太阳能光伏电站设计_本科毕业设计

太阳能光伏电站 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 _本科毕业设计 目 录 一、设计工程概况 .............................................. 1 1.1 项目地理位置 .............................................. 3 1.2 建筑类型 .................................................. 3 1.3 建筑面积和安装容量 ........................................ 3 1.4 建设条件 .................................................. 4 1.5 太阳能资源 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ............................................ 4 二、示范目标及主要内容 ........................................ 6 2.1 光伏发电系统主要内容 ...................................... 6 2.2示范目标 .................................................. 7 三、技术 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 .................................................. 8 3.1 光电系统技术设计方案 ...................................... 8 3.1.1 设计依据及相关标准 ...................................... 8 3.1.2 光伏建筑一体化设计 ...................................... 9 3.1.3 整体并网系统设计 ....................................... 10 3.1.3.1 系统发电原理 ......................................... 10 3.1.3.2 系统能效计算分析 ..................................... 17 3.1.3.2.1方阵布置方案分析 ................................... 17 3.1.3.2.2 系统发电量计算 ..................................... 18 3.1.3.2.3 系统费效比 ......................................... 23 3.1.3.3 整体系统设计 ......................................... 24 3.1.3.4光伏方阵电气设计 ..................................... 25 3.1.3.5电气系统构成 ......................................... 26 3.1.3.6 主要设备清单 ......................................... 30 3.2 系统节能量计算 ........................................... 31 3.3 检测预留方案 ............................................. 32 3.4 运行维护方案 ............................................. 33 3.4.1 太阳能组件及其支架系统的保养维护及 注意事项 软件开发合同注意事项软件销售合同注意事项电梯维保合同注意事项软件销售合同注意事项员工离职注意事项 ............. 33 3.4.2控制逆变器的保养维护及注意事项 ......................... 33 3.4.3电线电缆的保养维护及注意事项 ........................... 35 3.4.4 数据计量远传方案 ....................................... 36 3.4.4.1系统通信 ............................................. 36 3.4.4.2数据采集 ............................................. 36 3.4.4.3数据通讯 ............................................. 37 3.4.5 运行维护 ............................................... 39 3.5 项目效益及风险分析 ....................................... 