《光伏發(fā)電系統(tǒng)集成》課件-項(xiàng)目四：大型并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2017年“一流應(yīng)用技術(shù)大學(xué)”建設(shè)項(xiàng)目國際化專業(yè)教學(xué)資源天津中德應(yīng)用技術(shù)大學(xué)2017年“一流應(yīng)用技術(shù)大學(xué)”建設(shè)項(xiàng)目成果項(xiàng)目四：大型并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)目錄任務(wù)提出任務(wù)解析并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)逆變器1234防雷與接地設(shè)計(jì)5768并網(wǎng)接入設(shè)計(jì)任務(wù)實(shí)施應(yīng)用案例1任務(wù)提出

到21世紀(jì)末，可再生能源在能源結(jié)構(gòu)中將占到80%以上，太陽能發(fā)電將占到60%以上光伏產(chǎn)業(yè)在能源領(lǐng)域具有至關(guān)重要的地位，而并網(wǎng)發(fā)電是光伏發(fā)電的最主要形式，代表了太陽能發(fā)電的發(fā)展方向。本項(xiàng)目要求為天津某商業(yè)中心屋頂設(shè)計(jì)并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)樓頂光伏電站并網(wǎng)發(fā)電，如圖4-1所示。

圖4-1并網(wǎng)光伏電站效果圖2任務(wù)解析

并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)以電網(wǎng)儲(chǔ)存電能，一般沒有蓄電池容量的限制，即使是有備用蓄電池組，也是為防災(zāi)等特殊情況而配備的。并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也就沒有獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)那樣嚴(yán)格，重點(diǎn)考慮的應(yīng)該是太陽能光伏陣列在有效的占用面積里，實(shí)現(xiàn)全年發(fā)電量的最大化。光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)由光伏陣列、直流配電柜、并網(wǎng)逆變器、交流配電柜和監(jiān)控等部分組成。系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需要結(jié)合并網(wǎng)逆變器的規(guī)格型號(hào)，最大化地考慮裝機(jī)容量，并依此確定太陽電池組件的串并聯(lián)方案和所需線纜規(guī)格型號(hào)，尤其是最大功率電壓跟蹤范圍，確定直流匯流箱、組件串列、電池組件的額定功率、電壓、電流及其數(shù)量等。3并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)分類并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成

并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)不需要專門的儲(chǔ)能元件，建設(shè)和維護(hù)成本相對(duì)較低。并網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1-2所示。并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)由PV發(fā)電系統(tǒng)、DC/AC逆變系統(tǒng)和并網(wǎng)接入系統(tǒng)等三部分組成，光伏電池組件、并網(wǎng)逆變器屬于關(guān)鍵設(shè)備。

圖1-2并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)

并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)根據(jù)電能是否送到電力系統(tǒng)可分為有逆流型并網(wǎng)系統(tǒng)、無逆流型并網(wǎng)系統(tǒng)、切換型并網(wǎng)系統(tǒng)、直、交流型并網(wǎng)系統(tǒng)和地域型并網(wǎng)系統(tǒng)等。

1.有逆流并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)當(dāng)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出的電能充裕時(shí)，可將剩余的電能送入公共電網(wǎng)；當(dāng)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)提供的電力不足時(shí)，由電網(wǎng)向負(fù)載供電。由于向電網(wǎng)供電時(shí)與電網(wǎng)供電的方向相反，所以稱為有逆流光伏發(fā)電系統(tǒng)。

圖1-3有逆流并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)示意圖

2.無逆流并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)無逆流并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的示意圖如圖1-4所示。當(dāng)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)即使發(fā)電充裕時(shí)，也不向公共電網(wǎng)供電，但當(dāng)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)供電不足時(shí)，則由公共電網(wǎng)供電。

圖1-4無逆流并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)

3.切換型并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)切換型并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)示意圖如圖1-5所示。該系統(tǒng)具有自動(dòng)運(yùn)行雙向切換的功能。一是當(dāng)光伏發(fā)電系統(tǒng)因天氣及自身故障等原因?qū)е掳l(fā)電量不足時(shí)，切換器能自動(dòng)切換到電網(wǎng)供電側(cè)，由電網(wǎng)向負(fù)載供電；二是當(dāng)電網(wǎng)因某種原因突然停電時(shí)，光伏發(fā)電系統(tǒng)可以自動(dòng)切換使電網(wǎng)與光伏發(fā)電系統(tǒng)分離，成為獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)工作狀態(tài)。一般切換型并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)都帶有儲(chǔ)能裝置。

