475.2kW分布式太阳能光伏并网发电项目初步方案.doc

475.2kW分布式太阳能光伏并网发电项目初步方案编写单位：XXXXX有限公司编写日期：XXXXX有限公司 技术方案 目 录 一、概述11.1 项目设计依据11.2 项目概况21.4 建设规模31.5光伏项目可见效益3二、项目发电量及环境分析42.1项目发电量42.2光伏项目环境分析6三、光伏系统方案73.1光伏系统原理图73.2 光伏组件参数73.3、并网逆变器113.4、交流汇电箱143.5、低压并网柜14四、光伏发电对拟接入电力系统的影响164.1 光伏电站接入系统谐波分量控制164.2 光伏电站接入系统无功平衡控制164.3 发电系统短路电流16五、项目投资预算17六、发电收益及投资回收年限196.1、发电收益196.2、投资回收年限20一、概述1.1 项目设计依据1) 光伏系统并网技术要求（GB/T 199392005）；2) 太阳能光伏发电及各专业相关的设计规程规定；3) 光伏发电站设计规范（GB50797-2012）；4) 电能质量公用电网谐波（GB 145491993）；5) 分布式光伏发电系统接入电网技术规定（FSGF 6-2014）；6) 分布式并网光伏发电系统设计规范（FSGF 1-2014）；7) 分布式并网光伏发电系统施工与验收规范（FSGF 2-2014）。8) 本项目各部分的设计严格遵循和参考以下规范、标准：9) 地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型 GB/T 953510) 地面用光伏（PV）发电系统概述和导则 GB/T1847911) 低压配电设计规范 GB50054 12) 低压直流电源设备的特性和安全要求 GB1747813) 光伏器件 GB6495 14) 电磁兼容试验和测量技术 GB/T1762615) 交流电气装置的过电压保护和绝缘配合 DL/T62016) 交流电气装置的接地 DL/T621 17) 电气装置安装工程施工及验收规范 GBJ2328218) 高层民用钢结构技术规程 JGJ99-9819) 建筑物防雷设计规范 GB50057-200020) 光伏发电站设计规范 GB50797-201221) 光伏发电站施工规范 GB500794-201222) 光伏发电工程验收规范 GB50796-201223) 光伏并网系统技术要求 GB/T 19939-200524) 光伏发电接入电力系统技术规定 GB/Z 19964-200525) 光伏系统电网接口特性 GB/T 20046-200626) 地面用光伏（PV）发电系统 GB/T 18479-200127) 太阳能光伏系统术语 GB/T 2297-198928) 电能质量 供电电压允许偏差 GB/T 12325-200329) 安全标志（neq ISO 3864:1984） GB/T 2894-199630) 电能质量 公用电网谐波 GB/T 14549-199331) 电能质量三相电压允许不平衡度 GB/T 15543-199532) 电能质量电力系统频率允许偏差 GB/T 15945-199533) 安全标志使用导则 GB/T 16179-1995634) 地面光伏系统概述和导则 GB/T 18479-200135) 光伏发电系统的过电压保护导则 SJ/T 11127-19971.2 项目概况项目名称：XX公司475.2KW太阳能光伏并网发电系统项目所在地：广东省深圳市。该项目位于广东省深圳市，地理坐标为东经114.1度，北纬22.6度，水平面上年峰值日照时数约为1349.72小时，平均日照时数为3.91小时。太阳辐射总量为14.08MJ/。详见下表深圳环境情况。