115kWp光伏建筑应用示范项目实施方案.docx
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115kWp光伏建筑应用示范项目实施方案
115kWp光伏建筑应用示范项目(一期)
实施方案
一、项目汇总表1
二、工程概况1
三、示范目标及主要内容1
四、技术方案2
(一)建筑围护结构体系2
(二)光电系统技术设计方案7
1、设计依据及说明8
2、光伏建筑一体化设计9
3、并网系统设计11
4、主要产品、部件及性能参数18
5、系统能效计算分析24
(三)节能量计算27
(四)检测预留方案27
(五)运行维护方案28
1、光伏电站监控系统28
2、监控系统介绍29
3、监控体系结构29
4、本地触摸屏监控31
5、远程监控中心33
6、环境监测装置35
7、发电计量系统配置方案36
(六)进度计划与安排39
(七)效益及风险分析42
1、环境影响分析43
2、项目推广前景分析44
3、风险分析与控制45
(八)技术支持47
(九)证明材料48
1.工程立项审批手续及资金落实证明等文件49
2.与太阳能光电产品生产企业签署的中标协议或合同书51
3.由获得认证的第三方实验室或检测机构出具的产品检测报告65
4.并网项目应提供电网接入行政许可或报送备案相关证明材料100
一、项目汇总表
表1.1太阳能光电建筑应用财政补助资金申请汇总表
申请单位:
(省级财政、建设部门签章)
项目编号
项目名称
项目所在城市(区、县)
与建筑一体化形式
项目并网形式
光伏组件类型
光电装机容量(kW)
项目总投资(万元)
申请中央财政补助资金(万元)
项目实施起止时间
晶体硅
非晶硅
关键设备
工程安装等其他费用
晶体硅组件、并网逆变器、储能铅酸蓄电池
非晶硅
某电子115kWp光伏建筑应用示范项目(一期)
某县
[2]普通型
[1]用户侧并网
[1]晶硅光伏组件
115
299
137.293
2011.02
-
2011.10
填表说明:
1.与建筑一体化形式:
[1]建材型;[2]普通型;[3]其他形式。
2.项目并网形式:
[1]用户侧并网;[2]微电网并网;[3]离网。
3.光伏组件类型:
[1]晶硅光伏组件;[2]非晶硅光伏组件。
(填相应序号即可)。
4.项目编号由各省、自治区、直辖市统一编号;编号方法XXX-XXX-001,前三位为省代码,中间三位为城市代码,后三位为项目编号,省代码和城市代码按照国家行政区划代码填写,项目编号由各地自行编制。
二、工程概况
某电子配件有限公司位于某县坂东坜埔工业区,该区域地理坐标为北纬26°03′,东经118°49′。
某电子配件有限公司主要建筑物建筑占地面积约1520.95m2。
名称
占地面积m2
建筑总面积m2
屋顶面积m2
A厂房
1308
1520.95
1035.5
B厂房
1300
2124
528
总计
2608
3644.95
1563.5
图示1厂房建筑楼顶
如图所示,本工程拟在某电子配件有限公司的A厂房和B厂房上,利用原有建筑结合安装光伏构件,形成光伏建筑一体化测并网发电项目。
本项目建设总装机容量为115kWp。
三、示范目标及主要内容
太阳能是洁净无污染的巨大能源,最大限度地开发利用太阳能将是人类新能源利用方面的科技发展方向。
充分利用了可再生资源太阳能,又节省了世界短缺的不可再生的化石能源(煤和天然气),符合国家可持续性发展政策。
不但达到绿色环保的目的,而且会逐步改变中国传统能源。
某县曾关停整治了11家小建陶和12家小造纸企业,新东方、中陶、声华等一批陶瓷企业实施了以“改燃降耗减污”为重点的技改创新,陶瓷企业含酚废水和粉尘治理取得初步成效。
三得利等5家企业实现技改扩产,瑞美、精彩、新东方等企业的3条先进生产线顺利投产,玉山工艺瓷、山锦特种陶瓷、压电陶瓷等5个项目动工建设。
