光伏发电项目初步方案设计-.doc

光伏发电项目初步方案设计 目录 1.太阳能资源分析 2 2.光伏组件选择及安装面积 2 3.汇流箱选择 4 4.逆变器选择 6 5.电源管理 10 6.系统连接 11 7. 避雷、防雷及接地保护 12 8.工程概算清单 13 9.发电量预测 14 电子电气系 二零一零年四月 1.太阳能资源分析 项目地理位置南京江宁开发区,地处北纬32度,东经118.8度,查询当地日照,再求近十年单位面积月日照辐射总量。考虑到组件自清洁等因素,参考10-30度倾角分析。 表1-1 当地光照数据 水平面 15度倾角 25度倾角 当月太阳日均辐射量当月太阳日 均辐射量 日照峰值 小时数 当月太阳日 均辐射量 照峰值小 时数 kWh/㎡/d kWh/㎡/d h kWh/㎡/d h 1月 2.20 2.59 80.3 2.79 86.5 2月 2.37 2.59 72.5 2.68 75.0 3月 3.21 3.40 105.4 3.44 106.6 4月 4.08 4.16 124.8 4.12 123.6 5月 4.31 4.26 132.1 4.14 128.3 6月 3.34 3.28 98.4 3.17 95.1 7月 3.47 3.42 106.0 3.32 102.9 8月 3.81 3.83 118.7 3.76 116.6 9月 3.47 3.62 108.6 3.63 108.9 10月 3.34 3.72 115.3 3.87 120.0 11月 2.26 2.61 78.3 2.78 83.4 12月 1.96 2.33 72.2 2.52 78.1 年平均 3.16 3.32 101.1 3.35 102.1 年总数1212.7 1225.1 倾斜面光伏阵列表面的太阳辐射量 从气象站得到的资料,一般为水平面上的太阳辐射量,须换算成光伏阵列倾斜面的辐射量,才能进行光伏系统发电量的计算。 计算日辐射量的公式 Rβ S[sinα-β/sinα] D 式中 Rβ 倾斜方阵面上的太阳总辐射量 D 散射辐射量,假定D与斜面倾角无关; S 水平面上的太阳直接辐射量 β 方阵倾角 α 中午时分的太阳高度角. 对于北半球地理纬度Φ的地区, α与太阳赤纬角δ的关系如下 α 900 -φδ 其中, δ23.45*sin[360*284N/365]度, N为一年中某日的日期序号,如1月1日的N1,2月1日的N32, 12月31日的N365等。 2.光伏组件选择及安装面积 表2-1 光伏组件技术参数表 太阳电池种类单晶硅太阳电池 太阳电池组件型号ZXM180W36VL12501 指标单位数据 180 峰值功率 Wp 开路电压V oc V 43.2 短路电流Isc A 5.6 工作电压Vmppt V 36 工作电流Imppt A 5.0 158080845 尺寸 mm 15.5 重量 kg 峰值功率温度系数 /K -0.50.05 开路电压温度系数 mV/K -15510 短路电流温度系数 /K 0.060.01 若倾角在25,2块组件横放。 一般确定原则最短日照日当天早900至下午300太阳能电池组件方阵不 应被遮挡。 计算公式如下 DcosβL,LH/tanα,αarcsinsinφsinδcosφcosδcosω,即等于 DcosβH/tan[arcsin0.648cosφ-0.399sinφ] 太阳高度角的公式sinαsinφsinδcosφcosδcosω 太阳方位角的公式sinβcosδsinω/cosα 式中φ为当地纬度本地为北纬32度; δ为太阳赤纬,冬至日的太阳赤纬为-23.5 度; ω为时角,上午900和下午300的时角为45度。 D mm。 折算到每平米装机量P12*180/1.58*1.62*cos25D /P1m2。 总面积AP 总 3.