皇明教育基地20MW太阳能光电建筑一体化应用示范项目技术方案.doc

皇皇明明教教育育基基地地2 2 0 0M MW W 太太阳阳能能光光电电 建建筑筑一一体体化化应应用用示示范范项项目目 技技术术 方方案案 目目 录录 1 1 项目概况项目概况 3 3 1 11 1 项目基本情况项目基本情况 3 3 1 21 2 地理位置 资源概况地理位置 资源概况 3 3 2 2 设计依据及说明设计依据及说明 3 3 3 3 光伏发电原理简介及特点光伏发电原理简介及特点 4 4 3 13 1 太阳能利用概况太阳能利用概况 4 4 3 23 2 光伏发电原理光伏发电原理 4 4 3 33 3 光伏系统发电的特点光伏系统发电的特点 5 5 4 4 总体设计方案总体设计方案 5 5 4 14 1 方案概述方案概述 5 5 4 24 2 太阳能光伏发电的利用方式太阳能光伏发电的利用方式 7 7 4 2 14 2 1 独立光伏发电方式独立光伏发电方式 7 7 4 2 24 2 2 并网光伏发电方式并网光伏发电方式 7 7 4 2 34 2 3 本工程发电模式本工程发电模式 8 8 5 5 太阳能电池组件的安装结构设计太阳能电池组件的安装结构设计 9 9 5 15 1 安装结构分类简介安装结构分类简介 9 9 5 25 2 太阳能光电建筑光伏与建筑的结构设计太阳能光电建筑光伏与建筑的结构设计 9 9 5 35 3 皇明皇明 2 0MW2 0MW 并网光伏发电工程安装结构设计并网光伏发电工程安装结构设计 1010 5 45 4 光伏建筑一体化光伏建筑一体化的的意义意义 1111 6 6 光伏阵列的设计光伏阵列的设计 1111 6 16 1 太阳电池组件朝向与倾角设计太阳电池组件朝向与倾角设计 1111 6 26 2 遮挡设计遮挡设计 1212 6 36 3 发电量计算发电量计算 1313 6 46 4 光伏组件串联数量的设计依据光伏组件串联数量的设计依据 1313 7 7 太阳电池组件选型太阳电池组件选型 1414 8 8 光伏并网逆变器光伏并网逆变器 1616 9 9 光伏阵列汇流的设计光伏阵列汇流的设计 1616 1010 直流防雷配电柜 直流防雷配电柜 1717 1111 交流配电单元交流配电单元 1818 1212 线缆 桥架及光伏支架等线缆 桥架及光伏支架等 1818 1313 接入电网方案接入电网方案 1919 1414 数据采集 监控及通讯系统数据采集 监控及通讯系统 2121 1515 系统防雷 接地设计系统防雷 接地设计 2121 15 115 1 防雷设计防雷设计 2121 15 215 2 接地接地 2222 1 1 项目概况项目概况 1 11 1 项目基本情况项目基本情况 工程名称 皇明教育基地 2 0MW 太阳能光电建筑一体化应用示范项目 建设地点 德州市经济开发区太阳谷大道 工程规模 2 0MW 并网光伏 1 21 2 地理位置 资源地理位置 资源概况概况 德州市位于北纬36 24 38 0 东经115 45 117 24 之间 黄河下游北岸 山东省西北部 德州南临黄河与济南相望 北临京津冀 西通晋煤基地 东连胜利油 田和渤海湾 是黄河经济带与环渤海经济圈的交汇点 华北地区和华东地区的结合部 有着 南北借力 东西逢源 的地缘优势 德州光照资源丰富 全市年均日照时2660 小时 日照率为61 累年光照辐射强度达到 5122MJ m2年 处于全国 全省的较高值 区 区域内气侯祥和 年均气温13 1 平均无霜期208天 此项目的建设既可展示中国在可再生能源开发利用领域的先进技术和绿色环保的 理念 又能充分体现工业区节能环保的特色 2 2 设计依据及说明设计依据及说明 国际标准与国外标准 国际标准与国外标准 低压开关设备和控制器第 1 部分 总规则 IEC 60947 1 低电压开关和控制器 控制器件接口 CDI 第 1 部分 总规则 IEC 62026 1 国家标准 国家标准 电力工程电缆设计规范 GB50212 2007 电能质量 公用电网谐波 GB 14549 1993 光伏系统并网技术要求 GB T 19939 2005 通用用电设备配电设计规范 GB50055 93 污水综合排放标准 GB8978 96 环境空气质量标准 GB3095 1996 城市区域环境噪声标准 GB3096 93 建筑施工场界噪声限值 GB12523 90 建筑设计防火规范 GB50016 2006 火力发电厂与变电站设计防火规范 GB50229 2006 建筑抗震设计规范 GB50011 2001 建筑物防雷设计规范 GB50057 2000 工业企业设计卫生标准 GBZ 1 2002 工业企业总平面设计规范 GB50187 1993 工业企业厂内铁路 道路运输安全规程 GB4387 1994 建筑照明设计标准 GB50034 2004 采暖通风与空气调节设计规范 GB50019 2003 生产过程安全卫生要求总则 GB12801 1991 生产设备安全卫生设计总则 GB5083 1999 建筑太阳能光伏系统设计与安装 10J908 5 行业标准 行业标准 中华人民共和国环境保护法 1989 12 26 中华人民共和国环境影响评价法 2002 10 建设项目环境保护管理条例 1998 11 火力发电厂劳动安全和工业卫生设计规程 DL5053 1996 火力发电厂劳动安全和工业卫生设计规程 