上海某50KW光伏并网电站方案

上海某50kW光伏并网电站项目

设计方案

有限公司 2010年 目录

项目背景和设计思路

项目地点: 上海

项目要求: 根据客户要求,在项目所在屋顶安装总容量为50KW 太阳能电池组件.系统具备50KW并网输出容量,输出电力质量满足国家相关标准. 1.1 设计依据/标准

本项目设计方案中的光伏部分主要涉及/参照以下标准和相关公司标准。 GB/T19939-2005 光伏系统并网技术要求；

GB/T12325-2003 电能质量 供电电压允许偏差； GB/T14549-1993 电能质量 公用电网谐波；

GB/T15543-1995 电能质量 三相电压允许不平衡度； GB/T15945-1995 电能质量 电力系统频率允许偏差； GB6495－86 地面用太阳能电池电性能测试方法； GB/T 14007-92 陆地用太阳能电池组件总规范;

SJ/T11127-1997 光伏（PV）发电系统过电压保护—导则 GB/T9535-1998 地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型

GB/T18210-2000 晶体硅光伏（PV）方阵I-V特性的现场测量 GB/T18479-2001 地面用光伏（PV）发电系统概述和导则 GB/T61727：1995 光伏（PV）系统电网接口特性

同时还必须满足IEC61730-1及IEC61215对于光伏组件及产品的安全规范

2.1 安装区域 项目所在屋顶区域 3.1 总体设计原则

该项目安装地点位于XX楼顶,作为新能源节能示范项目.项目设计本着美观,可靠,安装维护便捷,能够充分体现其节能示范的设计原则.采用国内外知名配件产品,模块化设计. 1）太阳辐照量

为了增加光伏阵列的输出能量，尽可能地避免光伏组件之间互相遮光，以及被屋顶电气设备、通风设备、屋顶边缘及其他障碍物遮挡阳光。我们充分考虑到了太阳能组件的安装有效区域,最大可能的提高太阳能电池阵列的输出效率. 2）高可靠性

由于太阳能发电成本较高，而且主要部件：太阳能电池板的使用寿命在25 年以上，同时大功率电站都是强电，所以要求整个系统具备非常高的可靠性，整 套系统全部采用标准化、模块化设计，而且充分考虑当地气候，所有设备的耐候 性都要表现优秀，同时采用全天侯监控系统，发现故障及时报告，及时解决。 3.经济性、高效性、先进性

组件：太阳能组件的效率高达15%，采用自产的高效率SE 电池封

装而成，目前全球可以批量化生产SE 电池的仅有SHARP、QSELLS 等少数知名太 阳能公司，中国仅我们一家，高效率的太阳能电池组件大大减少了安装所需的区 域面积，也减少了安装和制造的成本。

逆变器：通过使用具有沟槽栅结构的IGBT (绝缘栅双极型晶体管)，以及通过使用铁粉扼流圈和损耗低于1%的高质量变压器系列逆变器获得了卓越的效率参数。效率可达95.7%，在同等功率太阳能组件的前提下，使太阳能发电的功率得到有效提升。交流谐波小于2%，输入电网电流更干净，对电网影响更小，有效的维护了外部电网的稳定。

电缆：为了实现以下目的，从光伏组件到接线箱、接线箱到逆变器以及从逆 变器到并网交流配电柜的电力电缆应尽可能保持在最短距离：

减小线路的压降损失，提高系统的输出能量；减小电缆尺寸以降低成本，同时减轻屋顶负荷并增加其灵活性；由于连接电缆的长度较长，应尽可能按最短距离布置电缆；通常，在进行太阳能光伏电站设计时，需要将直流部分的线路损耗控制在3-4%以内。

