光伏发电系统方案专业设计书.docx
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光伏发电系统方案专业设计书
光伏发电工程
项
目
方
案
设
计
书
一、概括3
项目概略3
编制依照3
二、建设地址资源简述3
2.1日照资源3
接入系统条件4
三、整体方案设计4
3.1光伏工艺部分4
3.2太阳电池组件选型5
3.3光伏阵列设计9
3.4系统效率剖析12
四、电气部分13
4.1概括13
4.2系统方案设计选型13
4.3电气主接线16
4.4主要设施选型16
4.5防雷及接地23
4.6电气设施部署23
4.7电缆敷设及电缆防火23
五、工程事例错误!
不决义书签。
六、系统配置以及报价错误!
不决义书签。
一、概括
项目概略
1)建设规模:
光伏系统用来供应小区道路亮化用电及楼宇亮化用电。
该系统设计使用最大负荷50KVA,为保证系统在连续阴雨天或其余太阳辐射不足状况下正常使用,系统接入市电作为协助能源,提升系统的稳固性能。
为减少系统因直流端电流过大造
成的线路消耗,系统采纳220V直流接入逆变输出三相380V/220V沟通。
针对固定式安装电池板,采纳最正确倾角进行安装,石家庄地域最正确角度为46度(朝向正南),控制柜、逆变器及蓄电池储能系统均须安置于在室内。
编制依照
本初步设计说明书主要依据以下文件和资料进行编制的:
1)GB50054《低压配电设计规范》;
2)GB50057《建筑物防雷设计规范》;
3)GB31/T316—2004《城市环境照明规范》;
4)GBJl33—90《民用建筑照明设计标准》;
5)JGG/T16—921《民用建筑电气设计规范》;
6)GBJ16—87《建筑设计防火规范》;
7)《中华人民共和国可重生能源法》;
8)国家发展改革委《可重生能源发电有关管理规定》;二、建设地址资源简述
2.1日照资源
我国属世界上太阳能资源丰富的国家之一,整年辐射总量在917~2333kWh/㎡年之间。
全国总面积2/3以上地域年日照时数大于2000小时。
我国的太阳能资源按日照时间和太阳能辐射量的大小,全国大概上可分为五类地
区:
一类地域:
整年日照时数达到3200~3300小时的地域,主要包含青藏高原、甘肃省北部、宁夏北部和新疆南部等地。
二类地域:
整年日照时数达到3000~3200小时的地域,主要包含河北省西北部、山西省北部、内蒙古南部、宁夏南部、甘肃省中部、青海省东部、西藏东南部和新疆
南部等地。
三类地域:
整年日照时数达到2200~3000小时的地域,主要包含山东省、河南
省、河北省东南部、山西省南部、新疆北部、吉林省、辽宁省、云南省、陕西省、甘
肃省东南部、广东省南部、福建省南部、江苏省北部和安徽省北部等地。
四类地域:
整年日照时数达到1400~2200小时的地域,主假如长江中下游,福
建省、浙江省和广东省的一部分地域,此类地域的特色是:
春夏多雨或阴天,秋冬
季太阳能资源较丰富。
五类地域:
整年日照时数达到1000~1400小时的地域,主要包含四川省、贵州
省两省。
此区是我国太阳能资源较少的地域。
一、二、三类地域,年日照时数大于2000h,是我国太阳能资源丰富或较丰富的
地域,面积约占全国总面积的2/3以上,拥有益用太阳能的优秀条件。
四、五类地
区固然太阳能资源条件较差,但仍有必定的利用价值。
如图2-1
图2-1全国太阳能资源散布图
项目所在地
接入系统条件
本工程采纳低压沟通380V输出的方式。
用户能够直接在沟通输出端经过配电接
入负载即可。
该系统灵巧方便,并装备了市电进行增补,保证系统安全稳固运转。
三、整体方案设计
3.1光伏工艺部分
