马鞍山并网电站方案40kw.docx

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马鞍山并网电站方案40kw

马鞍山40KWP用户侧并网

太阳能发电项目方案

中弘光伏股份有限公司

2011年12月28号

第7章设计方案效果图………………………………………….29

第1章综合说明

1.概述

40KWP屋顶光伏发电示范工程项目建设地址位于马鞍山市（E118°05′N31.04′）承接产业产业转移示范园区。

该项目总装机容量约40KW，选用中弘光伏有限公司生产的220瓦高效单晶硅组件。

1.1马鞍山气候概况

1、气象资料

   马鞍山市位于长江下游南岸、安徽省东部，地处北纬31、046'42''～31、017'26''与东经118、021'38''～118、052'44''之间，属东北亚热带湿润性季风气候，季风明显，四季分明，气候温暖湿润，雨热同季。

对马鞍山市1960～2003年共44年的气侯资料进行处理，形成1～12月、春季、夏季、秋季、冬季、全年等气候序列（季节划分：

春季3～5月、夏季6～8月、秋季9～11月、冬季12～次年2月），对其平均值、最大值、最小值、标准差等特征量进行统计。

2、气温特征

   根据马鞍山市1960～2003年共44年的气候资料统计，马鞍山市年平均温度为15.9℃,最高为2002年的17.5℃，最低为1980年的15.0℃。

一年之中最热月为7月，平均温度为28.3℃；最冷月为1月，平均温度为2.9℃（见表一）。

由表二可知,马鞍山市年平均气温日较差为8℃，一年之中4月平均日较差最大，为8.8℃，最小为7月份的7.2℃。

春、秋季节平均日较差大于夏、冬季，这是因为春、秋季节冷暖空气活动频繁，来去匆匆，天气系统不稳定，气温变化剧烈造成的。

表1马鞍山市逐月平均气温统计（单位：

℃）

表2马鞍山市逐月平均气温日较差统计（单位：

℃）

马鞍山的平均温度、平均最高温度和平均最低温度进行一元线性回归分析可知，马鞍山市年平均温度自1960年以来呈0.175℃/10年的趋势变暖，年平均最高温度和年平均最低温度也呈增暖的趋势。

一年四季中，夏季平均气温和平均最高气温略有下降，夏季平均最低气温略有上升，但变化都不明显。

春季、秋季和冬季的年平均气温、平均最高气温和平均最低气温都呈上升趋势，其中冬季的变暖最为突出，平均温度以0.392℃/10年的变化率变暖。

平均最低气温的变暖比平均最高气温明显。

表3气温的趋势变化率（单位：

℃/10年）

2.1对马鞍山市的年平均气温日较差、高温日数、低温日数的线性趋势分析，见表四。

由表四可知，自1960年以来，马鞍山市年平均温度日较差以0.084℃/10年的微弱趋势减少，日最高气温≥35℃的日数以0.307天/10年的趋势增加，日最低气温≤0℃的日数以4.27天/10年的趋势明显减少。

表4年平均气温日较差、高温日数、低温日数的趋势变化率

3降水分析

3.1降水统计

   对马鞍山市各月、季和年降水量的平均值、最大值、最小值及标准偏差等特征量进行统计分析，计算结果见表五。

从表五可以看出，马鞍山市年平均降水量为1059.1mm,最大值为1991年的1918.7mm，最小值为1978年的459.8mm,年际变化大，年标准差为263.6mm。

