3kW屋顶并网光伏发电系统的设计方案.pdf

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1、 节 能科技 3 k W 屋顶并网光伏发电系统 的设计方案 杨杰 。 王素美 ( 东南大学能源与环境学院 ， 南京2 1 0 0 9 6 ) 摘 要 ： 介绍了南京某 3 k W 屋顶并喇光伏发电的设计方案， 其中包括最佳倾角的确定、 逆变器选 择、 光伏阵列的布置 、 系统的经济和环保效益等。通过最佳优化设计可以使系统达到最佳输出额定功 率、 节省成本、 节约能源的效果。 关键 词 ： 光伏发电； 最佳倾角； 逆变器； 光伏阵列 中图分类号 ： T K 5 1 9 文献标 志码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 1 5 5 2 3 ( 2 0 1 2 ) 0 2 0 0 3 2 0 2 随

2、1系统原理 屋顶光伏并网发电系统就是将太阳能电池板安装在屋 顶 上， 系统 常规电网相连， 共同承担供电任务。当有阳光 时 ，逆变器将 光伏发 电系统所 发的直流 电转变成正 弦交 流 电， 产生的交流电可以直接供给交流负载， 然后将剩余的电 能输入电网， 或者直接将产生的全部电能并入电网。在没有 太阳的时候， 负载用电全部巾电网供给 。 2案例分析 2 1项 目简介 该项 目是南京某建筑屋顶 3 k W 光伏发电系统设计方 案。 该建筑可利用面积为 4 2 5 1 1 1 z ， 整体而 正南， 屋面耩本为 面结构。采用光伏发电并网型， 光伏发电并网系统设备主 要有屋顶方阵组件、 逆变器 、

3、 防雷汇流箱 、 交流保护开关、 直 流开关和 计量仪器等 。 2 2光伏组件方阵最佳倾角的确定 南京位于北纬 3 1 。 1 4 3 2 3 7 ，属于北亚热带季风气候 区， 四季分明， 雨 水充沛， 光 源充足， 年1 照小时数为 1 4 3 8 h 左右， 近年平均年太阳辐射量为 2 8 2 2 3 3 8 6 MJ m! 。 根据丰 丌 关资料可知 ， 光伏组件方阵最佳倾角为 2 3 。 。 2 4逆变器的选择n I 并网逆变器是光伏发电系统的核心部件和技术关键。并 网逆变器可将光伏组件发出的直流电转换为交流电， 并且还 可以对转换的交流电的频率、 电压、 电流、 桐位、 有功和无功、

4、 电能 品质 ( 电压波 动、 高次谐 波) 等进行控 制。 项目根据安装容量选择某公司的 S o l a r Ri v e r 系列 、型号 为 S P , 3 K3 T L A 1的逆变器13 1 。该系列逆变器采用高强度的不 锈钢结构 ， 具备过压、 孤岛、 短路、 过载、 过热等完善的保护功 能， 可达到较宽范同的MP P T电压和 9 7 6 的最高效率。 2 5光伏组件的选型 为_ r 有效利用太阳光， 必须选择光电转换效率高的光伏 组件作为系统的发电单元。 项日采用了T S M一 1 8 5 D C0 1 型的 单品硅太阳能电池组件， 其参数见表 1 。 J 3 2 节能科技 表

5、 1单晶硅 T S M一 1 8 5 D C 0 1的主要参数 峰值功率 W 最大_ L 作 电 V 最人 作电流 A 路电 i Uv ”路 电 的濉度系数 尺 、 J m m 1 8 5 3 7 5 4 9 5 4 4 5 一O 35 l 5 8l 8 0 94 0 2 。 6光伏组件的布置和安装 该项日在屋顶布置了 1 6块单晶硅光伏组件，功率为 2 9 6 k W， 占用屋顶面积为 2 5 5 8mz 。 连接方式为 8 块 串2 H， 以 2出1 并的方式接入一台并网逆变器。 为了解决屋面的承重能力、 防水能力、 抗风能力以及阴 影遮挡等币要问题， 同时光伏组件的布置也要与建筑物及周