3.1.1设计依照
建筑构造平、立、剖面图,电气施工图等资料。
国家公布的有关的技术标准及行业技术标准、法例及规范的有效版本。
3.1.2设计原则
本项目装机容量,采纳单晶硅太阳能电池组件270块固定式安装,安
装倾角为朝南46度。
3.1.3设计内容
本项眼光伏工艺设计内容包含太阳电池组件的选型,光伏阵列设计,系统效率剖析,系统发电量计算,光伏工艺总平面部署,支架设计。
3.2太阳电池组件选型
太阳能光伏发电系统是利用光生伏打效应原理制成的太阳能电池将太阳能直接
变换成电能的。
工作原理的基础是半导体p-n结光生伏打效应,简言之,就是当物体内的电荷散布状态发生变化而产生电动势和电流的一种效应。
当太阳光或其余光照耀半导体p-n结时,就会在p-n结的两边出现电压,叫做光生电压。
这类现象就是有名的光生伏打效应。
使p-n结短路,就会产生电流。
太阳能电池单体是用于光电变换的最小单元。
它的尺寸约4平方厘米到100平方厘米。
太阳能电池单体工作电压为0.45~0.50伏,工作电流为20mA/cm2,一般不可以独自作为电源使用。
将姗能电池单体进行串连并联和封装后,就成为太阳能电池组件。
太阳能电池再经过串连,并联装在支架上,就构成了大阳能电池方阵。
它的功率从几瓦到几百瓦,能够独自作为电源,它也能够输出几百瓦,几千瓦或更大的功率,是光
伏电站的电能产生器。
太阳能电池的电气特征与参数:
图3-1太阳能电池的伏安特征
图3-1
从图中可适合太阳能电池组件短路时,即负载v=0时,此时的电流为短路电流Isc,当电路开路时,I=0,此时的电压为开路电压VOC。
当太阳能电池两头的电压从
1上涨时,比如渐渐增添负载电阻,在光辐射恒定的条件下,开始太阳能电池的输出
电流几乎不变,输出功率不停增添。
当电池电压增添到必定值时,输出电流开始变小,输出功率达到一个最大值,即最大功率点,以后跟着电池电压的高升,输出电流和功率都不停变小,最后输出电流减为0,输出电压达到最大值开路电压。
太阳能电池的伏安特征还与温度有关系,跟着温度的上涨开路电压减小,在最大功率点的典型温度系数为-0.4%/℃。
在权衡太阳能电池组件的性能时需用到峰值功率,其单位是峰瓦(Wp)。
在标准条件下(光谱幅照度1000W/mq,光谱,电池温度25℃),太阳能电池组件所输出的最大功率被称为峰值功率。
目前整个光伏发电的行业使用的均为硅太阳能电池。
以硅资料作为基体的太阳能电池。
如单晶硅太阳电池,多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池等。
制作多晶硅太阳能电池的资料,用纯度不太高的太阳级硅即可。
而太阳级硅由冶金级规用简单的工艺就能够加工制成。
多晶硅资料又有带状硅、锻造硅、薄膜多晶硅等。
用它们制造的太阳能电池有薄膜和片状两种。
1)单晶硅太阳能电池
单晶硅太阳电池是目前开发最快的一种太阳电池,它的构造和生产工艺已定型,
产品已宽泛用于空间和地面。
这类太阳电池以高纯的单晶硅棒为原料,纯度要求
99.999%。
为了降低生产成本,此刻地面应用的太阳电池等采纳太阳能级的单晶硅棒,
资料性能指标有所放宽。
单晶硅太阳能电池的制造成本较高,但光电转变效率也最高,
国际公认最高效率在AM1.5条件下为24%,地面用大量生产的在AM1条件下多在11
—18%之间。
目前单晶硅的转变效率是其余晶硅资猜中最高的。
2)多晶硅太阳能电池
目前多晶硅太阳电池使用的多晶硅资料多数是含有大量单晶颗粒的会合体,或用废次单晶硅资料和冶金级硅资料融化浇铸而成,而后注入石墨铸模中,待慢慢凝结冷却后,即得多晶硅锭。
这类硅锭可铸建立方体,以便切片加工成方形太阳电池片,可提升资料利用率和方便组装。