一年之中，7月平均降水量最大，为182.5mm；12月最小，为29.2mm。

由图二可以看出年内各月平均降水呈单峰型；各月标准偏差呈双峰型，主峰在7月，次峰在10月，说明一年之中7月降水变化最为剧烈，10月降水的变化比9月略大。

夏季6、7、8三个月的标准偏差分别为88.2mm、153.4mm、74.4mm,夏季是马鞍山市一年之中降水变化最剧烈的夏季。

表5马鞍山市降水特征量统计表（单位：

mm）

3.2降水的累积距平曲线

   对马鞍山市年平均降水量作累积距平曲线分析，见图三。

由图可以看出，马鞍山市降水大致可以划分为以下几个阶段：

1960～1965年，降水量基本正常；1966～1978年降水量偏少；1979～1991年属于丰水期；1992～2003年降水量基本正常。

马鞍山市年平均降水累积距平曲线图

表6年、季平均降水量的趋势变化率（单位：

mm/年）

　马鞍山市年平均温度自1960年以来以0.175℃/10年的趋势变暖，春季、秋季和冬季的年平均气温都呈上升趋势，其中冬季的变暖最为突出，夏季气温变化不明显。

平均最低气温的变暖比平均最高气温明显。

从年平均气温累积距平曲线分析，1960～1968年马鞍山市气温基本正常，1969年～1993年偏冷，1994年到2003年偏暖。

马鞍山市年平均降水量总趋势以每年3.489mm的变化率增加，这种增加是由夏季、冬季降水增加贡献的。

春季降水变化不显著，秋季以每年0.861mm

1.2项目任务与规模

该太阳能光伏电站建成后，与厂区内部电网联网运行，可解决该厂区部分电力需求,实现了将一部分清洁能源并入用户电网,为该地区的节能减排作出贡献。

该光伏发电项目主要任务是供给厂区的设备用电，项目装机容量40KWp。

1.3建筑面积

本项目本着本地消耗、低损高效的原则进行设计。

该工程建设地址位于马鞍山市经济技术开发区内，利用建筑物屋顶建设，占用建筑面积1584平米。

1.4关键设备选型

关键设备的选型遵循了高效性、先进性、成熟性和稳定性的原则，本项目中所用设备均为同类产品中的先进产品，并具有良好的应用业绩，保证系统整体稳定可靠运行。

经过深入调研，对国内外产品的对比选择，确定了以下关键设备产品。

名称

规格型号

数量

单晶硅光伏组件

220Wp

40000

逆变器

50KW

1台

1.5电站并网方式

本项目总装机容量40Wp，整个项目分为1个光伏发电系统通过400伏配电就近接入厂区电网，优先本地负载消耗。

本项目安装一套电站监控系统，各电气设备的保护、测量及控制信号通过通讯总线方式接入监控系统，实现对光伏电站的实时监测，对光伏电站的发电量进行计量。

2.马鞍山40KW光伏电站发电量预估

序号

发电量估算

1

月

每日太阳水平辐射

每日太阳倾斜辐射

上网电量

2

度/平方米/日

度/平方米/日

兆瓦时

3

一月

2.20

2.70

4.616

4

二月

2.37

2.64

4.055

5

三月

3.21

3.43

5.699

6

四月

4.08

4.15

6.475

7

五月

4.31

4.21

6.648

8

六月

3.34

3.23

4.916

9

七月

3.47

3.38

5.218

10

八月

3.81

3.80

5.853

11

九月

3.47

3.63

5.501

12

十月

3.34

3.80

6.070

13

十一月

2.26

2.71

4.341

14

十二月

1.96

2.43

4.135

15

年平均数

3.16

3.35

63.527

16

每年太阳辐射水平的兆瓦时/平方米

1.15

17

每年太阳辐射倾斜的兆瓦时/平方米

1.22

第2章电站场址建设条件

该项目建设地马鞍山经济技术开发区屋顶，完全按照国家有关规定规划建设，由于项目全部为屋顶工程，所以无遮挡现象，具有以下特点：

（1）富集的太阳光照资源，保证很高的发电量；

（2）靠近主干电网，以减少新增输电线路的投资；

（3）主干电网的线径具有足够的承载能力，在基本不改造的情况下有能力输送光伏电站的电力；

（4）离用电负荷近，以减少输电损失；

（5）便利的交通、运输条件和生活条件；

（6））能产生附加的经济、生态效益，有助于抵消部分电价成本；

第3章总体设计方案

3.1设计原则

由于电站建设于马鞍山经济技术开发区屋顶，因此设计时必须充分考虑光伏系统的高效性、先进性、成熟稳定性、经济性和展示性。

在系统设计过程中，将严格遵循以下原则：

3.1.1高效性

本项目设计过程中将充分考虑系统的高效运行，最大限度降低损耗，提高系统发电效率。

3.1.2先进性

光伏发电技术在国内属于新兴高新技术，本项目实施后，电站运行20年，因此在进行本项目系统设计的过程中，将通过优化系统配置、选择国内先进的关键设备，实现智能控制，以保证系统的先进性。

