某某工業(yè)園屋頂分布式光伏發(fā)電項目設(shè)計方案

1 /19 某某 工業(yè)園屋頂分布式光伏發(fā)電 項目設(shè)計方案 二、工程概況 理位置 本項目 位于 江西省萬年縣 ，利用廠房屋頂鋪設(shè)太陽能電池組件 。 候資源 萬年地處江西省東北部、鄱陽湖東南岸，屬于丘陵地區(qū)，土地面積 方公里。地理坐標(biāo)為北緯 283015 28545，東經(jīng)1164648 1171510，東西寬 47 公里，南北長 43 公里。 日照 年均日照時數(shù)為 時，最長月份日照時數(shù)為 時，出現(xiàn)在 7 月份；最短月份日照明數(shù)為 時，出現(xiàn)在 2 月份。年均太陽輻射總量為 卡 /平方厘米。氣溫 年平均氣溫為 ，年均最高氣溫出現(xiàn)在 1961 年， ；極端最低溫度 ，極端最高達(dá) ； 目規(guī)模、用途 項目規(guī)劃裝機容量 用 260晶組件 396 塊，屋面形式為混凝土屋面，屋頂面積約 1000 ， 裝機容量為 2 /19 本工程采用分 區(qū) 發(fā)電， 組串逆變集中 并網(wǎng)方案，每個光伏發(fā)電單元的電池組件采用串聯(lián)的方式組成太陽能電池 組串， 太陽能電池 組串接入組串式逆變器、交流匯流箱 ， 并網(wǎng)柜集中并入廠區(qū) 線，項目遵循自發(fā)自用，就地消化以及余電上網(wǎng)的原則進行并網(wǎng)。 三、 技術(shù)方案 目設(shè)計目標(biāo) 城市屋頂光伏電站的建設(shè)進一步加強了光伏示范項目的環(huán)保示范效應(yīng)， 符合我國 21 世紀(jì)可持續(xù)發(fā)展能源戰(zhàn)略規(guī)劃；也是發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟模式，建設(shè)和諧社會的具體體現(xiàn)；同時對健全光伏產(chǎn)業(yè)鏈、推進太陽能利用及光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進程具有非常重大的示范意義，其社會、經(jīng)濟、環(huán)保等效益顯著。 在閑置的屋頂結(jié)構(gòu)上安裝光伏陣列，實現(xiàn)太陽能與建筑一體化，無需額外用地或增建其他設(shè)施，適用于人口密集、土地昂貴的城市建筑。由于光伏陣列 安裝在屋頂結(jié)構(gòu)上，吸收太陽能，轉(zhuǎn)化為電能，大大降低了室內(nèi)綜合溫度，減少了墻體得熱，既節(jié)省了能源，又利于保證室內(nèi)的空氣品質(zhì)。 解用電高峰期間電網(wǎng)壓力 有資料統(tǒng)計表明，我國建筑能耗（包括建造能耗、生活能耗、采暖空調(diào)等）約占全社會總能耗的 30%，其中最主要的采暖和空調(diào)，占到 20%，在用電高峰期間，電網(wǎng)供電壓力較大。而光伏發(fā)電系統(tǒng)由于自身發(fā)電特點，在有日照的條件下方可發(fā)電，并且日照條件越好，系統(tǒng)出力越大。 3 /19 在化石能源逐步枯竭、環(huán)境污染日異嚴(yán)重、生態(tài)意識不斷增強的今天， 實現(xiàn)光電建 筑一體化 ， 避免了由于使用一般化石燃料發(fā)電所導(dǎo)致的空氣污染和廢渣污染，不產(chǎn)生固體廢棄物，又能夠優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，創(chuàng)造生態(tài)環(huán)境，改善居住條件，還將對建設(shè)生態(tài)文明與和諧社會發(fā)揮十分重要的戰(zhàn)略作用。 寧波 是典型的能源消費型城市，正處于轉(zhuǎn)型發(fā)展的關(guān)鍵時期，加快推進 寧波 能源發(fā)展既是適應(yīng)國內(nèi)外能源發(fā)展新形勢、新要求的積極舉措，也是促進 寧波 綠色發(fā)展、提升城市形象的必然選擇 。 寧波是全省經(jīng)濟發(fā)達(dá)、最具發(fā)展活力的地區(qū)之一，潛在的電力需求十分巨大。寧波制造業(yè)已形成較為完備的制造業(yè)體系。