圖1-5切換型并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)

4.儲(chǔ)能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)

有儲(chǔ)能裝置的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，就是在上述幾類并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)中根據(jù)需要配置儲(chǔ)能裝置。帶有儲(chǔ)能裝置的光伏系統(tǒng)主動(dòng)性較強(qiáng)，當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)停電、限電及故障時(shí)，可獨(dú)立運(yùn)行并正常向負(fù)載供電。因此，帶有儲(chǔ)能裝置的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)可作為緊急通信電源、醫(yī)療設(shè)備、加油站、避難場所指示及照明等重要場所或應(yīng)急負(fù)載的供電系統(tǒng)。

大型并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)如圖1-6所示，由若干個(gè)并網(wǎng)光伏發(fā)電單元組合構(gòu)成。每個(gè)光伏發(fā)電單元將太陽電池陣列發(fā)出的直流電經(jīng)光伏并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)換成380V交流電，經(jīng)升壓系統(tǒng)變成10KV的交流高壓電，再送入35KV變電系統(tǒng)后，并入35KV的交流高壓電網(wǎng)，35KV交流高壓電經(jīng)降壓系統(tǒng)后變成380~400V交流電作為發(fā)電站的備用電源。5.大型并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)6.分布式發(fā)電系統(tǒng)

分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，又稱分散式發(fā)電或分布式供能，是指在用戶現(xiàn)場或靠近用電現(xiàn)場配置較小的光伏發(fā)電供電系統(tǒng)，以滿足特定用戶的需求，支持現(xiàn)存配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，或者同時(shí)滿足這兩個(gè)方面的要求。

7.智能微網(wǎng)系統(tǒng)微電網(wǎng)(micro-grid)，是指由分布式電源、儲(chǔ)能裝置、能量轉(zhuǎn)換裝置、相關(guān)負(fù)荷和監(jiān)控、保護(hù)裝置匯集而成的小型發(fā)配電系統(tǒng)，是一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護(hù)和管理的自治系統(tǒng)，既可以與外部電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，也可以孤立運(yùn)行。微電網(wǎng)接在用戶側(cè)，具有低成本、低電壓、低污染等特點(diǎn)。微電網(wǎng)既可與大電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，也可在電網(wǎng)故障或需要時(shí)與主網(wǎng)斷開單獨(dú)運(yùn)行。

并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成如圖1-7所示。光伏陣列將太陽能轉(zhuǎn)換成直流電能，通過匯流箱匯流，再經(jīng)逆變器將直流電轉(zhuǎn)換成交流電，根據(jù)光伏發(fā)電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定的光伏發(fā)電站容量，確定光伏發(fā)電站接入電網(wǎng)的電壓等級(jí)，由變壓器升壓后，接入公共電網(wǎng)。

圖1-7并網(wǎng)光伏電站的系統(tǒng)組成

在實(shí)際使用中，往往一塊組件并不能滿足使用現(xiàn)場的要求，常將若干個(gè)組件按一定方式（串、并聯(lián)）組裝在組件支架上，形成太陽能電池陣列（SolarArray或PVArray），也稱為光伏陣列。1.光伏陣列

在太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，為了減少太陽能光伏陣列與逆變器之間的連線，方便維護(hù)，提高可靠性，一般在光伏陣列與逆變器之間增加光伏陣列防雷匯流箱，其實(shí)物如圖1-8所示。用戶可以將一定數(shù)量、規(guī)格相同的光伏組件串聯(lián)起來，組成一個(gè)個(gè)光伏串列，然后再將若干個(gè)光伏串列并聯(lián)接入光伏陣列的防雷匯流箱，在光伏陣列防雷匯流箱里配置了光伏專用的直流防雷模塊、直流熔斷器和斷路器等。圖1-8光伏陣列防雷匯流箱外形圖和內(nèi)部實(shí)物2.光伏陣列匯流箱a）外觀圖

