7kW家庭分布式光伏发电设计方案

1分布式光伏发电系统设计方案审核：校核：编制：广州敏诚建设工程有限公司2016年3月2目录一、概述1.1项目概况......................................41.2编制依据........................................41.3地理位置........................................41.4环境对设备影响....................................41.5投资主体........................................51.6国家政策及发展规划..............................5二、太阳能发电系统设计2.1光伏发电组件选择..................................52.2光伏发电站的运行方式选择..........................72.3倾角度选择........................................72.4光伏系统方阵设计...................................72.5光伏子方阵设计....................................82.6年发电量计算.......................................82.7防雷设计...........................................8三、成本及效益分析3.1成本...........................................93.2效益...........................................10四、施工方案设计4.1组织施工方案......................................103五、家庭分布式发电运行问题汇总5.1运行中问题........................................11附件1总体设计平面图附件2具体电气设计图4一、概述1.1项目概况：本项目位于佛山市南海区官窑镇，屋顶面积为84㎡，计划装机容量为7kW，太阳能电池组件47块，由广州敏诚建设工程有限公司负责电站的设计及施工安装。本工程按照“就近并网、本地消耗、低损高效”的原则，以建筑结合的分布式并网光伏发电系统方式进行建设。每个发电单元光伏组件通三相并网逆变器直接并入三相低压交流电网（AC380V，50Hz），通过交流配电线路给当地负荷供电，最后以10kV电压等级就近接入，实现并网。由于分布式电源容量不超过上一级变压器供电区域内最大负荷的25%，所有光伏发电自发自用。以保障安全、优化结构、节能减排、促进和谐为重点，努力构建安全、绿色、和谐的现代电力工业体系。1.2编制依据国家、地方和行业的有关法律、法规、条例以及规程和规范。1.3地理位置本项目位于广东省佛山市南海区官窑镇，地处东经113°06'，北纬22°02'之间。全年总辐照小时多年平均约1666—2120h，日平均日照小时4.65—5.42h1.4环境对设备影响区域气象条件对本项目及主要设备的影响1）气温的影响：本工程选用逆变器的工作温度范围为-10~70℃，选用电池组件的工作温度范围为-40～85℃。正常情况下，太阳电池组件的工作温度可保持在环境温度加30℃的水平。本工程场区的多年平均气温16.1~16.9℃，多年平均最高温度38.4℃，多年平均最低温度-3℃。因此，按本工程场区极端气温数据校核，本项目太阳电池组件及逆变器的工作温度可控制在允许范围内，地区气象温度条件对太阳电池组件及逆变器的安全性没有影响。2）冰雹的影响：根据GB/T18911-2002《地面用薄膜光伏组件设计鉴定和定型》（与ICE61646标准等效）进行核算，达到国家标准的太阳电池组件可经受直径25mm、速5度23m/s的冰雹打击。光伏电池组件生产厂家还可生产满足直径35mm、速度39.5m/s的冰雹打击条件的产品。本项目区无冰雹日、冰雹大小的监测数据，不能对冰雹影响的程度做出直接评价。一般而言，太阳电池组件的鉴定和定型标准保证了太阳电池组件在世界范围内的工程运用，可以认为对本项目也是适用的。3）风荷载的影响：本工程对于风荷载的设计取值主要依据《建筑结构荷载规范》GB50009-2001中的附图（D.5.3全国基本风压分布图），本工程确定的风荷载设计值为0.5kN/m2（50年一遇基本风压）并按此设计光伏电池组件的安装支架及基础等。4）雷暴的影响：本项目区无多年平均雷暴日数的监测数据，根据经验，本项目应根据电池组件布置的区域面积及运行要求，合理设计防雷接地系统，并达到对全部太阳能电池进行全覆盖的防雷接地设计。5）太阳能资源评价佛山位于广东省，地处东经113°06'，北纬23°02'之间。全年总辐照量多年平均约1346.85kWh/m2，根据行业标准《太阳能资源评估方法》（QX/T89-2008）划定的等级，可知佛山市属于太阳能资源较丰富地区，适合开发太阳能的利用，日照小时数满足光伏系统设计要求，发展与推广区域性光伏电站具有光照资源很丰富的较大优势，适合本项目光伏电站的建设。1.5投资主体本项目由业主投资，广州敏城建设工程有限公司兴建。1.6国家政策及发展规划1、《关于发挥价格杠杆作用促进光伏产业健康发展的通知》摘要：通知规定了国家对分布式发电系统实行全电量补贴0.42元/度，连续补贴20年。分布式光伏发电系统自用电量免收随电价征收的各类基金和附加，以及其他相关并网服务费。余电上网部分由电网企业按照当地燃煤机组标杆上网电价收购。2、《佛山市分布式光伏发电应用项目奖励和补助资金管理办法》（一）对使用分布式光伏发电项目的各类型建筑和构筑物业主：（1）个人家庭提供自有建筑和构筑物面积达到安装单个分布式光伏发电项目规模6达1000瓦及以上的，按1元/瓦奖励，单个项目奖励最多不超过1万元（禅城区）。