XX矿区固定式太阳能电池方阵光伏发电系统项目设计施工可行性方案.docx
- 文档编号:10518147
- 上传时间:2023-02-17
- 格式:DOCX
- 页数:23
- 大小:504.67KB
XX矿区固定式太阳能电池方阵光伏发电系统项目设计施工可行性方案.docx
《XX矿区固定式太阳能电池方阵光伏发电系统项目设计施工可行性方案.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《XX矿区固定式太阳能电池方阵光伏发电系统项目设计施工可行性方案.docx(23页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
XX矿区固定式太阳能电池方阵光伏发电系统项目设计施工可行性方案
XX矿区固定式太阳能电池方阵光伏发电系统项目设计施工可行性方案
目录
第一章太阳能发电原理及特点-----------------------------------------------3
1.1太阳能电池---------------------------------------------------------3
1.2太阳能系统特点---------------------------------------------------3
1.3并网太阳能系统发电方式------------------------------------------4
第二章项目概况及设计说明------------------------------------------------6
2.1项目概况-----------------------------------------------------------6
2.2设计依据-----------------------------------------------------------6
2.3设计说明-----------------------------------------------------------7
2.4设计原则-----------------------------------------------------------7
第三章工程初步设计方案--------------------------------------------------7
3.1系统构成-----------------------------------------------------------7
3.2自然条件-----------------------------------------------------------8
3.3太阳能电池阵列设计----------------------------------------------11
3.4方阵支架基础设计-------------------------------------------------17
3.5电站防雷和接地设计----------------------------------------------17
3.6智能汇流箱设计---------------------------------------------------18
3.7直流配电柜设计---------------------------------------------------18
3.8光伏并网逆变器---------------------------------------------------18
3.9发电机计量系统配置方案------------------------------------------20
3.10数据采集方案-----------------------------------------------------21
第四章电气系统安全性设计----------------------------------------------22
4.1防逆流装置设计-----------------------------------------------------22
4.2防孤岛效应设计-----------------------------------------------------22
第五章电气系统构成选型设计-------------------------------------------22
5.1逆变器白.勺选型-----------------------------------------------------23
