【正文】 .................1914 數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控及通訊系統(tǒng) ..............................................2115 系統(tǒng)防雷、接地設計 ....................................................21 防雷設計 ............................................................21 接地 ................................................................221 項目概況 項目基本情況 工程名稱：皇明教育基地 太陽能光電建筑一體化應用示范項目建設地點：德州市經(jīng)濟開發(fā)區(qū)太陽谷大道工程規(guī)模： 并網(wǎng)光伏。 地理位置、資源概況德州市位于北緯36176。38176。、東經(jīng)115176。117176。之間，黃河下游北岸，山東省西北部。德州光照資源豐富，全市年均日照時2660小時，日照率為61%，累年光照輻射強度達到 5122MJ/m2年，處于全國、全省的較高值區(qū)。此項目的建設既可展示中國在可再生能源開發(fā)利用領域的先進技術(shù)和綠色環(huán)保的理念，又能充分體現(xiàn)工業(yè)區(qū)節(jié)能環(huán)保的特色。太陽能作為可再生能源的一種，則是指太陽能的直接轉(zhuǎn)化和利用。 光伏發(fā)電原理太陽能光伏發(fā)電技術(shù)是通過轉(zhuǎn)換裝置把太陽輻射能轉(zhuǎn)換成電能利用的技術(shù)，光電轉(zhuǎn)換裝置通常是利用半導體器件的光伏效應原理進行光電轉(zhuǎn)換的，因此又稱太陽能光伏技術(shù)。 光伏系統(tǒng)發(fā)電的特點 沒有轉(zhuǎn)動部件，不產(chǎn)生噪音； 沒有空氣污染、不排放廢水； 沒有燃燒過程，不需要燃料； 維修保養(yǎng)簡單，維護費用低； 運行可靠性、穩(wěn)定性好； 根據(jù)需要很容易擴大發(fā)電規(guī)模。系統(tǒng)由太陽電池組件、太陽電池組件屋面安裝鋼架結(jié)構(gòu)、并網(wǎng)逆變器、交（直）流配電設備、升壓變壓器、數(shù)據(jù)采集監(jiān)控設備、線纜及橋架等組成。大學城主體——————————1,789,470 W；大學城光電遮陽————————19,800 W； 大學城會議中心————————137,520W；大學城公寓—————————— 45,400 W；大學城體育場————————— 14,100 W。大學城主體：大學城鋼架面積共計 20639m2，本方案每兩排組件均設有參觀通道及清掃通道。組件朝向正南，每排18 塊組件，每兩排組成一個方陣?？偡逯倒β?1,789,470W。使用 16 進 1 出匯流箱 6 臺，接入 1 個直流 500kW 的防雷配電柜，然后接入 GTI500 并網(wǎng)逆變器。共需此系統(tǒng)兩套。大學城光電遮陽： 用薄膜組件 450 塊，尺寸 1253mm643mm27mm 峰值電壓 31V，開路電壓 40V，峰值功率 44W ，峰值總功率 19,800W。大學城會議中心：1） 、小貝殼組件尺寸為 1580808mm，峰值功率 180W。需此組件 1044 塊，共73,080W；大貝殼組件每 37 塊串聯(lián)為一路，共 28 路，分兩組接入逆變器。15 層安裝光電遮陽，第一層 15窗串聯(lián)，712窗串聯(lián)，接入一臺 逆變器；第二至五層均為 16窗串聯(lián)，712窗串聯(lián)。大學城體育場：1） 、巨型燈：滿天星組件 108 塊，尺寸 82641035，每塊 46W（18V） ，共 4,968W；27 塊一串，每兩串接入一臺 逆變器，共兩臺；2） 、看臺：滿天星組件 71 塊，尺寸 600mm600mm，每塊 16W （） ，共 1,136W；全串接入一臺 逆變器；3） 、拉索燈：普通組件 360 塊，每塊 22W（17v） ，共 7920W；每 30 塊為一串，6 串并聯(lián)接入一臺 逆變器，共兩臺。 