電子產(chǎn)業(yè)、紡織產(chǎn)業(yè)、機械制造、化工產(chǎn)業(yè)及食品飲料等發(fā)展迅猛，從中長期看，寧波市電力工業(yè)將保持持續(xù)較快增長，隨著經(jīng)濟的持續(xù)快速增長和人民生活水平的提高，電力增長空間仍然較大。 本項目的建設(shè)是貫徹落實科學(xué)發(fā)展觀、建成資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會，落實“節(jié)能減排”戰(zhàn)略目標(biāo)的具體體現(xiàn) 。 可 降低煤炭比重，大力增加清潔能源供應(yīng)，將緩解環(huán)境治理壓力，提高 城市 的綠色發(fā)展水平。 計原則 1 穩(wěn)定性 太陽能發(fā)電運行的成熟穩(wěn)定性至關(guān)重要，本系統(tǒng)將采用先進成熟的技術(shù)與設(shè)備，結(jié)合完善的保護措施，以保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行。 2 先進性 4 /19 本項目系統(tǒng)設(shè)計的過程中，將通過優(yōu)化系統(tǒng)配置、選擇先進的關(guān)鍵設(shè)備，實現(xiàn)智能控制，以保證系統(tǒng)的先進性。 3 高效性 選用高效的電氣設(shè)備，降低設(shè)備損耗；光伏組件到逆變器以及從逆變器到并網(wǎng)點的電力電纜應(yīng)盡可能保持在最短距離，減小線路損失，提高系統(tǒng)的輸出能量。 4 展示性 太陽能光伏發(fā)電是新能源的重要部分，本項目將不僅體現(xiàn)光伏系統(tǒng)的設(shè)計和應(yīng)用技術(shù)水平，緩解當(dāng)?shù)毓╇妷毫?，還將體現(xiàn)對可再生能源的重視 ，因此系統(tǒng)的展示性不可忽視。本項目將有良好的展示效果，可向當(dāng)?shù)卣褪忻裰庇^展示清潔能源的有效利用，宣揚環(huán)保理念，同時還可作為業(yè)主單位的展示基地。 計依據(jù) 1）業(yè)主方提供的相關(guān)圖紙。 2）相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)： 國家電網(wǎng)公司 光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定 0904 光電器件； 1173 光電功率發(fā)生系統(tǒng)過壓保護 1215 晶體硅地 面 光伏電池組件 設(shè)計鑒定和定型 ； 1204 直流輸出低壓供電裝置 全要求 ； 1000 電磁兼容 第 4分 試驗和測量技術(shù) /19 能質(zhì)量 0364 建筑物電氣裝置 第 7分： 特殊裝置或場所的要求 太陽光伏（ 電系統(tǒng) 1721 光電模塊對意外碰撞的承受能力（抗撞擊試驗）； 0364 建筑物的電氣設(shè)施； 0269 低壓熔斷器 T 191 包裝儲運圖示標(biāo)志 T 18479 地面用光伏（ 電系統(tǒng) 概述和導(dǎo)則 T 19939 2005 光伏系統(tǒng)并網(wǎng)技術(shù)要求 Z 19964 2005 光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定 T 光伏器件 第 2 部分 ： 標(biāo)準(zhǔn)太陽電池的要求 ； T 20046 2006 光伏 (系 統(tǒng) 電 網(wǎng) 接 口 特 性 (1727:2004， T 2297 太陽光伏能源系統(tǒng)術(shù)語 T 2001 電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗規(guī)程試驗 A：低溫試驗方法 T 2001 電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗規(guī)程試驗 B：高溫試驗方法 T 2001 電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗規(guī)程試驗 