支架：在本项目实施过程中，支架方案完全不同于国内以前做的类似系统支

架，以前都是采用钢结构焊接镀锌的方式制作，在本系统中支架为模块化标准设计,材料为铝合金和热镀锌方钢型材,标准件为不锈钢，外形美观、结构牢固、施工方便、经久耐用。

安装地点: 上海

系统类型：太阳能并网系统 系统容量：50kW 项目所在地气候条件

________________________________________ 月份 空气温度 水平面太阳幅照度 大气压强 风速 °C kWh/m2/d kPa m/s 一月 5.6 2.63 102.1 4.9

二月 6.7 3.09 101.2 4.9 三月 9.9 3.49 100.1 4.9 四月 14.9 4.41 100.6 4.3 五月 19.4 4.87 100.2 4.0 六月 23.2 4.60 100.0 4.2 七月 26.4 5.44 100.1 4.2 八月 26.1 5.09 100.7 4.1 九月 23.2 4.17 101.4 4.6 十月 18.6 3.47 101.7 4.5 十一月 13.5 2.86 101.8 4.7 十二月 8.1 2.59 102.1 4.7

年平均 16.3 3.89 101.1 4.5 数据来源:美国NASA能源网

系统组成

本工程的光伏并网发电设备主要由光伏组件及其支架、汇流箱、光伏并网逆变器、交流配电柜、通讯软件和监控装置等组成。

光伏并网发电系统的设备主要组成包括： 太阳能电池组件及其支架； 汇流箱；

光伏并网逆变器； 交流防雷配电柜； 系统通讯及监控装置； 系统发电计量装置； 系统防雷接地装置； 系统的电力电缆连接。 项目系统主要参数 项目 系统参数 设备型号 备注 光伏组件容量 50KW SST230M-72P SE高效单晶太阳能电池组件

并网逆变器容量 50KW TLX15KW*3 太阳能电池方阵最大输入功率53.1KW. 监控系统 ComLynx 日照幅度，环境温度 电站工作状态， 工作温度 -20℃—60℃ 工作湿度 <90% 海拔 <5000m 系统效率 ≥78% 输出电压 AC380V/50HZ 最大输出功率 并网 50KW 日平均发电量 140KWh/d 年平均 系统设计寿命 15年 三．电池阵列设计

太阳能光伏组件串并联方案

A、 在当地最低气温条件下运行时，组件串的开路电压值VOC应低于逆变器的最高直流输入电压值；

B、 在当地最高气温条件下运行时，组件串的最大功率电压值Vpm应高于逆变器MPPT工作范围内的最低直流输入电压值；

C、组件串的总电流不高于逆变器的最大直流输入电流值；

D、 输入同一台逆变器的组件串，要通过对组件的参数分选、位置安排，使其电压值之间的差别控制在5%以内。 3．1 系统设计方案

本项目设计采用电池片型号为SST 230-60P(230W)晶体硅电池片的光伏阵列.

考虑温度变化系数,取太阳能电池组件9块一串进行串联,单列串联功率P=230Wp×9×24=49680Wp；单列串联峰值电压为9*29.4=264.6Vdc,逆变器具有MPPT最大功率跟踪,每台逆变器输入阵列功率5520*3=16560Wp系统示意图如下图所示。 图一 组件阵列排布图

图二 系统电气连接图

交流防雷配电柜设计

按照1台50KW的光伏并网单元设计交流配电逆变器的交流防雷配电及计量装置以及并网回路.

每台逆变器的交流输出接入交流配电柜，经交流断路器并入三相交流低压电网发电，并配有发电计量表。交流配电柜装有交流电网电压表和输出电流表，可以直观地显示电网侧电压及放电电流，并在与电网连接的三相交流电源输出侧配有总防雷器。 系统接入电网设计

光伏并网逆变器接入的电网为380VAC/50Hz 三相交流低压电网，使用独立的N线和接地线，该逆变器适应于下表的电网参数。 序号 项目 内容 1 配电系统方式 TN-S母线（独立的N线和PE线） 2 系统电压 AC 380V

