首科花园太阳能发电系统方案

北京首科花园太阳能（市电互补）供电系统方案 （此方案为保证3瓦LED光源，8个小时工作5个阴雨天工作）2007年05月7日 一、 太阳能发电概述： 随着经济的发展和社会的进步，在城市中利用太阳能发电的照明设施的建设越来越引起城市人民政府的高度重视和社会各方面的广泛关注。在城市现代化建设的进程中，道路照明、广场照明、建筑物照明、园林绿地照明及景点，景区照明采用太阳能系统构成了城市夜晚环境的一道丰富多彩的亮丽风景线。 采用太阳能发电解决城市小区公共区域照明问题成为最具有绿色节能示范意义、最有效的办法。太阳能供电具有无运动部件，一次性投资，全自动运行免维护，无需缴纳电费等优点，利用太阳能发电既经济又节能、环保，是一种既不消资源又无污染排放的绿色清洁能源。同时太阳能发电进行照明供电也符合政府承办奥运会提出的“绿色奥运、人文奥运、科技奥运”的主题。n 太阳能系统设计原则：（1） 根据地区的太阳能资源具体情况和负载耗电量确定太阳能发电的容量。（2） 保证小区内所有照明灯每天晚上8小时的正常照明供电。（3） 所有灯具能够连续5个阴雨天正常工作。（4） 该发电系统能够实现太阳能与市电的互补切换功能。（5） 满足春、夏、秋三季不用电补，冬季11月-2月峰谷用电补。（6） 该发电系统要求必须经济、实用、可靠。n 太阳能发电系统组成概图：n 太阳能发电市电互补控制系统示意图：二、项目概况：该项目位于北京西南三环附近首科花园小区，此项目拟建设为绿色环保小区，属于一类新能源示范项目，该项目计划建立太阳能光伏电站为小区内照明设备供电，小区围墙约为600米，为300盏3瓦光源以及136盏3瓦双头庭院灯和112盏0.8瓦草坪灯提供夜间照明的供电。供电效果需要达到供所有灯具连续8小时照明，负载能够连续3个阴雨天正常工作。预计该项目建成后将日发电15.01KWH（度），年发电5478.65KWH(度) KWH（度），据测算该项目建成后能够年减排二氧化碳1.4吨，年节约标准煤3.2吨，此项目必将成为该地区绿色能源环保示范标志小区。三、系统设计：1、设计依据： 对此系统提出的主要指标 太阳能电池组件保证使用寿命长，设计在25年以上； 蓄电池容量能满足负载连续5个阴雨天正常连续供电； 市电互补控制及逆变系统；采用高效率市电互补控制及逆变系统；常规和经验参数 太阳能电池方阵倾角为 45. 68； 经计算北京地区附近平均每日峰值日照时数（方阵面上）为4.5小时；Average Daily Radiation on Horizontal Surface (kWh/m2/day)Lat 39.9 Lon 116JanFebMarAprMayJunJulAugSepOctNovDec10-year Average 2.693.474.295.506.156.275.424.974.403.562.752.37（表中资料来源：NASA） 四、负载日耗电量的确定：序号负载功率（W）数量工作时间（h）耗电量(Wh)1墙头灯3W3008h72002庭院灯6W1368h65283草坪灯0.8W1128h716.84合计14444.8五、电站功率及配置的确定1、太阳能电池方阵设计：电站的设计需要结合当地的实际地理位置情况因地制宜，需要考虑长距离输电的损耗等相关的因素来结合计算机辅助设计软件进行设计，经过计算，符合设计要求的太阳能电站太阳能电池电站容量为11KWp。 拟选用REPOWER晶体硅太阳能电池板，该太阳能电池板表面采用绒面低铁钢化玻璃发电效率高，寿命长。2、蓄电池设计：根据整个系统的设计要求以及建站地点的实际情况，通过计算该电太阳能电站需要使用82600AH蓄电池，拟使用110V系统.单体为2V800AH蓄电池 。