【文章內(nèi)容簡介】 ）體積和重量寬/高/深（mm）820/1984/646重量（kg）643 光伏陣列設(shè)計及布置方案 光伏方陣容量 以教學(xué)樓D座為例進(jìn)行設(shè)計，D座樓頂并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)將采用分布式并網(wǎng)的設(shè)計方案，單臺并網(wǎng)逆變器裝機容量為100KW， 交流電網(wǎng)實現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電。下面以單機100KW光伏組件匯入并網(wǎng)逆變器為例，進(jìn)行并網(wǎng)電站的設(shè)計。本項目的電池組件可選用英利公司自產(chǎn)的功率245Wp 的多晶硅太陽電池組件，開路電壓約為 。根據(jù)SG100k3并網(wǎng)逆變器的 MPPT 工作電壓范圍（450V～820V）， 每個電池串列按照 20 塊電池組件串聯(lián)進(jìn)行設(shè)計，100kW 的并網(wǎng)單元需配置 20 個電池串列，逆變器裝機容量為100KW，需太陽能電池板共400塊。為了減少光伏電池組件到逆變器之間的連接線，以及方便維護操作，建議直流側(cè)采用分段連接，逐級匯流的方式連接，即通過光伏陣列防雷匯流箱（簡稱“匯流箱”）將光伏陣列進(jìn)行匯流。此系統(tǒng)還要配置直流防雷配電柜，該配電柜包含了直流防雷配電單元。其中：直流防雷配電單元是將匯流箱進(jìn)行配電匯流接入SG100k3逆變器；經(jīng)三相計量表后接入電網(wǎng)。另外，系統(tǒng)應(yīng)配置 1 套監(jiān)控裝置，可采用 RS485 或 Ethernet（以太網(wǎng)）的通訊方式，實時監(jiān)測并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的運行參數(shù)和工作狀態(tài)。100KW光伏并網(wǎng)發(fā)電示意圖如圖61所示。圖64 并網(wǎng)發(fā)電示意圖本項目光伏組件鋪設(shè)在工程學(xué)院的各個樓頂?shù)奈菝嫔?。?44 沈陽工程學(xué)院分布式光伏電站項目匯總表名稱樓頂面積（m2）裝機容量(kW)國際交流中心1368大學(xué)生活動中心3786行政樓2667教學(xué)樓A座2636教學(xué)樓B座1105教學(xué)樓C座3038教學(xué)樓D座2966實訓(xùn)A座2556實訓(xùn)B座2265實訓(xùn)C座2660實訓(xùn)D座2642實訓(xùn)E座2887實訓(xùn)F座2568圖書館2238科技園1452綜合服務(wù)中心1080宿舍樓*1112419獨身公寓1092外教公寓1600教工食堂1698學(xué)生1食堂900學(xué)生2食堂485學(xué)校醫(yī)院691學(xué)校浴池605學(xué)校變電所320學(xué)校物業(yè)辦公室612總計58336 光伏子方陣設(shè)計 光伏子方陣容量 考慮到房屋的實際情況每個光伏方陣容量、匯流箱、直流匯流屏及逆變器等因素，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較后確定光伏子方陣的容量為 100kW 和50kW。 光伏組件布置方式 根據(jù)選定的光伏組件和逆變器形式與參數(shù)，結(jié)合逐時太陽能輻射量與風(fēng)速、氣溫等數(shù)據(jù)，確定晶硅光伏組件組串?dāng)?shù)為：20，匯流形式為：12進(jìn)1出。 光伏組件支架設(shè)計 本項目光伏組件直接安裝在支架上。 匯流箱布置方案 匯流箱安裝在支架或鋼構(gòu)上，具有防水、防灰、防銹、防曬，防雷功能，防護等級IP65 及以上，能夠滿足室外安裝使用要求；安裝維護簡單、方便、使用壽命長。直流匯流箱為12路輸入1路輸出，帶防雷模塊。柜體可采用的不銹鋼板，不銹鋼板的厚度≥；框架和外殼具有足夠的剛度和強度，除滿足內(nèi)部元器件的安裝要求外，還能承受設(shè)備內(nèi)外電路短路時的電動力和熱效應(yīng)，不會因設(shè)備搬運、吊裝、運輸過程由于受潮、冷凍、撞擊等因數(shù)而變形和損壞。柜體的全部金屬結(jié)構(gòu)件都經(jīng)過特殊防腐處理，以具備防腐、美觀的性能；通過抗震試驗、內(nèi)部燃弧試驗；柜體采用封閉式結(jié)構(gòu)，柜門開啟靈活、方便；元件特別是易損件安裝便于維護拆裝，各元件板應(yīng)有防塵裝置；柜體設(shè)備要考慮通風(fēng)、散熱；設(shè)備應(yīng)有保護接地。