   
3. 现场环境分析
3.1 现场环境条件
  现场环境气候:
          安装地点             临夏广河县
          当地经度             103.12(东经)
          当地纬度             35.37(北纬)
          当地海拔             1150m
          地平面日均辐射量      11,868 kJ/m2/d
          最佳?A角面日均辐射    12,138 k J/m2/d
3.2 现场安装条件
需要根据现场考察来确定组件布置、电气设备安装
4. 综合效益评估分析
  目前很多企业已经开始认识到新型能源的节能空间,及其取之不尽的动力来源和长远的利用价值。无论是从保护环境的角度,还是从节约能源的角度来说,像太阳能和风能这种新型能源都将是我们利用开发的重点能源。
根据 临夏 日照条件:
屋顶太阳能板按最佳倾角布放时,计算结果如下。
地面效益总表:
           平均太?斜面日辐射量Htp (kJ/m2*d)       12,137.97
           太阳能系?效率η                         80%
           销售电价 (RMB/kWh)                      0.96
           CO2排放销售价格(RMB/Tons)               122.76
           美元:人民币汇率                         6.82
           标准光强下平均日照?r间H (hr)             3.372
           标准光强下平均年照?r间Ha (hr)            1,230.75
           太阳能系?标称容量(Wp)                   10,000
           太阳能系统实际容量(Wp)                   10,160
           平均日发电量 (kWh)                       50
           平均年发电量 (kWh)                       16000
           年电费收入(RM B)                         15360
           折合标准煤(Tons)                         19
           CO2?p排量(Tons)                          50
           CO2排放权收入(RMB)                       6,148
           SO2?p排量(Tons)                          0.5
说明:
如果需要计算不同电价下的电费收入,只需将每千瓦时的电费乘上相应的日发电量或年发电量。


第二章、光伏并网发电系统方案
1. 并网发电系统的原理及组成
  太阳能电池发电系统是利用光生伏打效应原理制成的,它是将太阳辐射能量直接转换成电能的发电系统。它主要由太阳能电池方阵和逆变器两部分组成。如下图所示:白天有日照时,太阳能电池方阵发出的电经过并网逆变器将电能直接输送到交流电网上,或将太阳能所发出的电经过并网逆变器直接为交流负载供电。

                                                  

 

                                                   
2. 本次太阳发电系统
  本次太阳能发电系统采用并网型AC 供电系统。太阳能发出的电能与市电供电线路并联,给负载供电。这种电路架构简单,不需要蓄电池储能,太阳能发电直接送给负载或市电中。但是,当市电停电时,直/交流电力转换器会自动停止输出,以防止太阳能供电系统过载损坏,因此,此供电线路不能保证负载的不间断供电。当负载需要的电能少于太阳能发电系统输出的电能时,太阳能系统给负载供电的同时,将多于的电力送往市电(即卖电给电力公司),当太阳能系统电能不足以给负载供电时,太阳能电能全部提供给负载,不足部分由市电补充(即从电力公司买电)。
并网型AC 供电系统图:

                                                

3. 并网型太阳能发电系统架构
  并网型太阳能发电系统主要由太阳能电池板、并网型直/交流转换器、防雷系统及远程监控系统组成,太阳能发电并网系统的发电输出是高度依赖电网的,只有电网有电的情况下,太阳能发出的电才能输出。并网型太阳能发电系统共有两种电路架构,如下面描述。
  1、低压侧并网主电路如下图所示:
  此种架构主要是为了保证太阳能发出的电为本地交流负载供电,当太阳能电供给交流负载有余的情况下,向低压电网输送电力;当太阳能电不足以给交流负载供电的情况下,从低压电网提取电力,以满足负载用电需求,这种架构通常是太阳能发电规模比较小的。
高压侧并网主电路如下图所示:

                                    
此种架构主要是为了将太阳能发出的电直接输送给电网,只要太阳能系统发电,就直接输送给电网。对于大型的(MW 级)太阳能发电系统一般采取这种架构。
4. 并网型太阳能发电系统架构的选择
本案为企业自建ope体育,是小型发电规模发电并入低压220ACV 电网,鉴于以上技术经济分析及比较,选用主要设备如下:

 序号    名称 规格型号  单位   数量  备注 
 1   光伏组件 SWM240P156多晶硅太阳电池   块  42  2组21块 
 2 支架 10KW  套   
 3  并网逆变器   RPI203N  台   
 4 直流汇流箱   2进1出    防雷
 5  电缆及安装   10KW   项   