（本表由美国航天局NASA的气候模拟软件截图）当地年平均日照时数=（斜面日均辐射量2.778）/10000=（14080KJ/*2.778）/10000=3.91h1.4 建设规模本项目为屋顶分布式并网发电系统，在屋顶安装电池组件。屋顶建筑面积约8000m，按照建筑面积60W/发电量估算，装机容量为480KWp，因我公司初步计划使用270Wp太阳能电池板1760块，初步装机容量为475.2KWp。（如屋顶有遮挡，则相应装机容量更少，根据现场决定）.该项目采用270Wp多晶硅电池组件（1650*992*35mm）1760块，装机容量475.2KW 1.5光伏项目可见效益1）光伏发电系统寿命长达2530年，本方案利用厂区厂房顶闲置的区域安装光伏发电系统，在运行的前25年使用方按市电价格使用光伏发电系统所发的电；2）夏季能隔热，可改善员工工作环境或减小空调负荷；3）利用太阳能进行发电，可以减少二氧化碳、二氧化硫、粉尘及煤灰等有害气体和杂质的排放，提升使用方节能环保形象。4）根据国家分布式光伏电站补助规定，补助金额：国家补贴+地方补贴 国家补贴为0.42元/KW，现在深圳地方暂无补助，因此，本项目补贴为0.42元/KW。二、项目发电量及环境分析2.1项目发电量1、项目容量分布该项目在厂区屋顶安装分布式光伏发电系统，总计安装475.2KWp光伏组件。共1760块（270W/块），现预计22块一组，每5组一个阵列，合计16个阵列进行安装（安装角度20度）2、发电量估算（1）并网光伏发电系统的总效率发电量是由装机容量与并网光伏发电系统的总效率，并网光伏发电系统的总效率由光伏组件阵列效率、逆变器效率和交流并网效率三部分组成。1）光伏组件阵列效率1：光伏组件阵列在1,000W/m2太阳辐射强度下，实际的直流输出功率与标准功率之比。光伏组件阵列在能量转换与传输过程中的损失根据实际估算：组件失配损失99%、表面尘埃遮挡损失98%、温度的影响89%以及直流线路损失98.5%等。综合以上各项因素，取1=85.05%2）逆变器的转换效率2：逆变器输出的交流电功率与直流输入功率之比。逆变器进行电能转换时的损失包括逆变器转换的损失、最大功率点跟踪（MPPT）精度的损失等。对于本项目拟采用的并网逆变器，2=97.3%。3）交流并网效率3：从逆变器输出至电网的传输效率，其中最主要的是变压器的效率和交流电气连接的线路损耗，一般情况下3为9496%。取3=96%。综上所述，系统的总效率等于上述各部分效率的乘积，即：总=123=85.05%96%97.3%79.4%，本项目初步按80%估算（2）系统发电量的衰减及发电量的测算光伏组件的输出功率在光照及常规大气环境中使用会有衰减，根据本项目拟采用的多晶硅太阳电池组件性能，最大极限按系统25年输出功率衰减20.0%计算。分布式光伏发电项目安装在厂房水泥屋面和普通金属屋面，水泥屋面采用朝南，最佳倾角20度安装，如为彩钢瓦屋面采用组件沿屋面平铺方式安装。本项目运营期为25年，运营期内光伏组件的功率呈非线性衰减，首年衰减不超过1.6%，第3-25年设定为线性衰减，平均每年衰减不超过0.7%。那么，运营期25年内光伏组件的功率总衰减不超过20%。逆变器的转换效率没有发生衰减，即光伏系统总效率的衰减速率与光伏组件衰减速率完全一致。据此预测本项目发电量如下表首年发电量=系统容量*系统发电效率*当地有效日照时间*365 =270W/块*1760块*0.8*3.91*365=542545.3KW年份衰减系数发电量（kW.h）1.1542545.32.0.984533864.6 3.0.977 530127.5 4.0.970 526416.6 5.0.963 522731.7 6.0.957 519072.6 7.0.950 515439.1 8.0.943 511831.0 9.0.937 508248.2 10.0.930 504690.5 11.0.924 501157.6 