40 第 1 页 共 34 页 3.5.1 项目经济效益 ........................................... 40 3.5.2 项目环境影响分析 ....................................... 40 3.5.3市场需求分析 ........................................... 42 3.5.4项目风险分析 ........................................... 42 3.6结论 ..................................................... 44 第 2 页 共 34 页 一、设计工程概况 1.1 项目地理位置 本项目建设地点为洛阳市某大学的五栋多媒体教学楼屋顶。 洛阳市位于河南省西部，地处东经111.8’至112.59’，北纬33.35' 至35.05'之间。洛阳处于北温带，属大陆性气候，春季干旱，夏热多雨，秋季温和，冬季寒冷。年均气温14.86?，年均降水量578.2毫米。亚欧大陆桥东段，横跨黄河中游两岸，“居天下之中”素有“九州腹地”之称。洛阳地理条件优越。它位于暖温带南缘向北亚热带过渡地带，四季分明，气候宜人。年平均气温14.2`,降雨量546毫米。东邻郑州，西接三门峡， 北跨黄河与焦作接壤，南与平顶山、南阳相连。东西长约179公里， 南北宽约168公里。 1.2 建筑类型 本设计项目所选择的5栋多媒体教学楼本身已经达到节能标准，节能率达到50%。经实地勘测5栋多媒体教学楼的屋面可利用进行光伏电站建设, 所有建筑整体南北走向，屋顶为混凝土水泥上人屋面，东、西、南侧均无明显的高大近距离障碍物对房屋屋顶的光照有遮挡，屋面载重符合要求，完全可以在屋顶架设太阳能光伏组件。校舍主体朝向为正南偏西方向，朝向佳，太阳能开发利用资源条件较好。 本项目中的太阳能方阵作为屋顶的隔热层,实现了光伏组件的建筑构件化, 便于此类项目在类似地区得到进一步推广。 1.3 建筑面积和安装容量 经实地测量计算，校区内上述5栋建筑屋面总面积约为10000平方米， 第 3 页 共 34 页 可利用面积超过9280平方米，屋面开阔平坦，坡度小于3%，无杂物设备堆积存放，可以实现光伏总装机容量650kW。 1.4 建设条件 (1)富集的太阳光照资源，保证较稳定的发电量; (2)靠近主干电网，以减少新增输电线路的投资; (3)主干电网的线径具有足够的承载能力，在基本不改造的情况下有能力输送光伏电站的电力; (4)便利的交通、运输条件和生活条件; (5)能产生附加的经济、生态效益，有助于抵消部分电价成本; (6)良好的示范条件，让公众认识和接受光伏发电技术，具有一定的社会影响力。 1.5 太阳能资源分析 地球上太阳能资源的分布与各地的纬度、海拔高度、地理状况和气候条件有关。资源丰度一般以全年总辐射量和全年日照总时数表示。就全球而言，美国西南部、非洲、澳大利亚、中国西藏、中东等地区的全年总辐射量或日照总时数最大，为世界太阳能资源最丰富地区。 我国属太阳能资源丰富的国家之一，全国总面积2/3以上地区年日照时数大于2000小时。 第 4 页 共 34 页 我国太阳能资源分布图 我国将上图中日照辐射强度超过9250MJ/m2的西藏西部地区以外的地区分为五类。 一类地区 全年日照时数为3200,3300小时，年辐射量在7500,9250MJ/m2。相当于225,285kg标准煤燃烧所发出的热量。主要包括青藏高原、甘肃北部、宁夏北部和新疆南部等地。 二类地区 全年日照时数为3000,3200小时，辐射量在5850,7500MJ/m2，相当于200,225kg标准煤燃烧所发出的热量。主要包括河北西北部、山西北部、内蒙古南部、宁夏南部、甘肃中部、青海东部、西藏东南部和新疆南部等地。此区为我国太阳能资源较丰富区。 三类地区 全年日照时数为2200,3000小时，辐射量在5000,5850 MJ/m2，相当于170,200kg标准煤燃烧所发出的热量。主要包括山东、河南、河北东南部、山西南部、新疆北部、吉林、辽宁、云南、陕西北部、甘肃东南部、广东南部、福建南部、江苏中北部和安徽北部等地。 四类地区 全年日照时数为1400,2200小时，辐射量在4150,5000 MJ/m2。相当于140,170kg标准煤燃烧所发出的热量。主要是长江中下游、 第 5 页 共 34 页 福建、 浙江和广东的一部分地区，春夏多阴雨，秋冬季太阳能资源还可以。 五类地区 全年日照时数约1000,1400小时，辐射量在3350,4190MJ/m2。相当于115,140kg标准煤燃烧所发出的热量。主要包括四川、贵州两省。此区是我国太阳能资源最少的地区。 一、二、三类地区，年日照时数不小于2200h，是我国太阳能资源丰富或较丰富的地区，面积较大，约占全国总面积的2,3以上，具有利用太阳能的良好条件。四、五类地区虽然太阳能资源条件较差，但仍有一定的利用价值。 洛阳市属我国第三类太阳能资源区域，较适合建设太阳能光伏发电项目。 二、 示范目标及主要内容 2.1 光伏发电系统主要内容 太阳能组件通过合适的串并联，满足并网逆变器要求的直流输入电压和电流。每块组件接线盒都配有旁路二极管，防止“热斑效应”，将组件由于部分被遮荫或电池片故障而导致的失效对系统效率的危害降到最低。