并网技术方案(共27页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上福建省住房和城乡建设厅光伏屋顶并网发电系统技术方案(50kWp)江苏无锡佳诚太阳能科技有限公司2009-12-30目 录一、项目背景2二、太阳能光伏发电利用方式2三、福州市地理、气候及太阳辐射状况4四、项目概况5五、设计、施工依据5六、设计方案61、方案描述62、太阳电池阵列设计63、太阳电池阵列支架系统设计94、并网逆变器设计94.1、设备选型94.2、电能质量114.3、安全性115、备用电源设计146、监控通讯157、系统图168、系统防雷设计178.1、防直击雷保护178.2、防感应雷保护179、节能效果分析189.1、发电量计算189.2、全年系统常规能源替
2、代量计算189.3、费效比计算199.4、静态投资回收年限1910、运行维护19七、质保及售后服务21八、太阳能光伏发电介绍23九、中国光伏发电的发展24十、结束语26一、 项目背景能源是经济和社会发展最重要的物质基础,是提高人民生活水平的重要条件。随着经济的发展和社会的进步,人类对于能源重要性的认识在不断的提高,能源问题已经成为世界各国共同关心的重大问题。当电力、煤炭、石油等不可再生能源频频告急,能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈,越来越多的国家开始实行“阳光计划”,开发太阳能资源,寻求经济发展的新动力。丰富的太阳辐射能是重要的能源,是取之不尽、用之不竭的、无污染、廉价、人类能够自由
3、利用的能源。我国是太阳能资源丰富地区,大力开发、利用太阳能等可再生能源是积极响应中央政府节能、减排号召,应对能源匮乏、缓解电力紧张、保障可持续发展的重要举措。清洁、无污染的绿色能源可以营造一种清新、自然、环保、健康、进步、面向未来的崭新形象,增强人们对可再生能源的认识,唤起人们对我们共同生活的地球的关爱。太阳能光伏发电无污染、无噪声,是利用太阳能的有效途径之一。二、 太阳能光伏发电的利用方式太阳能光伏发电通常有两种利用方式,一种是依靠蓄电池来进行能量的存储,即所谓的独立发电方式;另一种是不使用蓄电池,直接与公用电网并接,即并网方式。 独立发电方式独立发电系统一般由太阳板、控制器、蓄电池、逆变器
4、等组成。独立发电方式由于受到蓄电池的存储容量、使用寿命等的限制,一般成本较高,同时,系统后续维护较麻烦,废旧蓄电池还需回收处理,防止二次污染。独立系统一般也称为离网系统,多用在偏远地区、电网敷设较困难的地区,也用于太阳能路灯、草坪灯、监控摄像头等系统中作为独立电源使用。图1 并网发电方式并网发电系统一般由太阳组件,并网逆变器等组成。通常还包括数据采集系统、数据交换、参数显示和监控设备等。并网发电方式是将太阳能电池阵列所发出的直流电通过逆变器转变成交流电能输送到公用电网中,无需蓄电池进行储能,相比较而言,并网发电较便宜,而且完全无污染。并网发电系统采用的并网逆变器拥有自动相位和电压跟踪装置,能够
5、非常好的配合电网的微小相位和电压波动,不会对电网造成影响。图2 针对本项目业主单位提出的:当市电电网停电时,功率调节器可脱离电网,从自立输出口将太阳能的能量输出供给重要负载使用,起到应急作用。我们设计思路如图3:图3 系统运行原理说明:太阳电池组件通过串并联组成太阳电池方阵,太阳电池方阵经直流汇线箱汇流后通过离网切换装置接入并网逆变器,并网逆变器在用户侧与公共电网并网,并通过逆功率保护装置严格控制太阳能光伏发电系统不向外部电网馈电,实现并网但不上网的设计目标。 当电网有电时,太阳电池方阵所发电量同时供给并网逆变器和蓄电池组;当电网停电时,离网切换装置迅速断开太阳电池方阵和并网逆变器的连接,同时
6、接通控制逆变一体机和重要负载的连接,太阳电池方阵所发电量通过控制逆变一体机向蓄电池充电,蓄电池通过控制逆变一体机向重要负载供电。三、 福州市地理、气候及太阳辐射状况福州市位于东经1180812031,北纬25152629之间。福州市为福建省省会,位于福建省东部闽江下游,属海洋性亚热带季风气候,全年东短夏长,温暖湿润,无霜期达326天,年平均日照时数1700-1980小时;年平均降水量为900-2100毫米;年平均气温为24-29,最冷月1-2月,平均气温达6-10;最热月7-8月,平均气温为24-29。极端气温最高42.3,最低-1.2。年相对湿度约77%;主导风向为东北风,夏季偏南风为主,7