5.2并网发电系统线缆白.勺选型设计-------------------------------------25
第六章光伏并网系统电气设计--------------------------------------------25
第一章太阳能发电原理及特点
1.1太阳能电池
太阳能电池是利用光伏效应将太阳能直接转换成电能白.勺装置·当N型和P型两种不同型号白.勺半导体材料接触后,由于扩散和漂移作用,在界面处形成由P型指向N型白.勺内建电场·太阳能电池吸收一定能量白.勺光子后,半导体内部产生电子—空穴对,电子带负电,空穴带正电·在P-N结内建电场白.勺作用下,电子和空穴被分离,产生定向运动,并被太阳能电池白.勺正、负极收集,在外电路中产生电流,从而获得电能·
1.2太阳能系统特点
①简单方便、安全可靠、无噪音、无空气污染、不破坏生态、能量随处可得、无需消耗燃料、无机械转动部件、维护简便、使用寿命长、建设周期短、规模大小随意、可以无人值守、也无需架设输电线路·
②系统中白.勺太阳能电池组件,使用寿命长具备良好白.勺耐候性,防风,防雹·有效抵御湿气和盐雾腐蚀,不受地理环境影响·具有稳定白.勺光电转换效率,且转换效率高·并保障系统在恶劣白.勺自然环境中能够长期可靠运行·
③太阳能组件方阵支架都有一定白.勺倾斜角度,该角度和方阵所处白.勺地理纬度和位置有关·
1.3并网太阳能系统发电方式
太阳能并网发电示意图:
太阳能组件通过合适白.勺串并联,满足并网逆变器要求白.勺直流输入电压和电流·每块组件接线盒都配有旁路二极管,防止“热斑效应”,将组件由于部分被遮荫或电池片故障而导致白.勺失效对系统效率白.勺危害降到最低·同时,太阳能方阵白.勺直流汇流箱内设置防反二极管,以防止各并联组件串之间形成回路,造成能源浪费和缩减组件白.勺寿命·
并网逆变器采用双环控制系统,实时检测电网状态,取得电网电压、电流、频率、相位等关键变量,通过计算分析,使输出电力与电网同步运行·且在运行期间,并网逆变器按工频周期检测电网状态,一旦电网异常如突然停电,压降幅度超标,并网逆变器立即触发内部电子开关,实现瞬时与电网断开·同时,并网逆变器不断检测电网状态,一旦其恢复正常并通过并网逆变器白.勺计算分析,并网逆变器将重新并网·总之,作为并网系统白.勺控制核心和直流变交流白.勺枢纽,并网逆变器高度白.勺自动化和精密白.勺检测控制功能从根本上保证了系统并网白.勺安全性和可靠性·
太阳能组件边框及其支撑结构均与建筑现有白.勺接地系统连接,并网逆变器开关柜等设备外壳接地,防止直击雷及触电危险·另外,直流和交流回路中均设有防雷模块,防止感应雷击波伤害·
系统配有完善白.勺通讯监控系统,全面检测环境和系统白.勺状态,将光照强度、环境温度、太阳能板温度、风速等环境变量和系统白.勺电压、电流、相位、功率因数、频率、发电量等系统变量通过RS485或以太网或GPRS传输直控制中心,实现远程监控;同时如将同一地区多个并网电站白.勺信息传输直同一控制中心,可方便区域白.勺电网调度管理·
并网系统可作为一种补充性能源,而不能作为后备或主要电力;这是因为其发电量相对安装场所白.勺用电量而言,一般比重不超过20%,而且由于其“孤岛保护”功能,即电网停电时,并网逆变器要与电网断开,以防止太阳能系统所发电力在电网停电检修时引发安全事故·切忌不可按照并网系统白.勺发电量而将并网系统与特定白.勺负载挂钩,即将并网系统与特定负载实现一对一供电和用电·这是因为并网系统白.勺发电量依赖于系统白.勺装机容量和天气条件(主要是光照和气温),其有效输出不是恒定白.勺而是随机波动白.勺;另一方面,负载白.勺耗电量也会随负载特性(功耗白.勺大小变化,如待机和工作时功耗明显不同)、负载投入使用白.勺频次、使用时间而随机变化,因此如将并网系统和特定负载挂钩,将很难在不同时点上实现供需平衡·理想白.勺做法是将并网系统白.勺输出直接连接在当地供电母排上,实现系统即发即用,就近使用,不足部分可从电网索取补充·
第二章项目概况及设计说明
2.1、项目概况
该矿有2×400kva变压器供电,互为备用·用电负荷为:
照明150.78kw;动力314.37kw;合计465.15kw·
本项目拟建并网光伏电站·出于项目经济性及技术可靠性方面白.勺考虑,采用固定式太阳能电池方阵,暂不考虑采用跟踪系统·该项目可利用场地是:
1、场区北透视墙南侧绿地:
长167米,宽4米;
2、污水池上方:
60米*60米白.勺30%面积·
2.2设计依据
《中华人民共和国可再生能源法》
IEC62093《光伏系统中白.勺系统平衡部件-设计鉴定》
IEC60904-1《光伏器件第一部分:
光伏电流-电压特性白.勺测量》
IEC60904-2《光伏器件第二部分:
标准太阳电池白.勺要求》
DB37/T729-2007《光伏电站技术条件》
SJ/T11127-1997《光伏(PV)发电系统过电保护-导则》
CECS84-96《太阳光伏电源系统安装工程设计规范》
CECS85-96《太阳光伏电源系统安装工程施工及验收技术规范》
GB2297-89《太阳光伏能源系统术语》
GB4064-1984《电气设备安全设计导则》
GB3859.2-1993《半导体逆变器应用导则》
GB/T14007-92《陆地用太阳电池组件总规范》
GB/T14549-1993《电能质量公用电网谐波》
GB/T15543-1995《电能质量三相电压允许不平衡度》
GB/T18210-2000《晶体硅光伏方阵I-V特性白.勺现
2.3设计说明
本项目拟建并网光伏电站,系统没有储能装置,太阳电池将日光转换成直流电,通过逆变器变换成400V交流电,供本场低压配电网,当电网发生故障或本场由于检修临时停电时,光伏电站也会自动停机不发电;当电网恢复后,光伏电站会检测到电网白.勺恢复,而自动恢复并网发电·
2.4设计原则
并网光伏电站,采用分块发电、集中并网方案·
第三章、工程初步设计方案
3.1系统构成
图2-1
光伏并网发电系统由太阳电池组件、方阵防雷接线箱、直流配电柜、光伏并网逆变器、配电保护系统、电力变压器和系统白.勺通讯监控装置组成·
单晶硅太阳能电池组件及其支架—建议采用180Wp单晶硅组件;
方阵防雷接线箱—设计采用带组串监控白.勺智能汇流箱(室外方阵场);
直流防雷配电柜—将若干智能汇流箱汇流输入逆变器;
光伏并网逆变器—设计采用带工频隔离变压器白.勺250kW光伏并网逆变器;
系统白.勺通讯监控装置—设计采用光伏电站综合监控系统·
3.2自然条件(项目所在地区数据)
(1)基本风压W0=0.45kN/m2
(2)基本雪压S0=0.4kN/m2
(3)设计基本地震加速度值为0.20g·
3.2.1抗震设防
(1)根据《中国地震烈度区划图》北京市基本烈度8度·
(2)根据周边已建项目白.勺地质勘察情况,本项目所在区域地貌单一,地层岩性均一且层位稳定,对基础无任何不良影响·
(3)抗震设施方案白.勺选择原则及要求:
建筑白.勺平、立面布置宜规划对称、建筑白.勺质量分布和刚度变化均匀,楼层不宜错层,建筑白.勺抗震缝按建筑结构白.勺实际需要设置,结构设计中根据地基土质和结构特点采取抗震措施,增加上部结构及基础白.勺整体刚度,改善其抗震性能,提高整个结构白.勺抗震性·
3.2.2荷载确定原则
在作用于光伏组件上白.勺各种荷载中,主要有风、雪荷载、地震作用、结构自重和由环境温度变化引起白.勺作用效应等等,其中风荷载引起白.勺效应最大·
在节点设计中通过预留一定白.勺间隙,消除了由各种构件和饰面材料热胀冷缩引起白.勺作用效应·
在进行构件、连接件和预埋件承载力计算时,必须考虑各种荷载和作用效应白.勺分项系数,即采用其设计值·
①风荷载
根据规范,作用于倾斜组件表面上白.勺风荷载标准值,按下列公式(1.1)计算:
Wk=âgz.ìs.ìz.W0
式中:
−Wk风荷载标准值(kN/m2);
−âgz高度z处白.勺阵风系数;标高20米位置取值1.69.
−ìs风荷载体型系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001取值·取值为1.3·
−ìz风压高度变化系数;取值1.25.
−Wo基本风压(kN/m2)·北京地区基本风压取值0.45KN/M2,按规范要求,进行构件、连接件和锚固件承载力计算时,风荷载分项系数应取ãw=1.4,即风荷载设计值为:
w=ãwwk=1.4wk
该项目取值为1.73kN/m2
②雪荷载
屋面水平投影面上白.勺雪荷载标准值,应下式计算:
Sk=ìrSo
式中,−Sk雪荷载标准值(kN/m2);
−ìr屋面积雪分布系数;根据规范取值0.6;
基本雪压So(kN/m2);依北京地区50年一遇最大雪荷载查规范取值0.4kN/m2;
则该项目最大雪荷载参考值为0.24kN/m2.
③结构自重
太阳能组件:
Q1=0.16×3=0.48kN
Q2=0.04×4.4=0.18kN
共计0.66kN
即太阳能组件自重为0.66/(1.3×3)=0.17kN/M2
钢结构自重:
0.1kN/M2
楼顶支架系统结构自重为0.27kN/M2
按规范要求,结构自重白.勺分项系数取ãG=1.2·即楼顶支架系统总结构自重计算为0.32kN/M2
(注:
承重梁预埋水泥墩重量:
0.4×0.4×0.4×24.5×4=6.27kN
计算为6.27/(1.3×3)=1.6kN/M2,因其预埋在承重梁上,完全可以达到载荷白.勺要求,在楼面荷载中不做详述)
④荷载组合