b）內(nèi)部圖

直流配電柜主要是在中、大型太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，其作用是將太陽能光伏陣列的多路輸出電纜集中輸入、分組連接，不僅使連線井然有序，而且便于分組檢查、維護(hù)，當(dāng)光伏陣列局部發(fā)生故障時(shí)，可以局部分離檢修，不影響整體發(fā)電系統(tǒng)的連續(xù)工作。直流防雷配電柜主要將直流匯流箱輸出的直流電源進(jìn)行匯流，再接到逆變器上。直流防雷配電柜主要包括直流輸入斷路器、避雷器、防反二極管和電壓表等，其原理圖如圖1-9所示。

圖1-9直流防雷配電柜原理圖3.直流防雷配電柜

并網(wǎng)逆變器的作用是將電能轉(zhuǎn)化為與電網(wǎng)同頻、同相的正弦波電流，饋入公共電網(wǎng)。并網(wǎng)逆變器的實(shí)物如圖1-10所示。圖1-10并網(wǎng)逆變器的實(shí)物圖4.并網(wǎng)逆變器

交流配電柜是用于實(shí)現(xiàn)逆變器輸出電量的輸出、監(jiān)測、顯示以及設(shè)備保護(hù)等功能的交流配電單元，其實(shí)物圖和原理接線圖如圖1-11所示。交流配電柜可以將逆變器輸出的交流電接入后，經(jīng)過斷路器接入電網(wǎng)，以保證系統(tǒng)的正常供電，同時(shí)還能對(duì)線路電能進(jìn)行計(jì)量。

5.交流配電柜

a）實(shí)物圖b）原理接線圖圖1-11交流配電柜實(shí)物圖和原理接成圖

在獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)中，僅裝設(shè)用戶電能表，用戶按照電能表的“凈計(jì)量值”繳納電費(fèi)。在并網(wǎng)可逆流的光伏發(fā)電系統(tǒng)中，應(yīng)裝設(shè)雙向電能表，在光伏發(fā)電系統(tǒng)逆流向電網(wǎng)供電時(shí)，雙向電能表可記錄光伏發(fā)電系統(tǒng)饋入電網(wǎng)的電量。

逆變器輸出側(cè)加裝電能質(zhì)量分析儀，目的就是對(duì)逆變器輸出的電能質(zhì)量進(jìn)行檢測，一旦逆變器輸出電能質(zhì)量不滿足并網(wǎng)的技術(shù)要求，可采取措施將光伏發(fā)電系統(tǒng)從電網(wǎng)中切除。對(duì)于電能質(zhì)量分析儀的要求就是能夠提供各種電能質(zhì)量的指標(biāo)參數(shù)，以及對(duì)各種電能質(zhì)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，提供詳細(xì)的信息以便了解及分析電能質(zhì)量的狀況。6.電能表7.電能質(zhì)量分析儀

光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)通過對(duì)光伏電站的運(yùn)行狀態(tài)、設(shè)備參數(shù)、環(huán)境數(shù)據(jù)等進(jìn)行監(jiān)視、測量和控制，主要體現(xiàn)在設(shè)備和人身安全、發(fā)電可靠性和發(fā)電質(zhì)量、并網(wǎng)電能管理、設(shè)備壽命管理、集中或遠(yuǎn)程監(jiān)控等方面，實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)的安全、可靠經(jīng)濟(jì)和方便的運(yùn)行。8.交流防雷保護(hù)器

為了防止光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)側(cè)因雷擊對(duì)設(shè)備造成損壞，在并網(wǎng)點(diǎn)加裝交流防雷保護(hù)器。當(dāng)線路由于遭到二次感應(yīng)雷擊或操作過電壓時(shí)，防雷保護(hù)器動(dòng)作將瞬時(shí)過電壓短路泄放到地面，從而達(dá)到保護(hù)設(shè)備和人身安全的作用。9.計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)4并網(wǎng)逆變器并網(wǎng)逆變器的工作原理并網(wǎng)逆變器的功能

逆變器的基本電路構(gòu)成如圖1-15所示。由輸入電路、輸出電路、主逆變開關(guān)電路(簡稱主逆變電路)、控制電路、輔助電路和保護(hù)電路等構(gòu)成。