3.1.3成熟稳定性

本项目与内部电网并联运行，因此，系统并网运行的成熟稳定性至关重要。

本系统将采用先进成熟的技术与设备，结合完善的保护措施，以保证系统稳定并网运行。

3.2太阳能辐射概念

太阳向宇宙空间发射的电磁波和粒子流称为太阳辐射。

地球所接受到的太阳辐射能量仅为太阳向宇宙空间放射的总辐射能量的二十亿分之一，但它却是地球大气运动的主要能量源泉。

到达地球大气上界的太阳辐射能量称为天文太阳辐射量。

在地球位于日地平均距离时，地球大气上界垂直于太阳光线的单位面积在单位时间内所受到的太阳辐射的全谱（各个波长）能量称为太阳常数。

太阳常数值是1368W/m2。

地球大气上界的太阳辐射光谱的99%以上在波长0.15～4.0μm之间。

其中大约50%的太阳辐射能量在可见光谱区（波长0.4～0.76μm），7%在紫外线光谱区（波长＜0.4μm），43%在红外光谱区（波长＞0.76μm），最大能量在波长0.475μm处。

由于太阳辐射波长比地面和大气辐射的波长（约3～120μm）小得多，所以通常又称太阳辐射为短波辐射，称地面和大气辐射为长波辐射。

太阳辐射通过大气，一部分到达地面，称为直接太阳辐射；另一部分为大气的分子、大气中的微尘、水汽等吸收、散射和反射。

被散射的太阳辐射一部分返回宇宙空间，另一部分到达地面，到达地面的这一部分成为散射太阳辐射。

到达地面的散射太阳辐射和直接太阳辐射之和称为总辐射。

到达地面的太阳辐射能量比大气上界小得多，其中的紫外光谱区几乎绝迹，在可见光谱区减少至40%，而在红外光谱区增至60%。

3.3马鞍山市辐射统计

　马鞍山累年平均日照时数为1533小时。

1963年日照时数最多，1984年日照时数最少。

一年中以7～12月较多,1～6月较少,全年以7月为最多,达281.0小时,2月为最少,121.1小时。

单位

气候数据地点

项目位置

纬度

˚北

31.04

31.017

经度

˚东

118.02

118.05

海拔

米

10

10

月

空气温度

相对湿度

太阳水平辐射

大气压力

风速

摄氏度

%

度/平方米/日

千帕

米/秒

一月

2.8

73.4%

2.20

102.4

2.3

二月

4.6

70.5%

2.37

102.2

2.6

三月

8.9

72.9%

3.21

101.7

2.9

四月

15.3

71.9%

4.08

101.2

2.7

五月

20.9

73.5%

4.31

100.7

2.5

六月

24.4

78.4%

3.34

100.2

2.5

七月

27.9

80.6%

3.47

100.0

2.5

八月

27.3

80.8%

3.81

100.3

2.5

九月

23.1

77.5%

3.47

101.0

2.4

十月

17.4

75.8%

3.34

101.7

2.1

十一月

10.8

75.7%

2.26

102.1

2.1

十二月

4.8

72.6%

1.96

102.4

2.2

年平均数

15.7

75.3%

3.16

101.3

2.4

测量于

米

10.0

3.4光伏系统安装角度

对于某一固定倾角安装的光伏阵列，其倾斜面所接受的太阳总辐射量与倾角有关，较简便的倾角辐射量计算经验公式为：

.

光伏方阵若有前后阵列或其它遮挡物。

则前后阵列的间距必须根据光伏电站所在维度合理设计，否则到了冬季，将会产生前排对后排的遮挡，影响冬季发电量。

设：

前后间距为D；前方遮挡物的垂直高度为H（从后排光伏方阵最低点到前排遮挡物的最高点高度）；光伏电站所在维度为ψ（北半球为正。

南半球为负）则计算法则如下：

根据太阳能辐射数据，通过上述公式计算马鞍山市不同倾斜面的太阳辐射量的计算可以看出，建设地纬度31.04°，光伏支架倾角等于31.04°时全年接受到的太阳能辐射能量最大，但考虑到屋顶本身带有的坡度、楼顶的负重、工程耐用性、最大发电量、牢固性综合考虑，因此决定该工程太阳能电池板安装角度25°。