DL5053 1996 民用建筑太阳能光伏系统应用技术规范 JGJ203 2010 3 3 光伏发电原理简介及特点光伏发电原理简介及特点 3 13 1 太阳能利用概况太阳能利用概况 太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源 生物质能 风能 海洋能 水能 等都来自太阳能 广义地说 太阳能包含以上各种可再生能源 太阳能作为可再生能 源的一种 则是指太阳能的直接转化和利用 通过转换装置把太阳辐射能转换成热能 利用的属于太阳能热利用技术 再利用热能进行发电的称为太阳能热发电 通过转换 装置把太阳辐射能转换成电能利用的属于太阳能光伏发电技术 3 23 2 光伏发电原理光伏发电原理 太阳能光伏发电技术是通过转换装置把太阳辐射能转换成电能利用的技术 光电 转换装置通常是利用半导体器件的光伏效应原理进行光电转换的 因此又称太阳能光 伏技术 光生伏特效应简称为光伏效应 指光照使不均匀半导体或半导体与金属组合 的不同部位之间产生电位差的现象 3 33 3 光伏系统发电的特点光伏系统发电的特点 没有转动部件 不产生噪音 没有空气污染 不排放废水 没有燃烧过程 不需要燃料 维修保养简单 维护费用低 运行可靠性 稳定性好 根据需要很容易扩大发电规模 4 4 总体设计方案总体设计方案 4 14 1 方案概述方案概述 皇明教育基地 2 0MW 并网光伏发电工程 并网系统通过升压变压器接入 10KV 电网 系统由太阳电池组件 太阳电池组件屋面安装钢架结构 并网逆变器 交 直 流配 电设备 升压变压器 数据采集监控设备 线缆及桥架等组成 一 本电站由五部分组成 总峰值功率为 2 006 290 W 1 大学城主体 1 789 470 W 2 大学城光电遮阳 19 800 W 3 大学城会议中心 137 520W 4 大学城公寓 45 400 W 5 大学城体育场 14 100 W 二 具体实施方案 系统配备一台监控计算机 一台 42 英寸墙挂式彩色液晶屏 通过监控软件 监控 软件需为完全汉化的软件 全中文界面 除数据输入外 均可通过鼠标进行操作 可 以实时显示系统运行状态 参数 并实现数据远传 1 大学城主体 大学城钢架面积共计 20639m2 本方案每两排组件均设有参观通道及清扫通道 选 用 295W 常规组件 尺寸 1956 992mm 组件实际效率 15 2 组件朝向正南 每排 18 块组件 每两排组成一个方阵 单块组件之间空隙 5mm 通道宽度 900 1132mm 总 峰值功率 1 789 470W 组件每 18 块一串 16 串形成一组进入 1 台汇流箱 使用 16 进 1 出汇流箱 6 台 接入 1 个直流 500kW 的防雷配电柜 然后接入 GTI 500 并网逆变器 每 2 台 GTI 500 并网逆变器为一组 接入 1000kW 容量交流配电柜 后接三相升压变压器和高压开关柜 接入 10KV 电网 共需此系统两套 2 大学城光电遮阳 大学城会议中心 大学城公寓 大学城体育场采用 2 8 3 8 5 6kw 逆变器 大学城光电遮阳 用薄膜组件 450 块 尺寸 1253mm 643mm 27mm 峰值电压 31V 开路电压 40V 峰 值功率 44W 峰值总功率 19 800W 建筑共 5 层 每层 90 块薄膜组件 9 块一串 5 组并联 分两路接入一台 5 0 逆变器 共 5 台 大学城会议中心 1 小贝壳组件尺寸为 1580 808mm 峰值功率 180W 两个小贝壳共需此组件 358 块 共 64 440W 小贝壳组件每 18 块串联为一路 共 18 路 分两组接入逆变器 2 大贝壳组件尺寸为 810 600mm 峰值功率为 70W 需此组件 1044 块 共 73 080W 大贝壳组件每 37 块串联为一路 共 28 路 分两组接入逆变器 大学城公寓 1 2 3 公寓共用普通组件 740 块 尺寸 700mm 640mm 35mm 每块 50W 峰 值总功率 37 000W 2 6 层安装光电遮阳 每层 74 块 分两组并联接入一台 3 8 逆变器 共 5 台 2 1 公寓用薄膜组件 177 块 尺寸 1253mm 643mm 27mm 峰值电压 31V 开路电 压 40V 峰值功率 44W 峰值总功率 7 788W 1 5 层安装光电遮阳 第一层 1 5 窗串联 7 12 窗串联 接入一台 2 8 逆变器 第二至五层均为 1 6 窗串联 7 12 窗串联 四层共接入一台 6 0 逆变器 大学城体育场 1 巨型灯 满天星组件 108 块 尺寸 826 410 35 每块 46W 18V 共 4 968W 27 块一串 每两串接入一台 2 8 逆变器 共两台 2 看台 满天星组件 71 块 尺寸 600mm 600mm 每块 16W 2 5V 共 1 136W 全串接 入一台 1 1 逆变器 3 拉索灯 普通组件 360 块 每块 22W 17v 共 7920W 每 30 块为一串 6 串并联接入一台 5 0 逆变器 共两台 4 24 2 太阳能光伏发电的利用方式太阳能光伏发电的利用方式 太阳能光伏发电通常有两种利用方式 一种是依靠蓄电池来进行能量的存储 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 14 2 1 