光伏发电项目方桉设计-完整版 - 图文

1 项目概况

本项目计划在 AA市 XX绿色能源工业园内建设大型的建筑一体化并网光伏电站。系统安装在院内三个大型厂房的屋顶，系统总装机容量达到 9.31MW，安装面积 70000m2，预计项目总投资为 33516 万元。

1.1 AAXX 光伏科技有限公司简介

XX 集团介绍（硅料-电池-组件完整产业链）

XX 光伏介绍（公司资金、 生产规模、 公司以往项目。 可以重点强调 XX 为广东最早、最大的太阳电池生产企业，以及 XX 以前做的光伏建筑一体化项目。

1.2 项目意义 1.2.1 推动行业发展

近年来，光伏产业迅速发展，世界太阳电池年产量在最近十年内保持了30%以上的增速，2007 年年增长率达到了50%，2008 年年增长率甚至达到了100%，年产量达到 6.85GW。太阳电池产量迅速增加的动力来自于世界对太阳能等清洁能源持续增长的需求。2008 年世界光伏系统新装机容量达到 5.95GW，比 2007年增长了 110%。 按照目前光伏组件 4.5$/W 的价格计算， 世界光伏市场规模接近三百亿美元。借着世界光伏产业迅速发展的机遇，一批国内光伏企业经过努力，获得了世界瞩目的发展。2008 年，中国太阳电池产量占全球产量的 44%，达到3.0GW。但是，国内光伏企业面临着市场完全依赖国外的困境，要保持国内光伏企业长期健康的发展，必须尽快打开国内市场。

09年3月，国家颁发了《关于加快推进太阳能光电建筑应用的实施意见》以及《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法》，计划以财政补助的方式推动光电建筑应用示范项目的实施。 国内光伏建筑一体化市场有望在近期得到快速的发展。但是，目前国内市场缺少高质量的光伏建筑一体化示范性项目作为指引和参考，国内关于光伏建筑一体化方面的国家标准仍然没有出台。这两点不利于国内光伏市场的发展。

本项目计划在 AA 市 XX 绿色能源工业园建设 9.31MW 的光伏应用系统。本项目的实施将有利于：

A. 落实国家开拓国内光伏市场的政策， 促进光伏系统特别是与建筑一体化的光伏系统在国内的应用；

B. 为日后的光伏建筑一体化项目提高参考和借鉴；

C. 积累建筑一体化光伏系统设计、施工和使用的经验，为制定相关国家标 准提供参考。

1.2.2 提高城市形象

本项目的实施将使 XX 绿色能源产业园建设成为集太阳电池生产和应用的绿色能源示范基地， 反映 AA 市近年来对绿色能源发展的重视， 反映 AA 市坚持环境与经济和谐发展的城市文化理念。

1.2.3 扩大内需

本项目预计总投资 3.35 亿元，除了购买光伏组件外，还需要购置大量的安装支架、电缆电线、逆变器以及电力电子控制设备，此外还需要雇请相关施工、监测人员， 这些方面的投资预算接近 2 亿元。 本项目的实施将有利于带动相关下游产业的发展，并为 AA 地区提供大量的就业岗位。

1.2.3 保护环境

本项目有利于促进节能减排政策的落实， 以及市民环保节能意识的提高。长期以来，我国的能量消耗巨大。我国巨大的能量需求多数以燃烧化石能源来满足，煤炭占了我国能源消费总量的 70%。大量燃烧煤炭导致了严重的大气污染，造成人们生活环境的恶化。我国能源消耗中，建筑能耗占了 1/4 的份额。 与建筑结合的光伏发电系统是一种主动的节能方式应当受到重视。 本项目安装光伏发电系统总量达到 9.31MWp， 首年年发电量为 828.59 万度， 可以减少排放二氧化碳 8401.9吨、二氧化硫 77.6 吨，氮氧化合物 22.6 吨。光伏系统的设计寿命为 25 年，25年内共发电 18,843 万度， 共减少排放二氧化碳 191,000 吨、 二氧化硫 1,764 吨、氮氧化合物 514 吨。此外，本项目的实施反映 AA 市落实节能减排政策的决心，有利于提高市民的环保节能意识。