3 额定频率 50Hz 4 系统接地方式 中性点直接接地 并网逆变器

本项目采用欧洲原装Danfoss 逆变器。。Danfoss 品牌刚在不久前成为Photon 杂志评出的四大优秀组串逆变器之一。

采用了工业计算机为核心。它的直流输入范围宽，便于光板的连接；并具有三路独立最大功率跟踪的功能，技术参数及性能特点如下：

逆变效率高，最大98%%，欧洲效率高达>97% 具有高达99.9%的输入最大功率跟踪功能

具有三个独立的Mppt 跟踪单元，适应更加复杂的使用环境 直流输入电压250V-1000V，使配置太阳能电池组件更加简便 输出电能品质好，满足国家电网电能质量要求 工作温度范围宽，-25°C ... +60°C

内置电脑控制系统。具有记录运行数据功能，运行控制参数可以设置与调 整，应用适应性好。

安全等级、防护等级高IP54

安装简便，悬挂式安装；安装环境，户内户外均可 运行操作简单，基本实现无人值守的全自动运行。 逆变器性能参数表

太阳能电池组件

作为太阳能系统核心部件，其技术性能和指标对整套系统的长期稳定运行起到至关重要的作用，要求其转换效率要高、使用寿命要长、技术性能稳定；针对技术要求，我们选用我公司高性能的优质产品SST230-36M太阳电池组件，同等额定功率下具有比其它厂家产品更大的输出功率，为蓄电池提供更多的充电电量（AH），长期的充电累积将为整套太阳能发电系统提供更可靠的稳定运行保证，特别是对有效延长抗阴雨天的运行天数非常有价值；太阳电池组件的封装材料和工艺均为世界最领先，确保组件具有超长的使用寿命和长期的稳定性能。

产品特点和优势

我公司产品通过目前国际上最严格的TUV、UL和CE认证，得到欧洲、美国日本等要求最严格国家地区的准入证；

选用高品质的原材料制作生产，确保产品高可靠性和优越的性能，能保证在最恶劣的条件下正常工作；国际上最先进的生产设备和最先进的生产工艺确保了我公司产品的高品质； 产品严格按照ISO质量管理体系生产管理，（测试条件：AM1.5，Ee=1000W/m2，C=25℃）。 8.3 电池板性能

采用高效率制作工艺的单/多晶硅太阳电池片，转换效率在国际标准检测条件（C=25℃，AM=1.5,Ee=1000W/m2）下光电转换效率＞13%；电池片材料为晶体硅（单晶或多晶），光电转换效率＞16%；，使用寿命长达25年，衰减小； 背板采用原产EVI、TPT等材料封装，抗老化；

面板采用原装高透低铁钢化玻璃封装，透光率和机械强度高； 接线盒采用防水防潮设计；

高可靠性，不受地理环境影响，适用于无人职守条件； 阳极氧化铝合金结构边框，轻便、抗机械强度高； 组件使用25年后功率下降不超过使用前的20％；

组件在外加直流电压540V时，1分钟内无击穿现象。 绝缘电阻：≥100MΩ

环境条件：能满足国家标准GB/T14007-92 《陆地用太阳电池组件总规范》及GB／T9535-1998《地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型》规定的各项要求和试验方法，满足标书所提要求。太阳电池在下列条件下连续工作满足其所有性能指标： 环境温度：－50℃～＋85℃ 相对湿度：≤95％ 海拔高度：6500米

一天中最大温度变化：50℃ 最大积雪厚度：20cm 最高风速：36m／s

平均无故障时间（MTBF）：太阳电池组件在20年使用时间内，其平均无故障时间不小于10万小时以上。 电池板品质

完善的工艺和高品质的原材料保证了我们优秀的产品品质：所国际首次规模化生产应用选择性发射极太阳电池等新型材料生产太阳能电池组件.主要产品优势有:

选择性发射极电池(SE)特殊的内部结构大大提高规模化生产的电池片的生产的转换效率.从目前国际主要生产厂家的的平均16%—16.5的平均效率提高的到17%—17.5%.该项技术已经取得国家专利.电池组件主要封装材料均选用国内外知名厂家的产品.所有材料均通过欧盟CE和德国TUV标准认证.

