东莞10MW水泥屋顶光伏并网发电技术方案.docx

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1、东莞市横沥自来水1230.00KW(1.23MW)分布式光伏并网发电技术方案东莞市德宝能源2023 年 03月目录一、工程简介31.1 工程气候信息31.2 工程概况3二、工程主要设备配置4三、光伏分布式土建要求5四、光伏并网系统方案设计54.1 光伏阵列设计54.2 光伏并网发电系统84.3 EA40KTLSI 并网逆变器124.3.1 EA40KTLSI 性能与特点124.3.2 EA40KTLSI 电路构造134.3.3 EA40KTLSI 技术参数144.4 光伏监控系统154.5 系统效益分析174.5.1 修正系数174.5.2 光伏电站发电量及收益174.5.3 社会环境效益分析

2、19一、工程简介安装场址：东莞市横沥自来水公司水池顶可用面积： 约 9000m2系统类型：太阳能并网系统系统容量：1230KW组件规格：280Wp 单晶太阳能电池组件(可依据造价选配 270、280WAP 多晶硅、290 单晶硅)组件设计：在建筑屋面修建水泥墩，然后依据倾斜角前后排铺设。本工程拟建 1230KW 屋面分布式光伏并网电站，工程地点是东莞市横沥自来水有限公司水池天面，利用闲置天面资源与光伏能源相结合，利用可再生能源推动社会经济进展，乐观响应国家可持续进展战略，符合国家“”能源规划。随着国家能源局公布的光伏政策，大力推动光伏发电多元化进展，加快扩大光伏发电市场规模，因此分布式光伏电站

3、必定得到国家政府的大力支持与鼓舞，工程的实施方案是可行确定的。1.1 工程气候信息东莞位于广东中南部，珠江口东岸，东江下游的珠江三角洲。属亚热带季风气候，长夏无冬，日照充分，雨量充分，温差振幅小，季风明显。东莞市太阳能辐射量年均总太阳能辐射量为 5450MJm2水平条件下，年均日照时数为2060h，年均日照百分率为 47。从月际变化可知，太阳能辐射量主要集中 3-11 月份，占到总辐射量的85以上，7-8 月份到达太阳能辐射顶峰，光热资源比较丰富，气候条件格外适宜安装太阳能光伏工程，具备进展光伏应用的巨大潜力。1.2 工程概况本工程拟在东莞市横沥自来水水池天面建设 1230KW 分布式光伏电站

4、， 在水池天面搭建钢构造作为光伏支架，在棚顶带最正确倾角 12-19固定安装光伏组件， 设计满足当地气候条件及建筑承重要求。光伏电站利用闲置屋顶与可再生能源相结 合，充分表达建筑与光伏相结合的绿色节能活泼体系。同时通过示范效应推动光伏产业进展，提高环境效益、经济效益和社会效益。从用户信息得知，用户用电量格外大，特别是夏季用电需求更明显，而光伏太阳能工程在夏季是发电量最大的时间段，正好能够替补夏天用电顶峰期的格局，能起到错峰用电的作用。并且在屋顶安装光伏有效降低建筑温度，削减空调运行功率，节能效果显著。光伏电站以自发自用，余电上网的运营模式，电站发出的电能全部就地消耗，这种方式最能表达屋面光伏电

5、站的最大实际效益。二、工程主要设备配置本工程出于经济性及技术牢靠性方面的考虑，针对钢构造用特定的光伏支架夹屋面分布式光伏发电系统，总安装 34368 块 280Wp 单晶硅太阳能电池组件。光具，进展光伏组件固定安装，以 19倾斜角的方式最大化利用屋顶空间资源。工程为1230KW伏阵列设计为 20 块组件串联，共 219 个光伏串列经并网逆变器逆变沟通后并入到厂区用户侧低压电网，光伏并网逆变器与沟通汇流箱均为户外式靠近光伏阵列侧安装，屋面分布式光伏电站，输出并入用户侧低压电网，电站以并网接入点为用户低压配电室的 380V 低压母线排。本工程工程为 1230KW自发自用，余电上网的运营模式。整套光