備用恒定濕熱試驗方法 208 外殼防護等級 (碼 )(0529:1998) 6 /19 1993 半導(dǎo)體變流器應(yīng)用導(dǎo)則 T 12325 電能質(zhì)量 供電電壓偏差 T 12326 電能質(zhì)量 電壓波動和閃變 T 14549 電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波 T 15543 電能質(zhì)量 三相電壓不平衡 T 448 電能計量裝置技術(shù)管理規(guī)定 T 614 多功能電能表 T 645 多功能電能表通信協(xié)議 T 5202 電能量計量系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)規(guī)程 T 11127 光伏（ 電系統(tǒng)過電壓保護 2009 并網(wǎng)光伏發(fā)電 系統(tǒng)工程驗收技術(shù)規(guī)范 分布式光伏發(fā)電項目接入系統(tǒng)典型設(shè)計國家電網(wǎng)公司 載荷分析 通常混凝土屋面設(shè) 計荷載為 200米，本項目實施過程中，組件及混凝土壓塊總荷載小于 75米。彩鋼瓦屋面采用輕質(zhì)鋁合金導(dǎo)軌安裝組件支架，屋頂設(shè)計荷載為 100米，本項目組件安裝每平米的荷載小于 75米。 由上述分析可見，光伏系統(tǒng)各項荷載指標(biāo)均符合建筑屋頂?shù)囊?guī)范設(shè)計要求，對已有建筑屋頂不存在結(jié)構(gòu)安全的影響。 項目設(shè)計過程中，將對業(yè)主提供的廠房屋面圖紙及現(xiàn)場實際情況進行載荷復(fù)核，如有必要，將采取加固措施，確保項目實施萬無一失 7 /19 筑一體化設(shè)計 本項目光伏發(fā)電，在屋頂上均勻布置受力點后安裝組件支架及梁柱 上，彩鋼瓦屋面采用平鋪方案進行布置。具體方案如下： 圖 3 1 光伏建筑一體化系統(tǒng)示意圖 支架安裝方案 本項目涉及的建筑為鋼筋混凝土屋面面，因此支架安裝將根據(jù)不同類型的屋面分別采取相應(yīng)的實施方案。 混凝土屋面 涉及混凝土屋面安裝的擬采用沿屋面散水呈傾角或平鋪安裝（具體根據(jù)項目地實際情況選擇）。為避免對屋面現(xiàn)有防水層造成破壞，因此采用不穿透屋面的壓塊配重固定方式，即用混凝土壓塊將安裝支架固定于現(xiàn)場屋面，再將太陽板固定其上的方式，具體安裝方式如下： 8 /19 圖 3 2 混凝土結(jié)構(gòu)屋面支架示意圖 該實施方案無需考慮破壞屋頂結(jié)構(gòu)，安裝所需材料規(guī)格統(tǒng)一?？蓪崿F(xiàn)工廠化生產(chǎn)，現(xiàn)場加工量小，對施工現(xiàn)場環(huán)境影響小，工期短，方案經(jīng)濟性高。 類似項目安裝效果圖 9 /19 圖 3 4 混凝土屋面 網(wǎng)系統(tǒng) 設(shè)計 并網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的主要部件為太陽能光伏組件和并網(wǎng)逆變器。并網(wǎng)系統(tǒng)的基本構(gòu)成見圖 3 6： 圖 3 6 并網(wǎng)系統(tǒng)原理圖 該光伏電站建設(shè)完成后分別并入廠區(qū) 10網(wǎng)，并網(wǎng)運行，給 10 /19 廠區(qū)提供電力補充。當(dāng)光照充足時，光伏發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)電力輸入場區(qū)電網(wǎng)，作為補充供場區(qū)設(shè)備使用，光伏電站所發(fā)電不足以供設(shè)備使用時，從電 網(wǎng)獲取電能。 光伏 電氣 接入方案 具體 光伏 電氣接入方案參考國家電網(wǎng)公司提供的 分布式光伏發(fā)電項目接入系統(tǒng)典型設(shè)計以及當(dāng)?shù)毓╇姽镜囊蟆?圖 3 7 接入方案示意圖 3. 8 低壓電纜、導(dǎo)線的選型及敷設(shè) 所選電纜的橫截面積和連接器容量必須滿足最大系統(tǒng)短路電流（用于單個組件的電纜線材質(zhì)和橫截面積推薦為銅芯，耐壓 1000V，連接器的額定電流大于 10A）。