行业精品-光电建筑应用技术培训资料_第一部分建筑光伏发电系统的...

SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH【行业精品资料】SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH光电建筑应用技术培训第一部分建筑光伏发电系统的电气部分配置设计1吕玉龙SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH第一部分建筑光伏发电系统的电气部分配置设计目录1建筑光伏发电系统分类、构成3、并网发电的控制原理24、并网发电系统实现方案2、并网发电系统容量的设计和计算5、设备、部件配置和选型6、计量和监控系统7、防雷和接地系统设计8、系统运行安全性和可靠性的技术要点SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH1、建筑光伏发电系统分类、构成3光伏系统按接入公共电网的方式可分为并网光伏系统和独立光伏系统。11并网光伏系统并网光伏系统是指将光伏阵列输出的直流电转化为与电网电压同幅值、同频、同相的交流电，并实现与电网连接的系统。并网光伏系统可以分为集中式并网光伏系统和分布式并网光伏系统。光伏阵列DCDCDCACACAC直流防雷配电柜逆变器交流防雷配电柜变压器中压或高压电网监控系统SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH1、建筑光伏发电系统分类、构成4并网光伏系统的系统框图SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH1、建筑光伏发电系统分类、构成5根据发电量与用电量关系和当地电力供应可靠性的特点，并网光伏系统可分为以下几种形式发电量大于用电量，且当地电力供应不可靠，则有逆流和储能装置的并网光伏系统；发电量大于用电量，且当地电力供应比较可靠，则有逆流无储能装置的并网光伏系统；发电量小于用电量，且当地电力供应不可靠，则无逆流有储能装置的并网光伏系统；发电量小于用电量，且当地电力供应比较可靠，则无逆流无储能装置的并网光伏系统。12独立光伏系统独立光伏系统即离网光伏系统指光伏发电系统不与电网连接，其输出功率提供给本地直流负载或交流负载使用。广泛应用于环境恶劣的高原、海岛、偏远山区及野外作业等供电电源。SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH1、建筑光伏发电系统分类、构成6独立光伏系统的系统框图光伏阵列蓄电池组逆变器交流负载直流负载直流配电箱柜控制器充电放电SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH1、建筑光伏发电系统分类、构成7根据用电负载的特点，独立光伏系统可分为以下几种形式用电负载是直流负载，且供电无连续性要求，采用无蓄电池的直流光伏发电系统，典型应用太阳能光伏水泵；用电负载是直流负载，且供电连续性要求较高，采用有蓄电池的直流光伏发电系统，该应用广泛如路灯、通讯基站等；用电负载是交流负载，偏远无电网地区，根据供电连续性要求，较高还是无，决定是否配置蓄电池，采用无/有蓄电池的交流光伏发电系统，典型应用户用系统。SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH第一部分建筑光伏发电系统的电气部分配置设计目录1建筑光伏发电系统分类、构成3、并网发电的控制原理84、并网发电系统实现方案2、并网发电系统容量的设计和计算5、设备、部件配置和选型6、计量和监控系统7、防雷和接地系统设计8、系统运行安全性和可靠性的技术要点SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH2、并网发电系统容量的设计和计算921光伏阵列设计211光伏阵列倾斜角和方位角设计确定光伏阵列倾斜角需要使方阵面上全年接收的太阳辐照量最大，同时考虑光伏组件降雨自清洁和积雪自清除效果，以及与建筑结合情况。在与建筑良好结合和考虑组件自清洁情况下，光伏阵列倾斜角选择时依据不同倾斜角下年总辐射量最大进行。一般情况下，光伏阵列朝向正南即方位角为0时，太阳能电池发电量最大，故确定光伏阵列的方位角为0度。安装光伏系统的建筑，主要朝向宜为南向或接近南向。SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH2、并网发电系统容量的设计和计算10不同朝向与发电量关系统如下图，不同地点和不同气候条件下，不同朝向发电量的比例是不一样的。光伏阵列朝向与发电量关系图注假定向南倾斜纬度角安装的发电量为100SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH2、并网发电系统容量的设计和计算11212光伏阵列间距设计方阵间距计算示意图光伏阵列的行间距离与日照和阴影有关，若光伏阵列附近有高的建筑物或树木情况下，需要计算建筑物或树木的阴影，以确定阵列与建筑物的距离。SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH2、并网发电系统容量的设计和计算12一般确定原则保证冬至当天上午900至下午300光伏方阵不应被遮挡。其计算公式如下太阳高度角的公式SINSINSINCOSCOSCOS太阳方位角的公式SINCOSSIN/COS式中为当地纬度；为太阳赤纬，冬至日的太阳赤纬为235度；为时角，上午900的时角为45度。