6、的环境完美结合 ， 采取以下安装设计方案： 在整个屋面上 采用镀锌不锈钢支架组装的方式 ， 组装非常方便 ， 同时将支 架的重心设计在屋面的承重梁上，不仅解决屋面承重能力， 也不破坏屋面防水层 ， 还适应南京的气候环境特点。 2 7光伏并网配电系统 光伏屋顶方阵接入防雷汇流箱， 汇流之后接入并网逆变 器的直流输入侧，逆变器的交流侧接入单相交流配电柜， 有 单相交流配电柜统一接入并网接入点。f = I 于整个屋面的光伏 组件容 为 3 k W， 采用了可逆流的客户端并网方式， 直接接 入 3 8 0 V、 5 0 Hz 的电 。在整个配电系统中， 每个单元都配 有防雷模块， 增强系统的防雷能力，

7、 提高系统的安全性和稳 定性 。 2 8系统每年可产生发电量5 1 理论发电 =年平均 萌 总 光伏电池总面积 光 电转换效率 = 3 3 8 62 0 2 3 ( ) 1 4 -3 6 0 0 = 2 6 6 4 7 k W h 。 2 。 9效益分析 6 1 经济效 。光伏组件的使用寿命人约是 2 5年， 因此没定 棒个屋顶光伏发电系统的寿命为 2 5 年。根据各项组件的单 价及数 ， _ 1 J 估 得一次性投资成本， 表 2 。 初其 =j 投资成 为 4 4 8 2 0丸， J l 1 上1 5 的维修 川， 投资成本为 5 1 5 4 3几；考虑牡个系统使用周期 2 5午内发 咀

8、l I 为 6 6 6 1 8 4 k W h ， 单价为 0 7 7几 k W h o 叮见 ， 只要光 3 3 I 妻 表 2 设计项 目和成本 伏组件成本下降就可以使光伏发电成本低十常规电源I “ 。 能减排效益。 该屋顶光伙并刚发电系统总共发电 为 6 6 6 1 8 4 k W h ， 可节约 2 6 0 7 t 标准煤 ， 并减少 5 8 0 7 t 瓴化 碳、 1 7 5 t 二氧化硫、 0 8 7 c 氮氯化物、 1 5 8 4 t 粉尘。巾此町见， 该光伏发电项日有明显的节能减排效益。 3结论 3 k W 屋顶光伏并网系统设计中， 其最佳倾斜角为 2 3 ， 方 阵共采用光伏

9、组件数为 1 6 块 ，连接方式为 8 块 帛 2书， 以2出 1 并的方式接入一台并网逆变器，共需屋顶面积为 2 5 5 8 1 1 1 2 ； 理论年发电量为 8 4 2 0 7 9 k w h 。屋顸光伏并 发 电系统可以带来良好的节能和环保效益。 参考文献 ： 1 】 杨洪必， 煳伟 太 阳能建筑一体 化技术与应 用【 M 北京 ： 中国建筑 工业 出版 牡 ，2 0 0 9 【 2 】 杨金 焕， 毛家俊， 陈 中华 不 同方位角斜面上太 阳能辐射量 及最佳倾角 的计 算J 上海交通大学学报，2 0 0 2 ，( 7 ) ： 1 0 3 2 1 0 3 6 【 3 】 J G J 2

10、 0 3 - 2 0 2 0 ， 民用建筑太阳能光伏 系统应用技术规范 S 】 4 】 徐永邦， 史君海， 刘小宝 并网光伏发电现习 掌问题及探讨 C l 第十一届中国 光伏大会鼹展览会会议 论文集 南京 ： 东南大学出版杜 ，2 0 1 1 ： 1 2 5 1 【 5 】 徐建网。 光伏建筑 一体 化计 算机辅助设计 系统开发 D I 杭州： 浙江 大学硕士 学位论文 2 01 0 ： 4 2 【 6 】 沈 阳 ， 朱先 锋 光 伏屋 顶 系统设 计方 法及效 益分 析【 太 阳能 ，2 0 0 9 ， ( 1 1 ) ： 5 0 - 5 1 收 稿 日期 ： 2 0 1 1 1 2 2 9