獨立光伏發(fā)電方式獨立發(fā)電系統(tǒng)的基本工作原理就是在太陽光的照射下，將太陽電池組件產(chǎn)生的電能通過控制器的控制給蓄電池充電或者在滿足負載需求的情況下直接給負載供電，如果日照不足或者在夜間則由蓄電池在控制器的控制下給直流負載供電，對于含有交流負載的光伏系統(tǒng)而言，還需要增加逆變器將直流電轉(zhuǎn)換成交流電。獨立系統(tǒng)一般也稱為離網(wǎng)系統(tǒng)，多用在偏遠地區(qū)、電網(wǎng)敷設較困難的地區(qū)，也用于太陽能路燈、草坪燈、監(jiān)控攝像頭等系統(tǒng)中作為獨立電源使用。通常還包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)交換、參數(shù)顯示和監(jiān)控設備等。并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)采用的并網(wǎng)逆變器擁有自動相位和電壓跟蹤裝置，能夠非常好的配合電網(wǎng)的微小相位和電壓波動，不會對電網(wǎng)造成影響。并網(wǎng)光伏系統(tǒng)示意圖光伏發(fā)電并網(wǎng)模式的分類光伏并網(wǎng)發(fā)電方式又分為低壓配電側(cè)和高壓輸電側(cè)發(fā)電并網(wǎng)模式。（4）光伏發(fā)電電力就地使用，減少了大量的傳輸、變電損耗。 本工程發(fā)電模式皇明教育基地 并網(wǎng)光伏發(fā)電工程，并網(wǎng)系統(tǒng)通過升壓變壓器接入 10KV 電網(wǎng)。5 太陽能電池組件的安裝結(jié)構(gòu)設計 安裝結(jié)構(gòu)分類簡介目前推廣應用的太陽能光伏發(fā)電工程項目中，太陽能電池板的安裝方式有兩種，一種是地面安裝式光伏發(fā)電系統(tǒng)，即在地面實施土建安裝基礎，然后將太陽能電池板的安裝支架結(jié)構(gòu)在地面基礎上安裝。地面安裝式光伏發(fā)電站 太陽能光電建筑光伏與建筑的結(jié)構(gòu)設計太陽能光電建筑光伏與建筑的結(jié)合有如下兩種方式：（1） 一種是建筑與光伏系統(tǒng)相結(jié)合，把封裝好的的光伏組件安裝在居民住宅或建筑物的屋頂上（BAPV） ，組成光伏發(fā)電系統(tǒng)；（2） 另外一種是建筑與光伏器件相結(jié)合，是將光伏器件與建筑材料集成化，用光伏器件直接代替建筑材料，即光伏建筑一體化（BIPV） ，如將太陽光伏電池制作成光伏玻璃幕墻、太陽能電池瓦等，這樣不僅可開發(fā)和應用新能源，還可與裝飾美化合為一體，達到節(jié)能環(huán)保效果，是今后的發(fā)展光伏建筑一體化的趨勢。1）光伏發(fā)電系統(tǒng)安裝在建筑的屋面部分，形成建筑遮陽屋頂結(jié)構(gòu)，布置光伏發(fā)電板時充分考慮其美觀性。角鋪設在屋面設置的鋼結(jié)構(gòu)支架（熱鍍鋅處理） ，支架標高、位置、光電板布置范圍詳見光伏方陣平面布置圖,光伏基座安裝圖，設計充分考慮其安全性（抗風、抗震、防雷、排水等） 。建筑集成光伏BIPV光伏支架基座主梁采用503角鋼與建筑鋼結(jié)構(gòu)可靠焊接，表面用環(huán)氧漆防腐處理，可滿足抗風、抗震、防雷、排水等要求，同時兼具遮陽屋頂功能。支架與組件之間的連接采用不銹鋼螺栓連接，以風速 30 米/秒的（12 級風）進行結(jié)構(gòu)抗風設計。從建筑、技術(shù)和經(jīng)濟角度來看，光電建筑有以下諸多優(yōu)點：（1） 可以有效地利用建筑物外表面，無需占用寶貴的土地資源，這對于土地昂貴的城市建筑尤其重要；（2） 可原地發(fā)電、原地用電，在一定距離范圍內(nèi)可以節(jié)省電站送電網(wǎng)的投資。光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)在白天陽光照射時發(fā)電，該時段也是電網(wǎng)用電高峰期，從而舒緩高峰電力需求；（4） 光伏組件安裝在建筑的屋頂上直接吸收太陽能，因此建筑集成光伏發(fā)電系統(tǒng)不僅提供了電力，而且還降低了建筑物的溫升；（5） 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)沒有噪音、沒有污染物排放、不消耗任何燃料，具有綠色環(huán)保概念，可增加建筑物綜合品質(zhì)。 