12.0.917 497649.5 13.0.911 494166.0 14.0.904 490706.8 15.0.898 487271.9 16.0.892 483861.0 17.0.886 480473.9 18.0.879 477110.6 19.0.873 473770.8 20.0.867 470454.4 21.0.861 467161.3 22.0.855 463891.1 23.0.849 460643.9 24.0.843 457419.4 25.0.837 454217.5 合计11832377.5 合计25年电量为11832377.5 KWh，平均每年发电量为：每年发电量=总电量25年=11832377.5 KWh25年=473295.1 KWh2.2光伏项目环境分析1、项目产生的环境效益太阳能光伏发电是一种清洁的能源，既不直接消耗化石资源，同时又不释放污染物、废料，也不产生温室气体破坏大气环境，也不会有废渣的堆放、废水排放等问题，有利于保护周围环境，是一种绿色可再生能源。与其它传统火力发电方式相比，本项目每年可以减少大量的温室效应性气体CO2，大气污染气体SO2、NxOy等的排放。此外还可节约用水，减少相应的废水对水环境的污染。由此可见，光伏发电系统有明显的环境效益。2、节能减排分析根据中国电力减排研究2013的发布数据显示，2012年全国6,000千瓦及以上燃煤火电机组平均供电标准煤耗325g/kWh。本光伏发电项目装机容量约为297KWp，25年，平均每年发电量为295809.5 kWh。该项目的建设将在节省燃煤上，即每年节省燃煤上起到积极的示范作用。本项目按照每吨标准煤排放2.5吨二氧化碳、0.0226吨二氧化硫、0.007吨氮氧化物，烟尘排放量0.012吨来估算节能减排效益，计算结果下表所示。节能减排项目节约标准煤（吨）减排CO2（吨）减排SO2（吨）减排NxO（吨）减排烟尘（吨）第一年176.33 440.82 3.98 1.23 2.12 25年合计3845.52 9613.81 86.91 26.92 46.15 平均每年153.82 384.55 3.48 1.08 1.85 表2-6 本项目的节能减排效益表由以上计算可以看到，本项目预计25年合计可节约标准煤共计3845.52吨，减排二氧化碳约9613.81吨，减排二氧化硫约86.91吨，减排氮氧化物约26.92吨，减少烟尘排放量约46.15吨。因此本项目具有非常重要的环保意义。第19页三、光伏系统方案3.1光伏系统原理图系统运行原理图3.2 光伏组件参数 本项目拟采用峰值功率270Wp多晶硅太阳电池组件，主要性能参数如表3-1所示：峰值功率(Pmax)270Wp开路电压(Voc)37.9V短路电流(Isc)9.27A峰值功率电压(Vmpp)30.7V峰值功率电流(Impp)8.8A短路电流温度系数0.05%/K开路电压温度系数-0.32%K最大功率温度系数-0.42%KNOCT462组件转换效率16.6%组件尺寸(mm)1,64099035组件重量(kg)18.5表3-1多晶硅组件的主要性能参数光伏组件结构示意图（1）光伏组串选择光伏方阵中，同一光伏组件串中各光伏组件的电性能参数宜保持一致，根据光伏电站设计规范GB50797-2012 规范计算串联数：N（Vdcmax）/（Voc *1 十(t-25)*Kv ） （1）（Vmpptmin：）/（Vpm *1 十(t-25)* Kv）N（Vmpptmax）/（Vpm *1 十(t-25)* Kv） （2）公式（1）、（2）中：Kv：光伏组件的开路电压温度系数；Kv：光伏组件的工作电压温度系数；N：光伏组件的串联数（N 取整）；t：光伏组件工作条件下的极限低温（）；t：光伏组件工作条件下的极限高温（）；Vdcmax：逆变器允许的最大直流输入电压（V）；Vmpptmax：逆变器MPPT 电压最大值（V）；Vmpptmin：逆变器MPPT 电压最小值（V）；VOC：光伏组件的开路电压（V）；Vpm：光伏组件的工作电压（V）。