新引进了神龙表业、佳源矿业、万泉工贸等项目,逐步完善了产业结构。
新整合旧厂12家,拆除废旧烟囱12条,池埔、朱厝等7个县级工业集中区基础设施更加完善。
该县城工业是一个重污染工业群,为了改善这种现状,加强实施绿色环保能源有着非常重要的意义。
本示范工程为县坂东坜埔工业区光伏建筑一体化项目。
本项目充分利用该地区丰富的太阳能资源,在该地区的A厂房和B厂房屋顶安装多晶硅太阳能电池组件,建成光伏建筑一体化,从而使A厂房和B厂房屋顶通过太阳能而产生电力,形成自发自用,属于光伏建筑一体化范畴。
本期光伏电站工程建成运行后,每年可为当地.提供电力15.1万kWh,与火电相比相当于节约燃煤54.42t,相应减少二氧化硫等有害气体排放量0.98t,烟尘排放量0.27t,减少了空气污染。
同时节约水资源151.18t,产生良好的经济效益、社会效益和生态效益。
因此,该工程的建设,既有利于促进地区经济发展又有利于保护环境。
光伏发电是绿色能源,一次性投入后受益时间长达25年以上,日常维护费用小,可极大限度实现该地区节能减排的可持续发展,创造低碳经济模式,为全社会做出贡献。
四、技术方案
(一)建筑围护结构体系
4.1.1节能目标
本项目的围护结构节能设计应主要围绕外墙、屋面、门窗的保温隔热设计以及外窗的遮阳设计等展开。
在各项围护结构设计方面采用多种不同的技术措施,以起到节能技术集成和示范的作用。
满足并超过《民用建筑节能设计标准(JGJ26-95)》、《内蒙古民用建筑节能设计标准实施细则(DB15/T259-1997)》以及《公共建筑节能设计标准(GB50189-2005)》的要求,最终目标是达到节能65%的目标。
4.1.2节能措施
(1)外墙
从经济上考虑,做好外墙保温是提高建筑节能率最便捷的方式。
相比外窗来说,在同样节能投资花费的前提下,外墙保温比外窗保温提高节能率的幅度更大。
因此从建筑提高节能率的角度来说,要尽最大可能提高外墙保温效果。
与内保温、夹心保温相比,外保温可有效消除热桥,防止墙体受潮,同时避免主要承重结构受到室外温度剧烈波动的影响,提高墙体耐久性,因此,本项目均选用外墙外保温构造体系作为外墙节能措施。
外保温系统示意简图如下:
外墙外保温体系目前选用较多的几种形式有:
EPS或XPS板外保温体系、胶粉聚苯颗粒外保温体系和硬质聚氨脂泡沫外保温体系等,各种保温体系根据保温效果和造价的不同来选用。
总得来说聚氨脂外保温体系效果最好,胶粉聚苯颗粒外保温效果最差,需要更厚的保温层,EPS和XPS板外保温系统居中;造价则按反顺序排列。
本项目外墙采用200MM钢筋混凝土外墙外贴90厚EPS保温板,保
温效果可达到传热系数0.54W/m2.K,满足居住建筑节能65%的要求。
此外,外保温要能够将所有外墙包围起来,这样不仅是节能的需要,也是切断墙角、过梁等热桥,防止内侧冬季结露的需要。
在有条件的情况下,推荐建筑首层地面毗邻外墙的部位应采取保温隔热措施。
(2)建筑物屋面
建筑的屋顶在整个外表面所占的比例较大,因此屋面的保温对于提高建筑整体的节能率也有非常重要的作用。
对于屋面的选择,从节能的角度来说要先满足节能要求以后再考虑构造形式等问题,所以屋面的保温层厚度是热工关注的焦点。
考虑的屋面节能措施分为两种:
倒置式平屋面保温体系和浅色屋面CoolingRoof体系。
各体系具有如下的优点:
倒置式平屋面保温体系能消除热桥和墙体裂缝及渗水,隔热保温性能优良,延长建筑物使用寿命;浅色屋面CoolingRoof体系结合保温材料和防水技术,达到节能和改善顶部房间室内热环境的良好效果;
下图为倒置式屋面的主要构造层结构:
倒置式屋面构造示意图:
针对本项目,屋面保温材料使用EPS板,并且根据承压要求对板材的抗压性能提出要求。