7、-9月是台风活动期,每年平均台风直接登陆市境有2次。福州地貌属典型的河口盆地,城区位于盆区中央。盆地四周被群山峻岭所环抱,其海拔多在6001000米之间。福州地区各月太阳辐射状况22年统计数据如下表所示福州市各月倾斜面太阳辐射表(kWh/m2/day) 倾角1.8,方位角-15123456789101112平均值2.092.062.313.313.774.065.244.843.823.212.602.373.30注:以上数据来自中国不同倾斜面太阳辐射资料库四、项目概况本项目位于福州市省建委新技术综合实验楼上,屋顶面积566.8平方米,屋顶可利用面积为380平方米,共铺设太阳能电池组件180片
8、,装机容量50.4千瓦。该项目是福州市太阳能光伏发电应用示范项目,本项目的建设需能体现新能源利用的示范性、先进性,充分展示省政府走节能、环保、面向未来的可持续发展之路。本项目太阳能光伏系统所发电力全部供给大楼内负荷用电。五、 设计、施工依据光伏系统并网技术要求GB/T19939-2005;光伏系统电网接口特性GB/T20046-2006电能质量 供电电压允许偏差GB/T12325-2003;电能质量 公用电网谐波GB/T14549-1993;电能质量 三相电压允许不平衡度GB/T15543-1995;电能质量 电力系统频率允许偏差GB/T15945-1995;陆地用太阳能电池组件总7规范GB/
9、T 14007-92太阳能电池组件参数测量方法GB/T 1400992光伏(PV)发电系统过电压保护导则SJ/T11127-1997半导体逆变器通用技术条件JB-T7064-1993 低压直流电源设备的特性和安全要求GB17478电磁兼容实验和测量技术GB/T17626电气装置安装工程盘、柜及二次回路接线施工及验收规范GB50171逆变电源Q/3201GYDY01-2002太阳能电源控制器Q/3201GYDY02-2002晶体硅光伏(PV)方阵I-V特性的现场测量GB/T18210-2000地面用光伏(PV)发电系统 概述和导则GB/T18479-2001太阳光伏电源系统安装工程施工及验收技术
10、规范CECS 85:96晶体硅光伏方阵 I-V特性的现场检测GB/T 18210-2000建筑电气工程施工质量验收标准GB50303-2002高层民用钢结构技术规程JGJ99-98高层民用建筑设计防火规范GB50045-2001建筑抗震设计规范GB50011-2001安全标志GB/T2894-1996电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范GB50150-91电气装置安装工程接地装置施工及验收规范GB50169-92电气装置安装工程低压电器施工及验收规范GB-50254-96电气装置安装工程1KV 及以下配线工程施工及验收规范GB50258-96六、 设计方案1. 方案描述系统采取市电并接并网发
11、电和应急设备备用电源独立供电方式,选用集中式并网逆变器灵活并入内部配电网,逆功率保护装置确保不向外电网馈电,外电网断电时,离网切换装置和控制逆变一体机确保重要负载应急性供电。太阳电池方阵及支架、直流汇线箱安装在省建委新技术综合实验楼屋顶上,其他太阳能设备安装在该楼的配电间内或者紧靠该楼配电间的某安全处。2. 太阳电池阵列设计省建委新技术综合实验楼最大标高31.9米,安装太阳电池屋面标高约28米左右,属于小高层建筑,且位于沿海地区,因此在布局设计时,我们兼顾最大限度利用有限的楼顶面积、高可靠性抗风能力和保持建筑的整体美观性的原则,但同时牺牲组件发电量,采用接近水平平铺式的安装方式以最大限度利用有
12、限的楼顶面积和获得高可靠性抗风能力;电池阵列安装方位角与该楼整体走向保持一致以达到保持建筑整体美观性的原则。同时太阳能阵列整体预留3%的坡度以便于保持太阳能面板的环境自洁功能。太阳电池阵列屋顶平面布置图如图4所示:图4该太阳能阵列共180片电池组件,每15片组件串联成一个组串,共有12条组串;每6条组串汇入一台直流汇线箱,共需2台直流汇线箱。太阳能电池组件我们选用无锡佳诚高效多晶硅电池组件JCSM280M:图5技术参数如下(标准测试环境:光照辐射强度E=1000W/M2;大气光谱AM=1.5;电池片温度C=25):额定功率:280W电池片效率:15.98%公差:+3%额定电流:7.95A额定电
13、压:35.2V短路电流:8.33A开路电压:44.8V电压温效系数:-0.16V/电流温效系数:0.06%/性能曲线图:组件尺寸图:3、 太阳能电池阵列支架系统设计图6 太阳能电池阵列支架均采用热轧国标钢材和镀锌角钢;太阳能电池阵列支架按照设计焊接成形(抗风等级12级),具有380平方米左右的安装面积,梁柱节点为受力支撑点,与建筑物合理地相互连接成一个整体,并作耐盐雾性防腐处理,确保设备安装的稳定牢固和安全性能。4、 并网逆变器设计4.1、设备选型该项目太阳能电池阵列总装机容量50.4千瓦,所有组件均为无锡佳诚太阳能科技有限公司的JCSM280M高效多晶硅电池组件,且整体朝向一致,综合考虑系统