方陣內(nèi)部和方陣之間的連接選取的電纜額定電流為計算所得電纜中最大連續(xù)電流的 。 逆變器連接選取的電纜額定電流為計算所得電纜中最大連續(xù)電流的 。 單回路穿鍍鋅金屬電管或 管敷設(shè)。多回路匯總后沿電纜溝/鋁合金線槽敷設(shè)。線管管徑和鋁合金線槽截面面積需滿足相關(guān)電氣 11 /19 設(shè)計規(guī)范。電纜、導(dǎo)線在線槽內(nèi)應(yīng)做固定。 雷和接地設(shè)計 光伏系統(tǒng)設(shè)備的安全性和穩(wěn)定性的技術(shù)措施主要涉及到防雷和接地的專項措施。 1、直流側(cè)防雷措施：電池支架應(yīng)保證良好的接地，光伏電池陣列連接電纜接入組串逆變器，含高壓防雷器保護裝置； 2、交流側(cè)防雷措施：每臺交流匯流箱及升壓變壓器等設(shè)備，均裝有防雷器，可有效地避免雷擊和電網(wǎng)浪涌導(dǎo)致設(shè)備的損壞； 3、本工程電氣配電裝置采用全戶內(nèi)布置，為 使光伏電池組件和相關(guān)電器設(shè)備受到直擊雷和感應(yīng)雷的雷擊時能有可靠的保護，光伏方陣支架防雷使用建筑原有防雷系統(tǒng)。為保證人身安全，所有電氣設(shè)備都接入建筑的防雷接地系統(tǒng)，并將電氣設(shè)備外殼接地。連接點測量接地電阻值按小于 4考慮。 4、所有的機柜要有良好的接地。 5、對于安裝在屋頂或建筑物上的光伏系統(tǒng)，特別是在雷暴多發(fā)地區(qū)，必須配備防雷裝置，以防止直擊雷對系統(tǒng)的損壞；防雷裝置接地必須可靠，光伏組件支架必須正確接地。使用推薦的連接端子并將接地電纜良好地連接，固定到組件框架上，使用經(jīng)過電鍍處理的支撐框架，以保證電路導(dǎo)通良 好。 6、本工程低壓配電系統(tǒng)接地型式采用 統(tǒng)。其中性線和保護地線（ 接地點后要嚴(yán)格分開。凡正常不帶電，而當(dāng)絕緣破壞有可能呈現(xiàn)電壓的一切電氣設(shè)備金屬外殼均應(yīng)可靠接地。 整個系統(tǒng)通過多種保護如過 /欠壓，過流，過載，防雷等保護功實現(xiàn)安全、穩(wěn)定運行。 12 /19 據(jù)采集和監(jiān)測、控制顯示系統(tǒng) 本項目涉及到多點并網(wǎng)，因此可以采取分布式和集中式相結(jié)合的監(jiān)測控制方案。由于各光伏并網(wǎng)逆變器都自帶數(shù)據(jù)采集模塊和 且采用同一廠家的產(chǎn)品，所以可以很方便地通過數(shù)據(jù)信號線、光伏專用監(jiān)控軟件，進行單點和集中監(jiān)測和控制。 對于運行的光伏電站系統(tǒng)，需要監(jiān)測的數(shù)據(jù)有太陽輻射量、光電池電壓及電流、電池組件溫度、逆變器輸入 /輸出電壓及電流、控制室溫度等。由于采集參數(shù)的多樣性和分散性，系統(tǒng)采用了分布式數(shù)據(jù)采集的結(jié)構(gòu)模式。所謂分布式數(shù)據(jù)采集，就是利用電量隔離變送器、溫度傳感器、太陽輻射測量儀等設(shè)備就近分散采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，通過智能數(shù)據(jù)采集模塊的 行數(shù)據(jù)總線技術(shù)將采集到的數(shù)據(jù)傳送至監(jiān)測計算機進行集中的數(shù)據(jù)統(tǒng)計和處理。智能數(shù)據(jù) 采集模塊中設(shè)有獨立的中央處理模塊，可以在現(xiàn)場對采集的信號進行數(shù)字濾波和簡單的數(shù)據(jù)處理，然后通過 據(jù)總線將處理后的數(shù)據(jù)傳送至監(jiān)測計算機，監(jiān)測計算機負(fù)責(zé)將各個現(xiàn)場的數(shù)據(jù)進行匯總和處理。 電站監(jiān)測系統(tǒng)軟件的主要功能是數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理、存儲和查詢。