独立光伏发电方式独立光伏发电方式 独立发电系统的基本工作原理就是在太阳光的照射下 将太阳电池组件产生的电 能通过控制器的控制给蓄电池充电或者在满足负载需求的情况下直接给负载供电 如 果日照不足或者在夜间则由蓄电池在控制器的控制下给直流负载供电 对于含有交流 负载的光伏系统而言 还需要增加逆变器将直流电转换成交流电 独立发电系统一般由太阳板 控制器 蓄电池 逆变器等组成 独立系统一般也称为离网系统 多用在偏远地区 电网敷设较困难的地区 也用 于太阳能路灯 草坪灯 监控摄像头等系统中作为独立电源使用 独立光伏系统示意图 4 2 24 2 2 并网光伏发电方式并网光伏发电方式 并网发电系统一般由太阳组件 并网逆变器等组成 通常还包括数据采集系统 数据交换 参数显示和监控设备等 并网发电方式是将太阳能电池阵列所发出的直流电通过逆变器转变成交流电能输 送到公用电网中 无需蓄电池进行储能 相比较而言 并网发电较便宜 而且完全无 污染 并网发电系统采用的并网逆变器拥有自动相位和电压跟踪装置 能够非常好的 配合电网的微小相位和电压波动 不会对电网造成影响 目前国际上 90 以上的太阳能 系统采用并网发电 并网发电是太阳能发电系统的趋势所在 并网光伏系统示意图 光伏发电并网模式的分类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 低压配电侧并网低压配电侧并网 1 配电侧并网的光伏发电处在负荷中心 可以起到消峰 Peak Shaving 的作用 是 黄 金电力 2 在配电网接入不超过 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 对于电网 公司仅仅是负荷管理 3 配电侧并网的光伏发电的经济效益明 显 自发自用 Net Metering 运行方式相当于电力公司以销售电价购买光伏电量 4 光伏发电电力就地使用 减少了大量的传输 变电损耗 高压输电侧并网高压输电侧并网 1 在发电侧并网 2 电流是单方向的 每日办公楼耗电曲线和太阳能光伏发电每日办公楼耗电曲线和太阳能光伏发电 曲线的对比曲线的对比 3 不能自发自用 需要给出 上网电价 电网公司以高电价收购 PV 电量 用 户缴纳常规低价电费 4 2 34 2 3 本工程发电模式本工程发电模式 皇明教育基地 2 0MW 并网光伏发电工程 并网系统通过升压变压器接入 10KV 电网 a 该工程安装位置为办公类建筑 主要用电为白天 并且有市电网供电 适合采 用光伏并网发电 b 光伏发电电量就地使用 减少了大量的传输 变电损耗 c 合理设计光伏发电装机容量 就近并入建筑内低压电网 不需要对电网进行任 何改造 经济效益明显 5 5 太阳能电池组件的安装结构设计太阳能电池组件的安装结构设计 5 15 1 安装结构分类简介安装结构分类简介 目前推广应用的太阳能光伏发电工程项目中 太阳能电池板的安装方式有两种 一种是地面安装式光伏发电系统 即在地面实施土建安装基础 然后将太阳能电池板 的安装支架结构在地面基础上安装 另一种是太阳能光电建筑 即将光伏发电与建筑 物相结合 在建筑物的外围结构表面上布设光伏器件产生电力 从而使 建筑物产生 绿色能源 地面安装式光伏发电站 5 25 2 太阳能光电建筑光伏与建筑的结构设计太阳能光电建筑光伏与建筑的结构设计 太阳能光电建筑光伏与建筑的结合有如下两种方式 1 一种是建筑与光伏系统相结合 把封装好的的光伏组件安装在居民住宅或 建筑物的屋顶上 BAPV 组成光伏发电系统 2 另外一种是建筑与光伏器件相结合 是将光伏器件与建筑材料集成化 用光 伏器件直接代替建筑材料 即光伏建筑一体化 BIPV 如将太阳光伏电池制作成光伏 玻璃幕墙 太阳能电池瓦等 这样不仅可开发和应用新能源 还可与装饰美化合为一 体 达到节能环保效果 是今后的发展光伏建筑一体化的趋势 5 35 3 皇明教育基地皇明教育基地 2 0MW2 0MW 并网光伏发电工程并网光伏发电工程安装结构设计安装结构设计 皇明教育基地 2 0MW 并网光伏发电工程 主体采用构件式结构安装 兼具遮阳屋 顶功能 1 光伏发电系统安装在建筑的屋面部分 形成建筑遮阳屋顶结构 布置光伏发电 板时充分考虑其美观性 2 光伏发电板按 5 角铺设在屋面设置的钢结构支架 热镀锌处理 支架标高 位置 光电板布置范围详见光伏方阵平面布置图 光伏基座安装图 设计充分考虑其安 全性 抗风 抗震 防雷 排水等 光伏方阵平面布置示意图 光伏方阵安装剖面图详见附件 建筑集建筑集 成光伏成光伏 BIPV 光伏支架基座主梁采用50 3角钢与建筑钢结构可靠焊接 表面用环氧漆防腐处理 电池组件距楼顶屋面不小于3 5m 可满足抗风 抗震 防雷 排水等要求 同时兼具 遮阳屋顶功能 太阳组件安装固定支架强度计算采用剪切力方程 弯矩方程 力矩方程压力压强 计算公式 支架与组件之间的连接采用不锈钢螺栓连接 以风速 30 米 秒的 12 级风 进行结构抗风设计 支架强度受力分析如下图 5 45 4 光伏建筑一体化的意义光伏建筑一体化的意义 太阳电池方阵采用与建筑结合结构安装 既解决发电装置用地要求 又不影响屋 顶原有使用功能 从建筑 技术和经济角度来看 光电建筑有以下诸多优点 1 可以有效地利用建筑物外表面 无需占用宝贵的土地资源 这对于土地昂 贵的城市建筑尤其重要 2 可原地发电 原地用电 