3.5光伏电站组成

本项目所建设的光伏并网发电系统，主要由光伏阵列、并网逆变、低压输配电、监控等几部分构成。

Ø光伏阵列：

主要由太阳电池组件、光伏防雷汇流箱、光伏防雷配电柜、直流电缆等构成；

Ø并网逆变：

主要由并网逆变器构成；

Ø低压输配电：

主要由低压交流配电柜、低压交流电缆等构成；

Ø监控：

主要由光伏系统监控部分构成。

3.5.1方案特点

Ø就近低压并网，降低损耗，提高效率；

Ø局部故障检修时不影响整个系统的运行；

Ø用电高峰时提供大量电力，有助于城市电网调峰；

Ø便于电网的投切和调度；

Ø方便运行维护。

第4章电站的技术设计

4.1设计依据及设计规范

4.1.1设计依据

马鞍山平面布置图；

马鞍山市气象资料；

4.1.2主要设计规范

标准号

标准名称

GB/T19939-2005

光伏系统并网技术要求

GB/Z19964-2005

光伏发电站接入电力系统技术规定

GB/T20046-2006

光伏（PV）系统电网接口特性

GB/T20047.1-2006

光伏（PV）组件安全鉴定第1部分：

结构要求

GB/T20513-2006

光伏系统性能监测测量、数据交换和分析导则

GB/T20514-2006

光伏系统功率调节器效率测量程序

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

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:

标准太阳电池的要求

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辐照度数据

GB/T6495.4-1996

晶体硅光伏度器件的I-V实测特性的温度和辐照度修正方法

GB/T6495.5-1997

光伏器件第5部分:

用开路电压法确定光伏（PV）器件的等效电池温度（ECT）

GB/T6495.7-2006

光伏器件第7部分：

光伏器件测量过程中引起的光谱失配误差的计算

GB/T6495.8-2002

光伏器件第8部分:

光伏器件光谱响应的测量

GB/T6495.9-2006

光伏器件第9部分：

太阳模拟器性能要求

SJ/T11127-1997

光伏（ＰＶ）发电系统过电保护－导则

SJ/T11209-1999

光伏器件第6部分：

标准太阳电池组件的要求

GB/T17468-1998

《电力变压器选用导则》

GB/T17478-2004

《低压直流电源设备的性能特性》

GB50171-1992

《电气装置安装工程盘、柜及二次回路结线施工及验收规范》

4.2关键设备选型

关键设备的选型遵循了高效性、先进性、成熟性和稳定性的原则，本项目中所用设备均为同类产品中的先进产品，并具有良好的应用业绩，保证系统整体稳定可靠运行。

经过对国内外产品的对比选择，确定了以下产品。

4.2.1电池组件排布

通过我们对国际、国内光伏组件厂商的广泛调研，光伏组件选择中弘光伏股份有限公司220Wp多晶晶硅光伏组件。

1

4.2.2并网逆变器

并网逆变器采用并网逆变器系列中的产品。

本项目中将采用30KW并网逆变器2台，设备出厂前将经过严格检验，交货时将提交出厂检验报告和详细的安装调试说明书。

逆变器组串选择：

单晶硅电池组件参数如下图

太阳能组件组串的选择：

组件工作电压36.6V工作电流是5.33A，开路电压是45.92V，短路电流是5.78.

