河北省深州市5KW光伏并网方案.docx
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河北省深州市5KW光伏并网方案
河北省深州市
5kW分布式光伏发电
项目设计方案
设计单位：
清大奥普（北京）科技有限公司
日 期：
2016年3月
目 录
第1章 项目概述 ...................................................................................................... 3
第2章 项目可行性分析 .......................................................................................... 4
2.1气候概况...............................................................................................................4
2.1.1 河北地区地理资源概况....................................................................................4
2.1.2 太阳能资源分析................................................................................................4
第3章 系统设计方案综述 ...................................................................................... .5
第4章3.1 方案简介....................................................................................................5
3.2 设计依据............................................................................................................... 5
3.3 厂址建设条件....................................................................................................... 5
3.3.1 项目安装环境情况............................................................................................ 5
3.3.2 荷载条件............................................................................................................6
3.3.3 光伏阵列布局.................................................................................................... 6
3.4 项目电气原理....................................................................................................... 6
3.5 平顶屋支架安装方案........................................................................................... 7
3.6 系统设备选型....................................................................................................... 8
3.6.1 组件选型及性能参数........................................................................................ 8
3.6.2 并网逆变器....................................................................................................... 9
3.6.3交流配电柜....................................................................................................... 10
3.6.4 光伏专用电缆技术参数.................................................................................... 11
3.6.5 监控系统............................................................................................................ 12
3.7 光伏方阵串联设计................................................................................................ 12
3.8 并网接入方案........................................................................................................ 13
第四章 项目收益 ........................................................................................................ 14