多晶硅太阳电池的制作工艺与单晶硅太阳电池差不多,其光电变换效率约12%左右,稍低于单晶硅太阳电池,但其资料制造简易,节俭电耗,总的
生产成本较低,但转变率较单晶硅电池比低好多。
3)非晶硅太阳能电池
非晶硅太阳电池是1976年出现的新式薄膜式太阳电池,它与单晶硅和多晶硅太
阳电池的制作方法完好不一样,硅资料耗费极少,电耗更低,特别吸引人。
非晶硅太阳
电池的构造各有不一样,此中有一种较好的构造叫PIN电池,它是在衬底上先堆积一层
掺磷的N型非晶硅,再堆积一层未混杂的I层,而后再堆积一层掺硼的P型非晶硅,
最后用电子束蒸发一层减反射膜,并蒸镀银电极。
此种制作工艺,能够采纳一连串沉
积室,在生产中构成连续程序,以实现大量量生产。
同时,非晶硅太阳电池很薄,可
以制成叠层式,或采纳集成电路的方法制造,在一个平面上,用适合的掩模工艺,一
次制作多个串连电池,以获取较高的电压。
此刻日本生产的非晶硅串连太阳电池可达
2.4伏。
非晶硅太阳电池存在的问题是光电变换率偏低,且不够稳固,因此还没有大量
用作大型太阳能电源,多数用于如袖珍式电子计算器、电子钟表及复印机等方面。
综上所述在晶体硅系列太阳能电池中,单晶硅大阳能电池变换效率最高,技术也最为成熟,在大规模应用和工业生产中仍占有主导地位,并且因为目前单晶硅资料价钱已经多晶硅资料相差不大,在光伏系统中被大量使用,该系统中设计使用单晶硅光伏电池组件,单块功率200W,电池片效率高达17.8%。
参数以下表:
表3-1
光伏组件参数一览表
序号
项目
内容
1
型式
惯例单晶硅组件
2
型号
HG205S
3
尺寸构造
1580×808×50(mm)
4
在、1000W/m2的辐照度、25℃的电池温度下的峰值参数:
标准功率
200W
峰值电压
37.5V
峰值电流
5.33A
短路电流
5.66A
开路电压
45V
系统电压
1000V
5
峰值电流温度系数
0.017%/℃
6
峰值电压温度系数
-0.34%/℃
7
短路电流温度系数
0.017%/℃
8
开路电压温度系数
-0.34%/℃
9
温度范围
-40/℃~+85℃
10
功率偏差范围
±3%
11
表面最大承压
5400Pa
12
蒙受冰雹
直径25mm的冰球,试验速度23m/s
13
接线盒种类
BOX07
14
接线盒防备等级
IP65
15
电池片效率
17.8%
16
组件效率
15.6%
17
保证值
15.3%
框架构造
铝合金
18
反面资料
TPT
19
重量
3.2.1电池组件性能
目前我企业开发研制的HG系列太阳电
池组件,最大功率组件为280多瓦,最小功
率组件为,主要应用在光伏工程、节能
建筑、通信、电力电子、太阳能灯具等领域。
产品构造:
标准晶体硅太阳电池组件采纳的封装
构造为:
由低铁钢化玻璃一EVA一太阳电池
一EVA一TPT层叠封装后,再组装铝合金边框和接线盒。
产品特色:
按国际电工委员会IEC61215:
1993标准进行设计,并经过充足的试验论证,保证组件的质量、电性能和
寿命要求;
组件的标称工作电压和标称输出功率可按不一样的要求设计,知足不一样用户的需求;
采纳绒面低铁钢化玻璃(又称为白玻璃),厚度3.2mm,透光率达89%以上,电池
组件整体有足够的机械强度,能经受运输、安装和使用过程中发生的冲击、震动和其
他应力,并拥有优秀的防腐、防风、防水和防雹能力;
采纳加有抗紫外剂、抗氧化剂和固化剂的优良EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)膜
层作为太阳电池的密封剂和与玻璃、TPT之间的连结剂。
拥有高透光率(胶膜固化后