屋顶绿化技术有利于减弱建筑物的热岛效应,同时还具备较好的观赏效果,但应配合其他专业,结合太阳能光热利用来考虑。
(3)外窗及外门
提高外窗的保温隔热性能,对于降低建筑能耗具有非常重要的作用。
对外窗的要求是实现冬季最大限度利用太阳能、夏季遮挡太阳辐射的作用,同时基本满足室内自然采光的需要。
在重点考虑提高保温隔热性能的同时同时也应考虑隔声等问题。
根据节能率的不同要求以及兼顾夏季隔热,根据本项目建筑的特点,外窗选择使用断桥铝合金双层中空玻璃(5+12+5),并配合采用合理的遮阳形式。
由于外门在整个建筑中所占的比例很小,它对节能率的影响不大,而且外门的安全性是比节能性更重要的关注点,因此外门在满足基本的节能设计要求即可,小区使用传热系数较小的节能型四防外门。
(4)热工缺陷及热桥部位
热工缺陷的存在往往会破坏围护结构整体的保温性能,更为严重的热工缺陷和热桥还有导致室内结露的危险。
因此我们建议建筑构造部位的潜在热工缺陷及热桥部位须加强断热处理。
对于阳台,在做法上可以参照外窗(墙)保温的方式来处理,应当进行一定的热工分析,争取将热桥效应降低到最低程度。
推荐建筑首层地面毗邻外墙的部位应采取一定的保温措施。
为了得到围护结构各部位的平均传热系数,还需要对梁、柱、拐角等热桥部位进行细部分析和统计,了解建筑物局部热桥的部位及对保温性能的影响程度。
对一些必要的热桥部位,进行数值模拟研究,进而采取相关的技术措施以保证最终的围护结构热工性能。
(5)外遮阳
遮阳的种类:
A、选择性透光遮阳
利用材料的吸收、反射和透射特性,控制进入室内的阳光。
如高层建筑中常采用的各种热反射薄膜,有色玻璃等等。
B、内置式活动遮阳
包括内遮阳、嵌入式遮阳、双层皮(double-skin)夹层遮阳,而内遮阳通常又可采用悬挂窗帘、设置卷帘、百叶(louver)帘或百叶窗等形式。
内遮阳的效果较差。
而嵌入式遮阳则是在双层玻璃之间设置百叶帘。
双层皮夹层遮阳根据需要与室内、室外进行通风,将夹层的过热及时带走。
C、建筑外遮阳
可分为固定式建筑构件遮阳和活动式遮阳。
常用的包括水平遮阳、垂直遮阳、挡板遮阳、外置活动卷帘等形式,也可利用建筑的围廊、周围的树木或藤蔓植物来遮阳墙体240mm钢筋混凝墙体、砌块砖填充+80mm聚苯板薄抹灰(锚栓)外墙保温+乳胶漆装饰层
屋顶:
120mm钢筋混凝屋面+100mm聚苯板保温+60mm陶粒混凝土+20mm水泥砂浆+1.2mm防水材料
外窗:
塑钢双框双玻平开窗
中空玻璃(6mm+12mmA+6mm)
空气渗透性能等级为3级
非周边地面:
20mm水泥砂浆+60mm细石混凝土+夯实粘土
周边地面:
20mm水泥砂浆+60mm细石混凝土+
周边2m范围加铺60mm聚苯板保温+夯实粘土
外门:
保温防盗门,传热系数K≤2.5W/m2℃
外围护结构传热系数:
墙体:
≤0.384W/m2℃(规范限值0.65W/m2℃)
门窗:
≤2.5W/m2℃(规范限值3.0W/m2℃)
屋面:
≤0.4W/m2℃(规范限值0.6W/m2℃)
地面:
≤0.3W/m2℃(规范限值0.3W/m2℃)
(二)光电系统技术设计方案
1、设计依据及说明
此光伏建筑一体化各部分的设计严格遵循和参考以下规范、标准:
配电系统设计遵循标准:
《地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型》GB/T9535
《地面用光伏(PV)发电系统概述和导则》GB/T18479
《低压配电设计规范》GB50054
《低压直流电源设备的特性和安全要求》GB17478
《光伏器件》GB6495
《电磁兼容试验和测量技术》GB/T17626
