太阳能光伏电站设计_毕业设计论文.docx
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毕业设计(论文)说明书
设计(论文)题目:
太阳能光伏电站设计
设计说明(论文)摘要:
光伏发电项目,符合我国21世纪可持续发展能源战略规划;也是发展循环经济模式,建设和谐社会的具体体现;同时对推进太阳能利用及光伏电池组件产业的发展进程具有非常重大的示范意义,可充分促进硅矿、硅提炼、电池片生产、组件生产、系统集成应用整条产业链的发展,大规模带动就业,其社会政治、经济、环保等效益显著。
(1)太阳能是清洁干净、可再生的自然能源,使用中无温室气体和污染物排放,与生态环境和谐,符合经济社会可持续发展战略。
(2)所发电能馈入电网,以电网为储能装置。
(3)光伏电池组件与建筑物完美结合。
(4)分布式建设,就近就地分散发供电,进入和退出电网灵活。
(5)可起调峰作用。
该设计项目是利用学校区内5栋多媒体教学楼等空闲屋顶建设屋顶太阳能光电建筑项目。
依据最先进的光伏建筑一体化的技术,将太阳能发电站与建筑本身完美地结合在一起。
项目总的装机容量为650kWp(即光伏电站电池组件的峰值功率),采用的是高效的多晶硅组件电池板,使用寿命在25年以上;项目整体系统效率在80%以上;光伏系统所发的电全部并入最近的400V变电站,并网使用(配置双向计量电表)。
该设计项目实际装机容量为645.12kWp,25年均发电量为73.7万度电,年均节约标准煤258吨,年均CO2节排778.7吨。
参考书目:
1.电池组件标准:
IEC61727:
2004\IEC61215\IEC61730
2.《建筑结构载荷规范》GB50009-2001
3、《钢结构设计规范》GB50017-2003
4、《建筑物防雷设计规范》GB50057-2003
5、《建筑设计防火规范》GBJ12-87 (2001版)
6、《建筑抗震设计规范》GB50011-2001
7、《光伏系统并网技术要求》GB/T19939-2005
8、《光伏发电站接入电力系统的技术规定》GB/Z19964-2005
9、《光伏系统电网接口特性》GB/T20046-2006
10、《电压波动和闪变》GB12326-200
11、《公共电网谐波》GB/T4549-1993
评
语
指导教师
职称
年 月 日
指 导 教 师 评 语
评
语
成绩
答辩组长
签字
时 间
年
月
日
答 辩 评 语
说 明
1、要求学生按上述格式用A4纸打印,正文原则要求宋体或楷体打印,大标题用二号,
小标题用三号字,正文用小四号.不便打印的,应用正楷书写整齐。
(封皮要求打印)
2、装订顺序为《封皮》→《毕业设计任务书》→《指导教师评语》→《答辩评语》→
《设计说明(论文)摘要》→《目录》→《正文》。
3 、具体程序:
(1)指导教师填写任务书,交给学生。
(2)学生设计完成后打印成稿交给指导教师,由指导教师填写评语,交答辩教师审阅。
(3)答辩完毕后由答辩小组组长填写评语和成绩。
4、说明:
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-毕业设计(论文)说明书专用纸
目 录
一、设计工程概况 1
1.1项目地理位置 1
1.2建筑类型 1
1.3建筑面积和安装容量 1
1.4建设条件 2
1.5太阳能资源分析 2
二、示范目标及主要内容 3
2.1光伏发电系统主要内容 3
2.2示范目标 5
三、技术方案 6
3.1光电系统技术设计方案 6
3.1.1设计依据及相关标准 6
3.1.2光伏建筑一体化设计 6
3.1.3整体并网系统设计 7
3.1.3.1系统发电原理 7
3.1.3.2系统能效计算分析 13
3.1.3.2.1方阵布置方案分析 13
3.1.3.2.2系统发电量计算 14
3.1.3.2.3系统费效比 18
3.1.3.3整体系统设计 19
3.1.3.4光伏方阵电气设计 20
3.1.3.5电气系统构成 21
3.1.3.6主要设备清单 24
3.2系统节能量计算 25
3.3检测预留方案 26
3.4运行维护方案 27
3.4.1太阳能组件及其支架系统的保养维护及注意事项 27
3.4.2控制逆变器的保养维护及注意事项 27
3.4.3电线电缆的保养维护及注意事项 29
I
-毕业设计(论文)说明书专用纸
3.4.4数据计量远传方案 30
3.4.4.1系统通信 30
3.4.4.2数据采集 30
3.4.4.3数据通讯 30
3.4.5运行维护 32
3.5项目效益及风险分析 33
3.5.1项目经济效益 33
3.5.2项目环境影响分析 33
3.5.3市场需求分析 34
3.5.4项目风险分析 35
3.6结论 36
II
一、设计工程概况
1.1项目地理位置
本项目建设地点为洛阳市某大学的五栋多媒体教学楼屋顶。
洛阳市位于河南省西部,地处东经111.8’至112.59’,北纬33.35'至35.05'之间。
洛阳处于北温带,属大陆性气候,春季干旱,夏热多雨,秋季温和,冬季寒冷。
年均气温14.86℃,年均降水量578.2毫米。
亚欧大陆桥东段,横跨黄河中游两岸,“居天下之中”素有“九州腹地”之称。
