河南分式光伏并网系统方案初步说明书

1、分布式光伏并网系统方案初步说明书 厦门科华恒盛股份有限公司2015年7月一、公司介绍1.厦门科华恒盛股份有限公司厦门科华恒盛股份有限公司（以下简称科华公司）成立于1999年(其前身是成立于1988年的漳州科华电子有限公司)，是一家以研究电力电子技术为核心的高科技企业，是“重点国家级火炬计划项目（UPS）”的承担者，是国家科技部认定的UPS行业首家“国家级重点高新技术企业”。是中国本土最大的高端UPS电源制造商与提供商。科华公司现有员工近千人，旗下拥有七家全资子公司、3个电源研究中心、2个现代化电源生产基地、1个业界最先进的UPS及EMC检测中心，形成了以研发中心、制造中心、销售中心为格局的高新

2、技术企业群。已于2010年1月13日在深圳中小板上市，代码002335。科华公司本着“技术自主，品牌自有”的发展理念，相继在漳州、厦门、深圳设立了国内最大的UPS电源研究机构，组建了以自主培养的3名享有国务院特殊津贴的专家为核心的百人研发团队。2010年科华公司与合作伙伴斥巨资成立了漳州耐欧立斯科技有限责任公司，正式投身加入到新能源产业，耐欧立斯公司主要研发生产小型风力发电机组、控制系统、各类并网供电解决方案，目前已经拥有多处案例工程，并成为中移动、中联通等企业的战略合作伙伴。二、光伏发电并网系统介绍2.1科华并网系统应用介绍厦门科华恒盛股份有限公司在光伏并网控制器、风能并网控制器、逆变器等产

3、品具有自主技术创新能力，并拥有永磁风力发电机设计、制造技术的自主知识产权。是国内唯一一家通过法国国家环境测试院专业检测的、可提供全系列永磁风力发电机组的企业。厦门科华恒盛股份有限公司为客户提供经济、稳定可靠的新能源，是客户的最佳合作伙伴。2.2.光伏发电并网系统的说明图-1 光伏发电并网系统原理图如图1所示，太阳能光伏发电并网系统由太阳能电池组件、汇流箱、逆变器和交流配电柜等设备构成。太阳能经光伏组件转换为直流电能，直流电能经汇流箱汇流、配电柜汇流输入至逆变器，逆变器将直流电能转变为与电网同频率、同相位的交流电馈入电网中。三、项目概况项目地点位于河南省新乡市，北纬35.3度，东经113.9度。

4、利用工厂园区闲置地面铺设太阳能组件，要求系统日发电量500KWH以上，用以满足工厂用电需求，组件铺设面积足够。系统并入低压侧三相400V电网，自发自用，余电上网。以下针对该项目进行设计规划。四、系统方案设计4.1.系统方案概述此项目要求系统日发电量500度以上，新乡地区NASA为4.15，即气象局近20年的年平均日照为4.15小时/天，考虑到阴雨天气影响对系统成本的投入，初步规划采用100KW集中式逆变器，集中并网的设计方案，将组件安装的容量100KW，(组件占地面积约为1300平米)分别逆变器，交流输出集中并入低压侧电网，发电自发自用。系统的电池组件目前初步选用功率为250Wp的多晶硅太阳电

5、池组件，每个电池串列按照20块电池组件串联进行设计，为了减少光伏电池组件到逆变器之间的连接线，以及方便维护操作，建议直流侧采用汇流箱将光伏阵列进行汇流。 系统的100KW逆变器配置1台交流配电柜，并网逆变器输出进升压变压器升压后通过交流配电柜（配电、计量）接入低压侧三相400V电网。 系统应配置1套监控装置，可采用RS485的通讯方式，实时监测并网发电系统的运行参数和工作状态。系统的原理图见下图。 图-2 系统原理图4.2.系统配置与设计 4.2.1.并网逆变器并网逆变器是光伏并网发电系统的重要设备之一，光伏电池组件是把太阳能量转化为直流电能，经并网逆变器转变为与交流电网同频率、同相位的正弦波

6、交流电，馈入电网实现并网发电功能。本方案采用科华1台100KW并网逆变器，该系列并网逆变器特点如下：l 模块化设计，便于安装维护l 单模块故障不影响系统工作l 根据日照强度自动休眠l 输出功率可选（0100%）l 滤除自身谐波功能l 过/欠压、过/欠频及过流保护l 主动、被动结合防孤岛l 适应严酷的电网环境并网逆变器的外观图：图-3 50/100KW逆变器外观图光伏并网逆变器主要技术参数： 逆变器型号指标SPI50K-ASPI100K-A输入特性最大直流输入功率（kw）55110最大直流输入电压（VDC）1000最大直流输入电流（A）125245MPPT范围（V）450850输出特性额定交流输

