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崇明岛前卫村太阳能光伏系统工程方案和预算2006-3-11：客户介绍前卫村位于长江入海口的中国—素以风清,水洁,地净遐迩闻名的二十一世纪国际级标准的现代化生态岛区崇明岛中北部.全村面积2.5平方公里,人口753人,它于1969年从一片滩涂中围垦诞生.经过30多年的艰苦奋斗,从昔日荒凉沉寂的边陲小村,发展成既有现代化村镇风貌,又有田园诗意,人与自然和谐统一,经济比较发达的生态村。自上世纪八十年代起前卫村就开始探索生态农业发展之路，特别是自改革开发以来，更坚定不移地走“生态，环保，可持续发展”之路。在生态经济，环境保护，精神文明，社区建设等方面取得了骄人的业绩。得到了中央和市领导的充分肯定。曾先后获得联合国“生态环境全球５００佳提名奖”，“全国生态农业旅游示范点”，“全国文明村”和“上海市生态环境教育基地”等４０多项国家级和市级荣誉。在上海树起了一面循环型生态农业的旗帜。2：太阳能光伏系统设计2.1：上海的地理位置上海市地处中国大陆东部沿海地区，长江三角洲前缘。北界长江，东临东海，南临杭州湾，西接江苏，浙江两省。全市面积6340.5平方公里，其中陆地面积6218.65平方公里。上海是中国昀大的经济中心城市，也是国际著名的港口城市，在中国的经济发展中具有极其重要的地位。上海位于北纬31度14分，东经121度29分，属于亚热带季风区，年平均气温16.5度，气候温和湿润，降水充足，四季分明。日照条件较为充足，年日照时间2014小时左右，太阳辐射量在4501MJ/㎡.a左右。春季始于3月；夏季自梅雨开始，进入盛夏后，高温干燥，形成伏旱；夏季金风阵阵，秋高气爽。冬季晴朗少雨，北方冷空气南下。春夏多雨，秋冬季日照充分，太阳能资源比较丰富。2.2该项目的意义：虽然我国在太阳能应用和技术产品开发方面已经取得了一定成就，但是受经济发展和技术水平的限制，目前太阳能产品并没有走进千家万户，如太阳能产品的使用受天气因素的影响较大，太阳能发电装置造价昂贵，每千瓦的平均成本偏高。但是在常规能源短缺已经成为制约我国经济发展瓶颈的今天，清洁，无穷的太阳能利用应用有更大空间，太阳能光伏发电也有更大的市场潜力可挖，因此实施本工程对推广太阳能利用，推进光伏产业发展是十分必要。2.3太阳能光伏设计图纸2.4上海主要气象分析：2.5上海地区年太阳辐射趋势：2.6上海地区月辐射量变化趋势：2.7上海地区月份辐射昀大值分析：2.8上海地区典型日太阳辐射：2.9接入系统条件：因为本系统设计为太阳能并网光伏系统，所以本系统是要和上海市电网连接的。上海电网基本已覆盖全市地区。太阳能光伏电站基本可就近介入电网，接入系统条件均较好。但各区域负荷集中度有所差异，接入系统条件存在一定的差别。市区用电负荷比较集中，太阳能电站发电负荷及电量容易就地消化；郊区用电符合比较分散，太阳能电站发电负荷及电量需要通过提高接入电网的电压等级等手段加以吸收。接入系统条件，线路，长度主要取决于太阳能电站的规模，当地负荷情况，电力系统建设现状等综合上面的论述，我们认为将本系统设计为并网系统，是具有理论和现实基础的。2.10太阳能电池组件的放置：前卫村生态农村电池板安装面积和输出功率，参考下表：2.12崇明岛前卫村太阳能光付发电总体布置图2.13理论发电量评估理论发电量序号项目名称崇明前卫生态村1安装电池板面积㎡48602标准直流输出功率kWp607．53理论发电量Kw.h8506892.14上网电量估算：在光伏电站理论年发电量的基础上，考虑电池板安装倾角，方位角，电池板面有效系数，太阳能发电系统年利用率，电池板转换效率，周围障碍物遮光，逆变损失以及光伏电站线损，变压器铁损等因素都会对上网电量产生影响，各种因素影响大小初步估算见下表。在理论年发电量的基础上，考虑各种因素修正后，可进一步估算出光伏电场的年上网电量。