6、伏发电系统主要配置如下表：序号名称型号规格数量单位1单晶硅太阳能电池组件280Wp4368块2光伏并网逆变器EA40KTLSI30台3沟通汇流箱EAPDCB-5L18台4沟通配电柜按需定制1台5光伏支架系统镀锌钢构造1项6监控系统1项7光伏导线1项8系统的防雷和接地装置1项9土建及配电等根底设施1项10系统连接电缆线及防护材料1项三、光伏分布式土建要求为乐观响应国家“”能源规划，有效拓展屋面资源，鼓舞电力用户利用各类具备条件的既有屋顶建设分布式光伏电站。建建筑屋顶要合理预留建设空间， 其中政府投资建的标准化厂房、大型场馆等公共建筑, 除特别用途及要求外,具备安装、使用条件的均须依据分布式光伏对

7、屋面荷载标准进展设计。现有重点耗能企业要优化用能构造, 利用自有屋面实行多种方式建设分布式光伏电站；建工程特别是综合能耗超过 3000 吨标准煤的工程，无特别缘由均须预留分布式光伏建设屋面。本产业园已规划屋面分布式光伏电站，主要有以下几点： 1屋顶预留安装光伏阵列的空间，提高屋面资源利用率；2） 屋顶承重须依据光伏对屋面荷载标准进展设计；3） 屋顶构造满足光伏阵列安装要求，协作光伏设计做到不破坏屋面原有构造；4） 屋面预留光伏施工便捷通道，便利施工人员进出施工及作业工具搬运；5） 屋面预留光伏施工用的配水配电接口，配备满足消防安全的措施；6） 预留运输吊装设备的通道及摆放设备材料的仓库。四、光

8、伏并网系统方案设计4.1 光伏阵列设计本方案承受单晶硅太阳能电池组件 280Wp。单晶硅太阳能光伏组件具有电池转换效率高，稳定性好，寿命长，与同等容量太阳能电池组件所占面积小，性价比高，因此单晶硅太阳能电池组件已在光伏市场占主导地位，得到大量推广应用。逆变器在并网发电时，光伏阵列必需实现最大功率点跟踪掌握，以便光伏阵列在任何当前日照下不断获得最大功率输出。在设计光伏组件串联数量时，应留意以下几点：1) 接至同一台逆变器同一路MPPT通道的光伏组件的规格类型、串联数量及安装角度应保持全都。2) 需考虑光伏组件的最正确工作电压Vmp和开路电压Voc的温度系数，串联后的光伏阵列的Vmp应在逆变器MP

9、PT 范围内，Voc应低于逆变器输入电压的最大值。太阳能电池组件参数图 1 单晶光伏组件图太阳电池种类单晶硅太阳电池组件型号280Wp电池数60(610)峰值功率280W开路电压Voc38.6V短路电流Isc9.03A工作电压Vmp31.4V工作电流Imp8.44A工作温度-40+85最大系统电压1000VDC峰值功率温度系数-0.40%/开路电压温度系数-0.30%/短路电流温度系数+0.06%/组件转换效率18.19%功率公差0+3%尺寸1650*992*40mm重量19kg外表最大承压承受雪压达 5400Pa/承受风压达 2400Pa标准测试状况1000W/m2,1.5AM 以及 25电

10、池片温度1） 组件的串、并联数依据光伏并网逆变器 EA40KTLSI 的满载 MPPT 电压范围 480800Vdc 及最大直流电压 1000Vdc，并结合当地工程气候状况，组件串列依据 20 块太阳能电池组件串联进展设计；每个光伏串列开路电压38.6V20=772V，每个光伏串列峰值功率电压31.4V21=659.4V，每个串列最大电流 9.03A，实际组串数可依据现场敏捷配置。依据当地的气候信息条件，均能满足我司光伏并网逆变器 EA40KTLSI 的参数要求。依据光伏并网逆变器 EA30KTLSI 的输入端配有 3 路独立 MPPT 通道，且每路通道装配 2 个输入防水接线端子，每 2 个

11、串列分别接入一台逆变器的 1 路 MPPT 通道，即每路通道接入 2 个串列。2） 光伏阵列的倾角设计本工程安装场址为东莞市文斯顿通讯科技水泥屋顶，承受特定的水泥屋顶支架进展光伏组件铺设，设计为19倾斜角进展固定安装，按系统容量最优化配置， 充分利用屋顶空间资源。3） 光伏阵列的间距设计由于 19倾斜角的支架系统铺设组件，每两排组件之间需预留 900mm 的过道进展对组件的安装与维护，结合屋顶光伏阵列最优化设计。4） 光伏阵列的支架设计本工程安装场址为工厂平坦的水泥屋面，光伏支架根底初步实行钢筋混凝土400*400*400 方形根底。方基体型简洁，在场地平坦的条件下可直接放置于地面，对原地面破