匯流箱進(jìn)線配置光伏組件串電流檢測模塊，模塊電源自供；功耗小于 15W；串行通訊接口1 個，RS485 方式；采樣處理12路光伏電池板電流（0～12A），%。 可根據(jù)監(jiān)控顯示模塊對每路電流進(jìn)行測量和監(jiān)控，可遠(yuǎn)程記錄和顯示運行狀況，無須到現(xiàn)場。 年上網(wǎng)電量估算 光伏發(fā)電系統(tǒng)效率分析 并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的效率是指:系統(tǒng)實際輸送上網(wǎng)的交流發(fā)電量與組件標(biāo)稱容量在沒任何能量損失的情況下理論上的能量之比。標(biāo)稱容量 1kWp 的組件，在接受到 1kW/ m2太陽輻射能時理論發(fā)電量應(yīng)為 1kWh。 根據(jù)太陽輻射資源分析所確定的光伏電站多年平均年輻射總量，結(jié)合初步選擇的太陽能電池的類型和布置方案，進(jìn)行光伏電站年發(fā)電量估算。光伏系統(tǒng)總效率暫按75%計算。 年上網(wǎng)電量估算 多晶硅組件在光照及常規(guī)大氣環(huán)境中使用會有衰減，光伏組件的光電轉(zhuǎn)換效率衰減速率為第2年不超過 2％，10年不超過10％，25年衰減不超過20%。( kWh/)，( kWh/)計算。全年發(fā)電量約等于：＝=光伏電站占地面積大，直流側(cè)電壓低，電流大，導(dǎo)線有一定的損耗，本工程此處損耗值取2%。大量的太陽能電池板之間存在一定的特性差異，不一致性損失系數(shù)取3%；考慮太陽能電池板表面即使清理仍存在一定的積灰，遮擋損失系數(shù)取5%；光伏并網(wǎng)逆變器的效率（無隔離變壓器，歐洲效率）約為98%～%，%。考慮到光伏電廠很少工作在滿負(fù)荷狀態(tài)，絕大多數(shù)時間都工作在較低水平，且晚上不發(fā)電時還存在空載損耗，故本工程逆變器效率按98%計算，升壓變壓器效率按98%考慮（兩級升壓，損耗需考慮兩次）；早晚不可利用太陽能輻射損失系數(shù)3%，光伏電池的溫度影響系數(shù)按2%考慮，其它不可預(yù)見因素?fù)p失系數(shù)2%。系統(tǒng)效率為：98%97%95%98%98%98%97%98%98%=%全年上網(wǎng)電量約等于：%＝=：247。=組件使用10年輸出功率下降不得超過使用前的10%：組件使用20年輸出功率下降不得超過使用前的20%：組件使用壽命不得低于25年。在計算發(fā)電量時，需要主要考慮以下?lián)p失：交、直流線路損失3%；光伏組件表面塵土遮蓋損失8%10%；逆變器損失5%10%；環(huán)境溫度造成的發(fā)電量損失2%；折合以上各折減系數(shù)，光伏系統(tǒng)總效率為75％。根據(jù)太陽輻射能量、系統(tǒng)組件總功率、系統(tǒng)總效率等數(shù)據(jù),。預(yù)測發(fā)電量＝系統(tǒng)容量光伏組件表面輻射量系統(tǒng)總效率。按以上公式計算，將水平面的太陽輻射折算到單軸跟蹤系統(tǒng)的光伏陣列平面上進(jìn)行仿真計算， 沈陽工程學(xué)院校園內(nèi)可鋪設(shè)太陽能電池方陣的建筑樓頂總面積為58336平方米，，, ，考慮系統(tǒng)25年輸出衰減20%。7 電氣 電氣一次 設(shè)計依據(jù) SJ/T111271997 《光伏（PV）發(fā)電系統(tǒng)過電壓保護—導(dǎo)則》 GB/T 199392005 《光伏系統(tǒng)并網(wǎng)技術(shù)要求》 GB/Z 199642005 《光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)定》 GB/T 200462006 《光伏系統(tǒng)電網(wǎng)接口特性》（IEC 61727：2004） GB 123262000 《電能質(zhì)量電壓波動和閃變》 GB123252003 《電能質(zhì)量電力系統(tǒng)供電電壓允許偏差》 GB／T145491993 《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》 GB500572000 《建筑物防雷設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》 DL/T 4482000 《電能計量裝置技術(shù)管理規(guī)程》 GB502172007 《電力工程電纜設(shè)計規(guī)范》 DL/T4042007 《 ～ 》 GB/T 155431995 《電能質(zhì)量 三相電壓允許不平衡度》 GB/T159451995 《電能質(zhì)量 