汇流箱选择 汇流箱参数见下述各主要设备选择表。 表3-1 选用汇流箱主要技术参数 型号PVS-8 PVS-16 最大光伏阵列电压 1000Vdc 1000Vdc 最大光伏阵列并联输入路数 8 16 每路熔丝额定电流可更换 12A/16A/20A 12A/16A/20A 输出端子大小 PG21 PG21 防护等级 IP65 IP65 环境温度 -2560℃ -2560℃ 环境湿度099099 宽x高x深 600 x500 x180mm 600 x500 x180mm 重量 16kg 27kg 标准配件 标准配件 直流总输出空开是是 光伏专用防雷模块是是 可选配件* 串列电流监测是是 防雷器失效监测是是 通讯接口 RS485 RS485 大大简化系统布线 满足室外安装的使用要求 宽直流电压输入范围,最大接入开路电压可达1000V 光伏专用直流保险丝 光伏专用高压防雷器 维护简易快捷 可根据用户需要进行定制修改体积、接入路数、直流保险丝等 4.逆变器选择 光伏并网发电系统是由光伏组件方阵、光伏并网逆变电源、及计量装置组成。光伏组件方阵将太阳能转化为直流电能,直接通过并网逆变器,将直流电能转化为于电网同频同相的交流电能馈入电网。 光伏并网逆变电源是光伏并网发电系统的核心组成部分,它将太阳能发出的 直流电能转化为交流电能馈入电网。 装机容量1000kWp,选用4台SG250K3250kW型并网逆变器即可,并 网逆变器主要参数见下述各主要设备选择表。SG250K3采用低频隔离变压器设 计。输入电压的范围大,保证了接入的光伏阵列有了更多的组合方式。采用光纤 隔离技术,抗干扰能力强。优化的电路和结构设计,提高系统散热效率,增强系 统稳定性。增强的防护功能,相比教于普通逆变器,增加了直流接地故障保护。 专为大型光伏并网电站设计。 表4-1 选用并网型逆变器主要技术参数 技术参数 型号 SG250K3 直流侧参数 最大直流电压 880Vdc 最大功率电压跟踪范围 450820Vdc 最大直流功率 275kWp 最大输入电流 600A 最大输入路数 8 交流侧参数 输出功率 250kW 额定电网电压 400Vac 允许电网电压 310450Vac 额定电网频率 50Hz60Hz 允许电网频率 4751.5Hz/5761.5Hz 总电流波形畸变率 3 额定功率 功率因素≥0.99额定功率 系统 最大效率 97.1含变压器 欧洲效率 96.5含变压器 防护等级 IP20室内 夜间自耗电 99.9 真彩触摸屏人机界面 先进的IGBT功率器件 最高转换效率达97.1 完善的保护功能 模块化设计,方便安装与维护 多语种触摸屏监控与控制界面 适应严酷的电网环境 辅助电加热可选 适应高海拔应用6000米 使用德国品牌机柜,优质、美观 低电压穿越、无功功率可调、有功功率降额等功能可选 欧盟CE认证,意大利DK5940认证,金太阳认证 通讯 RS485/以太网/GPRS通讯接口 电脑监控软件 安全 完善的保护功能过压保护,短路保护,孤岛保护,过热保护,过载保护,直流接地保护 符合标准EN61000-6-2, EN61000-6-4, EN50178, RD1663/ 2000 光伏电池组件最佳工作电压Vmp36V,开路电压Voc43.2V。 范围。 单逆变器接80个17串阵列,单系统装机容量为244.8kWp,输入最大电流为805.6A504A。 单逆变器配PVS-16汇流箱5台,单个汇流箱输入线数为16。单汇流箱单路熔断丝电流12或16A根据本地实际情况定。 在汇流箱后再接直流配电柜,该配电柜可以集成在逆变器的直流一侧,具有汇流功能。 5.电源管理 Ⅰ软件能实现实时监控数据,以及数据保存功能 . Ⅱ用户可自行进行安全参数设置,使设备的运行更加安全 . Ⅲ可实现电量、故障报表打印、备份等功能 . 6.系统连接 Ⅰ.