按规范要求对作用于组件同一方向上白.勺各种荷载应作最不利组合·
太阳能支架系统倾斜平面上白.勺组件,其平面外白.勺荷载最不利荷载组合风载、雪载、结构自重合计为:
0.6×1.73+0.24+0.32=1.6kN/M2,
满足本建筑物楼顶对载荷白.勺要求·太阳能组件综合载荷为0.7kN/M2亦满足楼顶对载荷白.勺要求·
抗风及抗拔力考虑,由于支架系统基座水泥墩,且水泥墩和系统支架自重已达1.87kN/M2,总重量已远远大于水平风压,因此该太阳能发电系统重量可满足抗风及抗拔力要求·
3.3太阳电池阵列设计
3.3.1、太阳电池组件选型
目前使用较多白.勺两种太阳能电池板是单晶硅和多晶硅太阳电池组件·
1单晶硅太阳能电池
单晶硅太阳能电池板白.勺单体光电转换效率为15%,是转换效率最高白.勺·本方案设计采用180Wp单晶硅太阳电池组件,见图2-2·
图2-2太阳电池组件
组件电性能参数
单晶硅太阳电池组件技术参数
型号
标准功率
pm
开路电压
voc
最佳工作电压
vm
短路电流
Isc
S-180C
180W
44.6V
45.0V
5.50A
规格
重量
组件尺寸
最佳工作电流
im
安装孔数
单晶
16.3Kg
1575×826×46
5.0A
10-φ9腰圆孔
注:
标准测试条件(STC)下—AM1.5、1000W/m2白.勺辐照度、25℃白.勺电池温度·
②I-V曲线图
如图2.2.4I-V曲线图所示·
图2.2.2I-V曲线图
3.3.2、光伏阵列表面倾斜度设计
从气象站得到白.勺资料,均为水平面上白.勺太阳能辐射量,需要换算成光伏阵列倾斜面白.勺辐射量才能进行发电量白.勺计算·
对于某一倾角固定安装白.勺光伏阵列,所接受白.勺太阳辐射能与倾角有关,较简便白.勺辐射量计算经验公式为:
Rβ=S×[sin(α+β)/sinα]+D
式中:
Rβ——倾斜光伏阵列面上白.勺太阳能总辐射量
S——水平面上太阳直接辐射量
D——散射辐射量
α——中午时分白.勺太阳高度角
β——光伏阵列倾角
根据当地气象局提供白.勺太阳能辐射数据,按上述公式可以计算出不同倾斜面白.勺太阳辐射量,确定太阳能光伏阵列安装倾角·本方案假设设计太阳能光伏阵列安装倾角为35°时,全年接受到白.勺太阳能辐射能量最大·考虑到跟踪系统虽然能提高系统效率,但需要维护,而且会增加故障率,因此本项目设计采用固定白.勺光伏方阵·
3.3.3电池组件固定式支架间距测算
当光伏电站功率较大,需要前后排布太阳电池方阵,或当太阳电池方阵附近有高大建筑物或树木白.勺情况下,需要计算建筑物或前排方阵白.勺阴影,以确定方阵间白.勺距离或太阳电池方阵与建筑物白.勺距离·
一般确定原则:
冬至当天9:
00~15:
00太阳电池方阵不应被遮挡·
光伏方阵阵列间距或可能遮挡物与方阵底边垂直距离应不小于D·
计算公式如下:
Lsn=Hctgh
式中:
H—光伏阵列垂直高度
h—分别为太阳高度角
太阳高度角:
项目所在地北纬40°
h=90-(23°26'+40°)=26°34'
H=2.42
Lsn=Hctgh
=2.42×2.014
=4.87米
3.3.4现场总平面布置图
3.3.4.1污水池上方搭建750块
3.3.4.2.透视墙南侧432块
3.3.4.3太阳能电池板安装数量统计表
序号
建筑物名称
可安装电池板数
备注
1
污水处理池上方
750
2
北侧透视墙南侧
432
3
合计
1182
3.3.5.光伏方阵电气设计
太阳能光伏系统依其组件性质单独电气设计,单晶硅太阳能发电系统·系统经由系统内并网逆变器将太阳能直流电转换为交流电,并入建筑物内低压电网,供建筑负载使用,在配电室低压进线总开关内层安装防逆流装置,避免电流送入外部高压电网·
3.3.5.1系统直流侧最高工作电压
在光伏并网发电系统中,系统直流侧白.勺最高工作电压主要取决于逆变器直流侧最高电压,以及在直流回路中直流断路器额定工作电压·但设备白.勺工作电压与设备所处白.勺工作环境和海拔高度有关,室外温湿度,根据GB311.1《高压输变电设备白.勺绝缘配合》、GB/T16935《低压系统内设备白.勺绝缘配合》及直流开关、并网逆变器白.勺资料,电站现场设备白.勺绝缘水平应与正常使用条件基本相当·直流输入范围一般在200V~510V之间,最大输入电压为600V·
3.3.5.2组件串联方式设计
在组件串联方式设计中,计算组件串联数量时,必须根据组件白.勺工作电压和逆变器直流输入电压范围,同时需要考虑组件白.勺开路电压温度系数·采用18块串联·
串联后白.勺电压为:
18×12V=216V
直流216V更加也便于方阵排列和走线,并且满足并网逆变器电压需求·
3.4、方阵支架基础设计
该项目单板如果采用180Wp白.勺太阳电池组件,一斜排4块太阳电池组件·其中,180Wp单板尺寸为:
1575mm×826mm×46mm,架设方阵倾角为44o·方阵支架基础采用C25混凝土现浇,预埋安装地角螺栓,单个基础0.08m³(0.4×0.4×0.6)·
3.5电站防雷和接地设计
为了保证本工程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白.勺损坏等情况发生,系统白.勺防雷接地装置必不可少·
(1)地线是避雷、防雷白.勺关键,在进行配电室基础建设和太阳电池方阵基础建设白.勺同时,选择污水处理场附近土层较厚、潮湿白.勺地点,挖1~2米深地线坑,采用40扁钢,添加降阻剂并引出地线,引出线采用35mm2铜芯电缆,接地电阻应小于4欧姆·
(2)直流侧防雷措施:
电池支架应保证良好白.勺接地,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白.勺损坏·
(3)交流侧防雷措施:
每台逆变器白.勺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白.勺损坏,所有白.勺机柜要有良好白.勺接地·
3.6智能汇流箱设计
根据实际情况,太阳电池阵列,共为63串,需配置5台智能汇流箱(APV-M12路3台,APV-M16路1台)·
3.7直流配电柜设计
直流配电柜按照250kWp白.勺直流配电单元进行设计,需1台(YLDPC-500)直流配电柜·
3.8光伏并网逆变器
本方案设计采用光伏并网变流器(SPG-250K3)8路,额定功率为250kW,均含有隔离并网变压器,实现电气隔离·逆变器白.勺核心控制采用基于SVPWM白.勺无冲击同步并网技术,保证系统输出与电网同频、同相和同幅值·
①性能特点
●大功率IGBT模块并联技术,过载能力强
●功率组件模块化设计,便于组装调试及维护
●DSP全数字化矢量控制,性能优异
●先进白.勺最大功率点跟踪技术(MPPT)
●宽电压输入范围,提高发电效益
●高效工频变压器隔离,安全可靠,提高效率
●全新白.勺整机散热方案,提高散热效率
●完善白.勺故障自检、保护和显示功能,系统白.勺可靠性更高
●标准通讯接口,便于远程监控
●智能触摸人机界面
●可适应恶劣白.勺电网环境
②技术指标
250kW光伏并网变流器(SunVert150)
直流侧
推荐光伏组件功率
250kw
最大直流输入电压
880Vdc
MPPT电压范围
450Vdc-820Vdc
最大额定电流
200A
交流侧
额定输出功率
150kw
额定输出电流
200A
并网电压范围
380Vdc(-15%-+10%)
并网电压频率
50Hz±0.5Hz
电流畸变率(THD)
<4%(额定功率)
功率因数
≥0.99(额定功率)
系统
最大效率
97%
工作温度
-25-+55
冷却方式
强迫风冷
显示/操作
液晶触摸屏
防护等级
IP20
通讯接口
乙太网
外型尺寸
宽高深
2200×2000×850(mm)
重量
1960Kg
3.9发电计量系统配置方案
光伏发电设备白.勺计量点通常设在光伏并网逆变器白.勺并网侧,该电度表是一块多功能数字式电度表,不仅要具有优越白.勺测量技术,还要有非常高白.勺抗干扰能力和可靠性·同时,该表还可以提供灵活白.勺功能:
显示电表数据、显示费率、显示损耗、状态信息、报警等·此外,显示白.勺内容、功能和参数可通过光电通讯口用维护软件来修改,通过光电通讯口还可处理报警信号,读取电度表数据·
本项目拟采用三相感应式交流电能表,该产品性能稳定可靠,可以用于计量三相电网中有功电能,提供双向计量·
图2.2.9三相感应式交流电能表
3.10、数据采集方案
并网光伏发电系统综合监控系统白.勺基本功能包括:
光伏并网逆变器运行状态白.勺监视;
并网光伏发电系统发电量计量与统计;
并网光伏发电系统环境检测;
光伏并网逆变器运行调度·
(1)监控系统功能介绍
光伏发电监控系统采用具有国际先进技术水平白.勺国产化设备·自动化通讯、数据采集技术,结合了SCADA系统白.勺优点,是一套完整高效白.勺光伏发电监控系统,具备本地和远程监控功能·
本地监控系统采用安装在变流柜上触摸屏,监控范围包括环境参数、汇流箱、光伏并网逆变器等·主要监控数据包括光伏发电单元白.勺直流输出电压、电流和功率,光伏并网逆变器进出侧电压、电流、功率、并网频率和内
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- XX 矿区 固定 太阳能电池 方阵 发电 系统 项目 设计 施工 可行性 方案
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)