DCOSL，LH/TAN，ARCSINSINSINCOSCOSCOSSAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH2、并网发电系统容量的设计和计算13213光伏阵列的串并联设计根据并网逆变器的最大直流电压、最大功率电压跟踪范围，光伏组件的开路电压、额定电压及其温度系数，确定光伏组件的串联数。在设计光伏阵列的串联数时，应注意以下几点1光伏组件的规格类型及安装角度保持一致。2需考虑光伏组件的最佳工作电压（VMP）和开路电压（VOC）的温度系数，串联后的光伏阵列的最佳工作电压应在逆变器MPPT范围内，开路电压不超过逆变器的最大允许电压。SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH2、并网发电系统容量的设计和计算143晶体硅和非晶硅组件电压温度系数参考值如下晶体硅组件工作电压温度系数045V/，晶体硅组件开路电压温度系数034V/；非晶体硅组件工作电压温度系数028V/，晶体硅组件开路电压温度系数028V/。4光伏系统的设计温度应满足项目地最低和最高温度，一般情况取1070。以下是针对目前常见的晶体硅和非晶硅光伏组件，结合合肥阳光电源产品的技术参数，逆变器厂家提供各款型号逆变器的推荐VOC和VMP配置，用户可以根据实际光伏组件的参数进行计算和优化匹配。SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH2、并网发电系统容量的设计和计算15表1晶体硅组件各款型号逆变器的推荐VOC和VMP配置SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH2、并网发电系统容量的设计和计算16表2非晶体硅薄膜组件各款型号逆变器的推荐VOC和VMP配置SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH2、并网发电系统容量的设计和计算17在设计光伏阵列的并联数时，应注意以下几点1光伏阵列组串的电气特性一致即光伏组件的规格类型、串联数量及安装角度应保持一致；2接至同一台逆变器；3在光伏阵列设计时，需要综合考虑电气布置，合理确定汇流箱、电缆沟和配电室位置，使线路最短。SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH2、并网发电系统容量的设计和计算18214光伏阵列基本单元设计根据光伏组件串联数和支架加工性设计光伏阵列基本单元，考虑电气施工，基本单元组件数量是串联数的整数倍。排列数根据设计要求一般是15块。光伏基本单元排列数是2块的示图SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH2、并网发电系统容量的设计和计算1922光伏系统总体布置设计光伏系统设计以合理性、实用性、高可靠性和高性价比为原则。在保证光伏系统长期可靠运行，充分满足负载用电需要的前提下，使系统的配置最合理、最经济。根据建筑设计及其电力负荷确定光伏组件的类型、规格、数量、安装位置、安装方式和可安装场地面积。根据光伏组件规格及安装面积确定光伏系统最大装机容量。SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH2、并网发电系统容量的设计和计算20根据BIPV的形式，系统总体布置对于平屋面上，光伏组件安装宜按最佳倾角进行设计，当倾角小于10时，应设置维修、人工清洗的设施与通道；不影响屋面排水以及不破坏已有防水和保温。对于坡屋面上，宜按光伏组件全年获得电能最多的倾角设计；光伏组件宜采用顺坡镶嵌或顺坡架空安装方式；建材型光伏构件与周围屋面材料连接部位应做好建筑构造处理，并应满足屋面整体的保温、防水等功能要求；顺坡支架安装的光伏组件与屋面之间的垂直距离应满足安装和通风散热间隙的要求。SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH2、并网发电系统容量的设计和计算21对于在阳台或平台上，构成阳台或平台栏板的光伏构件，应满足刚度、强度、防护功能和电气安全要求。对于在墙面上，光伏组件与墙面的连接不应影响墙体的保温构造和节能效果；光伏组件镶嵌在墙面时，宜与墙面装饰材料、色彩、风格等协调处理；对安装在墙面上提供遮阳功能的光伏构件，应满足室内采光和日照的要求；当光伏组件安装在窗面上时，应满足窗面采光、通风等使用功能要求。SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH2、并网发电系统容量的设计和计算22对于幕墙上，宜采用建材型光伏组件，其尺寸应符合幕墙设计模数，表面颜色、质感应与幕墙协调统一；光伏幕墙的性能应满足所安装幕墙整体物理性能以及建筑节能的要求；对有采光和安全双重性能要求的部位，应使用双玻光伏幕墙，需满足建筑室内对视线和透光性能的要求；由玻璃光伏幕墙构成的雨篷、檐口和采光顶，应满足建筑相应部位的刚度、强度、排水功能及防止空中坠物的安全性能要求。旋转光伏幕墙SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH2、并网发电系统容量的设计和计算23根据选用的汇流箱型号，在光伏阵列布置时，使汇流箱规则相对集中布置，便于就近设置电缆沟或桥架。在确定配电室位置时，依据汇流箱分布情况，利用路径最优化方法，同时兼顾考虑升压站位置，确定配电室位置，使汇流箱至配电室线路最短，配电室至升压站线路也短。SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH第一部分建筑光伏发电系统的电气部分配置设计目录1建筑光伏发电系统分类、构成3、并网发电的控制原理244、并网发电系统实现方案2、并网发电系统容量的设计和计算5、设备、部件配置和选型6、计量和监控系统7、防雷和接地系统设计8、系统运行安全性和可靠性的技术要点SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH3、并网发电的控制原理25并网光伏系统工作原理是光伏阵列将太阳能转变成直流电能，经直流配电（箱）柜进行直流汇流和逆变器的直流和交流逆变后，根据接入方案（低压并网，还是中高压并网），接入相应电压等级的电网。DCDCDCACACACLACRACCACVACLSRSVSIS1NIACIPVIPVPVDCPV并网光伏系统等值简化电路SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH第一部分建筑光伏发电系统的电气部分配置设计目录1建筑光伏发电系统分类、构成3、并网发电的控制原理264、并网发电系统实现方案2、并网发电系统容量的设计和计算5、设备、部件配置和选型6、计量和监控系统7、防雷和接地系统设计8、系统运行安全性和可靠性的技术要点SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH4、并网发电系统实现方案2741系统设计方案光伏与建筑结合的几种安装方式有以下几种安装方式SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH4、并网发电系统实现方案28根据申报财政部光电建筑一体化项目，从项目类型上主要包括三类一是建材型，指将太阳能电池与瓦、砖、卷材、玻璃等建筑材料复合在一起成为不可分割的建筑构件或建筑材料，如光伏瓦、光伏砖、光伏屋面卷材、玻璃光伏幕墙、光伏采光顶等；二是构件型，指与建筑构件组合在一起或独立成为建筑构件的光伏构件，如以标准普通光伏组件或根据建筑要求定制的光伏组件构成雨篷构件、遮阳构件等；三是与屋顶、墙面结合安装型，指在平屋顶上安装、坡屋面上顺坡架空安装以及在墙面上与墙面平行安装等形式。SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH4、并网发电系统实现方案29根据光伏与建筑结合形式，以及光伏阵列安装的实际情况（如组件类型、规格、安装朝向等），建筑物集散性等，光伏并网发电方式大致可分为两种（1）集中式并网发电适合于在建筑物上安装朝向相同且规格相同的光伏阵列，在电气设计时，采用单台逆变器集中并网发电方案实现联网功能。集中式并网发电原理框图SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH4、并网发电系统实现方案30（2）分布式并网发电适合于在建筑物上安装不同朝向或不同规格的光伏阵列，在电气设计时，可将同一朝向且规格相同的光伏阵列通过单台逆变器并网发电，多台逆变器分布式并网发电方案实现联网功能。分布式并网发电原理框图SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH4、并网发电系统实现方案31以1MW并网光伏系统作典型案例，光伏设备主要使用S180C光伏组件，SG250K3并网逆变器，采用分布式并网，04KV升压10KV后集中并网的方案，G250K3对应于不同建筑物。1MW并网光伏系统分布式并网典型案例SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH4、并网发电系统实现方案3242直流/交流系统设计421直流发电系统设计直流发电系统设计主要指逆变器直流侧前的，包括光伏阵列、汇流箱和直流配电柜的设计以及直流电缆选型。直流线缆包括汇流箱直流防雷配电柜和直流防雷配电柜并网逆变器。直流电缆选择时应符合选择合适的线径，将线路损耗控制在2以内；耐压1KV，阻燃；额定载流量应高于断路器整定值（短路保护），其整定值应高于光伏方阵的标称短路电流的125倍；根据是否直埋，决定选择铠装或普通电缆。SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH4、并网发电系统实现方案331MW并网光伏系统直流发电系统典型案例光伏组件S280D多晶硅组件，并网逆变器SG500KTL，8路光伏防雷汇流箱，500KW直流配电柜。光伏阵列的串联数是16，500KW光伏阵列配置了14个8路光伏防雷汇流箱。详见下图1MW并网光伏系统直流发电系统典型案例SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH4、并网发电系统实现方案34422光伏防雷汇流箱设计按最大可输入路数设计不同路数的光伏防雷汇流箱，常用的有6、8和16路。汇流箱防水、防尘、防锈、防晒、防腐蚀，满足室外安装使用要求；采用光伏专用直流防雷器，正极对地、负极对地、正负极之间都应防雷；另外可以根据需要配置组串电流监测功能。6进1出普通汇流箱技术参数SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH4、并网发电系统实现方案35光伏阵列防雷汇流箱电气原理框图SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH4、并网发电系统实现方案36423直流防雷配电柜设计直流配电柜设计需符合1符合低压成套开关设备和控制设备标准；2直流配电柜根据与之匹配的逆变器进行设计；3直流输入和输出回路应配有可分断的直流断路器，直流输入回路配置防反二极管，并且其断路器选型与汇流箱容量匹配；4直流输出回路配置光伏专用直流防雷器，正负极都具备防雷功能；5柜体高度和颜色与相邻逆变器和交流配电柜相匹配；6输入和输出接线端子满足汇流箱接入和逆变器接出的要求，并留用足够备用端子，接线端子设计应能保证电缆线可靠连接，应有防松动零件，对既导电又作紧固用的紧固件，应采用铜质零件。SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH4、并网发电系统实现方案37300KW直流配电柜电气原理图SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH4、并网发电系统实现方案38424交流防雷配电柜设计交流配电柜设计需符合1符合低压成套开关设备和控制设备标准；2每个交流配电单元的输入侧（即每一路输入）和输出回路均应配有可分断的交流断路器，满足系统额定电压、额定电流、短路故障容量等要求；3配电柜根据需要配置电压表、电流表及电能计量装置等；4柜体高度和颜色与相邻逆变器和直流配电柜相匹配；5输入和输出接线端子满足逆变器和电网接入的要求，并留用足够备用端子。6交流配电柜设置防雷器，作电涌保护。SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH4、并网发电系统实现方案39交流配电柜电气原理图SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH4、并网发电系统实现方案4043光伏系统发电量的估算其中HA为平均年太阳能辐射值；EG为多年平均年辐射总量MJ/M2；PAZ组件安装容量，KWP；K综合效率系数，影响因素包括光伏组件安装倾角、方位角；光伏发电系统年利用率；光伏组件转换效率；光照有效系数；逆变器平均效率；电缆线损、变压器铁损系数等。SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH4、并网发电系统实现方案41综合效率系数SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH4、并网发电系统实现方案4244接入系统设计综合考虑不同电压等级电网的输配电容量、电能质量等技术要求，根据光伏电站接入电网的电压等级，可分为小型、中型或大型光伏电站。小型光伏电站接入电压等级为04KV低压电网的光伏电站；中型光伏电站接入电压等级为1035KV电网的光伏电站；大型光伏电站接入电压等级为66KV及以上电网的光伏电站；小型光伏电站的装机容量一般不超过去时200KW。根据是否允许通过公共连接点向公用电网送电，可分为可逆和不可逆的接入方式。SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH4、并网发电系统实现方案43接入系统设计的主要技术条件是电能质量、功率控制和电压调节、电网异常时的响应特性、安全与保护、调度自动化及通信等。1电能质量光伏电站向当地交流负荷提供电能和向电网发送电能的质量，在谐波、电压偏差、电压不平衡度、直流分量、电压波动和闪变等方面应满足国家相关标准。1谐波光伏电站接入电网后，公共连接点的谐波电压和总谐波电流分量应满足GB/T145491993电能质量公用电网谐波的规定。其中光伏电站向电网注入的谐波电流允许值按此光伏电站容量与其公共连接点的供电设备容量之比进行分配。SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH4、并网发电系统实现方案44公用电网谐波电压（相电压）注入公共连接点的谐波电流允许值SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH4、并网发电系统实现方案452电压偏差光伏电站接入电网后，公共连接点的电压偏差应满足GB/T123252008电能质量供电电压偏差的规定。10KV及以下三相供电电压允许偏差为标称系统电压的10；35KV及以上供电电压正、负偏差的的绝对值之和不超过标称系统电压的10；220V单相供电电压允许偏差为标称系统电压的7、10。3电压波动和闪变光伏电站接入电网后，公共连接点处的电压波动和闪变应满足GB/T123262008电能质量电压波动和闪变的规定。SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH4、并网发电系统实现方案464电压不平衡光伏电站接入电网后，公共连接点的三相电压不平衡度应不超过GB/T155432008电能质量三相电压不平衡规定的限值。公共连接点的负序电压不衡度不超过2，短时不得超过4；其中由光伏电站引起的负序电压不平衡度应不超过13，短时不超过26。5直流分量光伏电站并网运行时，向电网馈送的直流电流分量不应超过其交流额定值的05。2功率控制和电压调节大型和中型光伏电站应具有有功功率调节能力，并能根据电网调度部门指令控制其有功功率输出。应具有限制输出功率变化率的能力，但可以接受因太阳光辐照度快速减少引起的光伏电站输出功率下降速度超过最大变化率的情况。SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH4、并网发电系统实现方案47对于小型光伏电站，当并网点处电压超出表中规定的电压范围时，应停止向电网线路送电。适用于多相系统中的任何一相。表小型光伏电站在电网电压异常时的响应要求大型和中型光伏电站应具备一定的耐受电压异常的能力，避免在电网电压异常时脱离，引起电网电源的损失。当并网点电压在图中电压轮廓线及以上的区域内时，光伏电站必须保证不间断并网运行；并网点电压在图中电压轮廓线以下时，允许光伏电站停止向电网线路送电。SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH4、并网发电系统实现方案48大型和中型光伏电站的低电压耐受能力要求2频率异常时的响应特性光伏电站并网时应与电网同步运行。对于小型光伏电站，当并网点频率超过495502HZ范围时，应在02S内停止向电网线路送电。如果在指定的时间内频率恢复到正常的电网持续运行状态，则无需停止送电。SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH4、并网发电系统实现方案49大型和中型光伏电站应具备一定的耐受系统频率异常的能力，应能够在表所示电网频率偏离下运行。表大型和中型光伏电站在电网频率异常时的运行时间要求SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH4、并网发电系统实现方案504安全与保护光伏电站或电网异常、故障时，为保证设备和人身安全，应具有相应继电保护功能，保证电网和光伏设备的安全运行，以及人身安全。光伏电站的保护应符合可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求。1过流与短路保护光伏电站具备一定的过流能力，在120倍额定电流以下，光伏电站连续可靠工作时间不应小于1分钟；在120150额定电流内，光伏电站连续可靠工作时间不小于10秒。当检测到电网侧发生短路时，光伏电站向电网输出的短路电流应不大于额定电流的150。2防孤岛光伏电站必须具备快速检测孤岛且立即断开与电网连接的能力，其防孤岛保护应与电网侧保护相配合。SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH4、并网发电系统实现方案51光伏电站的防孤岛保护必须同时具备主动式和被动式两种，应设置至少各一种主动和被动防孤岛保护。主动防孤岛保护方式主要有频率偏离、有功功率变动、无功功率变动、电流脉冲注入引起阻抗变动等；被动防孤岛保护方式主要有电压相位跳动、3次电压谐波变动、频率变化率等。3逆功率保护当光伏电站设计为不可逆并网方式时，应配置逆向功率保护设备。当检测到逆向电流超过额定输出的5时，光伏电站应在052秒内停止向电网线路送电。SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH4、并网发电系统实现方案524恢复并网系统发生扰动后，在电网电压和频率恢复正常范围之前光伏电站不允许并网，且在系统电压频率恢复正常后，光伏电站需要经过一个可调的延时时间后才能重新并网，延时取决于当地条件。5故障信息在大中型光伏电站中应专设大型故障录波装置。5调度自动化与通信大中型光伏电站应具有有功功率调节能力，并能根据电网调度部门指令控制其有功功率输出。SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH4、并网发电系统实现方案53大型和中型光伏电站必须具备与电网调度机构之间进行数据通信的能力。通信系统满足继电保护、安全自动装置、调度自动化及调度电话等业务对电力通信的要求。光伏发电系统的继电保护、自动化、通信和电能计量装置的配置和整定，应在项目可行性研究阶段列入电网接入系统的论证报告，经校验合格后方能投入使用，并应与光伏发电工程项目同步设计、同步建设、同步验收、同步投入使用。SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH第一部分建筑光伏发电系统的电气部分配置设计目录1建筑光伏发电系统分类、构成3、并网发电的控制原理544、并网发电系统实现方案2、并网发电系统容量的设计和计算5、设备、部件配置和选型6、计量和监控系统7、防雷和接地系统设计8、系统运行安全性和可靠性的技术要点SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH5、设备、部件配置和选型5551光伏组件选型光伏组件通常分为晶体硅组件和薄膜组件。晶体硅组件又可以分为单晶硅组件和多晶硅组件。光伏组件的技术性能相比，晶体硅光伏组件技术成熟，且产品性能稳定，使用寿命长，故障率极低，运行维护最为简单；商业用化使用的光伏组件中，单晶硅组件转换效率最高，多晶硅其次，但两者相差不大，最后是薄膜组件；薄膜组件具有与建筑结合良好的适应性、对弱光响应好的特性，以及较之单晶硅和多晶硅组件具有不易受温度影响的特性，价格相对低。单晶硅组件多晶硅组件薄膜组件SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH5、设备、部件配置和选型56与建筑相合的BIPV组件，主要有以下几类型1双玻璃光伏组件由两片玻璃，中间复合太阳能电池片组成复合层，电池片之间由导线串、并联汇集引线的整体构件，具有良好的透光特性，能满足建筑对采光的要求；2瓦形太阳电池组件可以代替屋顶上的瓦的太阳电池组件，直接在未铺设瓦的屋顶上；3PVLED一体化组件采用双层玻璃，一面为太阳照射面，另一面为发光二极管发光面。白天电池把太阳光能转化成电能储存起来，夜晚储存的电能给LED照明提供能量；4光伏遮阳组件是将太阳能光伏技术与传统的遮阳装置结合在一起的新型光伏建筑构件。SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH5、设备、部件配置和选型57在光电建筑一体化应用形式主要有八种光电采光顶、光电屋顶、透明光电幕墙、非透明光电幕墙、光电遮阳板（有采光要求）、光电遮阳板（无采光要求）、屋顶光伏方阵、墙面光伏方阵。SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH5、设备、部件配置和选型58光伏组件选型应考虑以下几方面1光伏组件选型应满足使用场合的要求（如建筑物的类型和使用要求），选用大功率、高效率的晶体硅组件，从性价比考虑，宜优先单晶硅，并且单晶硅组件效率不低于15，多晶硅组件效率不低于14。2光伏建筑一体化组件选型时需满足以下要求美观性主要是光学要求、颜色、形状质感和透光率；结构性主要是承压、防雨、隔音、隔热等；安全性主要是电性能安全、结构可靠；功能性主要是温度通风要求、防热斑、方便安装等。3光伏组件的电性能与逆变设备的匹配光伏组件性能参数具有离散的特性，主要表现在A光伏组件自身电性能参数的差异。即使同一公司不同标称功率的组件都会具有不同的衰减率。SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH5、设备、部件配置和选型59另外，在25年的使用寿命内光伏组件会有不超过20的衰减，由于组件衰减不可能同步，组件的最大输出功率差异也比较大；B光伏组件实际接受到的太阳辐射量差异。在相同环境里，由于障碍物造成的阴影、灰尘分布的不均匀等，使光伏组件实际发电量有差异。光伏组件性能参数的离散性或者辐照强度条件的差异均会造成光伏组串在并联情况下的能量损失，并且差异会随着工作时间加长而越来越大。常见多晶硅组件S280D在不同辐照度条件下和不同温度条件下IV和PV特性曲线。SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH5、设备、部件配置和选型60温度相同时，随着日照强度的增加，光伏组件开路电压几乎不变，短路电流有所增加，最大输出功率增加；日照强度相同时，随着温度的升高，光伏组件的开路电压下降，短路电流有所增加最大输出功率减小；无论在任何温度和日照强度下，光伏组件总有一个最大功率点，温度（或日照强度）不同，最大功率点位置也不同。S280D在不同辐照度条件下和不同温度条件下IV和PV特性曲线SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH5、设备、部件配置和选型61温度对组件电性能影响分析当电池的工作温度升高时，晶体硅和非晶硅电池组件都会出现T温度工作时（AM15，1000瓦/平方米）的最大输出功率下降的情况，但下降幅度是不同的。其计算公式是PMEFFECPMX1AT25其中PMEFFEC为组件在T温度工作时（AM15，1000瓦/平方米）的最大输出功率；PM为组件在25，标准测试条件下（AM15，1000瓦/平方米）的最大输出功率；A为组件的功率温度系数（非晶硅太阳电池最佳输出功率PM的温度系数约为019，单晶硅、多晶硅电池最佳输出功率PM的温度系数约为05）SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH5、设备、部件配置和选型62例如用14W晶体硅组件进行实验，在三个温度下分别测试电性能（测三次取平均值），得到的数据如表所示。SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH5、设备、部件配置和选型63在误差允许的范围内，通过实验数据可看出组件温度上升时，开路电压（VOC）、最大工作电压（VM）和最大输出功率（PM）下降，而短路电流（ISC）则对温度不够敏感，随温度升高还略有上升；温度升高时，在PN结附近的活性层厚度减少，禁带宽度降低，这将使电池电压和转换效率明显下降。硅电池的效率在寒冷的阳光明媚的冬季高于炎热的夏季。SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH5、设备、部件配置和选型6452光伏逆变器选型逆变器主要功能是实现直流与交流的逆变。按是否带变压器可分为无变压器型和有变压器型。对于无变压器型逆变器，最大效率985和欧洲效率983；对于有变压器型逆变器，最大效率971和欧洲效率960。按组件接入情况划分组串式、多组串式、组件式和集中式。组串式并网逆变器多组串式并网逆变器SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH5、设备、部件配置和选型65组件式并网逆变器集中式并网逆变器不同接入方式并网逆变器特性对比SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH5、设备、部件配置和选型66依据功率不同和是否带变压器，型号各异。组串型光伏并网逆变器型号常有15KW、25KW、3KW、10KW、20KW、30KW、50KW；电站型光伏并网逆变器常有100KW、250KW、500KW。型号中若带K，则表示带变压器，若带TL，则表示无变压器。三相工频隔离并网逆变器优点结构简单、具有电气隔离、抗冲击性能好、安全可靠；缺点效率相对较低、较重；其电气原理图如下图所示。例如对应于合肥阳光产品有SG10K3、SG30K3、SG50K3、SG100K3、SG250K3、SG500K3，其额定电网电压为380VAC。三相工频隔离并网逆变器电气原理图SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH5、设备、部件配置和选型67三相直接逆变不隔离光伏并网逆变器优点效率高、体积小、结构简单；缺点无电气隔离，光伏组件两端有电网电压。其电气原理图如下图所示。例如对应于合肥阳光产品有SG500KTL，其额定电网电压为270VAC。三相直接逆变不隔离光伏并网逆变器电气原理图SG250K3外观SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH5、设备、部件配置和选型68并网光伏系统逆变器的总额定容量应根据光伏系统装机容量确定。