12、坏少、扬尘少，施工速度快。本工程承受的支架系统。主体受力部件承受定制的型钢材料，并配套相应的卡块、底座、铰接头，使安装现场无需二次加工及焊接，安装人员承受几件简洁的工具即可完成全部安装工作，施工安装快捷简便并易于维护。5） 屋面负荷分析应依据客户供给的屋面实际状况进展分析，屋面类型及年份，再结合当地气候信息条件综合分析工程屋面承重力量，包括风荷载、雪荷载和恒荷载，协作光伏支架系统的优化设计，削减光伏组件本身对屋面施加的压力，使得屋面承重力量大大提高。4.2 光伏并网发电系统本方案中的光伏并网发电系统由光伏组件、光伏并网逆变器、沟通汇流箱、计量装置及配电系统组成。太阳能能量通过光伏组件转化为直流

13、电力，再通过并网逆变器将直流电转化为与电网同频率、同相位的正弦波沟通电馈入电网。在太阳能电池组件按配置串联设计形成光伏串列后直接接到并网逆变器的输入端，逆变器的输出沟通侧通过沟通配电柜或计量表并入用户侧低压电网。另外，系统可配置1 套监控装置，可承受 RS485 WiFi，GPRS，APP的通讯方式，实时监测并网发电系统的运行参数和工作状态。以下图是光伏发电系统框图。图 2屋面光伏发电系统框图346789101112户用光伏并网发电系统总体安装流程光伏并网发电系统的总体安装流程图如下：12开头拆装与检验阅读手册5马上安装否储存是选择安装地点安装光伏支架安装光伏组件安装逆变器电气连接运行检查13

14、否试运行故障排解是正式运行完毕常州天合光能15141图 3 户用光伏并网发电系统安装流程图户用光伏并网发电系统总体安装过程中，可直接询问供给商寻求帮助安装步骤安装说明安装前需要完成的预备工作产品配件是否齐全1安装工具以及零件是否齐全安装环境是否符合要求2阅读用户手册3假设不是马上安装，则需妥当保管产品部件4选择最正确安装地点5相应系统配件移至安装地点6将组件、支架、逆变器安装在选定地点电气连接 直流侧接线7沟通侧接线接地连接通讯线连接8运行前检查9启动系统并配置相应参数10故障排解表 1 安装流程说明4.3 EA40KTLSI 并网逆变器图 4EA30KTLSI 光伏并网逆变器外观图4.3.1

15、 EA40KTLSI 性能与特点更多发电量： 无隔离变压器设计，最高转换效率达 98.7%，欧洲效率 98.4%； 三路 MPPT，最大限度猎取受阴影遮挡电池组件的发电量； 宽 MPPT 电压范围320900V)，日发电时间更长； 智能 MPPT 算法，最大功率点跟踪不受光照突变影响； 功率变化准确识别技术，静态 MPPT 准确、稳定； 宽工作温度范围-2560，高温环境持续满载发电。高牢靠性： 长寿命膜电容设计，整机设计使用寿命 25 年； 自然散热，防水，抗沙尘、抗盐雾腐蚀力量强； 主动+被动孤岛保护，并网继电器冗余断开保护，安全牢靠； 多层、逐级软硬件过流、过压、过温顺短路保护； 多达

16、6 路组串故障监测，组串故障快速定位。先进掌握技术： 三电平 SPWM 与 SVPWM 双重调制，自然平滑切换； 自适应掌握，适应恶劣弱电网环境； 电流谐波补偿，并网电流谐波1%； 支持有功、无功电网调度和夜间 SVG 功能； 低电压零电压故障穿越功能。友好敏捷： 多语种 LCD 显示界面，可敏捷设置各种运行参数； 内置直流防雷器及保险丝，无需直流汇流箱，降低用户系统本钱； 直流关断空开，安全，维护便利； IP65 户外使用防护等级； 壁挂式设计，全铝一次成型外壳，安装维护简便。4.3.2 EA40KTLSI 电路构造如下图，EA40KTLSI 光伏并网逆变器的主电路拓扑构造。图 5 EA40