光伏組件安裝方向應一致，朝向正南，有利于最大收集太陽輻射。 遮擋設計 應當避免遮擋：對于晶體硅太陽電池組件，很小的遮擋就會引起很大的功率損失，對于整個電站來說，如果過多組件有遮擋，系統(tǒng)直流電壓會大幅度衰降，造成實際發(fā)電量少。一般確定原則：冬至當天早9：00至下午3：00 太陽電池方陣不應被遮擋。D = cosβL，L = H/tan?，? = arcsin (sin? sin?+cos? cos? cosW)。 發(fā)電量計算根據(jù)國家氣象統(tǒng)計資料，結(jié)合德州市歷史太陽輻射量數(shù)據(jù)，估算本工程發(fā)電量約為 232 萬度。Iη1 η1 為從方陣直流輸入效率，包括方陣面上的灰塵遮蔽損失、性能失配及老化、防反充二極管及線路損耗等。 即可得到各個月份系統(tǒng)的發(fā)電量。 光伏組件串聯(lián)數(shù)量的設計依據(jù)逆變器在并網(wǎng)發(fā)電時，光伏陣列必須實現(xiàn)最大功率點跟蹤控制，以便光伏陣列在任何當前日照下不斷獲得最大功率輸出。2）需考慮光伏組件的最佳工作電壓（Vmp）和開路電壓（Voc）的溫度系數(shù)，串聯(lián)后的光伏陣列的Vmp 應在逆變器MPPT范圍內(nèi)，Voc應低于逆變器輸入電壓的最大值。其中：Vmp 和Voc 為在STC 條件下（STC: lrradiance 1000W/m2, Module temperature 25℃, AM=）的太陽電池組件數(shù)據(jù)。光伏電池組件在標準測試條件下峰值電壓 ，開路電壓 。太陽能光伏電池組件串聯(lián)的組件數(shù)量Ns=880/≈，因此，選擇 18 塊串聯(lián)是合適的。光伏組件正常條件下使用壽命不低于25年，在10年使用期限內(nèi)輸出功率不低于90%的標準功率，在20年使用期限內(nèi)輸出功率不低于80%的標準功率。 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)：標準晶體硅太陽電池組件采用的封裝結(jié)構(gòu)為：由低鐵鋼化玻璃一 EVA 一太陽電池一 EVA 一 TPT 層疊封裝后，再組裝鋁合金邊框和接線盒。具有高透光率（膠膜固化后透光率≥％）和抗老化能力；? TPT（聚氟乙烯復合膜）：用于太陽電池組件封裝的TPT至少應該有三層結(jié)構(gòu)：外層保護層PVF具有良好的抗環(huán)境侵蝕能力，中間層為聚脂薄膜具有良好的絕緣性能，內(nèi)層PVF需經(jīng)表面處理和EVA具有良好的粘接性能。詳細參數(shù)如下：規(guī)格型號 HG295開路電壓 Voc(V) 最大工作電壓 Vmp(V) 短路電流 Isc(A) 最大工作電流 Imp(A) 最大功率 Pmp(W) 295組件實際效率 ηc(%) %電池片數(shù)量及連接 72（126）最大系統(tǒng)電壓(V) 1000VDC外形尺寸(mm) 195699250重量(kg) 8 光伏并網(wǎng)逆變器本工程光伏并網(wǎng)逆變器選擇株洲南車時代電氣股份有限公司生產(chǎn)制造的GTI500型4臺集中型并網(wǎng)逆變器。本公司根據(jù)光伏系統(tǒng)的特點，設計了光伏陣列匯流箱，該匯流箱的每路電池串列輸入回路配置了耐壓為1000V 的高壓熔絲和光伏專用防雷器，并可實現(xiàn)直流輸出手動分斷功能。該匯流箱具有以下特點：防護等級IP65，防水、防灰、防銹、防曬、防鹽霧，滿足室外安裝的要求；可同時接入16路電池串列，每路電池串列的允許最大電流16A；每路接入電池串列的開路電壓值可達1000V；每路電池串列的正負極都配有光伏專用中壓直流熔絲進行保護，其耐壓值為DC1000V；直流輸出母線的正極對地、負極對地、正負極之間配有光伏專用中壓防雷器，其額定電流≥15KA，最大電流≥30KA；直流輸出母線端配有可分斷的直流斷路器。