1）考虑电池板安装倾角，方位角：根据各方案电池板安装倾角，方位角不同，结合宝山气象站太阳辐射度资料统计及太阳辐射强度典型日变化曲线，计算出安装倾角，方位角的影响系数2）电池板面有效系数：封装时晶片面积与实际面尺寸面积比值，由厂家提供3）太阳能发电系统年利用率：初步考虑的可利用率为99.5%4)电池板转换效率：考虑到电池板在20年经济寿命会发生约20%转换效率的衰减，以及运行过程中板面温度，输出电压，板面污染会使其转换效率达不到标准值。故在整个运行经济寿命内电池板转换效率平均影响系数按0.83进行修正。5）周围障碍物的影响，根据对厂址日况分析计算，在得出周围障碍物遮光的影响情况6）逆变损失的影响：逆变器转换效率厂家一般保证在90%以上。7）光伏电场线损，变压器铁损：由于太阳能光伏电场内直流电缆长度较长，导致线损较大，根据厂址布置方案，计算结果如下：上网电量修正系数序号修正系数崇明前卫生态村1电池板安装倾角，方位角1.142电池板面有效系数0.903太阳能发电系统年利用率99.5%4电池板转换效率修正系数83.0%5周围障碍物的修正系数1.006逆变器转换效率90.0%7线损，变压器铁损修正系数0.978总的修正系数0.740根据以上各项的估算修正，得出本工程的理论年发电量总的修正系数，根据计算得出光伏电场的年上网电量及标准功率年用小时。年平均上网量及年利用小时数序号项目名称崇明前卫生态村1理论发电量8506892总的修正系数0.7403平均年上网电量6292654标准功率年利用小时数平均值10362.15建筑结构：上海崇明县前卫生态村位于崇明岛北沿。目前生态村内已有的，可被利用物顶的建筑物共有11栋，其中位于规划旅游服务区中心广场西侧的#1，#2生态展示楼为三层框架平屋面结构，位于规划教育基地内的#2--#5楼，#7--#11楼为两层砖混彩钢板坡屋面结构。土建专业配合在建筑物平屋面及坡屋面上布置太阳能电池板支架。因为我们还没有得到具体的图纸，所以现阶段，不考虑。此外，还需要在生态村内建造一幢升压站，占地面积约10*5.5m，两层布置，建筑面积110㎡，建筑高度约10m，采用框架结构，柱下条型基础，楼层面为现浇板，建筑物门窗采用彩钢门窗或静电喷涂铝合金窗，外墙采用涂料。屋面防水采用双层防水，既刚性防水加柔性防水。2．16太阳能光伏工程中的监控系统因为崇明前卫村的项目占地面积较大，使用的太阳能电池组件的数量也很多，因为该系统我们使用的是并网系统的方案，所以为了能保证系统能正常工作，同时也为了加强管理，在上面的方案的基础上，我们加装监控系统。为了便于管理，我们将所有的102套并网逆变器都连接到计算机上，让计算机能随时的监控系统的运行情况，同时在每个建筑物上放置两台监控设想机。便于在监控室工作。2.17对联网逆变器的选择：光伏电站联网运行，对逆变器提出了较高的要求，主要有：1.要求逆变器输出正弦波电流。光伏电站回馈给公用电网的电力，必须满足电网规定的指标。如逆变器的输出电流不能含有直流分量，逆变器输出电流的高次谐波必须尽量减少，不能对电网造成谐波污染等。2.要求逆变器在负载和日照变化幅度较大的情况下均能高效运行。光伏电站的能量来自太阳能，而太阳辐射度随气候的变化而变化，这就要求逆变器能在不同的日照条件下均能高效运行。3.要求逆变器能使光伏方阵在昀大功率点。太阳能电池的输出功率与日照，温度，负载的变化有关，既其输出特性具有非线性，这就要求逆变器具有昀大功率跟踪功能，既不论日照，温度等如何变化，都能通过逆变器的自动调节实现方阵的昀佳运行。4.要求逆变器具有体积小，可靠性高等优点。另外，对整机的可靠性也提出较高的要求。由于太阳能电池寿命均在20年以上，因此其配套设备的寿命也必须与其相当。5.要求在市电断电状况下逆变器在有日照时能单独供电。2．18太阳能光伏电站的监控系统为了使太阳能光伏电站能够正常的运作，在原来的系统上添加两个系统。一个系统将102台FRONIUS的逆变器连接起来，组成一个小型的网络系统。这样可以24小时监控系统，并自行记录设备的工作数据。另一个系统是电站的安全系统，就是在每个方阵上布置2台摄象机，便与电站的安全管理。