17、KTLSI 光伏并网逆变器原理图4.3.3 EA33KTLSI 技术参数型号最大直流电压启动电压 MPPT 电压范围最大直流功率最大输入电流满载 MPPT 电压范围MPPT 路数直流输入端子MPPT 效率额定输出功率直流侧参数沟通侧参数EA40KTLSI1000Vdc200Vdc 320900Vdc43.8KWp3*23A480800Vdc3 路2*699.9%40KW额定电网电压额定输出电流额定电网频率最大输出电流输出谐波含量功率因素3*380/400/415Vac+N+PE3*45.9A50Hz/60Hz3*48A3%额定功率 0.8(超前)0.8滞后系统参数最大效率98.7%欧洲效率98

18、.4%防护等级IP65待机损耗15W工作温度25+60相对湿度0100%拓扑无变压器隔离海拔高度3000 米散热方式自然散热安装方式壁挂式显示与通讯显示LCD通讯接口RS485/USB机械参数尺寸宽高深580800260mm净重65kg4.4 光伏监控系统针对分布式并网系统，在多台逆变器上外接一个或多个数据采集器，便可将光伏系统的数据通过采集设备中的 WIFI、以太网或 GPRS 等通讯方式传输到英特网上，用户只需登录远程监控平台/Email/SMS/智能终端APP即可轻松了解光伏系统的运行状况，并猎取数据分析、历史报表、日志记录等信息，此外系统可配套环境检测仪，时刻查看包括太阳总辐射、大气温

19、湿度、风向、风速、组件温度等数据，在监控终端可配置 LED大屏显示，实现高效治理。Shine phone App 是一款为古瑞瓦特用户开发的智能终端应用，可以在 iPhone 以及安卓智能手机上运行，使用户可以更简洁、更快捷地对自己的光伏系统进展实时监控。实时数据以及历史数据都能以简洁明白的图表来展现，并且用户可以选择查看日、月、年以及总数据。在展现系统功率以及发电量的同时，二氧化碳减排、天气状况以及各类传感器信息也都可以一一展现。4.5 系统效益分析4.5.1 修正系数本工程总装机容量 1000KW，经查询当地峰值日照时间 NASA 数据：JanFebMarAprMayJunJulAugSe

20、pOctNovDecAnnualAverage2.872.652.83.334.024.424.94.644.434.223.843.373.8修正系数年发电量的修正系数主要考虑以下因素：a.沟通输电线路的能量损失修正； b.逆变器效率修正；c. 尘土掩盖修正；d. 工作温度损耗修正；e. 组件串联不匹配产生的效率降低； f.直流局部线缆功率损耗；g.其他因素修正；除上述各因素外，影响光伏电站发电量的还包括不行利用的太阳辐射损失和最大功率点跟踪精度影响折减等不确定因素；h.总体系统效率；依据以上各局部的效率和损耗计算，得到系统总体平均效率为 85%。4.5.2 光伏电站发电量及收益光伏电站每天

21、发电量约为：1230KW3.80h90%修正系数4200KWh； 光伏电站首年发电量约为: 4200KWh 365=153 万 KWh；光伏电站 25 年年均发电量约为:145 万 KWh； 光伏电站 25 年总发电量约为: 3628 万 kWh。年份12345发电量万kWh153.5152.5151.4150.4149.4年份678910发电量万kWh148.4147.4146.4145.4144.5年份1112131415发电量万kWh143.5142.5141.6140.6139.7年份1617181920发电量万kWh138.7137.8136.9136.0135.1年份2122232

22、425发电量万kWh134.1133.2132.4131.5130.6年份前 5 年发电总量前 10 年发电总量发电量万kWh757.3148.8年份前 15 年发电总量前 20 年发电总量发电量万kWh2197.62882.3年份25 年总发电量25 年年均发电量发电量万kWh3628145光伏电站 25 年累计发电量统计表，年衰减率为 0.67%。由以上初步估算可知，光伏电站设计寿命为25 年，一个1000KW 的并网光伏发电站在当地的 25 年平均年发电量约 115.24 万度，25 年总发电量 2881 万度。电站发出的电能全部就地消耗，表达出电站的最大效益。假设本工程取得国家光伏分布