圖1-15逆變器的基本電路構(gòu)成1.逆變器的電路構(gòu)成2.三相并網(wǎng)逆變器三相并網(wǎng)逆變器輸出電壓一般為交流380V或更高電壓，頻率為50/60Hz，其中50Hz為中國和歐洲標(biāo)準(zhǔn)，60Hz為美國和日本標(biāo)準(zhǔn)。三相并網(wǎng)逆變器多用于容量較大的光伏發(fā)電系統(tǒng)，輸出波形為標(biāo)準(zhǔn)正弦波，功率因數(shù)接近1.0。

單相并網(wǎng)逆變器輸出電壓為交流220V或110V，頻率為50Hz，波形為正弦波，多用于小型的戶用系統(tǒng)。單相并網(wǎng)逆變器電路原理如圖1-17所示。其逆變和控制過程與三相并網(wǎng)逆變器基本類似。

圖1-17單相并網(wǎng)逆變器電路原理圖3.單相并網(wǎng)逆變器

并網(wǎng)逆變器除具有離網(wǎng)逆變器的性能特點(diǎn)外，還具有最大功率跟蹤控制功能、防孤島效應(yīng)功能、自動(dòng)運(yùn)行和停機(jī)功能、自動(dòng)電壓調(diào)整等功能。5防雷與接地設(shè)計(jì)雷電的形成與基本形式防雷系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)光伏發(fā)電系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)（1）直擊雷過電壓（直擊雷）雷電直接擊中地面電器設(shè)備、線路或建筑物，強(qiáng)大的雷電流通過物體泄入大地，在該物體上產(chǎn)生較高的電位降，稱為直擊雷過電壓。（2）感應(yīng)過電壓（感應(yīng)雷）當(dāng)雷云在架空線路（或其他物體）上方時(shí)，由于雷云的先導(dǎo)作用，使架空線路上感應(yīng)出先導(dǎo)通道符號(hào)相反的電荷。雷云放電時(shí)，先導(dǎo)通道中的電荷迅速中和，架空線路上的電荷被釋放，形成自由電荷流向線路兩端，產(chǎn)生很高的過電壓。（3）雷電波侵入由于直擊雷或感應(yīng)雷而產(chǎn)生的高電位雷電波，沿架空線路或金屬管道侵入變(配)電所或用戶而造成危害。

按照防雷技術(shù)理論基礎(chǔ)，防雷系統(tǒng)由外部防雷系統(tǒng)、內(nèi)部防雷系統(tǒng)、過電壓保護(hù)系統(tǒng)組成。外部防雷系統(tǒng)由接閃器、引下線和接地裝置3部分組成；內(nèi)部防雷系統(tǒng)主要由避雷器接地裝置兩部分組成。避雷針

避雷線避雷帶引下線

在光伏發(fā)電系統(tǒng)的防雷設(shè)計(jì)中，應(yīng)將外部防雷和內(nèi)部防雷結(jié)合起來，作為一個(gè)統(tǒng)一的整體。充分考慮到直擊雷、感應(yīng)雷、雷電侵入波對(duì)發(fā)電系統(tǒng)的影響，從光伏陣列的輸入端至最終用戶，每一級(jí)都有針對(duì)性地采取合理、有效的防雷措施，設(shè)立避雷裝置，為光伏發(fā)電系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行提供重要保障。6并網(wǎng)接入設(shè)計(jì)光伏電站等級(jí)及并網(wǎng)要求

實(shí)際上光伏電站等級(jí)劃分并沒有絕對(duì)標(biāo)準(zhǔn)，往往會(huì)根據(jù)電站規(guī)模的發(fā)展而變動(dòng)。目前國際能源署對(duì)于光伏電站等級(jí)分類方法是：容量小于100kW為小規(guī)模；容量為100kW～1MW為中規(guī)模；容量為1～10MW為大規(guī)模；容量為10MW以上為超大規(guī)模。可分為小型、中型或大型光伏電站，具體如下：

1)小型光伏電站——接入電壓等級(jí)為0．4kV低壓電網(wǎng)的光伏電站。2)中型光伏電站——接入電壓等級(jí)為10～35kV電網(wǎng)的光伏電站。3)大型光伏電站——接入電壓等級(jí)為66kV及以上電網(wǎng)的光伏電站。