《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》DL/T620
《交流电气装置的接地》DL/T621
《电气装置安装工程施工及验收规范》GBJ232-82
《高层民用钢结构技术规程》JGJ99-98
《建筑设计防火规范》GBJ16-87(2005版)
《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-2001
《建筑物防雷设计规范》GB50057-2000
《建筑抗震设计规范》GB50011-2001
并网接口参考标准:
《光伏并网系统技术要求》GB/T19939-2005
《光伏发电接入电力系统技术规定》GB/Z19964-2005
《光伏系统电网接口特性》GB/T20046-2006
《地面用光伏(PV)发电系统》GB/T18479-2001
《太阳能光伏系统术语》GB/T2297-1989
《电能质量供电电压允许偏差》GB/T12325-2003
《安全标志(neqISO3864:
1984)》GB/T2894-1996
《电能质量公用电网谐波》GB/T14549-1993
《电能质量三相电压允许不平衡度》GB/T15543-1995
《电能质量电力系统频率允许偏差》GB/T15945-1995
《安全标志使用导则》GB/T16179-19956
《地面光伏系统概述和导则》GB/T18479-2001
《光伏发电系统的过电压保护—导则》SJ/T11127-1997
围护结构设计依据标准:
《钢结构工程施工及验收规范》GBJ17-88
《钢结构技术规范》GB50205-95
《建筑结构荷载规范》GBJ9-87
《建筑结构荷载规范》GB50009-2001
《钢结构设计规范》GB50017-2003
《冷弯薄壁型钢结构设计规范》GB50018-2002
《中国地震烈度表》GB/T17742-1999
《建筑抗震设计规范》GB50011-2001
《建筑抗震设防分类标准》GB50223-2004
《混凝土结构设计规范》GB50010-2002
《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001
《建筑装饰工程施工质量验收规范》GB50210-2001
《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002
《钢结构防火涂料》GB14907-2002
《铝合金建筑型材》GB/T5237-2000
《混凝土接缝用密封胶》JC/T881-2001
2、光伏建筑一体化设计
示范工程为某县坂东坜埔工业区建筑光伏一体化项目。
在建筑的全寿命周期内最大限度地节约资源、保护环境和减少污染,充分利用原有建筑面积,减少耕地面积,利用当地丰富的太阳能资源优势,在建筑屋顶和钢结构厂房上安装晶体硅太阳能电池组件,构成光伏建筑一体化项目。
为使用者提供健康、适用和高效的学习和办公,居住环境。
本项目充分利用丰富的太阳能资源优势,在建筑物的屋定安装多晶硅太阳能电池组件,构成并网光伏发电系统;
本项目将太阳能与混凝土建筑楼顶及钢结构厂房有机结合为高效、节能、环保提供示范性作用,运用光伏发电技术将太阳能转化为电能后与建筑物低压系统并网为厂区提供用电;利用局部太阳能为厂区办公,厂区设备,厂区照明及动力设备提供绿色能源,对实现太阳能光电产品与建筑完美的结合,兼顾系统的发电效率,促进节能减排,达到太阳能光电建筑示范的良好效果。
本项目的示范内容主要包括:
①、项目建成后,该厂区办公用电、厂区设备用电,厂区照明用电,提供清洁能源,成为环保园区,并完全响应国家光伏建筑一体化建筑。
②、项目建成后,与楼体融合,成为该工业园区一道亮丽的风景线,提高全社会对发展太阳能重要性的认识,培养绿色生活方式和消费理念,为该工业园区做了一个标榜示范作用,增加人民对新能源意识,宣传节能环保。