在一定距离范围内可以节省电站送电网的投资 对于联网户用系统 光伏阵列所发电力既可供给本建筑物负载使用 也可送入电网 3 能有效地减少建筑能耗 实现建筑节能 光伏并网发电系统在白天阳光照 射时发电 该时段也是电网用电高峰期 从而舒缓高峰电力需求 4 光伏组件安装在建筑的屋顶上直接吸收太阳能 因此建筑集成光伏发电系 统不仅提供了电力 而且还降低了建筑物的温升 5 并网光伏发电系统没有噪音 没有污染物排放 不消耗任何燃料 具有绿 色环保概念 可增加建筑物综合品质 6 6 光伏阵列的设计光伏阵列的设计 光伏发电系统的光伏阵列设计需要考虑以下几点 6 16 1 太阳电池组件朝向与倾角设计太阳电池组件朝向与倾角设计 6 1 1 不同朝向与倾角安装的太阳电池的发电量比 较 见图示 假定向南倾斜最佳倾角安装的太阳电池发电量为100 则其它朝向全年发电量均有不同 程度的减少 特别是北面基本不发电 6 1 2 光伏组件安装方向应一致 朝向正南 有利于最大收集太阳辐射 6 1 3 并网光伏发电太阳电池方阵的安装倾角应该是取全年能接收到最大太阳辐 射量所对应的角度 根据当地的气象和地理资料 可以求出全年能接收到最大太阳辐射 量所对应的角度即为方阵最佳倾角 6 26 2 遮挡设计遮挡设计 6 2 1 应当避免遮挡 对于晶体硅太阳电池组件 很小的遮挡就会引起很大 的功率损失 对于整个电站来说 如果过多组件有遮挡 系统直流电压会大幅度衰降 造成实际发电量少 6 2 2 太阳电池方阵遮挡间距计算 按照国家标准公式计算间距 当光伏电站功率较大 需要前后排布太阳电池方阵 或当太阳电池方阵附近有高 达建筑物或树木的情况下 需要计算建筑物或树木的阴影 以确定方阵间的距离或太 阳电池方阵与建筑物的距离 一般确定原则 冬至当天早9 00至下午3 00 太阳电池方阵不应被遮挡 计算公式如下 太阳高度角的公式 sin sin sin cos cos cosW 太阳方位角的公式 sin cos sinW cos 式中 为当地纬度 为太阳赤纬 冬至日的太阳赤纬为 23 5度 w为时角 上午9 00的时角为45度 D cos L L H tan arcsin sin sin cos cos cosW 6 2 2 皇明2 0MW并网光伏发电工程按照与建筑结合等因素招标要求 光伏阵列的 布置充分考虑周边建筑物可能造成的遮挡因素 按照建筑物遮挡间距计算设计排布 6 36 3 发电量计算发电量计算 根据国家气象统计资料 结合德州市历史太阳辐射量数据 估算本工程发电量约 为 232 万度 计算过程为 根据已知方阵容量 求出方阵输出电流 再根据安装倾角时方阵面上各个月份所 接收到的太阳辐射量 利用方阵各月发电量公式 Q g N I H t 1 2 式中 N 为当月天数 H t为该月太阳辐 照量 1为从方阵直流输入效率 包括方阵面上的灰尘遮蔽损失 性能失配及老化 防反充二极管及线路损耗等 2为交流回路效率 包括逆变器的效率及线路损耗等 即可得到各个月份系统的发电量 将12个月份的发电量相加 就是全年并网光伏系统的发电量 6 46 4 光伏组件串联数量的设计依据光伏组件串联数量的设计依据 逆变器在并网发电时 光伏阵列必须实现最大功率点跟踪控制 以便光伏阵列在 任何当前日照下不断获得最大功率输出 在设计光伏组件串联数量时 应注意以下几点 1 接至同一台逆变器的光伏组件的规格类型 串联数量及安装角度应保持一致 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Vmp 应在逆变器MPPT范围内 Voc应低于逆变器输入电压的最大值 太阳电池结温和日照强度对太阳电池输出特性的影响 如下图所示 不同温度下的I V 和P V 特性曲线 不同日照量下的I V 和P V 特性曲线 组件串联数量计算方法如下 串联数最小值n1 V1 Vmp 使用进一法进行取整 V1 为推荐MPPT 范围的下限值 串联数最大值n2 V2 Voc 使用舍去法进行取整 V2 为推荐Uoc 范围的上限值 其中 Vmp 和Voc 为在STC 条件下 STC lrradiance 1000W m2 Module temperature 25 AM 1 5 的太阳电池组件数据 3 本工程太阳电池组件分别选择HG295型高效晶体硅电池组件 光伏并网逆变器 选择株洲南车时代电气股份有限公司生产制造的GTI 500型4台集中型并网逆变器 光伏电池组件在标准测试条件下峰值电压 36 9V 开路电压 44 9V 并网逆变器直 流工作电压范围为 450V 880V 太阳能光伏电池组件串联的组件数量 Ns 880 44 9 19 6 因此 选择 18 块串联是合适的 7 7 太阳电池组件选型太阳电池组件选型 按照招标文件要求 本工程选用HG295晶体硅电池组件产品 组件效率高于15 光伏组件正常条件下使用寿命不低于25年 在10年使用期限内输出功率不低于90 的标 准功率 在20年使用期限内输出功率不低于80 的标准功率 目前我公司开发研制的HG系列太阳电池组件 主要应用在光伏工程 节能建筑 通讯 电力电子 太阳能灯具等领域 产品结构 标准晶体硅太阳电池组件采用的封装结构为 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 产品特点 按国际电工委员会IEC61215 1993标准进行设计 