小型光伏電站的裝機(jī)容量一般不超過200kW。根據(jù)是否允許通過公共連接點(diǎn)向公共電網(wǎng)送電，可分為可逆和不可逆兩種接入方式。光伏電站向當(dāng)?shù)亟涣髫?fù)載提供電能和向電網(wǎng)發(fā)送電能的質(zhì)量，在諧波、電壓偏差、電壓不平衡度、直流分量、電壓波動(dòng)和閃變等方面應(yīng)滿足國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。7任務(wù)實(shí)施系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)光伏系統(tǒng)的容量設(shè)計(jì)光伏系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)光伏系統(tǒng)的電氣設(shè)計(jì)并網(wǎng)接入設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)框圖如圖1-31所示，包括光伏陣列、匯流箱、直流配電柜、并網(wǎng)逆變器以及交流配電柜等。其中光伏陣列由太陽電池組件、基座、支撐結(jié)構(gòu)、防護(hù)設(shè)施、內(nèi)部電氣連接、接地等組成。

圖1-31系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)框圖

項(xiàng)目所在地為天津市，屬于溫暖帶大陸性季風(fēng)氣候，其經(jīng)緯度為：北緯38°52′，東經(jīng)116°49。歷年各月極端高氣溫39.9℃，歷年月極端低氣溫-17℃，多年平均氣溫為11.9℃，最低月平均氣溫為-4.8℃（1月），最高月平均氣溫為26.2℃（7月）。歷年年平均相對(duì)濕度60.7％。年平均日照時(shí)數(shù)2699.11h，歷年各月日照時(shí)數(shù)最長月份出現(xiàn)在5月為10.1小時(shí)，最短月份在12月為5.6小時(shí)。根據(jù)所在地區(qū)日照時(shí)間的長短，我國光資源分布劃分為五類（項(xiàng)目一中有詳細(xì)介紹），天津被劃分為三類地區(qū)。三類地區(qū)的年日照時(shí)數(shù)為2200～3000h；年輻射總量為5000～5850MJ/㎡，屬于太陽能資源較豐富地區(qū)。1.地理環(huán)境分析

光伏陣列設(shè)計(jì)需要根據(jù)樓頂或者電站安裝地點(diǎn)地形進(jìn)行設(shè)計(jì)。方案中參照中心大廈建筑的屋頂平面圖，預(yù)留出建筑上透光的部分，以及屋頂表面的設(shè)備房頂?shù)奈恢?，并預(yù)留出5000m2為設(shè)備和排風(fēng)的安裝用地，其余部分按照5度的傾角安裝電池組件。根據(jù)樓頂可安裝組件的面積設(shè)計(jì)光伏陣列總?cè)萘繛?.7MW，為了方便接線和減少電力傳輸損失，整體電站分為8個(gè)200KW左右的光伏陣列區(qū)和一個(gè)100KW左右的光伏陣列區(qū)，每個(gè)陣列區(qū)配有相互獨(dú)立的直流配電柜，交流配電柜和逆變器，電站的系統(tǒng)方案如圖1-32所示。圖1-32電站方案原理圖2.光伏陣列設(shè)計(jì)1)太陽能電池組件或陣列的形狀與尺寸的確定大型并網(wǎng)電站中組件的選型可以根據(jù)客戶需要進(jìn)行選擇，或者根據(jù)市場需求等其他客觀條件進(jìn)行。本方案選擇了非晶硅太陽電池組件作為項(xiàng)目中電站的光伏組件，組件的參數(shù)如表1-3所示。3.光伏組件選型組件參數(shù)輸出功率40W最大輸出功率時(shí)的電壓46V最大輸出功率時(shí)的電流0.87A開路電壓61V短路電流1A最大系統(tǒng)電壓1000V長度1245mm寬度635mm厚度7mm重量13Kg功率溫度系數(shù)，%/℃-0.19電壓溫度系數(shù)，%/℃-0.28電流溫度系數(shù)，%/℃0.09表1-3組件參數(shù)