4.1 投资规模............................................................................................................... 15
4.2 发电量计算............................................................................................................ 15
4.3经济效益................................................................................................................ 16
4.3.1 补贴收益............................................................................................................. 16
4.3.2 投资回收期......................................................................................................... 16
附表1：
分布式发电并网流程表............................................................................... 17
附表2：
并网申请表................................................................................................... 18
第一章 项目概述
工程名称：
河北省深州市5kW光伏并网发电项目
工程选址：
北安庄社区
建设规模：
5kW分布式光伏发电
安装面积：
平顶房65平方米 ，坡面房45平方米
并网电压：
220V低压侧并网
年平均发电量：
0.5541万 Kwh
项目预计投资：
4.5万元
投资回收期：
5年
第二章 项目可行性分析
2.1平阴丁屯社区地理资源
深州市核心位置位于北纬38度，东经115度，地处河北省东南部，衡水市西北部，距省会石家庄90千米，北邻饶阳、安平，南连衡水、冀县，东与武强、武邑接壤，西与石家庄地区束鹿县交界；总面积1252平方千米。
2.2 太阳能资源分析
河北省衡水市深州市经度：
115.55纬度：
38.02最近22年日平均辐照（kWh/m²/天）
月份
总辐照
散射辐照
最佳倾角辐照
日平均峰值小时数
最佳倾角
一月
2.84
0.64
5.76
4.32小时
40度
二月
3.71
0.91
6.15
三月
4.71
1.35
6.07
四月
5.75
1.79
5.9
五月
6.01
2.23
5.29
六月
5.78
2.47
4.8
七月
5.12
2.44
4.39
八月
4.68
2.16
4.45
九月
4.17
1.72
4.75
十月
3.72
1.15
5.53
十一月
2.89
0.77
5.46
十二月
2.50
0.59
5.38
平均值
4.32
1.52
5.32
全年值
1578.56
555.34
1942.37
我国属世界上太阳能资源丰富的国家之一，全国总面积2/3以上地区年日照时数大于2000小时，全年辐射总量在91.7～2,333 kWh/m2年之间。
中国太阳能资源分布图 中国太阳年总辐射量指标表
资源带号
资源带分类
年总辐射量﹙MJ/（m2·a）﹚
Ⅰ
资源极丰富带
≥6300
Ⅱ
资源很丰富带
5040～6300
Ⅲ
资源丰富带
3780～5040
Ⅳ
资源一般带
＜3780
由全国太阳能资源分布图可知，此区域太阳能资源属资源很丰富带，光照资源充足，适合开发光伏电站。
第三章 系统设计方案综述
3.1 方案简介
本项目为河北省深州市居民5kWp分布式光伏屋顶发电项目，清大奥普（北京）科技有限公司设计，安装在居民的混泥土平屋顶上。
根据屋顶可利用面积，设计清大奥普（北京）科技有限公司生产的AP-250型光伏组件20块，装机容量为5.0kWp。
采用 “余电上网”的模式，即采用逆变单元将太阳电池方阵的直流电能转换成220V单相交流电，经交流配电柜并入国家电网。
3.2 设计依据
《民用建筑太阳能光伏系统应用技术规范》JGJ 203-2010
《太阳能光伏能源系统术语》GB2297
《光伏电站技术条件》 GB37/T 729-2007
《民用建筑设计通则》GB 50352-2005
《建筑结构荷载规范》GB 50009-2001
《屋面工程技术规范》GB 50345-2004
《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010
《建筑工程施工质量验收统一标准》GB 50300-2001
《建筑电气工程施工质量验收规范》GB 50303-2002
《钢结构工程施工质量验收规范》 GB50205-2001
《光伏系统并网技术要求》GB/T 19939-2005
《光伏发电站接入电力系统技术规范》GBZ 19964-2005
《光伏（PV）系统电网接口特征（IEC 61727:
2004，MOD）》GB/T 20046-2005
《电能质量 公用电网谐波》GB/T 14549-1993
《电能质量 电压波动和闪变》GB 12326-2000
《电能质量 三相电压允许不平衡度》GB/T 15543-2008
《电能质量 电力系统供电电压允许偏差》GB 12325-2003
《混凝土结构后锚固技术规程》 JGJ 145-2004
《民用建筑电气设计规范》 JGJ 16-2008
《光伏（PV）组件安全鉴定》 GB/T 20047.1-2006
《电能计量装置技术管理规程》DL/T 448-2000
《安全标志及其使用导则》GB 2894-2008
《电气装置安装工程盘、柜及二次回路结线施工及验收规范》GB 50171
《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》GB 50168-2006
《综合布线系统工程验收规范》GB 50148-2010
《光伏电站设计规范》GB50797-2012
3.3 居民住址建设条件
3.3.1 项目安装环境情况
居民混凝土平面屋顶
3.3.2 荷载条件