3、系统发电量： 根据计算该发电系统平均日发电量为15.01KWH（度），年总发电量约为5478.65KWH(度) 六、系统设备成本核算：序号设备器材名称规格型号总价（万元）1太阳能电池组件11KWp79.202太阳能控制逆变一体机带市电互补12/4 KVA3太阳能电池支架镀锌铁架4蓄电池组Ah5室外防雨配电系统（含电池箱、等配电材料）一套6防雷系统一套7电缆及其他器材若干（以上报价不含运输以及施工费用）七、设备选型7.1、太阳能电池组件设计选型设计拟采用REPOWER120-12MT型晶体硅太阳电池组件。技术参数组件由72或36片156156的晶体硅太阳电池串联组成。阳极氧化铝合金边框构成实用的方形结构，允许单个使用或阵列使用， 配有标准支架系统，安装孔保证25年使用寿命。防尘接线盒，保证接线的安全可靠。银白色铝合金边框、高透光率钢化玻璃、白色TPT衬底。典型参数：标准测试条件： （AM1.5）辐照度=1000W/m2 ，电池温度=25电池正常工作温度50峰值功率（Wp）120W短路电流温度系数0.4mA/开路电压(Voc)21.6V开路电压温度系数60mV/最大功率电压(Vmp)22.4V填充因子70短路电流(Isc)7.7A边框接地电阻1ohm最大功率电流(Imp)6.98A迎风压强2400Pa重量12.0Kg绝缘电压1000V外型尺寸(mm)148267635安装孔径9安装孔尺寸(mm)主要特点：(1)、组件设计按国际电工委员会IEC：1215：1993标准要求进行设计，采用36片或72片多晶硅太阳能电池进行串联以形成12V和24V各种类型的组件。该组件可用于各种户用光伏系统、独立光伏电站和并网光伏电站等。(2)、 组件选材电池片：采用晶体硅片太阳电池（尺寸为156mm156mm）。电池的减反射膜为增强等离子化学气相沉积的氮化硅膜，呈深蓝色。电池的平均转换效率在14.5%以上。组件边框：组件边框是由阳极氧化优质铝合金边框制成，其表面氧化铝膜的厚度为25微米。组件边框设有四组方便安装的螺孔和一组接地孔，完全满足国际权威机构认证要求。钢化玻璃：组件的表面玻璃采用了Pilkington公司的低铁（含铁量低于0.02%）钢化玻璃，其厚度为3mm，其大部分光波段的透光率大于92%。封装材料：组件由国外进口的抗老化EVA（乙烯醋酸乙烯聚物）和耐候性好的优质TPT（复合氟塑料膜）材料层压而成。 接线盒：组件的接线盒是根据目前国际市场太阳能发电的要求进行设计和制造的，采用了优质PP材料作为接线盒外壳和内绝缘材料，镀银铜质电极材料作为接线柱，并配置两个旁路二极管以减少热斑效应。接线盒具有很好的密封和防水性能。7.2、太阳能市电互补控制逆变系统：该系统拟选用REPOWER公司太阳能专用市电互补控制逆变系统，该系统能够自动实现对太阳能供电的市电补充功能，具有脉宽调制高效充电；高精度控制；温度补偿；直充、提充、浮充自动充电模式，延长蓄电池的寿命；过载、短路保护；基于实际充、放电率智能修正控制参数的准确控制等多种功能。本控制逆变器系统控制部分采用德国的设计思想，即“一点法”，而且是双闭环控制（电压电流双控制），跟随速度更快，在国内处于领先地位。本控制逆变系统采用美国专用微电脑控制、主电路采用日本三菱公司最先进的智能功率IPM模块，输出纯正弦波，具有瞬态响应好、波形失真小、逆变效率高、输出电压稳定等特点,并同时具有极佳的EMI指标。本电源设有直流输入过、欠压保护,直流输入极性接反保护、交流输出过功率、短路保护、机内过热保护等一系列保护措施,使电源的各项性能指标和可靠性具有足够的技术保证。7.2-1、控制逆变系统技术指标及保护功能：型号指标REGS-16KF太阳能电池组件容量（W）14KW额定电压(VDC)允许控制器充电最大电流(A)100每路太阳能额定充电电流(A)10.6太阳能输入最大路数6允许太阳能最大开路电压(V)欠压（V）保护 198(可根据需要设定)恢复225 (可根据需要设定)过充(V)保护 265(可根据需要设定)恢复240 (可根据需要设定)过压（V）保护 300(可根据需要设定)恢复280 (可根据需要设定)电压降落(V)太阳能电池与蓄电池之间蓄电池与负载之间均充点265V（可调范围230 