3、并网系统设计
(1)项目所在地资源条件
太阳能资源的分布具有明显的地域性。
这种分布特点反映了太阳能资源受气候和地理条件的制约。
从全球角度来看,我国是太阳能资源相当丰富的国家,具有发展太阳能利用得天独厚的优越条件。
我国太阳能资源分布的主要特点有:
1、太阳能的高值中心和低值中心都处在北纬22°~35°这一带,青藏高原是高值中心,四川盆地是低值中心;
2、太阳年辐射总量,西部地区高于东部地区,而且除西藏和新疆两个自治区外,基本上是南部低于北部;
3、由于南方多数地区云多雨多,在北纬30°~40°之间,太阳能的分布情况与一般的太阳能随纬度而变化的规律相反,太阳能不是随着纬度的升高而减少,而是随着纬度的升高而增加。
为了按照各地不同条件更好地利用太阳能,20世纪80年代我国科研人员根据各地接受太阳总辐射量的多少,将全国划分为如下5类地区。
一类地区为我国太阳能资源最丰富的地区,年太阳辐射总量为6680~8400MJ/m2。
这些地区包括宁夏北部、甘肃北部、新疆东部、青海西部和西藏西部等地。
尤以西藏西部最为丰富,最高达8400MJ/m2,居世界第2位,仅次于撒哈拉大沙漠。
二类地区为我国太阳能资源较丰富地区,年太阳辐射总量为5850~6680MJ/m2。
这些地区包括河北西北部、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。
三类地区为我国太阳能资源中等类型地区,年太阳辐射总量为5000~5850MJ/m2。
这些地区包括山东、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、苏北、皖北、台湾西南部等地。
四类地区是我国太阳能资源较差地区,年太阳辐射总量为4200~5000MJ/m2。
这些地区包括湖南、湖北、广西、江西、浙江、福建北部、广东北部、陕南、苏北、皖南以及黑龙江、台湾东北部等地。
五类地区主要包括四川、贵州两省,是我国太阳能资源最少的地区,年太阳辐射总量为3350~4200MJ/m2。
太阳能辐射数据可以从县级气象站取得,也可以从国家气象局取得。
从气象局取得的数据是水平面的辐射数据,包括:
水平面总辐射,水平面直接辐射和水平面散射辐射。
从全国来看,我国是太阳能资源相当丰富的国家,绝大多数地区年太阳辐射总量在5256MJ/m2以上,年日照时数在2000h以上。
图2我国太阳能资源分布图
表1我国太阳能日照小时数统计表
类型
地区
年日照时数(h)
年辐射总量(MJ/m2)
1
西藏西部、新疆东南部、青海西部、甘肃西部
2800~3300
6680~8400
2
西藏东南部、新疆南部、青海东部、宁夏南部、甘肃中部、内蒙古、山西北部、河北西北部
3000~3200
5850~6680
3
新疆北部、甘肃东南部、山西南部、陕西北部、河北东南部、山东、河南、吉林、辽宁、云南、广东南部、福建南部、江苏北部、安徽北部
2200~3000
5000~5850
4
湖南、广西、江西、浙江、湖北、福建北部、广东北部、陕西南部、江苏南部、安徽南部、黑龙江
1400~2200
4200~5000
5
四川、贵州
1000~1400
3350~4200
某县位于福建省东部,福州市西北部,闽江下游。
东邻闽侯县,西毗尤溪县,南接永泰县,北与古田县交界。
地理坐标为北纬25°55′至26°33′,东经118°30′至119°01′。
县境属亚热带季风气候,由于地形地貌错综复杂,生态环境不同,一年四季差异明显。
春季,气温回升快,3~4月上旬气候多变,冷热无常,春播常遇低温阴雨,春末多阴雨,时有冰雹和洪涝灾害出现,个别年头遇春旱。