并经过充分的试验论证 确 保组件的质量 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同的要求设计 满足不同用户的需 求 采用绒面低铁钢化玻璃 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 并具有优良的防腐 防风 防水和防雹能力 采用加有抗紫外剂 抗氧化剂和固化剂的优质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之间的连接剂 具有高透光率 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至少应该有三层结构 外层保护层PVF具有良好的抗环境侵蚀能力 中间层为聚脂薄膜具有良好的绝缘性 能 内层PVF需经表面处理和EVA具有良好的粘接性能 电池组件的绝缘强度大于 100M 专用太阳能电池组件优质密封硅胶 增加组件的绝缘性能和防止湿气进入组件 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 防护等级达到 IP65 内装旁路二极管 有效防止热斑 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确保安装简便快捷 详细参数如下 规格型号HG295 开路电压 Voc V 44 9 最大工作电压 Vmp V 36 9 短路电流 Isc A 8 49 最大工作电流 Imp A 7 99 最大功率 Pmp W 295 组件实际效率 c 15 20 电池片数量及连接 72 12 6 最大系统电压 V 1000VDC 外形尺寸 mm 1956 992 50 重量 kg 24 2 8 8 光伏并网逆变器光伏并网逆变器 本工程光伏并网逆变器选择株洲南车时代电气股份有限公司生产制造的GTI 500型 4台集中型并网逆变器 9 9 光伏阵列汇流的设计光伏阵列汇流的设计 为了减少直流侧电缆的接线数量 提高系统的发电效率 需要设计光伏阵列汇流 装置 该装置就是将一定数量的电池串列汇流成1 路直流输出 本公司根据光伏系统的特点 设计了光伏阵列汇流箱 该汇流箱的每路电池串列 输入回路配置了耐压为1000V 的高压熔丝和光伏专用防雷器 并可实现直流输出手动 分断功能 主要性能 直流防雷汇流箱的工作模式为16进1出 即把相同规格的16路电池串列 输入经汇流后输出1路直流 该汇流箱具有以下特点 1 防护等级IP65 防水 防灰 防锈 防晒 防盐雾 满足室外 安装的要求 2 可同时接入16路电池串列 每路电池串列的允许最大电流16A 3 每路接入电池串列的开路电压值可达1000V 4 每路电池串列的正负极都配有光伏专用中压直流熔丝进行保护 其耐压值为DC1000V 5 直流输出母线的正极对地 负极对地 正负极之间配有光伏专用中压防雷器 其额定电流 15KA 最大电流 30KA 6 直流输出母线端配有可分断的直流断路器 1010 直流防雷配电 直流防雷配电柜柜 主要性能 光伏并网发电系统配置的直流防雷配电单元 安装在配电室内 主要是将汇流箱 输出的直流电缆接入后进行汇流 配电 再与并网逆变器连接 方便操作和维护 主 要性能特点如下 1 每个500KW并网逆变器配置1个直流500KW的防雷配电柜 2 每个直流防雷配电单元具有6路直流输入接口 可接6台汇流箱 3 每路直流输入侧都配有可分断的直流断路器和防反二极管 4 直流母线输出侧都配置光伏专用防雷器 其额定电流 20KA 最大电流 40KA 5 直流母线输出侧配置1000V直流电压显示表 电气原理图 本系统的直流防雷配电单元按照 500kW 的直流配电单元进行设计 直流输入可接 6 路汇流箱 其电气原理部分示意图如下 直流配电柜电气原理图 1111 交流配电单元交流配电单元 本工程选择 1000kW 容量交流配电柜 2 台 交流配电柜选用 GCK 型低压抽出式开 关柜 设置专用标识 与市电连接的开关柜中应设置手动和自动断路开关 并有可视 断开点的机械开关 其电器元件选用经 CCC 认证的产品 交流防雷配电柜主要是通过配电给逆变器提供并网接口 该配电柜含网侧断路器 防雷器 配置发电计量表 逆变器并网接口及交流电压电流表等装置 每台逆变器的交流输出接入交流配电柜 经交流断路器接入升压变压器的 0 27kV 侧 并配有逆变器的发电计量表 每台交流配电柜装有交流电网电压表和输出电流表 可以直观地显示电网侧电压及发电电流 1212 线缆 桥架及光伏支架等线缆 桥架及光伏支架等 电缆选用天津塑力 特变电工 无锡远东品牌产品 电气连接应有牢固的机械强 度使热循环引起的松动减小到最小并提供足够的电源线扣 在光伏组件和充电控制器 间只能够采用防水 机械良好和表皮防紫外线的电缆连接 导线连续通过的最大电流 额定值应不小于总阵列短路电流的 125 并且不小于导线过电流保护器件的额定值 桥架采用冷轧板 热镀锌桥架 支架采用钢结构支架 热镀锌处理 室外五金件采用不锈钢形式 1313 接入电网方案接入电网方案 光伏并网发电系统的电网接入有低压接入和高压接入两种方案 一 低压电网接入 一 低压电网接入 并网系统接入三相400V 或单相230V 低压配电网 通过交流配电线路给当地负荷 供电 剩余的电力馈入公用电网 