太阳电池组件规格参数

Electrical specifications of SST 230-60P Polycrystalline solar module Type SST 230-60P Electrical typical data Pmpp [Wp] 230 Voc[V] 36.7 Isc[A] 8.54 Vmpp [V] 29.4 Impp [A] 7.83

Practical module efficiency 15.75% Maximum system voitag [V] 1000

Voltage temperature coefficients -0.36%/K Current temperature coefficients +0.03%/K Power temperature coefficients -0.53%/K Series fuse rating[A] 15 Cells 6×10 pieces polycrystalline solar cells series strings (156mm×156mm) Junction box with 6 bypass diodes Cable length 900 mm, 1×4 mm2

Front glass White toughened safety glass, 3.2 mm Cell encapsulation EVA (Ethylene-Vinyl-Acetate) Back composite film

Frame Anodised aluminium profile

Dimensions 1640×990×50mm (L×W×H)

Maximum surface load capacity tested up to 2,400 Pa according to IEC 61215 Hail maximum diameter of 25 mm with impact speed of 23 m?s-1 Temperature range – 40 °C to + 85 °C

The electrical data relates to standard test conditions [STC]: 1,000 W/m2; AM 1,5; 25°C.

performance deviation of Pmpp: -/+ 3%. performance deviation of Voc[V],Isc[A],Vmpp [V] and Impp [A]: -/+ 10%.

certified in accordance with IEC 61215, IEC 61730-1/2.

太阳能电池组件安装支架

监控系统

在系统数据通讯系统中，使用了Danfoss 的ComLynx Datalogger 控制器进行系统监测和数据传输的，可以同时连接20台并网逆变器。该项目中通过RS485 通讯电缆将3台逆变器连接后再与DataLogger 控制器相连即可。

监控系统能够通过监控装置采集光伏电站逆变器和电池方阵等设备运行时相关的实时数据，并对系统运行状态进行详细记录。监控装置具有自诊断功能，能够接收控制中心的指令，并对逆变器和配电柜发送相应数据执行操作。

监控装置能够依据光伏电站所处位置的通讯条件，将采集数据或状态信息通过MODBUS协议的RS485把信息传递给远程控制中心。

监控系统的工作站配有实时数据分析软件与故障分析软件，实时数据分析软件可显示电站中逆变器和电池方阵的相关参数，同时显示系统的运行曲线。故障分析软件可判断出系统中逆变器或电池方阵运行时出现的故障情况及位置，同时发出相应的声光报警。 监控装置能够采集的量和执行的操作：

①数据采集量包括：光伏电站输出的电压、电流、频率、总功率值和三相电压的不平衡度。逆变器的各种故障信息、工作状态；电池方阵的输出电压、电流。

②执行的控制操作：按指定地址切断逆变器的输出；电池方阵的电压输出。 ③信息数据的存储：能够将装置的采集数据和逆变器的故障信息进行存储；可人工进行查阅，并以数据报表的形式打印出来。

系统通讯简图

由上图可指，DataLogger 具有模拟和数字输入通道，可以连接太阳辐射强度，太阳电池组件温度，环境温度等多个外部传感器，同时还有可以接入功率计的数字接口

系统配置和价格(成本预算)

系统方案报价 单位：人民币 序号 名称 规格 单位 数量 单价 总价 1 太阳电池组件 SST 230-60P 块 216 2 太阳能安装支架 套 216 3 汇流箱 8进一出 个 3 4 并网逆变器

TLX15K 台 3

5 交流配电柜 50kw 台 1 6 监控设备 通讯采集单元,环境检测探头 8 电缆1 4mm2 专用直流电缆 米 100 9 电缆2 5*6mm2 米 350 10 电缆线槽 0.5mm 热镀锌 电缆槽 米 200 11 避雷接地 套 1 设备费小计 12 运输费用 13 安装费用 小计 总计

套 1

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