夏季,初夏处于梅雨高峰期,多发生洪涝灾害,梅雨结束后天气晴热,午后时有大风、雷阵雨和冰雹。
台风在沿海登陆时多带来暴雨,少台风年份多出现干旱。
秋季,一般天气晴好少雨,气候干燥,秋温高于春温,常发生干旱。
高山地区10月末,平原11月中旬后出现初霜。
冬季,天气寒冷,多刮西北风,晴天夜间常有霜冻出现,山区冬末春初时有降雪,千米以上山峰则有积雪。
该地区太阳能资源较为丰富,年日照时数在2200~3000h,年辐射总量5000~5850MJ/m2。
某县各月及年内每天辐射量水平(kWh/m2/d):
月份
一
二
三
四
五
六
七
八
九
十
十一
十二
全年
日照时数
2.49
2.51
2.71
3.54
4.02
4.41
5.59
4.93
4.07
3.64
3.08
2.91
3.66
以上地理及自然等有利条件为我们推广使用可再生能源工业园区建筑的应用提供了得天独厚的自然资源。
(2)建筑可利用面积,用电量分析
本期光伏并网发电系统项目的总装机量为115kWp;屋顶面积约1520.95平方米,周围无遮挡,适合建设。
建成后其光伏系统年发电量约为15.12万kWh。
序号
名称
可利用面积(平方米)
装机容量(kW)
1
A厂区
760
57.5
2
B厂区
760.95
57.5
(3)电气系统设计
1、组件的串、并联设计
考虑太阳电池组件的温度系数影响,随着太阳电池组件温度的增加,开路电压减小;相反,组件温度的降低,开路电压增大。
为了保证逆变器在当地极限低温条件下能够正常连续运行,所以在计算电池板串联电压时应考虑当地的最低环境温度进行计算,并得出串联的电池个数和直流串联电压(保证逆变器对太阳电池最大功率点MPPT跟踪范围)。
输入同一台逆变器的组件串,要通过对组件的参数分选、位置安排,使其电压值之间的差别控制在5%以内。
组件串应符合的逆变器直流输入参数为:
保证在15℃、40℃时的逆变器MPPT电压满足条件,-20℃时的开路电压满足条件。
系统共计安装235W多晶硅组件490块。
总计安装功率约为115.15kW。
115kW光伏并网系统,采用分散式分布并网,分别在每栋建筑物楼顶安装,并入各楼配电交流母线中,自发自用。
115kW光伏并网系统电站,采用两台SunVert25kW并网逆变器组成。
每台分别分布在A厂区和B厂区当中。
SunVert25kW光伏并网逆变器的直流工作电压范围为:
330VDC~600VDC。
根据详细科学的计算,在50KW子系统中多晶硅太阳电池组件串联的组件数量14(块),根据总体的容量设计,选择14块池板进行串联,该50kW系统配置为14快串8并。
考虑到工程的复杂性,总配置如下:
该115kWp光伏并网系统需要235Wp的多晶硅太阳电池组件490块,14块串联,35列支路并联的阵列。
2、汇流方式设计
可利用的屋顶安装面积为1520.95㎡,总容量为115kWp,多晶硅组件448块,共配置2台50kW变流器。
图3单台50KW并流汇流图
(4)系统安装
(1)组件安装
⏹多晶硅组件安装
A厂房和B厂房可利用的屋顶安装面积为1563.5㎡,屋顶安装多晶硅组件448块,共计安装功率为115kWp。
光伏电站经逆变器、调配电设备输出三相交流电,并入低压配电侧。
图4A厂区示意图
图5厂区置总示意图
图6A厂房组件矩阵总示意图
图7B厂房组件矩阵总示意图
(5)电气接入方案设计
光伏并网发电系统主要有两种并网方案:
输电侧并网和配电侧并网。
本项目设计的光伏并网发电系统采取配电侧并网方案,原理框图如下图所示:
图8变流器并网方式
光伏发电系统电气连接采用净电表法,其原理图如下:
图9光伏发电系统电气连接原理图
最终接
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