串开路电压：

45.92×13=596.96V

根据马鞍山最近最近20年的气温变化情况，最低温度在零上10度，本项目选择最低温度到达零下10摄氏度为极限温度来设计。

温度下降到零下10摄氏度电压：

45.92×0.0037×35×13=77.31

温度下降到零下10摄氏度后组串的开路电压：

674.27V

根据特变电工逆变器数据最高允许输入电压为880VDC。

因此组串选择17块单晶195一串是符合逆变器的输入要求的。

4.2.3光伏直流防雷汇流箱

直流防雷汇流箱选用中弘光伏公司产品。

该产品将光伏组件汇流后,再输出至逆变器，通过对组串电流经行测量和比较，可以监控各支路光伏组件的工作状况。

汇流箱具有IP65的防护等级，适合户外安装。

此产品包含组串电流检测、组串保险保护以及过压保护功能等。

汇流箱排布：

按照组件排布楼顶安装2台12IN/1OUT汇流箱；汇流箱经过线缆将电能输送到楼下的配电室的直流配电柜中。

4.3光伏电站系统配置

4.3.1组件配置清单

序号

安装地点

逆变器型号

数量

光伏组件组串

光伏组件数量（个）

光伏组件容量（KWp）

每串块数

串数

1

马鞍山

50KW

1

16

18

180

40

18

合计

2

---

18

288

60

4.460KW系统设备配置清单

序号

货物名称

型号

单位

数量

备注

1

电池组件

多晶硅195Wp

块

288

2

并网逆变器

GC-30K3

台

2

3

防雷汇流箱

PVCB-12

台

2

4

光伏支架

ZH-DW-01

套

1

5

交流配电柜

定制

台

1

通讯

6

防逆流柜

定制

台

1

7

汇流箱至逆变器导线

YJV-2*16mm2

米

200

8

组件至到汇流箱导线

PVF1×2.5等

米

1800

9

逆变器至交流柜导线

YJV-2*25mm2

米

200

10

连接器

PV100

对

30

11

监控系统

定制

套

1

12

显示器

57寸

台

1

13

PC

台

1

4.5主要设备参数

5.5.1电池组件

产品规格

ESOL（220W）

标称功率Pma（W）

220

开路电压Voc（V）

36.65

短路电流Isc（A）

8.15

最佳工作点电压Vm（V）

29.7

最佳工作点电流Im（A）

7.41

组件工作温度

-40℃～+90℃

最大系统电压（V）

1000

最低功率温度系数（%/k）

-0.55

开路电源温度系数（%/k）

-0.37

短路电流温度系数（%/k）

+0.04

外形尺寸（mm）L×W×H

1640×990×50

重量（Kg）

20

●组件图形

ESOL220W组件的正、背面如图1、图2所示。

图1组件正面图

图2组件背面图

●曲线图

不同辐照度条件下电流和电压的特性曲线（100％，80％，50％）

不同温度条件下电流和功率与电压的特性曲线（25℃，50℃，75℃）

4.5.2逆变器

30KW逆变器参数

型号：

GC-30K3

◆完美的正弦波电流输出◆高效转换率

◆先进的最大功率点跟踪（MPPT）效率>99%◆先进的IGBT功率器件

◆宽电压输入范围◆工频变压器隔离

◆完善的保护功能，系统的可靠性更高◆多种通讯接口

◆真彩触屏人机界面◆可设定的保护及运行参数

◆多语种液晶显示功能，可自由设置◆模块化设计，便于安装和维护

技术参数

■直流侧参数

■系统

最大阵列开路电压

880Vdc

最大效率

96%

最大直流输入电压范围

450~820Vdc

欧洲效率

95%

最大直流输入功率

33kW

防护等级

IP20（室内）

最大输入电流

70A

夜间自耗电

<30W

最大输入路数

1

工作温度

-25~+55℃

冷却方式

强制风冷

相对湿度

0~95%，无冷凝

显示

触摸屏

通讯接口

RS232/485

以太网

■交流侧参数

■机械参数

输出功率

30KW

宽|深|高

800|700|1700（mm）

额定电网电压

380Vac

重量

500kg

额定电网频率

50Hz

总电流波形畸变率

<4%（额定功率）

功率因素

≥0.99（额定功率）

4.6数据采集方案

装设电力监控设备资料自动上传到网络伺服器储存，免除到现场抄录发电数据资料，维护人员在办公室电脑连线至网络伺服器就可下载发电资料，同时可以实现列表打印实时显示以及数据网络传输上报。

该系统设计数据采集及记录时间间隔为2分钟。

数据计量远传方案图如下。

4.7防雷设计

为保证光伏发电系统的运行安全并网光伏电站必须有良好的避雷、防雷及接地保护装置。

避雷、防雷装置及接地应符合以下标准要求：

GB50057-1994《建筑物防雷设计规范》

GB50169-2006《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》

DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》

DL/T621-1997《交流电气装置的接地》

GB/T18479-2001《地面用光伏（PV）发电系统概述和导则》

GB/T19939-2005《光伏系统并网技术要求》

SJ/T11127-1997《光伏（PV）发电系统过电压保护——导则》

4.7.1光伏发电系统防雷设计

4.7.1.1接地设计

光伏阵列支架通过40×40×4的镀锌扁钢同建筑的接地系统相连，根据支架设计，不少于20米设置一个接地点。

4.7.1.2过电压保护

1）每个光伏子阵列直流防雷汇流箱内有直流防浪涌保护装置；

2）控制室内直流防雷配电柜置直流防浪涌保护装置；

3）并网逆变器内部直流侧及交流侧均具有防浪涌保护装置。

第5章节能减排估算

5.1发电量测算和节能减排

福建马鞍山地区平均每天可光伏发电日照小时数为4.2，每年总小时数为1533小时。

系统总装机容量60KW年计算。

由此计算:

光伏系统发电量与减排量计算

安装地条件估算

安装所在地纬度

oN

31.04

安装角度

o

25

平均日辐射量（水平面上）

KWh/㎡/day

3.16

太阳能组件发电量估算

电网类型

-

并网

光伏阵列功率

KWp

60

损失因子

0.97

0.98

0.95

0.93

0.95