根据是否允许向公用电网逆向发电来划分 分为可 逆流并网系统和不可逆流并网系统 1 可逆流并网系统 对于可逆流并网系统 一般发电功率不能超过配电变压器容量的30 并需要对原 有的计量系统改装为双向表 以便发 用都能计量 2 不可逆流并网系统 对于不可逆流并网系统 一般有两种解决方案 系统安装逆功率检测装置 与逆变器进行通讯 当检测到有逆流时 逆变器自动控 制发电功率 实现最大利用并网发电且不出现逆流采用双向逆变器 蓄电池组 实现可 调度式并网发电系统可调度式并网发电系统 配有储能环节 目前一般采用蓄电池组 光伏阵列经双向逆变器给蓄电池充电 同时并网发电 并网发电功率由测控装置根据 当地负荷的实际功率来调整 在光照能量不足时 可由蓄电池提供能量 二 高压电网接入 二 高压电网接入 并网系统通过升压变压器接入10KV 中压电网 升压并网系统应采用单独的上网变 压器 向上级电网输电 三 本工程并网系统接入 三 本工程并网系统接入10KV10KV电网电网 接入系统最终以接入系统审查意见为准 装置 10kV配电装置选用户内成套装置KYN28 12 铠装移开式交流金属封闭开关 柜共计5台 其中2台作为变压器的进线柜 一套联络 母联柜 1台计量柜 1台出线 柜 均采用加强绝缘结构 三相交流50赫兹的户内成套配电装置 主要用于电力系统 和工矿企业变电所受电 配电 还可用于控制频繁起动的高压电动机等 本开关能满 足GB3906 DL404 IEC 298等标准要求 并具有防止误操作断路器 防止带负荷推拉 手车 防止带电关合接地开关 防止接地开关在接地位置送电和防止误入带电间隔等 五防 功能 主要技术参数 1 额定电压12KV 2 额定电流630A 3 额定频率 50Hz 4 额定短时耐受电流 20KA 5 额定峰值耐受电流 50KA 6 额定雷电冲击耐受电压 相间 相对地75KV 端口间85KV 7 额定热稳定电流 4S 20KA 8 防护等级IP4X 9 10外形尺寸 宽 深 高 800 1500 2300mm a 真空断路器 型 号 ZN85 12 额定电压 12kV 额定电流 630A 额定短路开断电流 31 5kA 额定短时耐受电流 时间 31 5kA 4s b 电流互感器 型 号 LZZBJ9 12 额定电压 12kV 变 比 100 5A 准确等级 10P 0 5 c 电压互感器 型 号 JDZ10 6 变 比 10 3 0 1 3 0 1 3 0 1 3 由本电站容量较小 10kV 侧进出线回路数只有3回 本阶段拟采用单母线接线 接线简单 可靠性较高 便于操作和运行维护 接线方式示意图如下 1414 数据采集数据采集 监控及通讯系统 监控及通讯系统 光伏系统数据检测 远传是采用太阳能专用工控机 数据采集器和显示装置及与 其配套的太阳能专用监控软件来检测 远传太阳辐射量 光伏组件直流输入电压 电 流 温度 逆变器输入 输出电压及电流及输出计量等 由于采集参数的多样性和分散 性 系统采用了分布式数据采集的结构模式 所谓分布式数据采集 就是利用电量隔 离变送器 温度传感器 太阳辐射测量仪等设备就近分散采集现场数据 通过智能数 据采集模块的RS 485串行数据总线技术将采集到的数据传送至数据采集器 然后通过 以太网连接监测计算机 监测计算机进行集中的数据统计和处理 1515 系统防雷系统防雷 接地设计 接地设计 15 115 1 防雷设计防雷设计 防雷击包括防直击雷 防雷电感应 防雷电侵入波 主要措施有设置避雷装置和 防雷接地 本工程应采用如下措施 以保护设备免受直击雷和雷电侵入波的危害 电气设备直击雷保护 直击雷保护分光伏电池组件和交 直流配电系统的直击雷 保护 光伏组件制造厂家有对防雷电保护的要求 光伏组件安装支架和基础钢筋等均应 可靠地与接地网相连接 站内光伏电池组件防直击雷措施 光伏电池组件边框为金属 将光伏电池组件边 框与支架可靠连接 然后与接地网连接 光伏电池组件可防止半径为30m的滚雷 为增 加雷电流散流效果 可将站内所有光伏电池组件支架可靠连接 1 交 直流配电系统的直击雷保护 交 直流配电系统均布置在室内 屋顶设避雷带 用于交 直流配电系统的直击 雷保护 2 配电装置的雷电侵入波保护 根据 交流电气装置的接地 DL T621 1997 和 交流电气装置的过电压保护和 绝缘配合 DL T620 1997 中规定 在10kV母线上装设一组无间隙氧化锌避雷器对雷电 侵入波和其他过电压进行保护 每面10kV开关柜设一组过电压保护装置 为防止感应雷 浪涌等情况造成过电压而损坏配电室内的并网设备 其防雷措施 主要采用防雷器来保护 太阳能光伏电池串列经汇流箱后通过电缆接入直流防雷配电 单元 汇流箱和配电柜内都配置防雷器 15 215 2 接地接地 充分利用每个太阳能光伏电池组件支架的钢筋作为自然接地体 根据现场实际情 况及土壤电阻率敷设不同的人工接地网 以满足接地电阻的要求 重点区域加强均匀 布置以满足接触电势和跨步电压的要求 保护接地的范围 根据 交流电气装置的接地 DL T621 1997 规定 对所有要求接地或接零的设 备均应可靠地接地或接零 所有电气设备外壳 开关装置和开关柜接地母线 架构 电缆支架 和其它可能 事故带电的金属物都应可靠接地 本系统中 支架 太阳能板边框以及连接件均是金属制品 每个子方阵自然形成 等电位体 所有子方阵之间都要进行等电位连接并通过引下线与接地网就近可靠连接 