1.3 项目特色

规模大本项目的总装机容量达到 9.31MW，是目前已建成的国内最大光伏建筑一体化项目——崇明岛 1MW 光伏发电项目系统规模的 9 倍。

设计质量高本项目以 XX 光伏科技有限公司为依靠， 联合 XX 太阳能系统研究所进行项目的考察和设计。项目设计充分体现光伏建筑一体化示范项目的美观性、先进性、稳定性以及展现性。

2 项目可行性

2.2.1 AA 市日照资源

AA 市现辖区域在东经 113°31′至 114°15′、北纬 22°39′至 23°09′之间，年平均日照 1940 小时， 日照资源丰富。AA 各月的气候情况如表 2.1 所示。AA 各月平均气温都在 27°C 以下，夏季辐照充足，非常适合光伏发电的应用。

2.2.2 技术可行性

目前，光伏发电已经在国内外得到许多成功的应用， 光伏建筑一体化并网发电系统的技术已经成熟。 图 2.2 和图 2.3 展示了国内、 外两个光伏建筑一体化项目的成功例子。

2.2.3 经济可行性

考虑国家国家补贴为 20 元/瓦，AAXX 光伏建筑一体化并网发电项目初始投资为 14896 万元。系统首年发电量 828.59 万度，在考虑衰减的情况下，系统在25 年的生命周期内共发电18843万度，平均每年753.72万度。假设能源成本为1元/度，则该项目每年能节约能源成本753.72万元。项目投资回收期为14 年。此外， 使用太阳能光伏发电将减少火力发电所导致的环境污染， 从而减少国家治理污染的支出，具有难以估量的间接收益。综上所述，本项目在经济上是可行的。

3 项目建设条件

本项目的实施地在AA市XX绿色能源工业园，光伏发电系统计划安装在园内三个大型厂房的屋顶。厂房的外观如图3.1所示。A、B、C三个厂房屋顶的面积分别为xxx，均是南偏东20度走向，屋顶为人字形斜面结构，倾角为3度，屋顶等距分布有 0.5 米宽的采光带。

厂房采用钢结构，屋顶铺设彩钢板，建筑承重为xxxkg/m2，光伏组件及导轨的重量为 XXkg/ m2，因此该屋顶可以承受光伏组件的重量。 各厂房屋顶表面平整，没有任何障碍物，非常适合安装光伏系统。

每个厂房楼顶中央安装有5米高的矩形排气口，形状规则，除此之外没有其它遮挡物。排气口只有在辐照强度很低的清晨和黄昏对附近的小面积造成阴影，系统设计时沿排气口预留一定的距离可以避免阴影对光伏系统的影响。此外，C区厂房现有的烟囱位于厂房北方，不会对光伏系统造成遮挡。除此之外，厂房附近没有其它高大建筑，因而不会对光伏系统造成遮挡。 综上所述，XX 绿色能源工业园适合建设光伏发电系统。

6 项目方案设计

6.1 系统构成

XX 绿色能源工业园并网型光伏系统主要由光伏组件方阵、直流汇线盒、直流配电柜、逆变器、交流配电柜以及与市电并网切换装置等部分构成。 光伏阵列由太阳能电池组件构成，光伏阵列安装在厂房屋顶上。同时，光伏阵列按照合理的组串方式接入汇线盒，然后接入直流配电柜，汇线盒和直流配电柜中包括防雷保护装置以及短路保护等功能。经过直流部分的汇流调整之后，直流输出接入逆变器。 下图 6.4 是各个子系统中光伏组件与并网型逆变器间的连接图。

6.2 光伏组件选型

XX 厂房屋顶光伏系统选用 XX 光伏科技有限公司生产的 CSG170S1-35 型单晶硅光伏组件，该组件基本性能参数如下：

组件的 IV 曲线图如下所示：

图 4.10 CSG170S1-35 组件的 IV 曲线图 图 4.11 组件外观尺寸示意图

本项目共使用XX光伏科技有限公司生产的CSG170S1-35型号单晶硅光伏组件54758块组件，系统安装总功率为9.31MWp，安装光伏组件面积约为m2

6.3 光伏组件布置方案

综合考虑系统的美观性和发电性能，本项目计划把光伏组件平铺安装在厂房 原有屋顶之上。光伏组件的排布如图 6.1 所示。

图6.1光伏组件安装位置

光伏组件平行于建筑物走向平铺布置在原有屋顶之上，倾角为3度。这样一方面有利于光伏系统排水自洁；另一方面使光伏系统与原有建筑和谐结合，保证了建筑整体美观性。此外，由于建筑走向为南偏东20度，所以东侧组件安装方位角为110 度，西侧组件安装方位角为70度。这样使光伏组件与建筑平行安装，保持建筑的美观性。