根据光伏发电系统结构形式，本公司针对该项目的平屋顶太阳能光伏发电系统采用负重基础，支架按最佳倾斜角设计安装,载荷要求35kg/㎡。
3.3.3 光伏阵列布局
根据居民屋顶空间结构，甲方要求根据斜坡屋顶坡度安装集热器，我公司提出以下太阳能光伏电池板布局方案，组件布局如下图所示。
3.4支架安装方案
平屋顶支架安装解决方案
在北半球，对应最大日照辐射接收量的平面为朝向正南，与水平面夹角度数与当地纬度相当的倾斜平面，固定安装的光伏组件要据此最佳角度倾斜安装。
方阵倾角确定后，要注意南北向前后方阵间要留出合理的间距，以免前后出现阴影遮挡，前后间距为：
冬至日（一年当中物体在太阳下阴影长度最长的一天）上午 9：
00 到下午 3：
00（此时间为太阳时间），光伏组件之间南北方向无阴影遮挡。
固定方阵安装好后倾角不再调整。
计算当光伏方阵前后安装时的最小间距D，如下图所示：
一般确定原则：
冬至当天早 9：
00 至下午 3：
00 光伏方阵不应被遮挡。
计算公式如下：
基于当地纬度状况及屋顶实用空间面积，本系统采用双排横放光伏电池板并以32°倾角安装于对混凝土平面屋顶上，根据实际情况和客户需求。
屋面光伏组件安装角度和原屋面角度平行，使用现浇或者预制水泥基础，支架材质4#热镀锌角钢，光伏组件固定导轨使用C型钢卡槽，并用压块和T型螺栓固定，其安装效果图下图所示。
3.6系统设备选型
系统装机配置表
安装位置
建筑区域
组件
安装数量
安装面积
安装功率
组件类型
功率（w）
块
平方米
KW
居民屋顶
多晶标板
250
20
32.54
5.0
系统配置清单
序号
名称
型号
数量
单位
备注
1
光伏组件
AP-3-250
20
块
2
光伏逆变器
GW5000-DT
1
台
3
光伏支架
Q235配套
1
套
定制
4
直流线缆
PV1-F 1*4
1
套
5
交流电缆
YJV-3*10+2*6
1
套
6
交流配电柜
8KW
1
台
7
PVC穿线管 （带固定管卡）
直流PVC-32
交流PVC-50
N
米
3.6.1 组件选型及性能参数
选用清大奥普（北京）科技有限公司生产的型号为AP240（30）-P-250型光伏组件。
光伏组件参数表
编号
项目
参数
1
电池片
156*156
2
型号
AP-3-250
3
尺寸
1640*992*40
4
重量
20.5kg
5
在AM1.5、1000W/m2、25°C的电池温度下的峰值参数
6
标准功率
250Wp
7
工作电压
30.76V
8
工作电流
8.29A
9
短路电流
8.76A
10
开路电压
38.32V
11
最大系统电压
1000V
12
峰值功率温度系数
-0.425%/℃
13
短路电流温度系数
0.064%/℃
14
开路电压温度系数
-0.319%/℃
15
温度范围
-40℃～+85℃
16
功率误差范围
+3％
17
表面最大承压
5400Pa
18
承受冰雹
直径25mm的冰球
19
冲击试验
速度23m/s
20
接线盒防护等级
IP65 20
21
连接线长度
970mm
基于上述介绍，本工程中选用的LN240（30）-AP-255型光伏组件无论是在质量方面还是在发电效率方面都具有很大的优势，符合选型要求。
3.6.2 并网逆变器
GW5000-DT
直流输入
最大直流功率（W）
5200
最大直流电压（V）
1000
MPPT电压范围（V）
200~800
启动电压（V）
180
最大直流电流（A）
580
输入路数
2
MPPT路数
2（可并联）
直流端子类型
MC4/Phoenix/Amphenol
交流输出
额定交流功率（W）
5000
最大交流功率（W）
5000
最大交流电流（A）
8.5
额定输出
50/60Hz;400Vac
输出范围
45~55Hz/55~65Hz;310~480Vac
电流总谐波失真
<1.5%
功率因数
0.9超前~0.9滞后
电网类型
3W/N/PE
效率
最大效率
97.80%
欧洲效率
>96.7%
MPPT效率
99.90%
保护
残余电流保护
集成
孤岛保护
集成
直流开关
集成（可选）
输出过流保护
集成
绝缘阻抗侦测
集成
证书和标准
并网标准
NB-T32004
安规
NB-T32004
电磁兼容
NB-T32004,GB4824
常规参数
尺寸（宽x高x厚）
516*474*192mm
重量（kg）
24
安装方式
壁挂式
环境温度范围
-25~60°C（>45°C减载）
相对湿度
0~95%
最高工作海拔
2000m
防护等级
IP65
拓扑结构
无变压器
夜间自耗电（W）
<1
冷却方式
自然对流
噪音指数（dB）
<30
显示
5.0''LCD
通信方式
USB2.0;RS485或WiFi
质保期（年）
15/20/25（可选）
根据逆变器的有关参数可知，该型号逆变器具有效率高、智能型强的优点，并在抗干扰能力、环境适应能力、瞬时过载保护能力等方面均符合相关规范要求。
3.6.3交流配电柜
交流配电柜用与并网逆变器同交流电网的连接、防雷以及电能的计算。
交流配电柜必须贴有防止触电标识，根据项目并网单元具体情况配置相应的交流防雷配电柜。
3.6.4 光伏专用电缆技术参数
光伏专用线缆的选型要具备耐热、耐光热老化，同时应具备优良的电气性能和机械性能，因此，对于光伏直流线缆选用以下型号。
名称：
光伏专用电缆；
型号：
PV1-F
导体材质：
5类搅合镀锌铜丝
绝缘:
交联低烟无卤阻燃聚烯烃双层绝缘
护套:
交联低烟无卤阻燃聚烯烃
温度范围：
-40℃～+90℃干燥或潮湿
生产标准：
欧标2PFG 1169 20′000小时导体最大工作温度:
120℃
对于交流线缆部分，选用ZR-YJV（交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆）。
交联聚乙烯绝缘电力电缆具有卓越的热-机械性能，优异的电气性能和耐化学腐蚀性能，还具有结构简单，重量轻，敷设不受落差限制等优点，是目前广泛应用于城市电网，矿山和工厂的新颖电缆。
电缆的绝缘-交联聚乙烯是利用化学方法和物理方法使线型分子结构的聚乙烯转化为立体网状结构的交联聚乙烯，从而大幅度的提高了聚乙烯的热机械性，从而保持了优异的电气性能。
交联聚乙烯绝缘电力电缆导体最高额定工作温度为90℃，比聚氯乙烯绝缘，聚乙烯绝缘电缆均高，所以电缆的载流量也进一步提高。
交流YJV线缆相关特性如下：
工频额定UO/U为0.6/1KV。
电缆导体允许长期最高工作温度为90℃。
短路时（最长持续时间不超过5s）电缆导体的最高温度不超过250℃。
.