系统构成 ●光伏阵列 包括太阳电池组件、支承结构支架及基础等、接线箱、电缆电线等; ●直流-交流逆变设备 包括直流屏、配电柜、并网逆变器等; ●升压并网设施 包括升压变压器、户外真空断路器、高压避雷器等; ●控制检测系统 包括系统控制装置、数据检测及处理与显示系统、远程信息交换设备等; ●附属设施 防雷及接地装置、清洁设备、监控房、围栏、通道等。 太阳能光伏发电系统由光伏组件、汇流箱、直流监测配电箱、并网逆变器、上网配电系统及自动化系统组成。根据相关并网技术原则,直流逆变为380V交流后,通过升压变压器升压至10kV或38kW接入当地电网。 7.避雷、防雷及接地保护 1.场地防雷◆目的使发电场及附属设施免遭直接雷击。 ◆方式避雷针避雷带。 ★米高的避雷针,被保护物高度5米 ▼避雷针30 ◢单支避雷针保护半径为35米 ◢两支避雷针的保护间距175米 ★大面积防护,须采用网点结构,布建多座避雷塔,会遮挡太阳辐射。 ▼避雷带 ★将金属导体沿被保护物顶部轮廓敷设,并保持适当距离,消引雷电荷、避免直接雷击。 ★阵列支架本身就是金属导体,只要将支架良好接地,即可达到防雷效果。 2.电网线路防雷 ●直流侧的防雷逆变器内部有防雷系统; ●交流侧的防雷使用符合国家标准的避雷器。 3.系统接地保护设计 ●雷电保护系统的接地电阻应符合DL/T 620-1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合的要求; 一般不应大于10Ω,在高土壤电阻率地区的接地电阻不应大于30Ω。 ●线路接地系统应符合 DL/T 621-1997 交流电气装置的接地以及DL499-92农村低压电力技术规程的技术要求一般不应大于4Ω ; ●干旱戈壁滩的土层电阻率高,应设置多个接地坑,放入长效降阻剂,埋设水平接地网以降低接地电阻。 8.工程概算清单 9.发电量预测 1.光伏阵列效率η1 ◆光伏阵列在1000W/㎡太阳辐射强度下,实际的直流输出功率与标称功率之比。 光伏阵列在能量转换与传输过程中的损失包括 ▂组件匹配损失对于精心设计、精心施工的系统,约有4的损失; ▃太阳辐射损失包括组件表面尘埃遮挡及不可利用的低、弱太阳辐射损失,取值5; ▅偏离最大功率点损失如温度的影响、最大功率点跟踪MPPT精度等.取值4; █直流线路损失按有关标准规定,应小于3。 得η1 96 95 96 97 85 2.逆变器的转换效率η2 ◆逆变器输出的交流电功率与直流输入功率之比。 对于大型并网逆变器,可取η1 95。 3. 交流并网效率η3 ◆从逆变器输出至高压电网的传输效率,其中最主要的是变压器的效率。可取η3 95。 ●系统的总效率等于上述各部分效率的乘积 η η1η2η3 859595 77 举例 依据◆敦煌地区太阳辐射量 ◆系统组件总功率8MWp ◆系统效率77 ●光伏阵列倾角等于40,固定式安装 ◆年发电量约 1,392 万千瓦小时; ◆年的总发电量约为3.2亿千瓦小时,年平均发电1,280万千瓦小时 25 按25年输出衰减15计算。 若按要求以25年衰减20计算 按年递减0.8 工作年份年发电量万kWh 第1年1392.0 第2年1380.9 第3年1369.8 第4年1358.9 第5年1348.0 第6年1337.2 第7年1326.5 第8年1315.9 第9年1305.4 第10年1294.9 第11年1284.6 第12年1274.3 第13年1264.1 第14年1254.0 第15年1243.9 第16年1234.0 第17年1224.1 第18年1214.3 第19年1204.6 第20年1195.0 第21年1185.4 第22年1175.9 第23年1166.5 第24年1157.2 常州轻工职业技术学院 李永杰 第 25 年 总计 1147.9 31655.4