3工程预算：太阳能系统配置预算一输入条件地理位置:上海崇明岛前卫村负载条件:连续阴雨天不考虑，因为本系统是并网发电系统。二太阳能系统配置表序号名称规格数量价格备注1太阳能电池组件607500W24300000RMB2免维护蓄电池3并网逆变器6kW1026120000RMB为了线路安全，采用分散并网连接3组一并4控制器5附件1759375RMB6支架7其他合计所报价格为产品报价格,未含安装费,蓄电池,支架费用和其它费用.附录参考一光伏系统的硬件设计检测标准太阳电池组件投入使用前需先进行各项性能测试，具体方法主要参考GB/T9535-1998《地面用晶体硅光伏组件设计鉴定与定型》，GB/T14008—1992《海上用太阳电池组件总规范》。以下是组件的一些基本性能指标与检测方法。①性能测试：在规定光源的光谱，标准光强以及一定的电池温度（２５℃）条件下对太阳能电池的开路电压，短路电流，昀大输出功率，伏安特性曲线等进行测量。②电绝缘性能测试：以１kV的直流电通过组件底板与引出线，测量绝缘电阻，绝缘电阻要求大于2000MΏ.以确保在应用过程中组件边框无漏电现象发生。③热循环实验：将组件置于有自动温度控制，内部空气循环的气候室内，使组件在４０－８５℃之间循环规定次数，并在极端温度下保持规定时间，检测实验过程中可能产生的短路和断路，外观缺陷，电性能衰减率，绝缘电阻等，以确定组件由于温度重复变化引起的热应变能力。④湿热－湿冷实验将组件放置于带有自动温度控制，内部空气循环的气候室内，使组件在一定温度和湿度条件下往复循环，保持一定的恢复时间，监测实验过程中可能产生的短路和断路，外观缺陷，电性能衰减率，绝缘电阻等，以确定组件承受高温高湿和低温低湿的能力。⑤机械载荷实验：在组件表面逐渐加载，监测实验过程中可能产生的短路和断路，外观缺陷，电性能衰减率，绝缘电阻等，以确定组件承受风雪，冰雪等静态载荷的能力。⑥冰雹实验：以钢球代替冰雹从不同角度以一定动量撞击组件，检测组件产生的外观缺陷，电性能衰减率，以确定组件冰雹撞击的能力。⑦老化实验：老化实验用于检测太阳电池组件暴露在高湿和高紫外辐射场地时具有有效抗衰减能力。将组件放在６５℃，约６.5紫外太阳下辐射，昀后测电光特性，看其下降损失。值得一提的是，在曝晒老化实验中，电性能下降是不规则的，且与EVA/TPT光的损失不成比例。比如一个电池V１１型EVA还是在透明的情况下，电池效率下降8.9％。而另外一个电池，当它的慢固化A9918EVA变黄（褐）且透过率损失12.2%的情况下，电池效率损失7.1%3.4.6技术要求合格的太阳电池组件应该达到一定的技术要求，相关部门制定了组件方面的国家标准与行业标准。以下是层压封装硅太阳电池组件的一些基本要求。①光伏组件在规定的工作环境下，使用寿命应大于２０年（使用２０年，效率大于原来效率的80%②组件的电池上表面颜色均匀一致，无机械损伤，焊点无氧化斑。③组件的每片电池于互连条应该排列整齐，组件的框架应整洁无腐蚀斑点。④组件的封装层中不允许气泡或脱层在某一片电池与组件边缘形成一个通路，气泡或脱层的几何尺寸和个数应符合相应的产品详细规范规定。⑤组件的面积比功率大于65W/㎡.质量比功率大于4.5W/Kg,添充因子FF大于0.65⑥组件在正常条件下绝缘电阻不能低于200MΏ⑦采用EVA，玻璃等层压封装的组件，EVA的交联度应大于65%，EVA与玻璃的剥离强度大于30N/cm。EVA与组件背板剥离强度大于15N/cm⑧每个产品应有以下的标志z产品名称与型号z主要参数：包括短路电流Isc,开路电压Voc，昀佳工作电流Im，昀佳工作电压Vm，昀大输出功率Pm以及I-V曲线图z制造厂名，日期及商标接地和防雷设计太阳能光伏电站为三级防雷建筑物,防雷和接地涉及到以下几个方面(可参考GB50057-94建筑防雷设计规范).①电站站址的选择.②尽量避免将光伏电站建筑在雷电易发生的和易遭受雷击的部位.③尽量避免避雷针的投影落在太阳电池组件上.④防