主要性能特點如下：每個500KW并網(wǎng)逆變器配置1個直流500KW的防雷配電柜；每個直流防雷配電單元具有6路直流輸入接口，可接6臺匯流箱；每路直流輸入側(cè)都配有可分斷的直流斷路器和防反二極管；直流母線輸出側(cè)都配置光伏專用防雷器，其額定電流≥20KA，最大電流≥40KA；直流母線輸出側(cè)配置1000V直流電壓顯示表。交流配電柜選用 GCK 型低壓抽出式開關柜，設置專用標識。交流防雷配電柜主要是通過配電給逆變器提供并網(wǎng)接口，該配電柜含網(wǎng)側(cè)斷路器、防雷器，配置發(fā)電計量表、逆變器并網(wǎng)接口及交流電壓電流表等裝置。每臺交流配電柜裝有交流電網(wǎng)電壓表和輸出電流表，可以直觀地顯示電網(wǎng)側(cè)電壓及發(fā)電電流。電氣連接應有牢固的機械強度使熱循環(huán)引起的松動減小到最小并提供足夠的電源線扣。導線連續(xù)通過的最大電流額定值應不小于總陣列短路電流的 125%，并且不小于導線過電流保護器件的額定值。支架采用鋼結(jié)構(gòu)支架（熱鍍鋅處理） 。13 接入電網(wǎng)方案光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的電網(wǎng)接入有低壓接入和高壓接入兩種方案。根據(jù)是否允許向公用電網(wǎng)逆向發(fā)電來劃分，分為可逆流并網(wǎng)系統(tǒng)和不可逆流并網(wǎng)系統(tǒng)。不可逆流并網(wǎng)系統(tǒng)對于不可逆流并網(wǎng)系統(tǒng)，一般有兩種解決方案：? 系統(tǒng)安裝逆功率檢測裝置，與逆變器進行通訊，當檢測到有逆流時，逆變器自動控制發(fā)電功率，實現(xiàn)最大利用并網(wǎng)發(fā)電且不出現(xiàn)逆流采用雙向逆變器+蓄電池組，實現(xiàn)可調(diào)度式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)可調(diào)度式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，配有儲能環(huán)節(jié)(目前一般采用蓄電池組)。并網(wǎng)發(fā)電功率由測控裝置根據(jù)當?shù)刎摵傻膶嶋H功率來調(diào)整，在光照能量不足時，可由蓄電池提供能量。 （三）本工程并網(wǎng)系統(tǒng)接入10KV電網(wǎng)（接入系統(tǒng)最終以接入系統(tǒng)審查意見為準）裝置：10kV配電裝置選用戶內(nèi)成套裝置KYN2812，鎧裝移開式交流金屬封閉開關柜共計5臺，其中2臺作為變壓器的進線柜，一套聯(lián)絡、母聯(lián)柜，1臺計量柜，1臺出線柜，均采用加強絕緣結(jié)構(gòu)，三相交流50赫茲的戶內(nèi)成套配電裝置。本開關能滿足GB390DL40IEC298等標準要求，并具有防止誤操作斷路器，防止帶負荷推拉手車、防止帶電關合接地開關、防止接地開關在接地位置送電和防止誤入帶電間隔等“五防功能。14 數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控及通訊系統(tǒng)光伏系統(tǒng)數(shù)據(jù)檢測、遠傳是采用太陽能專用工控機、數(shù)據(jù)采集器和顯示裝置及與其配套的太陽能專用監(jiān)控軟件來檢測、遠傳太陽輻射量、光伏組件直流輸入電壓、電流、溫度、逆變器輸入/輸出電壓及電流及輸出計量等。所謂分布式數(shù)據(jù)采集，就是利用電量隔離變送器、溫度傳感器、太陽輻射測量儀等設備就近分散采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，通過智能數(shù)據(jù)采集模塊的RS485串行數(shù)據(jù)總線技術(shù)將采集到的數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)采集器，然后通過以太網(wǎng)連接監(jiān)測計算機，監(jiān)測計算機進行集中的數(shù)據(jù)統(tǒng)計和處理。本工程應采