透光率≥89.5%)和抗老化能力;
TPT(聚氟乙烯复合膜):
用于太阳电池组件封装的TPT起码应当有三层构造:
外
层保护层PVF拥有优秀的抗环境侵害能力,中间层为聚脂薄膜拥有优秀的绝缘性能,
内层PVF需经表面办理和EVA拥有优秀的粘接性能。
电池组件的绝缘强度大于100MΩ;
专用太阳能电池组件优良密封硅胶,增添组件的绝缘性能和防备湿气进入组件,
保证组件寿命;
组件在-40℃的低温下和85℃的高温下可正常工作;产品使用寿命长:
≥25年,
功率衰减小;
密封防水多功能接线盒,防备等级达到IP65,内装旁路二极管,有效防备热斑效
应造成的电池烧毁等质量事故;
阳极氧化铝边框和出厂所携带的接线盒保证安装简易快捷。
3.3光伏阵列设计
3.3.1光伏阵列倾角确立
本项目所在地地理坐标为:
北纬38.54度,东经121度。
(1)不一样朝向与倾角安装的太阳电池的发电量比较(见图示):
假设向南倾斜最正确倾角安装的太阳电池发电量为100,则其余朝向整年发电量均有不一样程度的减少。
(2)光伏组件安装方向应一致,朝向正南,有益于最大采集太阳辐射。
(3)离网发电太阳电池方阵的安装倾角与并网不一样,并网光伏发电考虑的应当是取整年能接收到最大太阳辐射量所对应的角度,
而关于离网光伏系统来讲,侧重考虑的是跟着季节性日照量的变化保持整个光伏系统的发电均衡性
来考虑。
依据石家庄当地的气象和地理资料,能够求出整年能均衡接收到太阳辐射量所对应的角度即为方阵最正确倾角。
(4)本工程在考虑发电效率的状况下,选择朝向南方安装,最正确倾角经过计算为46度。
3.3.2支撑构造
支撑构造是支撑固定太阳能电池板并且使其有必定倾斜角度,同时具防风沙雨水能力,以及拥有必定的防腐性能。
支撑构造与基础经过预埋件连结,型钢之间用紧固
件连结,便于安装和保护。
太阳能电池方阵支架采纳钢、铝材制造,其强度达到可承
受10级狂风的能力。
太阳能电池方阵支架的金属表面,一定进行热镀锌办理,以防
止风沙雨水的冲洗和生锈腐化。
太阳能电池方阵支架的连结件,包含组件和支架的连
接件、支架与螺栓的连结件以及螺栓与方阵场的连结件,均以电镀钢材或不锈钢材制造。
以以下图为支架连结图:
图3-3-1组件阵列排布表示图(平川安置形式)
图3-3-2组件阵列间距排布表示图(立杆安置形式)
3.4系统效率剖析
离网光伏发电系统的总效率由光伏阵列的效率、控制逆变器效率、蓄电池储能充放电效率等三部分构成。
(1)光伏阵列效率η1:
光伏阵列在1000W/㎡太阳辐射强度下,实质的直流输出功率与标称功率之比。
光伏阵列在能量变换过程中的损失包含:
组件的般配损失、表
面灰尘遮挡损失、不行利用的太阳辐射损失、温度影响、最大功率点追踪精度、及直
流线路损失等,设计效率取95%。
(2)控制、逆变器变换效率η2:
离网逆变器输出的沟通电功率与直流输入功率之比,效率取90%。
(3)蓄电池充放电效率η3:
控制器给蓄电池充电到蓄电池放电的过程中,有必定的效率损失,此中此中有效的效率取90%。
(4)系统总效率为:
η总=η1×η2×η3=95%×90%×90%≈77.7%
四、电气部分
概括
系统采纳220V直流接入逆变输出单相220V沟通。
发电系统可应知足40KW负荷日用
电12小时。
为保证系统在连续阴雨天或其余太阳辐射不足状况下正常使用,系统接入
市电作为协助能源。
保证用电负荷全天候不停电。
设计蓄电池容量知足负荷在当日充
电当日使用蓄电池的电,不设置连续阴雨天的要求。
设计依照
国家及地方现行的有关设计规范和标准∶
《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008