电缆敷设时环境温度应不低于0℃。
电缆弯曲半径：
不小于电缆外径的15倍。
3.6.5 监控系统
并网发电的监控分为远程监控和现场监控，其监控功能如下：
1） 控制中心能够通过监控装置采集光伏电站逆变器和电池方阵运行时相关的实时数据，并对系统运行状态进行详细记录。
监控装置具有自诊断功能，能够接收控制中心的指令，并对逆变器和配电柜发送相应数据执行操作。
2） 监控装置能够依据光伏电站所处位置的通讯条件，将采集数据或状态信息通过调制解调器、GSM或因特网三种方式之一把信息传递给远程控制中心。
3） 监控中心的工作站配有实时数据分析软件包与故障分析软件包，实时数据分析软件包可显示电站中逆变器和电池方阵的相关参数，同时显示系统的运行曲线。
故障分析软件包可判断出系统中逆变器或电池方阵运行时出现的故障情况及位置，同时发出相应的声光报警。
4） 监控装置能够采集的量和执行的操作：
①数据采集量包括：
光伏电站输出的电压、电流、频率、总功率值和三相电压的不平衡度。
逆变器的各种故障信息、工作状态；电池方阵的输出电压、电流。
②执行的控制操作：
按指定地址切断逆变器的输出；电池方阵的电压输出。
③信息数据的存储：
能够将装置的采集数据和逆变器的故障信息进行存储；可人工进行查阅，并以数据报表的形式打印出来。
3.7光伏方阵串联设计
本项目采用的组件与逆变器有关参数如下：
（1）250W多晶组件：
工作电压30.76V，工作电流8.29A，开路电压38.32V，开路电压温度系数-0.336%/℃。
（2）GW5000-DT逆变器：
应用于本系统三相交流输出功率5kW,最大直流输入电压580V，MPPT电压范围125V～550V，最大输入电流（A端/B端）22A/11A，最大并联组串数（A端/B端）4/2。
计算：
（1）5kW方阵需要电池组件数量=5000W/250W≈20块。
（2）MPPT中点电压=（125V+550V）/2=288V。
（3）采用10块组件为1个电池串，构成2个电池阻串连接逆变器。
（4）校核温度变化对组件的额定工作电压是否超出MPPT范围。
3.8 并网接入方案
本工程适用于《国家电网分布式光伏电站组合接入系统方案》
第4章 项目收益
4.1 投资规模
5kW分布式光伏发电项目需要安装面积75平方米，混泥土屋顶足够安装电池板，按照当地的年有效日照特点估算该规模的并网电站的年平均发电量可达5541度电。
项目总投资预计为4.2万元。
4.2 发电量计算
经查阅深州市水平面上平均峰值日照时数为4.27h，水泥屋顶支架采用32°倾角安装。
根据客户要求，安装角度为14度 ，系统年发电量为：
5000kW×4.25h×0.8×365≈6205kWh/年。
因组件 25年内逐渐衰减 20%，故 25年均发电量为0.5541万kWh/年。
4.
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