設(shè)計(jì)方案中選用逆變器為交流三相，額定電壓為380V，逆變器采用三相橋式接法，則輸出電壓380V/0.817≈465V，再考慮電壓富余量，光伏陣列的輸出電壓應(yīng)增大到1.1×465V=512V

電池組件的峰值電壓為46V，則計(jì)算出組件的串聯(lián)數(shù)為512V/46V=11.13，則需要串聯(lián)12塊電池板。

太陽電池陣列中每12塊組件為一串，12V×46V=552V

，然后每16串為一并聯(lián)串，每6個(gè)并聯(lián)串再并聯(lián)輸出接入直流防雷配電柜。整體設(shè)計(jì)中共安裝容量1715.52KW的電池陣列，共需太陽能電池組件塊42888塊。2）光伏陣列串

光伏電站建成后要有陣列的自排水系統(tǒng)，同時(shí)需要電站建成后有一個(gè)很好的鳥瞰效果，因此按照5°的傾角進(jìn)行太陽電池的安裝設(shè)計(jì)。由于建筑女兒墻的具體高度未確定，因此設(shè)計(jì)了將陣列整體架高使其與屋頂表面設(shè)備房等高，以及將電站安裝在屋頂平面兩種安裝方式。具體設(shè)計(jì)參數(shù)如下：光伏陣列傾角為5°，陣列間距0.6m，占地面積42888m2。1.光伏陣列傾角與間距設(shè)計(jì)

光伏支架結(jié)構(gòu)尺寸如圖1-34所示。其由支架基座、槽鋼底框、角鋼支架等組成。光伏支架系統(tǒng)槽鋼具有齒牙和加強(qiáng)筋，配合同樣具有齒牙的連接扣件，能夠形成齒輪式嚙合節(jié)點(diǎn)，保證拼裝節(jié)點(diǎn)受剪可靠，防止滑移，并且保證事故工況下是塑性破壞而非剛性破壞。加強(qiáng)筋加強(qiáng)槽鋼強(qiáng)度，利于運(yùn)輸及切割，所用鎖扣為一體成型設(shè)計(jì)，非彈簧螺母形式。支架表面采用熱浸鍍鋅處理，熱浸鍍鋅厚度≥60微米，支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能承受基本風(fēng)0.85KN/m2，

能承受基本雪壓0.6KN/m2，能抗7級(jí)地震。在樓頂采用水泥壓塊自重式安裝方式。不對(duì)樓頂打孔、不破壞原有樓頂?shù)慕ㄖY(jié)構(gòu)。對(duì)防水層沒有任何的破壞。2.光伏支架設(shè)計(jì)圖1-34光伏支架結(jié)構(gòu)示意圖

為了減少直流側(cè)電纜的接線數(shù)量，提高系統(tǒng)的發(fā)電效率，本項(xiàng)目方案中使用了光伏陣列匯流箱，其主要作用是將一定數(shù)量的電池陣列匯流成1路直流輸出。每路電池陣列輸入回路配置了耐壓1000V的高壓熔絲和光伏專用防雷器，并可實(shí)現(xiàn)直流輸出手動(dòng)分?jǐn)喙δ堋?/p>

本系統(tǒng)共選用一級(jí)匯流箱224個(gè)，二級(jí)匯流箱38臺(tái)。1.光伏匯流箱設(shè)計(jì)

光伏陣列通過匯流箱匯流到直流配電柜的正極和負(fù)極輸入端，各路直流輸入通過直流配電柜的正極母排和負(fù)極母排集中匯流，然后通過直流專用斷路器輸出到直流輸出端，接入逆變器的直流輸入端，如圖1-36所示。本項(xiàng)目方案選用200KW直流防雷配電柜8臺(tái)，100KW直流配電柜1臺(tái)。

圖1-36直流防雷配電柜原理圖2.光伏直流配電柜設(shè)計(jì)

3.光伏逆變器設(shè)計(jì)