《供配电系统设计规范》GB50052-95
《低压配电设计规范》GB50054-95
《通用用电设施配电设计规范》GB50055-93
《电力工程电缆设计规范》GB50217-94
《建筑物防雷设计规范》GB50057-94
《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2004《建筑电气工程施工质量查收规范》GB50303-2002《沟通电气装置的接地》DL621-1997
系统方案设计选型
本太阳能光伏发电工程制定总装机容量约为,由270块、205Wp/块的单晶硅太阳电池组件构成。
依照负荷散布的地点多地址的特色,按几何图形区分不规则子系统按模块化型式建设。
依据光伏发电系统装机容量和供电系统实质接线状况,设计以下接入系统方案:
太阳能光伏发电往常有两种利用方式:
一种是依赖蓄电池来进行能量的储存,即所谓的独立发电方式;另一种是不使用蓄电池,直接与公用电网并接,即并网方式。
4.2.1独立光伏发电方式
独立发电系统的基本工作原理就是在太阳光的照耀下,将太阳电池组件产生的电
能经过控制器的控制给蓄电池充电或许在知足负载需求的状况下直接给负载供电,如
果日照不足或许在夜间则由蓄电池在控制器的控制下给直流负载供电,关于含有沟通
负载的光伏系统而言,还需要增添逆变器将直流电变换成沟通电。
独立发电系一致般由太阳板、控制器、蓄电池、逆变器等构成。
独立系一致般也称为离网系统,多用在偏僻地域、电网敷设较困难的地域以及需要夜间供电的光伏发电项目中,也用于太阳能路灯、草坪灯、监控摄像优等系统中作为独立电源使用。
图4-1独立光伏系统表示图
4.2.2并网发电方式
并网发电系一致般由太阳组件、并网逆变器等构成。
往常还包含数据采集系统、
数据互换、参数显示和监控设施等。
并网发电方式是将太阳能电池阵列所发出的直流电经过逆变器转变为沟通电能
输送到公用电网中,无需蓄电池进行储能,对比较而言,并网发电较廉价,并且完好
无污染。
并网发电系统采纳的并网逆变器拥有自动相位和电压追踪装置,能够特别好
的配合电网的细小相位和电压颠簸,不会对电网造成影响。
目前国际上90%以上的太
阳能系统采纳并网发电,并网发电是太阳能发电系统的趋向所在。
图4-2并网光伏系统表示图
光伏发电并网模式的分类:
光伏并网发电方式又分为低压配电侧和高压输电侧发电并网模式。
1、低压配电侧并网
(1)配电侧并网的光伏发电处在负荷中心,能够起到消峰(PeakShaving)的
作用,是“黄金电力”;
(2)在配电网接入不超出15-20%的光伏发电系统,不需要对电网进行任何改造,也不存在电力送出(逆流)和电网能力的问题,关于电网企业只是是负荷管理;
(3)配电侧并网的光伏发电的经济效益显然,“自觉自用”(NetMetering)运转方式相当于电力企业以销售电价购置光伏电量;
(4)光伏发电电力就地使用,减少了大量的传输、变电消耗。
2、高压输电侧并网
(1)在发电侧并网;
(2)电流是单方向的;
(3)不可以自觉自用,需要给出“上网电价”,电网企业以高电价收买光伏发电的电量,用户缴纳惯例廉价电费。
4.2.3光伏发电工程采纳离网光伏发电的形式
1)该工程的用电负荷为小区内亮化用电;
2)光伏发电电量就地使用,减少了大量的传输、变电消耗;
3)光伏发电装机总容量,就近逆变后直接接入负载输入端,蓄电池容量与光伏系统的容量相般配,另逆变器装备市电旁路作为对光伏发电的增补。
电气主接线
本太阳能光伏发电工程制定总装机容量为,由270块,205Wp/块的单晶
硅太阳能电池组件构成。
因为控制器为MPPT构造,因此每台设施连结的组串是必定