 

第三章 发电系统设计方案


1. 系统设计依据的标准
GB/T19939-2005 光伏系统并网技术要求;
GB/T20046-2006 光伏(PV)系统电网接口特性;
GB/T12325-2003 电能质量 供电电压允许偏差;
GB/T14549-1993 电能品质 公用电网谐波;
GB/T15543-1995 电能质量 三相电压允许不平衡度;
GB/T15945-1995 电能质量 电力系统频率允许偏差;
GB2297-1989 太阳光伏能源系统术语;
GB6497-1986 地面用太阳能电池标定的一般规定;
GB6495-86 地面用太阳能电池电性能测试方法;
IEEE 1262-1995 光伏组件的测试认证规范;
GB/T 14007-92 陆地用太阳能电池组件总规范;
GB/T 14009-92 太阳能电池组件参数测量方法;
GB 9535 陆地用太阳能电池组件环境试验方法;
GB/T6495.1-1996 光伏器件第1 部分:光伏电流-电压特性的测量;
GB/T6495.3-1996 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;
GB/T6495.4-1996 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
SJ/T11127-1997 光伏(PV)发电系统过电压保护—导则
GB/T9535-1998 地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型
GB/T18210-2000 晶体硅光伏(PV)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/T19064-2003 家用太阳能光伏电源系统技术条件和试验方法
GB/T61727:1995 光伏(PV)系统电网接口特性
GB/T4942.2-1993 低压电器外壳防护等级
GB/T3859-1993 半导体变流器应用导则
GB/T14598.9 辐射电磁场干扰试验
GB/T14598.14 静电放电试验
GB/T17626.8 工频磁场抗扰度试验
GB/T14598.3-93 6.0 绝缘试验
JB-T7064-1993 半导体逆变器通用技术条件
B/T60904-10 光伏器件 线性特性测量方法
Q/3201GYDY01-2002 逆变电源


2. 系统的构成
小型并网太阳能发电系统主要由下列部分构成:
太阳能电池板;
太阳能电池板支架;
分布式直流汇流箱(带防雷及信号);
分布式并网逆变器(或集中式并网逆变器);


3. 系统电路设计
   依据本项目情况,设计为 10k Wp 由 220V 低压直接并网,根据业主提供的资料,系统方案的考虑:该方案是采取 10 kWp 集中式并网逆变器为前端交流并网设备,光伏电池板采用目前主流的多晶硅板SWM240P156多晶硅太阳电池。
   . 逆变器并网系统方案:
   本次50kWp 发电系统直接并入220VAC 低压侧电力系统,直接并入企业指定并网位置,即用户侧并网。方案电路图如下:


   
                  图 1 台10KW并网逆变器的电路


4. 多晶硅太阳能模块设计与选用
4.1. 电池组件的选择
4.1.1. 本次选择多晶硅太阳能电池板,规格参数如下:
电池组件型号规格             SWM240P156
标准测试条件下峰值功率(Wp)  240
最佳工作电流(A)            7.68
最佳工作电压(V)            30
短路电流(A)                8.32
开路电压(V)                37.29
最大系统电压(V)            1000
组件效率                    13.5%
短路电流温度系数              0.049%/K
开路电压温度系数              -0.353%/K
峰值功率温度系数              -0.472%/K
输出功率公差                  3%
组件尺寸(?)                1650×990×42
重量(?)                    22.25
4.2. 电池串联计算
太阳能电池板串联后构成一串,其开路电压不能超过并网逆变器的最高输入电压,选用 台达公司的 10KWp 三相并网逆变器,允许最高输入电压为 1000 Vdc,分布式直流汇流箱内输入直流熔断器采用 1,000 Vdc,因此,确定电池模块串联后最高工作电压可选不超过 850 Vdc,且能尽量地提高太阳能板串联后的输出电压,以便满足逆变器最大功率输出。在本方案中,240Wp 多晶硅组件串联数21,串联后工作电压630.03V,开路电压807.18V。该工作电压在我司逆变器MPPT 范围内,该配置下,我司逆变器能最大化的将组件收集的太阳能转化为电能输送给电网。
10kW 网逆变器电池配置:
. 每串最高开路输出电压:37.29 × 21= 783.09Vdc
. 每串额定输出电压: 30 Vdc × 21= 630.00Vdc
. 每串额定输出功率: 240Wp × 21=5040Wp
. 2路并联功率:5040Wp*2=10.08kWp
. 单台逆变器功率:10.08kWp
4.3. 电池与并网逆变器的选择
本次选用 中达电通股份有限 公司 10 kW并网逆变器,逆变器接入240Wp组件42块,组件连接方式为21块2并。设计中每个MPPT支路接入2串组件,选用2进1出汇流箱。