结合项目实际情况，选择光伏组件工作条件下的极限低温t =0，选择光伏组件工作条件下的极限高温t=70，30kWp逆变器最大直流输入电压Vdcmax=1000Vdc，逆变器MPPT 电压最大值Vmpptmax=800Vdc，逆变器MPPT 电压最小值Vmpptmin=480Vdc，选取光伏组串输出端至逆变器的直流压降为2%来计算光伏组串的组件数量，计算结果为： N 23（块）根据屋面组件方阵排布有规律性分布，本项目选取光伏组串的组件数量N=22 块。（2）光伏组件安装方式本项目中系统安装所涉厂房为水泥屋面或，采用朝南，最佳倾角20度安装，可采用组件沿屋面平铺方式安装，可参考以下案例安装、水泥屋面光伏组件安装方式介绍水泥屋面光伏组件采用水泥墩固定支架，20度最佳倾角安装。示意图如下图所示图1水泥屋面光伏组件安装方式图图2 水泥屋面光伏组件安装方式图、彩钢瓦屋面光伏组件安装方式介绍项目中系统如能直接平行于屋面安装，可通过光伏专用的彩钢瓦夹具，夹在彩钢瓦波峰上，然后光伏组件边框通过组件压块固定在彩钢瓦夹具上，进行系统安装，见图3、图4彩钢瓦夹具图。如不能直接安装于彩钢瓦屋面，需在彩钢瓦上铺设型钢基础（此部分由甲方负责，不包含本此初步报价中），再进行安装图 3彩钢瓦屋面光伏组件安装方式图图4图彩钢瓦屋面光伏组件安装方式图3.3、并网逆变器对于并网逆变器的选型，主要考量以下几个关键技术指标：l 并网逆变器直流宽电压输入：由于光伏组件组串的输出电压随日照强度、环境温度及天气条件影响，其变化范围比较大。此时就要求并网逆变器能够在较宽的直流输入电压范围内正常工作，以保证系统的稳定运行；l 并网逆变器效率：大功率并网逆变器在满载时，效率必须在95%以上。中小功率的并网逆变器在满载时，效率必须在90%以上。即使在并网逆变器额定功率10%的情况下，也要保证90%（大功率逆变器）以上的转换效率；l 并网逆变器输出波形：由于光伏组件方阵所产生的直流电需经逆变后向公共电网并网供电，此时就要求并网逆变器的输出电压波形、幅值及相位等与公共电网保持一致，以实现向电网无扰动平滑供电。所选并网逆变器应输出波形良好，波形畸变以及频率波动要低于国家限度值；l 最大功率点跟踪：并网逆变器的输入终端电阻应自适应于光伏发电系统的实际运行特性。保证光伏发电系统运行在最大功率点上；l 可靠性和可恢复性：并网逆变器应具有一定的抗干扰能力、环境适应能力、瞬时过载能力及各种保护功能，如：过电压情况下，光伏发电系统应正常运行；过负荷情况下，并网逆变器需自动向光伏组件特性曲线中的开路电压方向调整运行点，限定输入功率在给定范围内；故障情况下，并网逆变器必须自动从主网解列；l 监控和数据采集：并网逆变器应有多种通讯接口进行数据采集并发送到监控终端，其监控软件还应有模拟输入端口与外部传感器相连，用以测量日照强度、温度等数据，便于整个电站数据处理分析。并网逆变器主要技术指标还有：额定输出功率、功率因数、额定输出电压、频率、总谐波畸变率等。本示范项目总装机容量为475.2kW，共用16台30kW并网逆变器其主要技术参数如下表所示： 并网逆变器技术参数表技术指标 产品型号GCL-30k直流输入最大输入功率（KW）34KW最大输入电压（V）1000启动电压（V）350MPPT电压范围（Vmppt）200V到800V最大输入电流A/B（A）72AMPPT数量4/8交流输出额定输出功率（KW）30最大视在功率（KVA）33额定电网电压（Vac）380V最大输出电流（A）47.8额定电网频率（Hz）50电网连接三相显示LCD显示通讯RS485，WIFI或GPRS（可选）系统防护等级IP65最大效率98.6%MPPT效率99.9%工作温度范围-25-+60湿度0-100%自耗电1W（夜晚）重量（kg）58.2柜体尺寸（深宽高mm）356.5530700保护功能直流反接保护、交流短路保护、交流输出过流保护、输出过电压保护、防孤岛保护、浪涌保护、并网监控等。