光伏组件采用铝合金或镀锌铁导轨进行固定， 导轨由屋顶钢结构连接、固定。组件与屋顶之间留出 30 厘米高的空间，以利于通风，降低组件工作时的温度。 由于光伏组件为平铺安装， 组件之间不会造成阴影遮挡， 所以本系统采用紧密排布的方式进行安装。 每 4 排组件之间留出 0.5 米宽的过道，以便于系统的维护。此外，为了不影响建筑的采光，屋顶采光带附近约1米范围不安装光伏组件。为了避免排气口造成的阴影遮挡， 排气口附件 5 米范围不安装光伏组件。光伏组件的具体排布见附件。

本系统选用 XX 光伏科技有限公司生产的 CSG170S1-35 型单晶硅光伏组件，该组件的性能参数见 4.5 。整个系统由 45926 个光伏组件组成，总装机容量为 9.31MWp。各屋顶不同方向安装光伏组件的数量如表 6.1 所示。

6.4 逆变器选型

XX 是大型的生产型企业，对用电的安全，质量、可靠性等都有很高的要求，而逆变器作为其中重要的电气设备， 其质量和稳定性直接影响光伏发电系统的发电质量和系统稳定性， 所以， 建议采用拥有国际先进光伏逆变技术的生产厂家的成熟产品。

该光伏系统选择使用 SMA 公司生产的高性能 Sunny Central 系列并网光伏逆变器，该逆变器为三相集中式逆变器，其基本参数如下：

型号 最大直流输入功率（kWp） 最大直流输入电压（V） MPPT电压范围（V） 最大输入电流(A)

SC100 110 900 450-900 SC150 175 880 450V-820V SC200HE 235 880 450V-820V SC350HE 410 880 450 V-820 V 235 354 472 827

额定输出功率(kWp) 并网电压范围(V) 并网频率范围(Hz) 最大效率（%） 100 150 200 3 x 270 V ± 10 % 50 Hz / 60 Hz 97.3 350 3 x 270 V ± 10 % 50 Hz / 60 Hz 97.5 400 V ± 10 % 400 V ± 10 % 50 Hz / 60 Hz 50 Hz / 60 Hz 97.6 95.3 表 5.2 并网光伏逆变器基本参数

6.5 逆变器配置方案

为了减少电能损失，并提高光伏系统的稳定性，本项目把整个系统分为多个

子系统，每个系统配置一台逆变器。

A区光伏系统分为14个子系统，东西两部分系统完全对称，各分为7个子系统，命名为AE1 ~ 7 和 AW1 ~ 7。B 区东西两侧对称分为10个子系统，命名为 BE1 ~ 5和 BW1 ~ 5。C 区分为3个子系统，命名为 C1 ~ 3；D区分为3个子系统，命名为 D1 ~ 3。根据各子系统安装光伏组件的数量，配置容量相当的逆变器，如表 6.3 所示。

本项目使用的逆变器型号和数量如表 6.4 所示

6.6 汇线盒配置方案

由于光伏组件数量庞大，而逆变器的输入端有限，所以光伏组件适当串并联后必须先进入汇线盒再接入逆变器。

本项目选用定制的直流防雷汇线盒，该汇线盒具有以下特点： A）12路光伏支路接入汇流； B）具有直流输入防雷保护； C）实现各光伏支路直流保护；

D）防护等级为 IP65，满足室外安装要求； 各子系统配置的汇线盒数目如表 x 所示。

6.7 通讯与监控方案

监控系统主要由逆变器来实现，可以选用 SMA 的数据记录器 WebBox 来进行逆变器系统的运行数据和工作状态的记录和检测。WebBox 可以和网络和本地计算机连接，可以实现与逆变器的数据连接交换，并提供数据分析、报告与演示等功能。在任何可以连接 Internet 的地方都可以显示电站的运行情况，并提供年、月、日的运行报告。通过这些设备采集的数据，可以掌握系统的运行情况， 大大方便了系统维护工作。