5. 并网型光伏逆变器介绍
10KW并网光伏逆变器产品特色

. 适用范围广
. 具备宽广的MPP 电压范围,能适应绝大多数品牌的PV 电池模组
. 防护等级达到IP65,完全满足独立室外安装
. 广泛应用于中大型光伏并网电站
. 系统效能高
. 转换效率高达98.1%;
. 具备多重MPPT 追踪,追踪效率>99.9%
. MPPT 追踪启动电压低,每天的工作时间更长
. 稳定性强
. 直流侧输入采用限流技术,平滑输出功率曲线
. 采用智能化的气流设计和散热管理
. 选用全数字控制、薄膜电容等高性能元器件,保证稳定运行
. 符合美国、欧洲和日本的安全规格要求
. 主要参数  RPI-M30 RPI-M20 RPI-M15


一般规格
外壳             Powder coated aluminum
操作温度         -20~60℃, full power up to 40℃
相对湿度         0 ? 90% non condensing.
防护等级         IP65 (Electronics)
电气隔离         NO
安全性等级       Class I metal enclosure with protective earth
过电压类别       III
重量             71.2kg 67.2kg 67.2kg
尺寸             960 × 612 × 278 mm
连接器           Weather resistant connectors
直流侧          (Solar side)
最大输入功率     33kW 22kW 16.5kW
PV 功率建议范围  26kW ? 38kW 18kW ? 25kW 14kW ? 19kW
标称电压         630Vdc
操作电压         200 Vdc ? 1000 Vdc
初始电压         250Vdc
初始功率         40W
MPP 追踪并联输入 1 MPP tracker
分开输入         2 MPP trackers
绝对最大电压     1000 V
MPP电压范围标称功率 350 ? 800 Vdc
输入数目         4 inputs (2 MPP trackers)
额定电流         34 A * 2 30 A * 2 23 A * 2
市电侧(Grid side)
标称功率         30kVA 20kVA 15kVA
最大功率         31.5kVA 21kW 16kW
电压 3Ph,        230/400Vac (3-phase / N / PE)
标称电流         44 A 29 A 22 A
最大电流         46 A 32 A 24 A
频率
50 Hz models: 47 ? 53 Hz
60 Hz models: 57 ? 63 Hz
总谐波失真 < 3 % at rated power
本逆变器已通过“金太阳”认证


六、分布式直流汇流箱设计
   分布式直流汇流箱是将太阳能电池组矩阵的直流输出,按照太阳能控制器的要求分成若干个符合控制器输入电压及电流要求组,并通过该汇流箱汇合后集中将电能送入太阳能逆变器。因为太阳能电池组放置在室外,为避免被其它物体遮挡阳光,通常放置在最高处,很容易遭受到雷电袭击,因此,太阳能电池模块需要做好雷电防护。该分布式直流汇流箱内部配置了防雷模块,以保护太阳能控制器免受雷电袭击。
   对该直流汇流箱内防雷器件具备监控能力。其中,对防雷器件,采用带辅助触点的器件,当雷电造成防雷器件损坏后,辅助触点闭合,给出故障信号,同时因为雷击大电流流经直流电缆,导致保护输入盒式熔断器断路,防止再次雷击造成后面设备(如防逆二极管模块及并网逆变器)的损坏。当雷击故障发生后,维护人员收到监控发出的故障及定位信息,能及时对损坏器件进行更换修复。当太阳能电池板开路、输入盒式熔断器断开或防逆二极管损坏,造成一组太阳能方阵没有输出,监控通过对逆变器的输入状况分析,可以告警并定位故障。

七、系统设备总表
太阳能发电系统前端设备总表:

 序号    名称 规格型号  单位   数量  备注 
 1   光伏组件 SWM240P156多晶硅太阳电池   块  42  2组21块 
 2 支架 10KW  套   
 3  并网逆变器   RPI203N  台   
 4 直流汇流箱   2进1出    防雷
 5  电缆及安装   10KW   项   


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