彩钢瓦屋顶光伏电站设计方案及投资分析.docx

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彩钢瓦屋顶光伏电站设计方案及投资分析

湘潭彩钢瓦屋顶光伏并网发电项目

初步设计方案

湖南科比特新能源科技股份有限公司

2015年7月

一、设计说明

1、项目概况

本项目初步设计装机容量为642.6KWp，属并网型分布式光伏发电系统（自发自用，余电上网）。

光伏组件安装在楼顶屋面彩钢瓦上。

光伏组件采用与彩钢瓦平行的安装方式。

本项目共安装2520块255Wp太阳能电池组件，8台15路光伏直流防雷汇流箱，1台8进1出光伏直流配电柜，1台630KWp逆变器（无隔离变压器），1台630KVA带隔离升压变压器及1台并网计量柜。

项目于合同签订后15个工作日内即可开始建设，预计6周后可并网发电并投入运行。

光伏组件阵列发出的直流电分120串先经8台15路光伏直流防雷汇流箱汇流，再经1台8进1出光伏直流配电柜进行二次汇流，再连接到630KWp逆变器，再经逆变器转换为315V交流，再经升压变将电压升至400V，最后经并网计量柜后接至低压电网，所发电量优先供工厂自身负载（机器、照明、动力和空调等）使用，余电送入电网。

太阳电池方阵通过电缆接入逆变器，逆变器输入端含有防雷保护装置，经过防雷装置可有效地避免雷击导致设备的损坏。

按《电力设备接地设计规程》，围绕建筑物敷设闭合回路的接地装置。

电站内接地电阻小于4欧。

光伏系统直流侧的正负电源均悬空不接地。

太阳电池方阵支架和机箱外壳通过楼顶避雷网接地，与主接地网通过钢绞线可靠连接。

屋顶设备，含电池板，支架，汇流箱等设备总质量约为50吨，单位面积载荷约为50吨÷（160m×60m）=10.2kg/m2。

2、设计依据

本工程在设计及施工中执行国家或部门及工程所在地颁发的环保、劳保、卫生、安全、消防等有关规定。

以下未包含的以国家和有关部门制订、颁发的有关规定、标准为准。

如国家有关部门颁发了更新的规范、标准，则以新的规范、标准为准。

参考标准：

GB2297-89太阳能光伏能源系统术语

GB2296-2001太阳能电池型号命名方法

GB6497-1986地面用太阳能电池标定的一般规定

GB/T9535-1998地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型

GB/T6495.1-1996光伏器件第1部分：

光伏电流-电压特性的测量

GB/T6495.2-1996光伏器件第2部分：

标准太阳能电池要求

GB/T6495.3-1996光伏器件第3部分：

地面用光伏器件的测量原理及标准光谱福照度数据

GB/T6495.4-1996晶体硅光伏器件的I-V实测特性的温度和福照度修正方法

GB/T18210-2000晶体硅光伏（PV）方阵I-V特性的现场测量

GB/T18479-2001地面用光伏（PV）发电系统概述和导则

DB37/T729-2007光伏电站技术条件

GB50009-2001建筑结构载荷规范

GB/T191包装储存图示标志

GB/T19939-2005光伏系统并网技术要求

GB/T20046-2006光伏（PV）系统电网接口特性（IEC61727:

2004,MOD）

GB/Z19964-2005光伏电站接入电力系统技术规定

GB/T2423.1-2008电工电子产品基本环境试验第2部分试验方法：

试验A：

低温

GB/T2423.2-2008电工电子产品基本环境试验第2部分试验方法：

试验B：

高温

GB/T2423.9-2006电工电子产品基本环境试验第2部分试验方法：

试验Cab：

恒定湿热方法

GB4208外壳防护等级（IP代码）（equIEC60529:

1998）

GB3859.2-1993半导体变流器应用导则

GB/T14549-1993电能质量公用电网谐波

GB/T15543-1995电能质量三相电压允许不平衡度

IEC61215晶体硅光伏组件设计鉴定和定型

IEC61730.1光伏组件的安全性构造要求

IEC61730.2光伏组件的安全性测试要求

GB12326-2000电能质量电压波动和闪变

GB12325-2003电能质量电力系统供电电压允许偏差

GB50057-94建筑物防雷设计规范_（2000年版）

DL/T448-2000电能计量装置技术管理规范

GB50217-2007电力工程电缆设计规范

DL/T404-20073.6kV~40.5kV交流金属封闭开关设备控制设备

JGJ16-2008民用建筑电气设计规范

JGJ203-2010民用建筑太阳能光伏系统应用技术规范

GB50054-2011低压配电设计规范

CNCACTS_0004-2010并网光伏发电系统工程验收基本要求

GB/T20046-2006光伏（PV）系统电网接口特性

GB50797-2012光伏发电站设计规范

GB/T50796-2012光伏发电工程验收规范

GB50794-2012光伏发电站施工规范

湘潭市位于湖南省东部偏北,湘江下游和长浏盆地西缘。

其地域范围为东经111°53′～114°15′,北纬27°51′～28°41′。

湘潭属亚热带季风性湿润气候。

气候特征是：

气候温和，降水充沛，雨热同期，四季分明。

湘潭沙市区年平均气温17.2℃，各县16.8℃—17.3℃，年积温为5457℃，市区年均降水量1361.6毫米。

湘潭夏冬季长，春秋季短，春温变化大，夏初雨水多，伏秋高温久，冬季严寒少。

3、设计原则

☆美观性

与建筑结合，美观大方。

在不改变原有建筑风格和外观的前提下，设计安装太阳能光伏阵列的结构和布局。

☆高效性

光伏系统在考虑美观的前提下，在给定的安装面积内，尽可能高的提高光伏组件的利用效率，达到充分利用太阳能，提供最大发电量的目的。

☆安全性

设计的光伏系统应安全可靠，不能给建筑物内的其他用电设备带来安全隐患，尽可能的减少运行中的维护维修工作，同时应考虑到方便施工和利于维护。

太阳能工程必须保证建筑物的安全。

太阳能系统不仅仅要保证自身系统的安全可靠，同时要确保建筑的安全可靠。

必须考虑安装条件、安装方式和安装强度。

光伏发电系统设计必须要求其高可靠性能，保证在较恶劣条件下的正常使用；同时要求系统的易操作和易维护性，便于用户的操作和日常维护。

此次关于太阳能工程保证建筑物的安全由业主单位自行负责。

整套光伏发电系统设计、制造和施工的低成本，设备的标准化、模块化设计，提高备件的通用互换性，要求系统预留扩展接口便于以后规模容量的扩大。

具体实施时，太阳光伏发电组件板要用适当的方位角和倾斜角安装，确保太阳电池组件得到最优化的性能；安装地点的选择应能够满足组件在当地一年中光照时间最少天内，太阳光从上午9：

00到下午3：

00能够照射到组件。

组件安装结构要经得住风雪等环境应力，安装孔位要能保证容易安装和机械的受力，推荐使用正确的安装结构材料可以使得组件框架、安装结构和材料的腐蚀减至最小。

二、光伏发电系统设计

1、系统构成

本项目采用分散发电、集中控制、单点并网方案。

由于太阳能电池组件和并网逆变器都是模块化的设备，可以象搭积木一样一块块搭起来，也特别适合于分期实施。

2、主要设备选择

2.1太阳能电池组件的选择

太阳能电池组件的选择应在技术成熟度高、运行可靠的前提下，结合电站周围的自然环境、施工条件、交通运输的状况，选用行业内的主导太阳能电池组件类型。

根据电站所在地的太阳能状况和所选用的太阳能电池组件类型，计算光伏电站的年发电量，选择综合指标最佳的太阳能电池组件。

太阳能电池组件可分为晶体硅电池组件、薄膜电池组件和聚光电池组件三种类型。

根据项目实际情况，选用多晶硅太阳能电池组件，几何尺寸：

1640*992*35（长*宽*高，单位:

mm），单块多晶硅电池组件功率255Wp。

其主要技术参数如下表所示。

表1250Wp多晶硅组件主要技术参数表（参考）

ModelType

255WP

OpenCircuitVoltage（Voc）

37.5V

OptimumOperatingVoltage（Vmp）

32.6V

ShortCircuitCurrent（Isc）

8.57A

OptimumOperatingCurrent（Imp）

7.67A

MaximumPoweratSTC（Pmax）

250Wp

ModuleEfficiency

15.1%

OperatingTemperature

-40ºCto+85ºC

MaximumSystemVoltage

1000VDC

MaximumSeriesFuseRating

15A

PowerTolerance

±3%

STC:

Irradiance1000W/m²,Moduletemperature25ºC,AM=1.5

2.2并网逆变器的选择

本方案设计采用630kWp光伏并网逆变器，逆变器的额定功率为630kW。

逆变器的核心控制采用基于SVPWM的无冲击同步并网技术，保证系统输出与电网同频、同相和同幅值。

①性能特点

●频率漂移检测反孤岛

●大屏幕图文并茂液晶显示

●多台逆变器可并机运行

●超低待机损耗

●逆变器自身多重保护

●发电量与二氧化碳减排计算

●运行日志循环记录

●WIFI无线通讯

●RS485/232串行口兼容

②技术指标

表2630kW光伏并网变流器

直流侧

额定功率

630kWp

直流输入电压范围

500-820VDC

最大输入电流

1400A

交流侧

额定输出功率

630kW

并网电压范围

315Vac

待机损耗

≤100W

功率因数

≥0.99（额定功率）

系统

最大效率

98.7%

工作温度

-25℃~+50℃

防护等级

IP20

显示/操作

触摸屏

通信接口

无线连接RS232/485，WIFI

外形尺寸

宽×高×深

2800×2180×850（mm）

重量

2400kg

【光伏并网逆变器产品认证及报告】

☆“金太阳”认证

☆ETL认证

☆TUV认证

☆CE认证

3、光伏方阵及平衡系统

☆电池组件组合

根据逆变器最佳输入电压以及电池组件工作环境等因素进行修正后，最终确定太阳能电池组件的串联组数为21，则系统并联组数为120，即21串120并。

☆太阳能电池方阵设计

对于太阳能电池组件，在标准状况下投射在其表面的太阳辐射量越多则转换的电能越多。

为了更多的获得太阳辐射能并考虑技术方案的经济性、可靠性，进行比较后，本工程电池方阵运行方式采用固定安装运行方式。

以下是全国主要城市平均日照时间和光伏组件最佳安装倾角。

由于该项目彩钢瓦屋顶本身倾角约为5°，权衡建设成本和施工难度与最佳倾角之间的关系，最终选择电池组件与彩钢瓦平行的安装方式。

4、光伏支架

支架设计，在抗风压、雪压及抗腐蚀方面，采取以下措施：

1）所有支架采用国标型钢，多点结合：

增加钢支架与屋面结构的连接点，将受力点均匀分布在承重结构，按抗12级台风进行力学设计计算，各连接点选用特制型钢和不锈钢螺栓连接。

2）所有支架都采用热镀锌，局部外裸部分喷涂氟碳涂料来有效防腐。

7、交流并网计量柜

逆变器发出的交流电通过电缆接至交流并网配电箱的输入端，箱内安装双向计量电能表（电能表由当地电力部门免费提供）。

8、防雷接地系统

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。

太阳能光伏电站为三级防雷建筑物，防雷和接地涉及到以下的方面：

1）地线是避雷、防雷的关键。

防止雷电感应：

控制机房内的全部