280V）浮充点240V（可调范围190 265V）控制器效率使用环境温度使用海拔(m)机箱尺寸（深宽高）550*480*830型 号REGN16KF直流输入额定容量（KVA）16 输入额定电压(VDC)220输入电压允许范围（VDC）80300输入最大电流（A）27.3空载输入电流（A）0.7市电输入 输入额定电压(VAC)220输入电压允许范围（VAC）22015输入最大电流（A）27.3交流输出额定电压(VAC)220额定电流(A)21.8额定频率(Hz)50过载能力125% 1分钟电压稳定精度(VAC)2203%频率稳定精度(Hz)500.04波形失真率(THD)5%（线性负载）动态响应(0100%)5%功率因数(PF)0.8逆变效率(80%阻性负载)85%峰值系数（CF）3:1连续运行时间可连续运行环境绝缘强度（VAC）（输入和输出）1500，一分钟噪音（dB、1米）40使用环境温度()-10+50储存环境温度()-20+70使用海拔(m)2000外型尺寸(长宽高)550*480*830保 护 功 能说 明备 注输出过载保护负载功率超过125%时,1分钟延时后将关断输出，“过载”指示灯亮需关机才能复位输出短路保护输出万一短路,逆变电源将自动关闭，“过载”指示灯闪烁输入接反保护输入逆变器的直流电压极性接反,逆变器将自动保护纠正即可使用输入欠压保护输入直流电压低于180VDC时,逆变电源将自动关闭，“偏压”指示灯亮自动复位,即故障消除后输出将自动恢复输入过压保护输入直流电压高于300VDC时,逆变电源自动关闭，“偏压”指示灯闪烁过热保护逆变电源机箱内温度超过75时,输出将自动关闭7.22、逆变器系统框图7.23、逆变器原理图：7.24控制器原理图：7.25、显示部分说明： 显示类型：LED灯指示、模拟表头指示； 模拟表显示市电电压、蓄电池当前电压、输出电压、输出电流； 显示数据：LED灯指示各报警和其它辅助指示。LED指示灯有：市电灯、逆变灯、过载灯、偏压灯、输出灯等。 7.26、输入、输出端口及切换部分说明： 一路蓄电池输入，一路市电输入 三路交流输出，光控优先，时控辅助 逆变优先，当逆变部分出现偏压、过载、短路等时会自动切换至市电供电，只有当逆变恢复(即蓄电池电压恢复正常)时才再次转为由逆变输出。7.27、逆变器输出波图：7.3、太阳能免维护蓄电池选型：该系统蓄电池拟选用GMF400-2。概述：美国CHAMPION阀控式密封免维护铅酸蓄电池是美国领先公司GUIDING INC历尽四十余年不断创新的结晶。为亚洲市场开发的NP系列和GMF系列电池更是积累四十余年生产经验的成功之作。优良的品质、卓越的性能受到用户的广泛赞誉。其高能密度、全密封结构、使用寿命长、高可靠性及良好的服务为客户提供了更大的便利。产品特点：应用领域：免维护无须补液警报系统适应环境温度广-30到45应急照明系统使用寿命长，NP为5年电子仪器、电子系统安全防爆铁路、船舶无游离电解液，侧倒90度仍可使用邮电通信内阻小，在电流放电特性好太阳能、风能发电系统自放电小大型UPS及计算机备用电源荷电出厂，使用方便消防备用电源独特配方，深放电恢复性能好 峰值负载补偿储能装置 电池结构 电池端子：为高硬度铅基合金或铜镀银端子，耐腐蚀性能好、导电性能优良、强度高。 外壳：采用ABS外壳，分粘接和热封两种，后者尤其适合于振动大，环境温度变化大。要求电池使用寿命特别长的场合。 密封胶：采用三次密封技术，第一层为铅套焊接密封，试压后用堵微孔密封胶密封，最后采用红黑胶密封，确保电池使用期间不会出现渗酸缺陷。 安全阀：采用耐酸耐热性能优异的三元乙丙橡胶制成，确保电池使用期间的安全性、可靠性。 极板：其板栅采用耐腐性优良的铅钙锡基多元合金。 隔板：采用耐酸耐热性能良好的超细玻璃纤维制成，防止正负极短路，保持电解液，紧压迫极板表面，防止活性物质脱落。 电池性能 大电流放电性能：NP系列电池采用薄型极板，正