独立光伏系统逆变器的总额定容量应根据交流侧负荷最大功率及负荷性质确定。并网逆变器的数量应根据光伏系统装机容量及单台并网逆变器额定容量确定。并网逆变器选择应符合以下几点并网逆变器应具备自动运行和停止功能、最大功率跟踪控制功能和防止孤岛效应功能；应具有并网保护装置（过/欠压，过/欠频），与电力系统具备相同的电压、相数、相位、频率及接线方式；应满足高效、节能、环保的要求。逆变器的主要技术参数有最大直流电压、最大功率电压跟踪范围、最大直流功率、额定输出功率、额定电网电压、最大效率、欧洲效率、功率因数、总电流波形畸变率等。SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH5、设备、部件配置和选型69逆变器需要根据功率、直流输入电压范围、开路电压、最大效率及欧洲效率、是否带隔离变压器、单位投资成本以及供应商售后服务等进行选型。逆变器应具有以下保护功能电网电压过、欠压保护；电网电压过、欠频保护；电网短路保护；孤岛效应保护；逆变器过载保护；逆变器过热保护；直流过压保护；直流极性反接保护；逆变器对地漏电保护。53直流汇流设备汇流箱和直流配电柜选型为了减少直流侧电缆的接线数量，提供系统的发电效率，方便维护，提高可靠性，对于大型光伏并网发电系统，一般需要在光伏组件与逆变器之间增加直流汇流装置（汇流箱和直流配电柜），汇流箱进行一次汇流，直流配电柜进行二次汇流。SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH5、设备、部件配置和选型70同规格、一定数量的光伏组件串联成光伏阵列组串，接入光伏阵列汇流箱进行汇流，光伏阵列配置光伏专用防雷器和直流断路器，具有防雷和分断功能，以方便后级逆变器的接入，保护了系统安全，大大缩短系统安装时间。光伏防雷汇流箱根据最大光伏阵列并联输入路数，具有不同的型号常用的有6、8和16等，典型6进1出汇流箱如图所示。SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH5、设备、部件配置和选型71直流防雷配电柜主要是将汇流箱输出的直流电缆接入后进行汇流，再接至并网逆变器。根据工程需要和对应逆变器，配置不同的直流配电单元。如300KW直流配电柜对应于3台100KW逆变器，其按照3个100KW直流配电单元进行设计。该配电柜含有直流输入断路器、防反二极管、光伏专用防雷器，操作简单和维护方便。SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH5、设备、部件配置和选型7254交流配电柜选型交流防雷配电柜主要是通过配电给逆变器提供并网接口，每个交流配电柜单元输入与输出回路配置交流断路器，并配置交流防雷器以作电涌保护。配电柜根据需要配置电压表、电流表及电能计量装置等。55防逆流控制器选型在并网发电系统中，由于外部环境是不断变化的，为了防止光伏并网系统逆向发电，系统需要配置一套防逆流装置，通过实时监测配电变压器低压出口侧的电压、电流信号来调节光伏系统的发电功率，从而达到光伏并网系统的防逆流功能。SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH5、设备、部件配置和选型73防逆流控制器能够合理调控逆变器投运，使其在设定范围内尽量多发电。而一旦发现逆变器向电网输入能量，立即通过通讯控制逆变器降低输出电流，减小光伏系统发电功率；当出现通讯故障或其它系统故障时，防逆流控制器断开输出接触器，从而彻底停止向电网供电，其外观如图所示。ARP防逆流控制器的外观ARP防逆流控制器的运行参数说明SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH5、设备、部件配置和选型7456升压变压器选型升压变压器在选型时，首先就清楚项目地的环境条件如海拔高度、环境温度、日温差、年平均温度、相对湿度、地震裂度等；以及电力系统条件如系统额定电压、额定频率、最高工作电压、中性点接地方式等。接着进行变压器的型式选择，常用的有油浸式变压器、干式变压器以及组合式变压器。根据铁芯材料不同，又可以分为普通硅钢片和非晶合金，非晶合金由于损耗低、发热少、温升低，与硅钢片相比运行性能更稳定。光伏电站的主变压器选型时，需要考虑以下几方面光伏电站区域单元容量在确定主变压器的额定容量时，需要留有10的裕度；SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH5、设备、部件配置和选型75负载损耗和空载损耗考虑光伏发电的特殊性即白天发电，不论发电装置是否输出功率，只要变压器接入系统，变压器始终产生空载损耗。要求变压器的负载损耗尽量低，若变压器夜间运行，则要求空载损耗也要低；过载能力根据选择的主变压器形式（干式和油浸式），干式变压器过载能力比较强，油浸式过载能力比较低，可充分利用其过载能力，适当减小变压器容量，使其主运行时间处于满载或短时过载。维护最好免维护。5根据工程实际确定变压器高压、低压进出线方式。从设备可靠性、性价比、节能等方面考虑，大型光伏电站的变压器优先选用干式变压器。SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH第一部分建筑光伏发电系统的电气部分配置设计目录1建筑光伏发电系统分类、构成3、并网发电的控制原理764、并网发电系统实现方案2、并网发电系统容量的设计和计算5、设备、部件配置和选型6、计量和监控系统7、防雷和接地系统设计8、系统运行安全性和可靠性的技术要点SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH6、计量和监控系统7761光伏电站监控系统设计由于光伏发电不同于常规水电、火电机组发电，即光伏发电会随当地日照变化而变化，白天发电，夜间不发电，因而对于光伏电站监控及电网调度提出特殊的要求，即需要并网发电系统的群控、功率预测与调峰和能量管理等。