14、运行效率、安全性和性价比等因素,我们选用带有电气隔离的集中式并网逆变器,型号为SG50K3,如图7:并网集中型逆变器一般用与大型光伏发电站(10kW)和建设同质结构光伏电站(相同型号、相同朝向和相同安装角度的光伏组件)的极佳选择,很多并行的光伏组串通过直流汇线箱被连到同一台集中逆变器的直流输入端。并网集中型逆变器的最大特点是系统的效率高,成本低。图7逆变器技术参数逆变器型号SG50K3输出额定功率50KW最大直流侧功率55KWp最高转换效率95.5%欧洲效率94.8%最大直流输入电压880VDC最大功率跟踪(MPP)范围450V820VDC最大直流输入电流130A额定电网电压310V-450V
15、AC额定电网频率47-51.5Hz57-61.5Hz要求的电网形式IT系统待机功耗/夜间功耗30W输出电流总谐波畸变率0.99自动投运条件直流输入及电网满足要求,逆变器自动运行最大输入路数2通讯接口RS485显示LCD工作温度-25-+55相对湿度0-95%,无冷凝防护类型/防护等级IP20(室内)散热方式强自风冷重量700kg机械尺寸(宽高深)8201964646mm4.2 电能质量 优质的电能输出 本方案选用的并网逆变器具有高性能滤波电路,使得逆变器交流输出的电能质量很高,不会对电网质量造成污染。在输出功率50%额定功率,电网波动5%情况下,逆变器的交流输出电流总谐波分量(THD)3%。并
16、网型逆变器在运行过程中,需要实时采集交流电网的电压信号,通过闭环控制,使得逆变器的交流输出电流与电网电压的相位保持一致,所以功率因数能保持在1.0附近。 并网逆变器输出电能质量符合相关国家标准要求: GB/T12325-2003:电能质量 供电电压允许偏差 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 GB/T15945-1995:电能质量 电力系统频率允许偏差4.3 安全性 防“孤岛效应”“孤岛效应”指在电网失电情况下,发电设备仍作为孤立电源对负载供电这一现象。“孤岛效应”对设备和人员的安全存在重大隐患,体现在以下两方面:
17、一方面是当检修人员停止电网的供电,并对电力线路和电力设备进行检修时,若并网太阳能电站的逆变器仍继续供电,会造成检修人员伤亡事故;另一方面,当因电网故障造成停电时,若并网逆变器仍继续供电,一旦电网恢复供电,电网电压和并网逆变器的输出电压在相位上可能存在较大差异,会在这一瞬间产生很大的冲击电流,从而损坏设备。 光伏并网逆变器均采用了两种“孤岛效应”检测方法,包括被动式和主动式两种检测方法。被动式检测方法指实时检测电网电压的幅值、频率和相位,当电网失电时,会在电网电压的幅值、频率和相位参数上,产生跳变信号,通过检测跳变信号来判断电网是否失电;主动式检测方法指对电网参数产生小干扰信号,通过检测反馈信号
18、来判断电网是否失电,其中一种方法就是通过测量逆变器输出的谐波电流在并网点所产生的谐波电压值,从而得到电网阻抗来进行判断,当电网失电时,会在电网阻抗参数上发生较大变化,从而判断是否出现了电网失电情况。 被动式防单独运行功能种 类 特 点 电压相位突变检测方式转移到单独运行时,并网逆变器输出将从功率因素1 变化到负载的功率因素,因此可通过检测该瞬间电压相位的突变来控制。 转移到单独运行时,若不发生相位变化则无法检测。 误动作少,比较实用。 频率变化主要检测转移到单独运行时的发电功率与负载不平衡引检测方式 起的频率突变。 注:检测时限0.5s 以内,保持时限510s。主动式防单独运行功能种 类 特
19、点 移频方式 在并网逆变器内部振荡回路上预置偏频,检测单独运行时出现的频率变动。 有功功率变动方式 在并网逆变器输出上预置周期性的有功功率变动,检测单独运行时出现的电压、电流或频率变动。 存在着正常时输出发生变动的可能性。 无功功率变动方式 在并网逆变器输出上预置周期性的无功功率变动,检测单独运行时出现的频率变动等。 负载变动方式 瞬间且周期性地与并网逆输出并联插入阻抗,检测电压或电流的突变。 注:检测时限0.51s。 此外,在并网逆变器检测到电网失电后,会立即停止工作,当电网恢复供电时,并网逆变器并不会立即投入运行,而是需要持续检测电网信号在一段时间(如90秒钟)内完全正常,才重新投入运行。
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