同时，可以在 XX 绿色能源工业园等明显位置，安装大型屏幕显示器，将太阳能光伏发电系统的相关信息直观展示出来，如实时发电量， 直流电压，直流电流，交流电压及电流，历史发电量，减排CO 2 的量等。让市民可以真切的感受到光伏系统的节能减排效果。下图 6.5 是光伏系统的监控示意图。

6.8 直流防雷汇流箱设计

直流防雷汇流箱的作用是根据逆变器输入的直流电压范围，把一定数量的规格相同的光伏组件串联组成1个光伏组件串列，再将若干个串列接入光伏阵列防雷汇流箱进行汇流，通过防雷器与断路器后输出，便于逆变器的接入。将每1 个光伏组件串列的正负极分别与光伏专用直流保险丝相连，再通过汇流端子与断路器后输出，向逆变器提供直流电压输入。雷电分为直击雷和感应雷。直击雷是指雷电直接落到太阳能电池组件阵列、交直流配电线路、电气设备以及配线等处。 感应雷是指由静电感应或电磁感应形成的雷。光伏发电系统的防雷分为防直击雷、防感应雷。

6.8.1 防直击雷设计

太阳能光伏阵列的结构件通过接地体接地防止直击雷， 即太阳能光伏阵列的金属支架及其它金属构件均应与屋面避雷带或防雷引下线可靠连接。一般情况下防雷接地电阻应小于30 Ω，对于大型比较重要的供电系统要求接地电阻小于10 Ω。XX博物馆属于大型公共设施，供电安全和供电可靠性要求较高，建议接地电阻小于10 Ω。而且光伏系统对接地电阻值要求比较严格，要求通过电阻测量仪器对接地电阻进行实测，建议采用复合接地体。

6.8.2 防感应雷设计

为防止感应雷对光伏发电系统的设备器件造成损坏，需在光伏阵列的直流输出端安装光伏专用高压防雷模块，模块安装在直流汇线盒或直流配电柜内，采用串接断路器再并入主电路的正负极的连接方式。

上图为直流防雷汇流箱的结构，其主要参数如下： · 可连接 6/12 路太阳电池串列，每路电流最大可达 10A · 光伏阵列电压范围200V ～ 900V · 光伏专用直流保险丝，耐压值不小于 DC1000V · 输入阵列正负极连接线径： 4mm2 · 输出正负极与地线线径： 25mm2 · 直流总输出空开 750V/63A · 输出端子大小 PG16/PG21 · 防护等级 IP65· 环境温度－25 ℃～ +60℃ · 环境湿度0 ～ 99 ％ · 宽/高/ 深（mm）400×500×180 · 重量 16kg

系统绝缘应满足以下要求：

（1）绝缘电阻：各带电回路与地之间的绝缘电阻应不小于10M Ω；

（2）绝缘强度：带电回路两导体之间及任一导体与机壳 (或地) 之间，按照其额定绝缘电压分级，应能承受规定的50Hz 正弦试验电压1min.不出现击穿和飞弧现象，漏电流不大于 10mA 。

6.9 交流防雷配电柜设计

交流配电柜采用瑞士ABB公司生产的UniGear ZS1 设备。

UniGear ZS1 单母线开关设备是一种铠装式金属封闭中压开关设备， 适宜户内安装。该开关柜的结构为单层中置式，各隔室通过金属隔板相互隔离， 同一隔室的各部件以空气做为绝缘介质。

UniGear ZS1 单母线开关设备是模块型式的开关设备，由若干标准单元组合而成。通过单元的组合及元件仪表的选取，该产品易于组成多种解决方案。开关设备的各功能单元通过了内部燃弧试验，满足 IEC62271-200 : 附录AA∶A 类可触及性：判据1～5的要求。开关设备维护和服务均可在柜前进行，主开关和接地开关均可在柜前闭门操作，开关设备可靠墙安装。UniGear ZS1单母线开关设备可装设真空断路器、真空接触器装设在同一型号开关柜上的主开关都是可互换的， 这使得单一用户界面的应用成为可能，即 ABB 可为用户提供标准统一的服务、维护和运作。 ABB 还可提供固定式负荷开关柜，完善了主开关的应用范围。开关设备可装设传统的互感器和保护继电器，也可装设新型的传感器和智能型控制 / 保护单元。

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