（二）对分布式光伏发电项目的各类投资者：（1）对2014—2015年建成、符合补助范围的项目，按实际发电量补助0.15元/千瓦时，自分布式光伏发电项目实现并网发电的次月起连续3年给予补助。3、光伏未来发展规划二、太阳能发电系统设计2.1光伏发电组件选择序号设备名称型号数量参数备注1太阳能电池板汉能O系列O-13047块开路电压73.42V电流2.41A2并网逆变器追日电气SPS-KTL10-B1台3防雷汇流箱追日电气SPV-B81台74补贴电表三相电表供电局提供1台5并网双向电表供电局提供1台6光伏导线光伏单相1kv4mm2光伏三相1kv10mm2现场确定7光伏支架现场定做8接地镀锌圆钢现场定做9电流互感器150/5A供电局提供6台100.4kV交流柜厂家定做1台2.2光伏发电站的运行方式选择本项目计划楼顶可铺设电池板面积约为84平方米，可安装太阳能电池板47块，装机容量约7kW。本工程按照“就近并网、本地消耗、低损高效”的原则，以建筑结合的分布式并网光伏发电系统方式进行建设。每个发电单元光伏组件通三相并网逆变器直接并入三相低压交流电网（AC380V，50Hz），通过交流配电线路给当地负荷供电，最后以10kV电压等级就近接入，实现并网。由于分布式电源容量不超过上一级变压器供电区域内最大负荷的25%，所有光伏发电自发自用。为了减少光伏阵列到逆变器之间的连接线及方便日后维护，建议配置光伏阵列汇流箱，该汇流箱可直接安装在电池支架上，汇流箱的输出经直流线缆接至并网逆变器，逆变器的交流输出0.4KV,50Hz三相交流电源，实现用户侧并网发电功能。2.3倾角度选择根据本项目的实际情况，结合佛山本地太阳辐射资源情况，保持原有建筑风格，楼顶屋面采用搭棚支架3度倾角太阳能面板朝南布置。2.4光伏系统方阵设计楼顶并网发电系统将采用分布式并网的设计方案，单台并网逆变器装机容量为10KW，容量7kW的太阳能电站通过1台SPS-KTL10-B并网逆变器接入0.4kV交流电网实现并网发电。电池组件可选用汉能公司自产的功率130W的非晶硅8太阳电池组件，其工作电压约为53.94V，开路电压约为73.42V。根据SPS-30KTL并网逆变器的MPPT工作电压范围（320V～800V），每个电池串列按照10块电池组件串联进行设计，7kW的并网单元需配置5个电池串列，需太阳能电池板共47块。为了减少光伏电池组件到逆变器之间的连接线，以及方便维护操作，建议直流侧采用分段连接，逐级汇流的方式连接，即通过光伏阵列防雷汇流箱（简称“汇流箱”）将光伏阵列进行汇流。其中：直流防雷配电单元是将汇流箱进行配电汇流接入SPS-KTL10-B逆变器；经三相计量表后接入电网。2.5光伏系统方阵设计1、考虑到房屋的实际情况每个光伏方阵容量、汇流箱、及逆变器等因素，经技术经济比较后确定光伏方阵的容量为6.11kW。2、根据选定的光伏组件和逆变器形式与参数，结合逐时太阳能辐射量与风速、气温等数据，确定非晶硅光伏组件组串数为10，汇流形式为：5进1出。3、本项目光伏组件直接安装在支架上，搭棚支架底座直接用膨胀螺丝打入楼顶，在用混凝土浇筑底座。4、汇流箱安装在支架或钢构上，具有防水、防灰、防锈、防晒，防雷功能，防护等级IP65及以上，能够满足室外安装使用要求；安装维护简单、方便、使用寿命长。直流汇流箱为8路输入，1路输出，带防雷模块。2.6年发电量计算并网光伏系统的效率是指:系统实际输送上网的交流发电量与组件标称容量在没任何能量损失的情况下理论上的能量之比。标称容量1kWp的组件，在接受到1kW/m2太阳辐射能时理论发电量应为1kWh。根据太阳辐射资源分析所确定的光伏电站多年平均年辐射总量，结合初步选择的太阳能电池的类型和布置方案，进行光伏电站年发电量估算，光伏系统总效率暂按90%计算。2.7防雷及接地为了保证本工程光伏并网发电系统安全可靠，防止因雷击、浪涌等外在因素导致系统器件的损坏等情况发生，系统的防雷接地装置必不可少。用户可根据整个系统情况合理设计交流防雷配电、接地装置及防雷措施。系统的防雷接地装置措施有多种方法，主要有以下几个方面供参考：（1）地线是避雷、防雷的关键，在进行太阳电池方阵基础建设的同时，9采用40扁钢，添加降阻剂并引出地线，引出线采用10mm2铜芯电缆，在光伏板周围敷设一以水平接地体为主，垂直接地体为辅，联合构成的闭合回路的接地装置，供工作接地和保护接地之用。该接地采用方孔接地网，埋深在电池支架基础的下方，接地电阻按《交流电气装置的接地》DL/T6211997中的规定进行选择应不大于4Ω。接地网寿命按30年计算。接地装置符合《高压输变电设备的绝缘配合》GB311.1-1997和《电气装置安装工程施工及验收规范》中的规定。（2）直流侧防雷措施：电池支架应保证良好的接地，光伏电池阵列连接电缆接入光伏阵列防雷汇流箱，汇流箱内已含高压防雷器保护装置，电池阵列汇流后再接入直流防雷配电柜，经过多级防雷装置可有效地避免雷击导致设备的损坏；（3）交流侧防雷措施：每台逆变器的交流输出经交流防雷配电柜接入电网（用户自备），可有效地避免雷击和电网浪涌导致设备的损坏；（4）所有的机柜要有良好的接地。三、成本及效益分析3.1、成本序号设备名称型号数量单价（元）小计（元）1太阳能电池板汉能O系列O-13047块715336052并网逆变器追日电气SPS-KTL10-B1台20000200003防雷汇流箱追日电气SPV-B81台500050004并网双向三相电表供电局提供1台5补贴三相电表供电局提供1台6光伏导线YJV-1kV1×4mm2150m2.53757光伏导线YJV-1kV3×10mm250m6.83408光伏导线YJV-1kV3×10+1×6mm2100m1111009光伏支架和棚架67.21㎡805376.810接地镀锌扁铁400×100mm20m5010001011电流互感器150/5A供电局提供6台120