23、式电价补贴的 0.37元/度，再加上东莞市政府光伏度电补贴 0.1 元/度，结合当地一般群众工业用电电价 0.8光伏电站 25 年累积经济效益统计表元/度，即实际上分布式光伏电站每发一度电前 5 年可获得约 1.27 元的经济效益，前 5 年的经济效益是 961.8 万元；后 20 年约 1.17 元的经济效益，本工程 1000KW 光伏电站前25 年总产生经济效益约 4221.3 万元。年份12345经济效益万元194.5193.6192.3191.0189.7年份678910经济效益万元188.5187.2185.9184.7183.5年份1112131415经济效益万元182.2181.

24、0179.8178.6177.4年份1617181920经济效益万元176.2175.0173.8172.7171.5年份2122232425经济效益万元170.4169.2168.1167165.9按光伏工程市场造价附表 1结合年均发电量可得知本电站估量 5 年左右便可回收本钱，还有 20 年左右光伏电站制造的经济效益可利用。并且光伏电站一次性施工到位，后期极少维护，每 1 个月只需清洁电池组件一次便可享受清洁绿色能源带来的效益， 光伏电站智能化程度高，无需人员值守，光伏设备均按 25 年使用寿命设计。25 年年平均发电量万度118节标准煤吨515减排 CO2吨390减排 SO2吨42减排

25、NOX吨21减排烟尘吨1420节标准煤25 年总发电量万度吨288112875减排 CO2吨9750减排 SO2吨1050减排 NOX吨525减排烟尘吨35500注：每发 1 度千瓦时电就相应节约了 0.36kg 标准煤，同时削减污染排放 0.272kg 碳粉尘， 0.997kg 二氧化碳CO2，0.03kg 二氧化硫SO2，0.015kg 氮氧化物NOX一个 1000KW 的并网光伏发电站 25 年平均年发电量 2881 万 kWh，跟火力发电比照， 太阳能发电可削减污染物排放如下表：综合以上数据表可得知，此光伏并网发电系统在当地具有良好的经济与环境效益。4.5.3 社会环境效益分析光伏发电

26、是一种清洁的能源，既不直接消耗资源，同时又不释放污染物、废料，也不产生温室气体破坏大气环境，也不会有废渣的堆放、废水排放等问题，有利于保护四周环境，是一种绿色可再生能源。建筑场所能有效阻挡阳光直射，使室顶层室内温度降低 6-8 摄氏度左右。太阳能光伏电场生产过程是将太阳能转化为电能，不产生任何污染物，因此太阳能光伏电场的建设代替火电场的建设，可大大削减对四周环境的污染，充分利用可再生的、清洁的自然资源，节约不行再生的化石能源，削减污染、保护人类赖以生存的生态环境， 此外还可节约用水，削减相应的废水、废渣和温室气体的排放等，其社会环境效益是格外明显的。 而且，在我国绝大多数地区，日照资源特性比较

27、好，空闲的屋顶或荒地较多，安装太阳能光伏系统在屋面，不但可以提高有限的土地资源利用率，同时还能有效地对建筑物实现有效的隔热，另外，随着社会经济进展，能源及环境问题日益引起全社会的关注，可再生能源的开发与利用显得越来越迫切，我国面临着煤、油、电供给全面紧急的局面，能源供给与环境容量始终是社会经济进展的重要制约因素。开发和利用可再生能源是我国社会经济进展的重要战略举措。随着中华人民共和国可再生能源法及其实施细则的公布与实施，我国可再生能源开发利用将会消灭更好的进展前景，而这种能有效实现可再生能源的并网输电技术必定会得到大规模的推广与应用。因此，市场潜力巨大，不存在应用技术推广的市场风险。随着国内光伏市场的蓬勃进展，光伏应用必定实现自身更大的进展跨越与技术提升。电站根本设计方案： 装机容量：4368*280W=122304W=1.23MW电站设计分为根底钢构造和电部构造部份根底钢构造拟承受网构造钢构如图：或厂房钢构造如图：电站示意图：以上方案均承受无缝防水技术，做到保证自来水池的清洁和正常使用。并能保证电站收益稳定，效益明显。东莞市德宝能源2023 年 03月