1）并網(wǎng)逆變器的選型原則（1）容量匹配設(shè)計(jì)并網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中要求電池陣列與所接逆變器的功率容量相匹配，一般的設(shè)計(jì)思路為電池陣列功率=組件標(biāo)稱功率×組件串聯(lián)數(shù)×組件并聯(lián)數(shù)（2）MPPT電壓范圍與電池組電壓匹配電池陣列的標(biāo)稱電壓近似等于并網(wǎng)逆變器MPPT電壓的中間值，這樣可以達(dá)到MPPT的最佳效果。（3）最大輸入電流與電池組電流匹配電池組陣列的最大輸出電流應(yīng)小于逆變器最大輸入電流。（4）轉(zhuǎn)換效率逆變器在其他條件滿足的情況下，轉(zhuǎn)換效率越高越好。（5）配套設(shè)備在逆變器選型過程中，應(yīng)考慮相關(guān)的配套設(shè)備是否齊全。

3.光伏逆變器設(shè)計(jì)

根據(jù)前端設(shè)計(jì)，本系統(tǒng)選用17臺(tái)100KW逆變器，參數(shù)如表1-4所示。逆變器接入交流配電柜，然后接入電網(wǎng)380V用戶側(cè)。2）并網(wǎng)逆變器的選型設(shè)計(jì)

參數(shù)名稱具體參數(shù)參數(shù)名稱具體參數(shù)品牌

對(duì)地故障檢測有規(guī)格型號(hào)

錯(cuò)極性保護(hù)有最大光伏輸入功率110KW功率因數(shù)0.99輸入電壓范圍0-850電流諧波THD<4%最大輸入電流250AMPPT追蹤范圍440-800最多輸入路數(shù)6電網(wǎng)工作電壓范圍330-460直流電壓紋波<10%電網(wǎng)工作頻率范圍47.5-51.2HZ直流分?jǐn)鄶嗦菲麟娋W(wǎng)連接方式接線端子最大直流輸入電壓850最大效率96.8%額定交流輸出功率100平均效率96.0%額定交流輸出電流152.0A工作溫度范圍-20度-50度過、欠壓保護(hù)有工作濕度范圍0-95%（不結(jié)露）過、欠頻保護(hù)有防護(hù)等級(jí)IP20(室內(nèi))IP65（室外）短路、漏電保護(hù)有寬/高/厚（毫米）850*1050*2100防雷保護(hù)有重量1200KG防孤島保護(hù)有其他具有通訊及多臺(tái)監(jiān)控功能表1-4100KW的逆變器參數(shù)

交流配電柜一般可以由逆變器生產(chǎn)廠家或?qū)I(yè)廠家設(shè)計(jì)生產(chǎn)并提供成型產(chǎn)品。當(dāng)沒有成型產(chǎn)品提供或成品不符合系統(tǒng)要求時(shí)，就要根據(jù)實(shí)際需要自己設(shè)計(jì)制作。本方案中在逆變器和并網(wǎng)點(diǎn)之間，安裝交流配電柜，交流配電柜內(nèi)包括交流斷路器、銅排以及三相電表。本項(xiàng)目系統(tǒng)中，共使用200KW交流配電柜8臺(tái)，100KW交流配電柜1臺(tái)。4.光伏交流配電柜設(shè)計(jì)

1）防雷設(shè)計(jì)本項(xiàng)目針對(duì)直擊雷和感應(yīng)雷分別作了防護(hù)設(shè)計(jì)。

（1）直擊雷的防護(hù)室外需要防護(hù)的主要是支架、配電電纜管和匯流箱。本項(xiàng)目工程將支架配電電纜管和匯流箱先等電位連接，然后用扁鐵和樓結(jié)構(gòu)的防雷設(shè)施連接。

（2）感應(yīng)雷的防護(hù)系統(tǒng)采用三級(jí)防雷。第一級(jí)：匯流箱加裝防雷器；第二級(jí)：直流配電單元加裝防雷器；第三級(jí)：交流配電單元加裝防雷器。這樣大大提高了系統(tǒng)的安全性。5.防雷與接地設(shè)計(jì)根據(jù)建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范和建筑物電子信息系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)規(guī)范，進(jìn)行防雷與接地設(shè)計(jì)。2）接地設(shè)計(jì)接地裝置的設(shè)計(jì)需要注意幾下幾方面：

（1）接地體設(shè)計(jì)接地體垂直埋設(shè)時(shí)，一般使用的材料鍍鋅角鋼和鍍鋅鋼管，應(yīng)按設(shè)計(jì)所提及數(shù)量及規(guī)格進(jìn)