接地体之间的焊接点应进行防腐处理 目 录 一 工程概况 1 1 1 1 工程概况 工程概况 1 1 2 2 项目实施进 项目实施进展展情况情况 2 2 二 示范目标及主要内容 4 4 1 1 示范目标 示范目标 4 4 2 2 主要内容 主要内容 4 4 三 技术方案 1111 一 建筑围护结构体系 一 建筑围护结构体系 1111 二 光电系统技术设 二 光电系统技术设计计方案方案 1212 1 1 设计依据及原则 设计依据及原则 1212 2 2 光电建筑一体 光电建筑一体化化设计设计 1414 3 3 并网系统设计 并网系统设计 1515 4 4 主要产品 部 主要产品 部件件及性能参数及性能参数 1616 5 5 系统能效计算 系统能效计算分分析析 2727 6 6 技术经 技术经济济分析分析 2828 三 节能量 三 节能量计计算算 2929 四 运行维 四 运行维护护和管理和管理 2929 1 1 运行维护 运行维护 2929 2 2 管 管理理 3030 五 数据监测与远传系 五 数据监测与远传系统统 3232 1 1 数据检测 数据检测 3232 2 2 远传系统 远传系统 3232 六 进度计划与 六 进度计划与安安排排 3434 1 1 项目进度计划 项目进度计划 3434 2 2 项目进度安排 项目进度安排 3434 七 效益及风险分析 七 效益及风险分析 3535 1 1 环境影响分析 环境影响分析 3535 2 2 项目推广 项目推广前前景分析景分析 3838 3 3 风险分 风险分析析 3939 八 技术 八 技术支支持持 3939 九 证明材料 九 证明材料 4545 1 1 工程立项审批手续 工程立项审批手续 4545 2 2 由获得认证的第三方实验室或检测机构出具的 由获得认证的第三方实验室或检测机构出具的产产品检测报告品检测报告 5353 3 3 并网项目应提供电网接入行政 并网项目应提供电网接入行政许许可或报送备案相关证明材料可或报送备案相关证明材料 5656 4 新建建筑项目 包括资料 57 1 建设项目选址意见书 57 2 建设用地规划许可证 60 3 建设工程规划许可证 60 4 土地使用证 70 5 建筑工程施工许可证 73 6 房屋建筑施工图设计审查合格证书 75 5 地方出台与落实有关支持光电发展的扶持政策 81 一 工程概况 1 1 工程概况 工程概况 项目名称 项目名称 综合业务用房项目 一期 项目单位 项目单位 业主单位 承建单位 项目 一期 全景鸟瞰图 项目简介 项目简介 基地建设项目综合业务用房项目 以下简称 办公基地项目 建设用地位于某某市区路南侧 路西侧 东邻某某市 院 西接正在建设的 住宅小区 北邻 中心 南邻已建成的多层住宅小区 征地面积 2 平方米 合 亩 实用地面积 平方米 合 亩 项目一期拟建 1 座综 合业务用房大楼 框剪结构 地上 层 地下 层 业务配套用房 框架结 构 地上 层 和业务配套用房 框架结构 地上 层 总建筑面积 平 方米 其中 地上 平方米 地下 平方米 综合业务用房大楼用于 办公 会议等使用 业务配套用房 为职工食堂及宿舍 业务配套用房 为职 工活动中心 配有室内游泳池 更衣室 乒乓球室 羽毛球场及室内篮球场等 活动场所 该工程按 二星 绿色建筑标准设计并施工 现已纳入 2 年某 某省绿色建筑示范项目 本工程太阳能光电建筑一体化项目峰瓦值为 300 00kWp 总平面图 总平面图 皇明2 0MW并网光伏发电工程 1 2 2 项目实施进展情况 项目实施进展情况 目前本项目进展情况 该项目自 20 年 9 月正式开工建设 目前综合业 务用房大楼主体已施工至 层 在结构封顶之前可按设计要求安装组件电池板 的屋面预埋件 使太阳能组件与屋面紧密结合 业务配套用房 楼结构已封 顶 业务配套用房 是水平屋面结构 可随时设计安装太阳能组件 业务配套 用房 部分采用格栅屋架 局部为水平屋面 在主体设计中已按照安装太阳能 组件考虑荷载 施工时已在格栅屋架上安装预埋件 可随时设计安装太阳能电 池组件 计划 20 年 月主体施工全面完成进入设备安装和装修阶段 预计 20 年 月竣工并投入使用 目前施工现场全景照片 皇明2 0MW并网光伏发电工程 2 二 示范目标及主要内容 一 示范目标 一 示范目标 为响应国家加快发展新能源产业的政策号召 推进太阳能光伏产业在某某 省的发展 加快结构调整 促进节能减排和科普示范 某某省住房和城乡建设 厅大力推广应用建筑节能新技术 率先在办公基地项目采用太阳能光电建筑一 体化技术 项目单位计划投资 420 万元 利用三座单体建筑屋顶无遮挡区域 建设 300 00KWp 太阳能光电建筑一体化应用示范项目 办公基地项目周围场地 开阔 具备建设光伏发电项目的良好条件 经专业的建筑节能设计计算 本项 目建筑达到或超过 公共建筑节能设计标准 GB50189 2005 规定的节能 50 水平 建筑本体满足国家和地方建筑节能标准 该项目由某某有限公司及其技 术支持单位某某工程公司具体实施 某某有限公司以帮助社会节约能源为宗旨 提供优质节能产品节能技术服务于社会 某某工程公司为国内太阳能行业著名 企业 各项技术达到国际一流水平 该项目建成后 将成为节能减排宣传教育基地 对某某市申报可再生能源 示范城市具有重要意义 对某某省绿色建筑以及太阳能光电建筑一体化的推广 