的,依照每个组件串列串连,9块太阳能电池组件为一组,因此总计756块太阳能电
池组件合计输入30个串列,每个串列分别接入8路直流汇流箱的一路,合计需要4
台直流汇流箱,4台直流汇流箱接入控制器、逆变器后经过用电方的沟通配电柜即可
获取负荷所需要的用电。
整个系统共分两个同样的配置。
图4-3光伏组件接线图
主要设施选型
控制器
该控制器拥有太阳能电池阵列接反、夜间防反充电、蓄电池过充电、蓄电池过放电、过载、短路等保护和报警功能。
其特色采纳了共负极控制方式,多路太阳能电池
方阵输入控制;微电脑芯片智能控制,充放电各参数点可设定,适应不一样场合的需求;各路充电压检测拥有“回差”控制功能,可防备开关进入振荡状态;控制电路与主电
路完好隔绝,拥有极高的抗扰乱能力;采纳LCD液晶显示屏,中英文菜单显示;拥有历史记录功能和密码保护功能;拥有电量AH累计功能,包含光伏发电量、负载用电量、蓄电池电量的累计功能;保护功能齐备,拥有多种保护及告警功能;拥有RS485/232通信接口,便于远程遥信、遥控;拥有多种故障报警无源输出接点功能;
拥有时钟显示功能;拥有温度赔偿功能等特色。
采纳阶梯式逐级限流充电模式,依照蓄电池组端电压的变化趋向自动控制太阳能电池方阵的挨次接通或切离,实现蓄电池组的安全迅速充电功能。
下为控制器的主要参数表:
表4-1控制器技术参数
性能指标
SD220300
额定电压(V)
DC220
额定电流(A)
300
最大光伏组件功率(KWp)
66
光伏阵列输入控制路数
10
每路光伏阵列最大电流(A)
30
蓄电池过放保护点(可设置V)
198
蓄电池过放恢复点(可设置
V)
226
蓄电池过充保护点(可设置
V)
264
负载过压保护点(可设置
V)
320
负载过压恢复点(可设置
V)
280
空载电流(mA)
<50
电压
光伏阵列与蓄电池(V)
下降
蓄电池与负载(V)
温度赔偿系数(mv/℃)
0~5(可设置)
使用环境温度(℃)
-20~+50
使用海拔高度(m)
≤5000(海拔超出1000米需依照
规定降额使用。
)
防备等级
IP20
尺寸(宽×高×深)(mm)
600×1200×600
逆变器
该逆变器拥有市电互补特征,性能靠谱,地域适应性强,温度范围宽(-35℃~
+55℃)。
其重点元器件(如大功率的MOS器件,控制芯片)均采纳国际有名品牌:
三
菱、富士、西门子、IR等产品,保障了灯具的使用寿命,有效的降低了产品故障率,
经过近几年来大量量的应用推行获得了优秀的信用和质量保证。
在任何状况下,对蓄电池的过充电或过放电都会缩短蓄电池的使用寿命。
产质量
量稳固,靠谱性高,可适应各样恶劣场所。
每款控制、逆变器都能很好的实现时控+市
电切换。
我们完满的把光控、市电切换联合为一体,能够正确、高效控制负载的工作
时间。
为本光伏系统设计采纳的市电互补太阳能光伏控制、逆变器,用单片机来实现
PWM脉宽调制控制方式,使系统的充电效率大大提升,靠谱性高。
拥有太阳能电池组
件、蓄电池反接保护、短路保护、反接保护功能;拥有防备蓄电池经过太阳能电池组
件反向放电的保护功能;拥有蓄电池充满断开(HVD)和欠压断开(LVD)功能;拥有
剖析、辨别太阳能与市电工作点的切换功能,即在太阳能没法供应电能的条件下,迅
速切换为市电,响应时间为20S秒;拥有空载电流小等特色。
其控制器、逆变器参数
表以下:
- 配套讲稿:
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- 关 键 词:
- 发电 系统 方案 专业 设计
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