7、出功率（kw）50100额定电网电压（三相）（V）380允许电网电压（三相）（V）310450额定交流频率（Hz）50/60Hz总谐波畸变率THD<3%功率因数>0.99（满载运行时）效率最大效率96.5%96.9%欧洲效率95.7%96.4%其他防护等级IP20使用环境温度-25 +55 （>40降额）使用环境湿度095%允许最高海拔  <3000m >2000m按GB/T3859.2规定降额保护直流输入过压、欠压保护、过温保护、输出过压、孤岛故障保护参考尺寸（宽×高×深）（mm）800×1800×80

8、0参考重量（Kg）630850通讯接口RS485 4.2.2.光伏阵列设计光伏组件拟选用多晶250W光伏组件其参数如表下所示：组件规格额定功率工作电压工作电流开路电压短路电流重量尺寸多晶250W250W30V8.18A37.7V8.60A19kg1650*992*40根据当地的气温、组件的温度影响系数及逆变器MPPT输入范围，计算组件的最适合组串方式：最佳串联数为20，共400块组件，总安装容量为100KW。光伏组件串联间的连接如下图：图-4 组件串接方式 4.2.3.光伏组件安装方式地面安装方式采用固定倾角安装，方位角为平朝南方向、倾角为20°，其安装的示意图如图5：采用水泥基础的

9、方式固定支架及负重，现场浇筑，组件采用单排的方式安装。图-5 水泥屋顶安装示意图4.2.4.汇流箱 为节省布线以及免除多根线造成的不便，选用汇流箱对各个光伏组串进行并联，直接将并联后（汇流）的线引入配电房，汇流箱主要起着汇流及防雷的作用。本系统根据各个阵列安装并联组数的情况选用不同规格的汇流箱。汇流箱输入规格从4路-16路，可根据实际情况定制，以下是10路输入规格汇流箱的电气原理图：图-6 10进1出汇流箱电气原理图图-7 汇流箱功能特点：l 配有光伏专用防雷器l 具备防雷器失效告警功能l 适应多种通讯模块：RS485，无线l 采用光伏专用直流高压空开和保险丝以及防雷器l IP65户外应用设计

10、，户外专用漆 l 监控电源可选外部集中供电（DC24V/AC220V）或者PV板直接供电 项目参数光伏阵列输入路数8-16路每路最大电流10A（可按要求定制）防护等级IP65环境温度-2555相对湿度<95%通讯方式RS485 各个屋顶汇流箱配置：名称铺设面积（）组件数量预计安装容量（KW）汇流箱配置阵列110002406012进1出阵列2600160408进1出汇总16004001004.2.5.并网配电柜并网配电柜主要是通过配电给逆变器提供并网接口，并网配电柜单元包含防雷器、电能计量表、断路器等。本系统配置1台100KW交流配电柜，具体电气原理图2（系统原理图）。4.3.太阳能光伏发

11、电系统的监控逆变器系统采用独立监测系统监测并网发电系统的运行状况，利用工控机采集数据，连续24小时不间断地监测和记录所有并网逆变器的运行数据和故障数据， 主要监测功能有： 监测光伏电站的运行参数光伏电站的当前发电总功率、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； 监测环境参数室内和室外温度、风向、风速、组件温度和日照辐射的辐照量； 监测每台并网逆变器的运行参数，主要包括：A、直流电压B、直流电流C、直流功率D、交流电压E、交流电流F、逆变器机内温度G、时钟H、频率I、功率因数J、当前发电功率K、日发电量L、累计发电量M、累计CO2减排量N、每天发电功率

12、曲线图所有并网逆变器的故障报警及故障信息记录，包括：A、电网电压过高；B、电网电压过低；C、电网频率过高；D、电网频率过低；E、直流电压过高；F、直流电压过低；G、逆变器过载；H、逆变器过热；I、逆变器短路；J、散热器过热；K、逆变器孤岛；L、DSP故障；M、通讯失败；环境数据监测：主要采用太阳辐照度、风速、风向、温湿度和光伏组件温度等信息。具体如图所示：图-8 环境监控仪4.4.接地与防雷为了保证本工程光伏并网发电系统安全可靠，防止因雷击、浪涌等外在因素导致系统器件的损坏等情况发生，系统的防雷接地装置必不可少。用户可根据整个系统情况合理设计交流防雷配电、接地装置及防雷措施。系统的防雷接地装置

13、措施有多种方法，主要有以下几个方面供参考： （1）地线是避雷、防雷的关键，在进行配电室基础建设和太阳电池方阵基础建设的同时，选择电厂附近土层较厚、潮湿的地点，挖12米深地线坑，采用40扁钢，添加降阻剂并引出地线，引出线采用10mm2铜芯电缆，接地电阻应小于4欧姆； （2）在配电室附近建一避雷针，并单独做一地线，方法同上，配电室在地下室不需要避雷针； （3）直流侧防雷措施：电池支架应保证良好的接地，光伏电池阵列连接电缆接入光伏阵列防雷汇流箱，汇流箱内已含高压防雷器保护装置，电池阵列汇流后再接入直流防雷配电柜，经过多级防雷装置可有效地避免雷击导致设备的损坏； （4）交流侧防雷措施：每台逆变器的交流