具有重要的示范效应 二 主要内容 二 主要内容 1 1 太阳能光电建筑一体化总体方案 太阳能光电建筑一体化总体方案 本项目包括综合业务用房大楼一座 业务配套用房各一座 为 300kWp 太 阳能光电建筑应用示范工程项目 本项目利用综合业务大楼及业务配套用房 的屋顶建设 太阳能电池板 采光面积约 2000m2 其中可用于放置太阳能光伏发电板的面积分别为 综合业 务用房大楼屋顶 1500 m2 业务配套用房 A 屋顶 600 m2 业务配套用房 B 屋顶 皇明2 0MW并网光伏发电工程 3 1000 m2 本项目综合业务用房大楼及业务配套用房 采用普通方式与屋面紧密结合 建设容量为 175 44kW 业务配套用房 采取与屋面已有结构紧密结合的形式建 设 建设容量为 127 2kW 该项目的总装机容量为 300kWp 太阳电池组件方阵 由 1261 块 240Wp 组件组成 占用屋顶面积约 3100m2 本项目系统所发的电量主要满足综合业务办公大楼及两个业务配套用房内 的办公用电和其他设备用电 各部分使用面积及建设容量见下表 位置名称可利用面积 m2 电池组件数量 块 容量 KWp 综合业务用房大楼1500591141 84 业务配套用房 60014033 6 业务配套用房 1000530127 2 合 计31001261300 1 1 太阳能电池组件平面布置 太阳能电池组件平面布置 A 综合业务用房大楼屋顶可利用面积为 1500 平方米 安装 591 块 240Wp 多晶硅组件 141 84kWp 组件规格为 1634 982 42 mm 其中 140 块组件采 用 25 度倾角安装 其余 451 块组件采用平铺的方式安装在小屋面及屋面构架 具体排布方案如下图 皇明2 0MW并网光伏发电工程 4 B 业务配套用房 楼屋面可利用面积为 600 平方米 安装 140 块 240Wp 多 晶组件 33 6kWp 组件规格为 1634 982 42 mm 安装倾角为 25 度 C 业务配套用房 楼屋面可利用面积为 1000 平方米 安装 530 块 240Wp 多晶组件 127 2kWp 组件规格为 1634 982 42 mm 组件全部采用与屋面 格栅屋架紧密结合的方式 水平铺设安装 皇明2 0MW并网光伏发电工程 5 2 2 投资估算 投资估算 本项目利用某某有限公司及其技术支持与设备供应单位 某某工程有限公司在太阳能屋顶电站建设上的重大突破和创新技术 拟在办公 基地各建筑屋顶等无遮挡区域 建设 300KWp 太阳能光电建筑一体化示范项目 计划总投资约 420 万元 目前各项资金已经全部筹集到位 前期各项工作正在 顺利进展中 3 3 环保效益 环保效益 本项目年平均发电量为 30 8 万 kWh 按照该系统 25 年运 营期计算 累计发电 770 万 kWh 相当于每年可节省煤炭 110 吨 减排灰渣约 21 7 吨 减排二氧化碳约 240 吨 减排二氧化硫约 2 4 吨 减排可吸入颗粒物 约 1 1 吨 25 年累计可节省煤炭 2672 吨 减排二氧化碳约 5992 吨 实际运行 25 年后 该系统仍具有发电能力 2 2 技术要点 技术要点 1 1 太阳能光电系统 太阳能光电系统 太阳能光伏发电系统是利用太阳能光伏电池组件将太阳能转换成直流电能 皇明2 0MW并网光伏发电工程 6 再通过逆变器将直流电逆变成 50HZ 交流电 逆变器的输出端通过配电柜与变 压器低压端 230 400 伏 并联 对负载供电 太阳能光伏并网电站结合数据 监控系统 检测太阳能光伏并网电站的运行情况 外界环境情况等 与 Internet 连接实现电站远程控制 数据共享等 通过建设大型多媒体屏幕实时 监测电站运行情况 本项目采用的太阳能电池方阵由 20 个太阳能电池组件构成 依据当地的 太阳能辐射参数和负载特性 确定太阳能电池方阵的总功率 4 8KW 本项目按照太阳能电池方阵的结构设计要求 组件与支架的连接必须牢固 可靠 并能很方便地更换太阳能电池组件 太阳能电池方阵及支架必须能够抵 抗 120km h 的风力而不被损坏 支架安装角度固定为 25 度 以使太阳能电池 方阵在设计月份中 即平均日辐射量最差的月份 能够获得最大的发电量 本 项目太阳能电池方阵主要安装在屋顶上 所有方阵的紧固件要求有足够的强度 以便将太阳能电池组件可靠地固定在方阵支架上 方阵支架必须与建筑物的主 体结构相连接 2 2 逆功率保护技术 逆功率保护技术 逆功率是指在电网中低一级的电网把没有消耗的电能往高一级的电网输送 如果出现逆功率对高一级的电网将产生很大的危险 尤其是在高一级电网进行 检修等相关的作业时 会给高一级电网的工作人员带来很大的危害 由于本项目系统为并网系统 考虑到安全方面的因素 太阳能产生的电能 必须在本项目使用 不能向上一层电网输入电能 所以在太阳能并网点增加了 逆功率保护功能 当光伏并网发电系统检测到有逆功率产生时 逆功率为光伏 并网系统额定功率 5 时 逆变器能够自动降低功率输出 或部分逆变器与电 网断开 光伏并网系统输出功率能够与负载功率动态保持平衡 以保证上层电 网的安全 皇明2 0MW并网光伏发电工程 7 3 3 防孤岛保护技术 防孤岛保护技术 孤岛效应 指在电网失电情况下发电设备仍作为孤立电源对负载供电这 一现象 孤岛效应 对设备和人员的安全存在重大隐患 为了避免隐患的出 现 逆变器