其主要技术特点如下所示：l 输入电压的范围大，保证了接入的光伏方阵有了更多的组合方式；l 优化的电路和结构设计，提高系统散热效率，增强系统稳定性。增强的防护功能，相比教于普通逆变器，增加了直流接地故障保护；l 高转换效率，最高转换效率可达98.6%，MPPT效率高达99%；l 模块化设计，方便安装与维护；l 精确的输出电能计量；l 触摸屏监控界面；l 适应严酷的电网环境；l 适应高海拔应用4000米；l 可通过RS485进行通讯；l 逆变器的控制保护功能：a、直流输入欠压保护：光伏输入直流电压达到规定的最低电压时，逆变器自动关机并发出报警信号；b、直流输入过压保护：当光伏输入直流电压超过设定的最高值时，逆变器自动关机并发出报警信号；c、交流输出过压保护：当输出电压达到110%额定电压时，逆变器自动关机并发出报警信号；d、交流输出过电流保护：当输出电流超过120%额定电流时，逆变器自动关机并发出报警信号；e、输出短路保护：当负载侧发生短路时，逆变器自动关机并发出报警信号；f、具有防雷保护和防过电压保护措施；g、具备防孤岛功能，并在启动防孤岛保护后，具备延时判断恢复功能。3.4、交流汇电箱交流汇电箱主要用于对前端并网逆变器输出的支路进行汇流。根据对应逆变器的容量，将一定数量的并网逆变器输出进行并联，在光伏交流汇流箱里配置了交流熔断丝，防水端子等。主要特点： 柜体采用热镀锌钢板，柜体结构安全、可靠，具有足够的机械强度； 防护等级IP65，具备防水、防潮、防灰、防锈、防盐雾功能，满足室外安装的要求； 配备光伏专用断路器。光伏专用防水接头； 箱体线材采用优质铜导线、优质铜排、确保安全、可靠的连接； 箱体设计紧凑、布置整齐，满足电气设计要求； 交流箱根据组串式逆变器，可定制额定电压480V或者380V;3.5、低压并网柜低压并网柜（拟安装于交流汇电箱旁）主要对前端交流汇流箱输出的所有电路进行汇流，后端对接市政供电部门提供的双向电表等设备（此后端部分由市政供电部门安装）。前端根据对应汇流箱的容量，将所有交流汇流箱输出的电量进行并联汇合。低压并网柜柜体面板设有对应的表计装置。防雷配电柜内部含有计量装置、交流断路器、防雷模块等等。其电气原理如下图所示：交流配电柜电气原理图本示范项目总装机容量为475.2kW，共用1台500kW低压并网柜（4进1出）。交流汇流箱输出接入到低压并网电柜，经交流断路器接入厂房配电房进行并网。低压并网柜柜面装有多功能电表，可以直观地显示电网侧电压、发电电流和发电量。其主要技术参l 并网柜柜面装有电压、电流等仪表，可直观的显示系统交流侧各项参数；l 柜内设有断路器，便于维护人员运行操作及检查；l 交流母线输出侧配置光伏专用交流防雷器，具备雷击防护告警功能；l 箱体设计满足良好的自然散热要求，箱体内不能加装风扇等旋转电气元件l 防护等级达到IP20，满足室内使用需求；l 并网柜柜体结构密封、防尘、防潮，柜架和外壳应有足够的强度和刚度，应能承受所安装元件及短路时所产生的动、热稳定，同时不因运输等情况而影响设备的性能，还应便于运行维护。四、光伏发电对拟接入电力系统的影响4.1 光伏电站接入系统谐波分量控制光伏发电系统通过光伏组件将太阳能转化为直流电能，再通过并网型逆变器将直流电能转化为与电网同频率、同相位的正弦波电流，并入电网，在将直流电能经逆变转换为交流电能的过程中，会产生谐波。并网发电后，将在发电段进行谐波检测，根据检测结果进行针对性治理，主要依靠并网逆变器来保证。