洛阳地理条件优越。
它位于暖温带南缘向北亚热带过渡地带,四季分明,气候宜人。
年平均气温14.2`C降雨量546毫米。
东邻郑州,西接三门峡,北跨黄河与焦作接壤,南与平顶山、南阳相连。
东西长约179公里,南北宽约168公里。
1.2建筑类型
本设计项目所选择的5栋多媒体教学楼本身已经达到节能标准,节能率达到50%。
经实地勘测5栋多媒体教学楼的屋面可利用进行光伏电站建设,所有建筑整体南北走向,屋顶为混凝土水泥上人屋面,东、西、南侧均无明显的高大近距离障碍物对房屋屋顶的光照有遮挡,屋面载重符合要求,完全可以在屋顶架设太阳能光伏组件。
校舍主体朝向为正南偏西方向,朝向佳,太阳能开发利用资源条件较好。
本项目中的太阳能方阵作为屋顶的隔热层,实现了光伏组件的建筑构件化,
便于此类项目在类似地区得到进一步推广。
1.3建筑面积和安装容量
经实地测量计算,校区内上述5栋建筑屋面总面积约为10000平方米,可利用面积超过9280平方米,屋面开阔平坦,坡度小于3%,无杂物设备堆积存放,可以实现光伏总装机容量650kW。
1.4建设条件
(1)富集的太阳光照资源,保证较稳定的发电量;
(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)便利的交通、运输条件和生活条件;
(5)能产生附加的经济、生态效益,有助于抵消部分电价成本;
(6)良好的示范条件,让公众认识和接受光伏发电技术,具有一定的社会影响力。
1.5太阳能资源分析
地球上太阳能资源的分布与各地的纬度、海拔高度、地理状况和气候条件有关。
资源丰度一般以全年总辐射量和全年日照总时数表示。
就全球而言,美国西南部、非洲、澳大利亚、中国西藏、中东等地区的全年总辐射量或日照总时数最大,为世界太阳能资源最丰富地区。
我国属太阳能资源丰富的国家之一,全国总面积2/3以上地区年日照时数大于2000小时。
我国太阳能资源分布图
我国将上图中日照辐射强度超过9250MJ/m2的西藏西部地区以外的地区分为五类。
一类地区全年日照时数为3200~3300小时,年辐射量在7500~9250MJ/m2。
相当于225~285kg标准煤燃烧所发出的热量。
主要包括青藏高原、甘肃北部、宁夏北部和新疆南部等地。
二类地区全年日照时数为3000~3200小时,辐射量在5850~7500MJ/m2,相当于200~225kg标准煤燃烧所发出的热量。
主要包括河北西北部、山西北部、内蒙古南部、宁夏南部、甘肃中部、青海东部、西藏东南部和新疆南部等地。
此区为我国太阳能资源较丰富区。
三类地区全年日照时数为2200~3000小时,辐射量在5000~5850MJ/m2,相当于170~200kg标准煤燃烧所发出的热量。
主要包括山东、河南、河北东南部、山西南部、新疆北部、吉林、辽宁、云南、陕西北部、甘肃东南部、广东南部、福建南部、江苏中北部和安徽北部等地。
四类地区全年日照时数为1400~2200小时,辐射量在4150~5000MJ/m2。
相当于140~170kg标准煤燃烧所发出的热量。
主要是长江中下游、福建、浙江和广东的一部分地区,春夏多阴雨,秋冬季太阳能资源还可以。
五类地区全年日照时数约1000~1400小时,辐射量在3350~4190MJ/m2。
相当于115~140kg标准煤燃烧所发出的热量。
主要包括四川、贵州两省。
此区是我国太阳能资源最少的地区。
一、二、三类地区,年日照时数不小于2200h,是我国太阳能资源丰富或较丰富的地区,面积较大,约占全国总面积的2/3以上,具有利用太阳能的良好条件。
四、五类地区虽然太阳能资源条件较差,但仍有一定的利用价值。
洛阳市属我国第三类太阳能资源区域,较适合建设太阳能光伏发电项目。
二、示范目标及主要内容
2.1光伏发电系统主要内容
太阳能组件通过合适的串并联,满足并网逆变器要求的直流输入电压和电
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的失效对系统效率的危害降到最低。
同时,太阳能方阵的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的寿命。
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的计算分析,并网逆变器将重新并网。
总之,作为并网系统的控制核心和直流变交流的枢纽,并网逆变器高度的自动化和精密的检测控制功能从根本上保证了系统并网的安全性和可靠性。
太阳能组件边框及其支撑结构均与建筑现有的接地系统连接,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。
系统配有完善的通讯监控系统,全面检测环境和系统的状态,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的电压、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的信息传输直同一控制中心,可方便区域的电网调度管理。
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