采集的主要參數(shù)是光伏組件輸出的電參數(shù)、累計電能、逆變器的輸入輸出參數(shù)、太陽輻射強度等信號。采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后，加入數(shù)據(jù)庫中，以備查詢?？蓪崟r顯示現(xiàn)場的運行數(shù)據(jù)，進入各個監(jiān)測界面，點擊功能控制鍵，可查看數(shù)據(jù)趨勢曲線、查詢歷史數(shù)據(jù)等操作，并生成數(shù)據(jù)報表。 若外接打印機，可打印指定的報表。監(jiān)測軟件還設(shè)計了網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測功能，采用上位機和下位機之間的點對點的通信方式，實現(xiàn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)測。 13 /19 圖 3 8 光伏系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測控制架構(gòu)圖 要產(chǎn)品、部件 選型 及性能參數(shù) （ 1） 電池組件的技術(shù)性能 太陽能 電池組件 是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，也是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中價值最高的部分 ，它通過光電轉(zhuǎn)換效應(yīng) 將太陽的輻射 能量 轉(zhuǎn)換為電能 （直流電） 。 根據(jù)對目前幾種太陽能電池組件的比較， 并結(jié)合建筑情況， 本項目 擬 采用 250效多晶硅 太陽能電池組件。電池組件 主要技術(shù)參數(shù)見下表： 電池組件性能參數(shù)表 多晶硅組件參數(shù) 峰值功率 （ 260路電流 （ 路電壓 （ 值電壓 (37V 峰值電流 (形尺寸 (1650*992*40 重量 (20 (2) 逆變器的技術(shù)性能 ： 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)將太陽能轉(zhuǎn)換成直流電能后，再通過逆變器將直流 14 /19 電逆變?yōu)?50380V 的三相交流電。在光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中，逆變控制部分擔(dān)負(fù)著系統(tǒng)的 C 轉(zhuǎn)換，并準(zhǔn)確控制轉(zhuǎn)換電壓、頻率、相位、諧波含量等重要指標(biāo)，同時，負(fù)責(zé)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)各部分與公共電網(wǎng)的協(xié)調(diào)運行，并對系統(tǒng)可能發(fā)生的各種異常狀態(tài)進行保護，它是光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備。 本項目配備合適容量的 組串式 逆變器，經(jīng)比較，擬選用 國內(nèi)品牌錦浪 逆變 器 。該產(chǎn)品質(zhì)量可靠，性能完善。該產(chǎn)品具有如下技術(shù)特點： 滿足德國要求的有功夠率降額功能 多種語言液晶顯示功能，可自由設(shè)置。 多種通訊接口可以選擇，方便實現(xiàn)上機位控制。 寬直流電壓輸入范圍。 低電壓穿越功能 模塊化設(shè)計方便安裝與維護 完善的保護功能，系統(tǒng)的可靠性更高 擬 選用的逆變器為 通過金太陽認(rèn)證的 并網(wǎng)型逆變器，在運行過程中，實時采集交流電網(wǎng)的電壓信號，通過閉環(huán)控制，使逆變器的交流輸出相位與電網(wǎng)保持一致。 并網(wǎng)逆變器參數(shù)見下表： 額定功率（ 20 允許最大電池方陣功率 (22 最大輸入電壓（ 1000 最大輸入電流（ 18 圍 (200定交流輸出功率 (20 最大輸出功率 (22 電網(wǎng)額定電壓 (380 額定電網(wǎng)頻