14、输出经交流防雷配电柜接入电网（用户自备），可有效地避免雷击和电网浪涌导致设备的损坏； （5）所有的机柜要有良好的接地。4.5.运行维护和管理太阳能并网发电项目属于一次性投资，维护工作量很小，本项目运行阶段维护需要定员1人，主要负责电站日常管理、电池组件清洁和维修等事务。 1）光伏组件维护光伏系统的光伏组件，定期清洗，清洗时应先用清水冲洗，然后用干净的柔软布将水迹擦干，严禁用有腐蚀性的溶剂冲洗，或用硬物擦拭。光伏组件清洗应避免在太阳辐射较强时进行；定期检查光伏组件间连线是否可靠、牢固，连线是否接地并检查连线是否绝缘；2) 并网逆变器定期检查逆变器与其它设备的连线是否牢固，检查逆变器的接地连线是否

15、牢固；3) 配电线路线缆是否有损伤、断股，线缆上有无抛挂物；绝缘子是否破损，绝缘子铁脚有无歪曲和松动；进户线上的熔丝盒是否完整，熔丝是否合格；固定铅皮卡是否松动等；光伏系统应定期完成一次系统绝缘电阻的检查。项目建设完工后，每年进行一次对光伏系统、锚固结构等全项目的检查。当发生极端气象灾害前进行全面加固，发生后进行全面检查。光伏系统运行发生异常时，及时与专业维修人员联系，在专业维修人员的指导下进行处理。主要设备和控制装置应由专业人员维修。发电计量装置应按规定定期进行校验。所有记录应及时归档。4.6.效益及节能分析 4.6.1.系统效率并网光伏电站的总效率由光伏阵列的效率、逆变器效率、交流并网等三

16、部分组成。1）光伏阵列效率1：光伏阵列在1000W/m2太阳辐射强度下,实际的直流输出功率与标称功率之比。光伏阵列在能量转换过程中的损失包括：组件的匹配损失、表面尘埃遮挡损失、不可利用的太阳辐射损失、温度影响、最大功率点跟踪精度、及直流线路损失等，取效率85%计算。2）逆变器转换效率2：逆变器输出的交流电功率与直流输入功率之比，取逆变器效率95%计算。3）交流输出损耗3: 若系统设备位置与并网接点位置较远，线路有一部分损耗，一般5%，3 = 95%。 4）系统总效率为：总1×2×385%×95%×95%=76% 4.6.2.环境数据项目地点位于河南省新乡

17、市，陆域位置是北纬35.3度，东经113.9度深圳， 根据NASA环境数据，该地区日平均辐照度为4.15KW/.day，具体辐照度数据、温度和风速如下表：4.7.发电量及效益分析本系统安装容量约为100KW，根据NASA数据及系统效率，系统日平均发电量约为415度，年发电量约为15.15万度，一年可节约60吨标准煤（400g/kwh），可节约158吨二氧化碳的排放量(1.04kg/kwh)，具有良好的环境效益。本系统的发电量自发自用，电费按1元/度计算，每年可节约电费约15.15万元，目前国家出台分布式并网系统度电补贴政策，度电补贴为0.42元，因此每年可享受国家补贴的费用约为6.36万元，每

18、年可回收电费约21.5万元。4.7.1投资收益分析：出资方，即电站持有者：总投资约100万，5年收回成本，整个25年总收益430万元；4.8.方案主要配置序号名称规格数量单位备注1多晶硅组件250Wp400块总容量100KW2光伏支架100KW1套水泥屋顶3汇流箱12进1出1台带监控，RS485通讯4汇流箱8进1出1台带监控，RS485通讯5交流配电柜1进1出，100KW1台壁挂式室内安装，配有防雷、空开等配电。9逆变器SPI100K-A1台输出电压400V10电缆PV1-F4米光伏专用4平方电缆，组件至汇流箱11电缆ZR-YJVR 2*35米12进汇流箱至100k逆变器12电缆ZR-YJVR

19、 2*30米8进汇流箱至100k逆变器14电缆ZR-YJVR 4*50米100KW逆变器输出到交流配电柜或并网柜15线槽50*35米16环境监测仪1套辐照度、风速、风向等注：以上不含线材等辅材、安装调试！五、售后服务及质保本公司在保修期内向用户提供免费保修。保修期后，设备修理服务中仅核收材料及维修人员劳务费。保修期外,本公司继续承诺发电系统中关键部件/设备的维修服务。服务宗旨：提供顾客满意的产品同时，也为客户提供优质的服务。我们公司强大的技术和售后服务团队将为各户提供全程跟踪和及时的服务。六、案例6.1.青海百科格尔木10MWp并网光伏电站项目项目使用SPI500K-B并网逆变器和直流汇流箱。根据客户反馈，电站运行设备稳定，逆变器的发电量高。该电站位