在监控系统架构方面，采用分层分布式结构，与常规厂站综合自动化系统相同架构。通常分站级控制层、间隔层、过程层和底层设备层。站级控制层能量管理系统过程层间隔层底层设备层各电源控制大型光伏电站综合自动化系统架构示意图SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH6、计量和监控系统78光伏电站监控系统能实时显示电站信息，查看每台逆变器的运行参数，以及监测逆变器的运行状态。其主要功能有（1）监测光伏发电系统的运行参数光伏发电系统的当前发电总功率、日总发电量累计、月总发量累计、年总发电量累计、总发电量累计，以及累计CO2总减排量；（2）监测环境参数室内和室外温度、风向、风速和日照辐射的辐射量；（3）监测每台并网逆变器的运行参数和运行状态，运行参数主要包括直流/交流电压、直流/交流电流、直流功率、频率、功率因数、发电量和CO2减排量等；显示并网逆变器的发电功率曲线。运行状态主要包括工作模式（启动、运行、待机、停机、故障和关机），故障信息。SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH6、计量和监控系统79其中故障信息包括以下内容电网电压过高、电网电压过低、电网频率过高、电网频率过低、直流电压过高、逆变器过载、逆变器过热、逆变器短路、散热器过热、逆变器孤岛、DSP故障、通讯失败等。环境参数监测仪温度风向风速日照辐射辐照量RS485大屏幕液晶电视50KW并网逆变器250KW100KW光伏并网发电监控系统的系统框图案例SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH6、计量和监控系统80光伏并网发电主界面图并网逆变器的运行界面光伏并网发电节能减排值SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH6、计量和监控系统8162调度、计量和通信根据JGJ2032010民用建筑太阳能光伏系统应用技术规范的要求，通信与电能计量装置应符合下列规定1光伏系统自动控制、通信和电能计量装置应根据当地公共电网条件和供电机构的要求配置，并应与光伏系统工程同时设计、同时建设、同时验收、同时投入使用。2光伏系统宜配置相应的自动化终端设备，以采集光伏系统装置及并网线路的遥测、遥测数据，并传输至相应的调度主站；3光伏系统应在发电侧和电能计量点分别配置、安装专用电能计量装置，并宜接入自动化终端设备。电能计量装置应得到相关电能计量强检机构的认可，并经校验合格后方能投入使用。SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH6、计量和监控系统824电能计量装置应符合现行行业标准DL/T5137电测量及电能计量装置设计技术规程和DL/T448电能计量装置技术管理规程的相关规定。（一）调度根据二OO九年七月国家电网公司光伏电站接入电网技术规定（试行）要求，大中型光伏电站应具有有功功率调节能力，并能根据电网调度部门指令控制其有功功率输出。根据光伏电站的容量、地理位置及电压等级，确定调度管理，以及将远动信息、计量信息送往调度中心和计量中心。具体由接入系统设计和审查意见确定。（二）电能计量光伏电站接入电网前，应明确上网电量和用网电量计量点，计量点原则上设置在产权分界的光伏电站并网点。SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH6、计量和监控系统83每个计量点均应装设电能计量装置，其设备配置和技术要求符合DL/T448电能计量装置技术管理规程以及相关标准、规程要求。电能计量装置应根据接入系统设计及其审查意见的要求，确定电能表类型以及准确度的要求，一般在关口点按I类配置计量装置，对于10KV及以上电压配置02S电能表，对于04KV电压配置05S电能表。电能表采用静止式多功能电能表，技术性能符合GB/T1788302S和05S级静止式交流有功电度表和DL/T614多功能电能表的要求。电能表至少应具备双向有功和四象限无功计量功能，事件记录功能，配有标准通信接口，具备本地通信和通过电能信息采集终端远程通信的功能，电能表通信协议符合DL/T645多功能电能通信协议。计量信息应接入电网调度机构的电能信息采集系统，由接入系统设计具体确定。SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH6、计量和监控系统84大型和中型光伏电站的同一计量点应安装同型号、同规格、同准备度的主副电能表各一套，主、副表应有明确标志。电能计量装置由光伏电站产权归属方负责在并网前，按要求安装完毕，并结合电能信息采集终端与主站系统进行信道、协议和系统调试；由经双方认可，具有相应资质的电能计量检测机构对电能计量装置完成相关检测，出具完整检测报告，施加封条，封印或其他封固措施；电能计量装置投运前，应由电网企业和光伏电站产权归属方共同完成竣工验收。（三）通信大型和中型光伏电站必须具备与电网调度机构之间进行数据通信的能力。通信系统满足继电保护、安全自动装置、调度自动化及调度电话等业务对电力通信的要求。SAAE太阳能系统工程分公司PVSYSTEMENGINEERINGBRANCH6、计量和监控系统85光伏电站与电网调度机构之间通信方式和