電力系統(tǒng)頻率允許偏差》 GB 42082008 外殼防護等級（IP 代碼） GB/ 低壓電器外殼防護等級 DL/T 50442004 電力工程直流系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)規(guī)程 接入電網(wǎng)方案 接入特點與方式：※ 就近低壓并網(wǎng)，降低損耗，提高效率；※ 局部故障檢修時不影響整個系統(tǒng)的運行；※ 用電高峰時提供大量電力，有助于城市電網(wǎng)調(diào)峰；※ 便于電網(wǎng)的投切和調(diào)度；※ 方便運行維護；國家電網(wǎng)在《分布式電源接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》中指出：“分布式電源總?cè)萘吭瓌t上不宜超過上一級變壓器供電區(qū)域內(nèi)最大負(fù)荷的25%”。①采用低壓接入模式的DGPV，建議其容量小于所接入中壓配電變壓器最大負(fù)荷40%。以配電變壓器的容量為400kVA計，若其負(fù)載率為50%，則建議采用低壓接入模式的DGPV容量小于80kVA。②采用中壓分散接入模式的DGPV，建議其容量要小于所接入中壓饋線最大負(fù)荷的40%。以YJY223300為例，若采用單環(huán)網(wǎng)接線。③采用專線接入模式的DGPV，建議其容量要小于所接入主變壓器最大負(fù)荷的25%。其中，，()～10MVA的DGPV只能采用35kV專線接入更高等級的變電站中低壓側(cè)母線。本系統(tǒng)采用的三相并網(wǎng)逆變器直接并入三相低壓交流電網(wǎng)（AC380V，50Hz），使用獨立的N線和接地線，適應(yīng)的電網(wǎng)參數(shù)如表所示： 電網(wǎng)參數(shù)表序號項目內(nèi)容1配電系統(tǒng)模式TNS母線（獨立的N線和PE線）2系統(tǒng)電壓AC380/220V3額定頻率50Hz4系統(tǒng)接地方式中性點直接接地并網(wǎng)系統(tǒng)接入三相400V或單相230V低壓配電網(wǎng)，通過交流配電線路給當(dāng)?shù)刎?fù)荷供電，由于分布式電源容量不超過上一級變壓器供電區(qū)域內(nèi)最大負(fù)荷的25%，所有光伏發(fā)電自發(fā)自用。 直流防雷配電柜 光伏陣列匯流箱通過電纜接入到直流防雷配電柜， 按照100KW并網(wǎng)逆變發(fā)電單元進(jìn)行設(shè)計，需要配置1臺直流防雷配電柜PMDD100K（100KW），主要是將匯流箱輸出的直流電纜接入后，經(jīng)直流斷路器和防反二極管匯流、防雷，再分別接入1臺SG100k3并網(wǎng)逆變器，方便操作和維護。圖71 直流防雷配電柜系工作原理圖直流防雷配電柜的性能特點如下：1）每臺直流防雷配電柜按照100KW配電單元設(shè)計，與100KW并網(wǎng)逆變器匹配；2）每臺直流防雷配電柜可接入15臺匯流箱；3）直流輸入回路都配有可分?jǐn)嗟闹绷鲾嗦菲骱头婪炊O管，防反二極管的目的是防止匯流箱之間出現(xiàn)環(huán)流現(xiàn)象，斷路器選用ABB品牌；4）直流輸出回路配置光伏專用防雷器，選用菲尼克斯品牌；5）直流輸出回路配置1000V直流電壓顯示表；。 防雷及接地為了保證本工程光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)安全可靠，防止因雷擊、浪涌等外在因素導(dǎo)致系統(tǒng)器件的損壞等情況發(fā)生，系統(tǒng)的防雷接地裝置必不可少。用戶可根據(jù)整個系統(tǒng)情況合理設(shè)計交流防雷配電、接地裝置及防雷措施。系統(tǒng)的防雷接地裝置措施有多種方法，主要有以下幾個方面供參考：（1）地線是避雷、防雷的關(guān)鍵，在進(jìn)行太陽電池方陣基礎(chǔ)建設(shè)的同時，采用40扁鋼，添加降阻劑并引出地線，引出線采用10mm2銅芯電纜，在光伏板周圍敷設(shè)一以水平接地體為主，垂直接地體為輔，聯(lián)合構(gòu)成的閉合回路的接地裝置，供工作接地和保護接地之用。該接地采用方孔接地網(wǎng)，埋深在電池支架基礎(chǔ)的下方，接地電阻按《交流電氣裝置的接地》DL/T 621 1997中的規(guī)定進(jìn)行選擇應(yīng)不大于4Ω。接地網(wǎng)壽命按30年計算。接地裝置符合《高壓輸變電設(shè)備的絕緣配合》《電氣裝置安裝工程施工及驗收規(guī)范》中的規(guī)定。（2）直流側(cè)防雷措施：電池支架應(yīng)保證良好的接地，光伏電池陣列連接電纜接入光伏陣列防雷匯流箱，匯流箱內(nèi)已含高壓防雷器保護裝置