并网逆变器在出厂时都经过严格检测，控制系统产生的谐波分量满足GB/T-14549-1993要求及满足国家光伏发电系统接入电网的相关技术规定。对接入电力系统的影响满足规范要求。4.2 光伏电站接入系统无功平衡控制根据由国家住房和城乡建设部发布、中国电力企业联合会主编的光伏发电站设计规范(GB50797-2012)规定，本光伏发电站项目的功率因数应能够在 0.98（超前）0.98（滞后）范围内连续可调。在其无功输出范围内，应具备根据并网点电压水平调节无功输出，参与电网电压调节的能力，其调节方式、参考电压、电压调差率等参数应可由电网调度机构远程设定。光伏发电站的无功功率补偿电源包括光伏并网逆变器和厂区原无功补偿装置。本项目将充分利用并网逆变器的无功容量及其调能力，采用的并网逆变器具有无功功率调节功能，功率超前0.99至滞后0.99范围可调，无需在并网接入点配置无功补偿装置。4.3 发电系统短路电流逆变器通过触发相位的控制来实现快速和多种方式的调节，当被并网的交流系统短路故障，控制系统瞬间关断逆变器的输出，即光伏发电系统不会向交流短路点提供短路电流。因此，电网侧相关交流电气设备短路电流方面的校核可不考虑光伏发电系统并网的影响。五、项目投资预算序号项目名称规格型号数量单位单价合计备注1太阳能光伏组件270Wp，多晶硅，外形尺寸1640mm*990mm*35mm1760转换效率，使用寿命长达25年以上，通过国际金太阳、TUV等一系列认证。2太阳能光伏组件安装支架固定型钢支架，做20角安装1760套85.09149758.4根据屋面结构，根据建筑实际情况设计配置，屋顶布置需提前计划设计，保证整体效果美观大方。3组件压块角钢/铝合金制作，配套螺栓7040套12.9391027.2系统配套4并网逆变器GCL-30K16台31580505280锦浪，模块化设计5交流汇电箱120KW，内置交流熔断丝，防水端子等4台12520500804进一出6低压配电柜内置断路器、电压表、电流表等1台34650346507环境监控设备等环境监控仪、数据采集系统、监控软件等1套3775037750国优8电缆4mm2单芯电缆，光伏板专用1项1352001352009电缆ZR-YJY 3*25+1*10mm21项7827278272逆变器至交流汇电箱电缆10电缆ZR-YJY 3*95+1*50mm21项4527245272交流汇电箱至低压并网柜电缆。11电缆接头MC4接头1项55445544太阳能电池阵列与汇流箱接头等12线缆线管、桥架系统配套1项126721267213安装辅材螺栓、水泥、铁板等1项125001250014安装人工费、调试费、管理费设备人工安装费用、系统调试费用、现场管理费用等1项32620032620015运输和仓储费太阳能发电系统中的所有部件及各类辅助材料运输至项目安装处1项316803168016系统节能验收费、检测费/1项275202752017不含税预算价/1项6461411427668618税费税率11%1项710755710755税率11%19含税预算价1项4987441备注：1、因无现场实际图纸等资料，以上报价仅为预算报价；当现场差别较大时，另行评估。2、系统低压并网柜安装交流汇流箱旁，低压并网柜至厂房配电房并网点电缆、屋面光伏板基础等由甲方负责；3、直流汇流功能及光伏控制器已集成在高效组串式逆变器里面；六、发电收益及投资回收年限6.1、发电收益开发太阳能光伏利用、节能环保、无污染、可重复应用，满足绿色生态建筑的需要，太阳能系统结构简单，系统主要部件寿命超过25年。本项目即使25年后，系统发电量减少20%，但仍可以使用。并且夏季能隔热，可改善员工工作环境或减小空调负荷。利用太阳能进行发电，可以减少二氧化碳、二氧化硫、粉尘及煤灰等有害气体和杂质的排放，提升使用方节能环保形象。目前用电电价为1.3元/度左右(工商业用电）。根