同时，太阳能方阵的直流汇流箱内设置防反二极管，以防止各并联组件串之间形成回路，造成能源浪费和缩减组件的寿命。 并网逆变器采用双环控制系统，实时检测电网状态，取得电网电压、电流、频率、相位等关键变量，通过计算分析，使输出电力与电网同步运行。且在运行期间，并网逆变器按工频周期检测电网状态，一旦电网异常如突然停电，压降幅度超标，并网逆变器立即触发内部电子开关，实现瞬时与电网断开。同时，并网逆变器不断检测电网状态，一旦其恢复正常并通过并网逆变器的计算分析，并网逆变器将重新并网。总之，作为并网系统的控制核心和直流变交流的枢纽，并网逆变器高度的自动化和精密的检测控制功能从根本上保证了系统并网的安全性和可靠性。 太阳能组件边框及其支撑结构均与建筑现有的接地系统连接，并网逆变 第 6 页 共 34 页 器开关柜等设备外壳接地，防止直击雷及触电危险。另外，直流和交流回路中均设有防雷模块，防止感应雷击波伤害。 系统配有完善的通讯监控系统，全面检测环境和系统的状态，将光照强度、环境温度、太阳能板温度、风速等环境变量和系统的电压、电流、相位、功率因数、频率、发电量等系统变量通过RS485或以太网或GPRS传输直控制中心，实现远程监控;同时如将同一地区多个并网电站的信息传输直同一控制中心，可方便区域的电网调度管理。 并网系统可作为一种补充性能源，而不能作为后备或主要电力;这是因为其发电量相对安装场所的用电量而言，一般比重不超过20%，而且由于其“孤岛保护”功能，即电网停电时，并网逆变器要与电网断开，以防止太阳能系统所发电力在电网停电检修时引发安全事故。 不可按照并网系统的发电量而将并网系统与特定的负载挂钩，即将并网系统与特定负载实现一对一供电和用电。这是因为并网系统的发电量依赖于系统的装机容量和天气条件(主要是光照和气温)，其有效输出不是恒定的而是随机波动的;另一方面，负载的耗电量也会随负载特性(功耗的大小变化，如待机和工作时功耗明显不同)、负载投入使用的频次、使用时间而随机变化，因此如将并网系统和特定负载挂钩，将很难在不同时点上实现供需平衡。理想的做法是将并网系统的输出直接连接在当地供电母排上，实现系统即发即用，就近使用，不足部分可从电网索取补充。 2.2示范目标 光伏发电项目的建设，符合我国21世纪可持续发展能源战略规划;也是发展循环经济模式，建设和谐社会的具体体现;同时对推进太阳能利用及光伏电池组件产业的发展进程具有非常重大的示范意义，可充分促进硅矿、硅提炼、电池片生产、组件生产、系统集成应用整条产业链的发展，大规模带动就业，其社会政治、经济、环保等效益显著。 第 7 页 共 34 页 (1)利用清洁干净、可再生的自然能源太阳能发电，不耗用不可再生的、 资源有限的含碳化石能源，使用中无温室气体和污染物排放，与生态环境和 谐，符合经济社会可持续发展战略。 (2)所发电能馈入电网，以电网为储能装置，省掉蓄电池，比独立太阳 能光伏系统的建设投资可减少达35,一45,，从而使发电成本大为降低。省 掉蓄电池并可提高系统的平均无故障时间和蓄电池的二次污染。 (3)光伏电池组件与建筑物完美结合，既可发电又能作为建筑材料和装 饰材料，使物质资源充分利用发挥多种功能，不但有利于降低建设费用，并 且还使建筑物科技含量提高。 (4)分布式建设，就近就地分散发供电，进入和退出电网灵活，既有利 于增强电力系统抵御战争和灾害的能力，又有利于改善电力系统的负荷平衡， 并可降低线路损耗。 (5)可起调峰作用。联网太阳能光伏系统是世界各发达国家在光伏应用 领域竞相发展的热点和重点，是世界太阳能光伏发电的主流发展趋势。 三、技术方案 3.1 光电系统技术设计方案 3.1.1 设计依据及相关标准 本光伏发电项目应用技术方案的编写参照了如下技术标准: 1. 电池组件标准: IEC61727:2004\IEC61215\IEC61730 2.《建筑结构载荷规范》 GB50009-2001 3、《钢结构设计规范》 GB50017-2003 4、《建筑物防雷设计规范》 GB50057-2003 5、《建筑设计防火规范》 GBJ12-87(2001版) 6、《混凝土结构设计规范》 GB50010-2002 第 8 页 共 34 页 7、《建筑地基基础设计规范》 GB50007-2002 8、《建筑地基处理技术规范》 JGJ79-91 9、《建筑结构可靠设计统一标准》 GB50068-2001 10、《建筑抗震设计规范》 GB50011-2001 11、《建筑工程抗震设防分类标准》 GB50023-2004 12、《光伏系统并网技术要求》 GB/T 19939-2005 13、《光伏发电站接入电力系统的技术规定》 GB/Z 19964-2005 14、《光伏系统电网接口特性》 GB/T 20046-2006 15、《电压波动和闪变》 GB 12326-200 16、《公共电网谐波》 GB/T 4549-1993 3.1.2 光伏建筑一体化设计 光伏建筑一体化是将太阳能利用设施与建筑有机结合，利用太阳能集热 器替代屋顶覆盖层或替代屋顶保温层，既消除了太阳能对建筑物形象的影响， 又避免了重复投资，降低了成本。太阳能与建筑一体化是未来太阳能技术发 展的方向。太阳能与建筑一体化技术的特点: 1.把太阳能的利用纳入环境的总体设计，把建筑、技术和美学融为一体， 太阳能设施成为建筑的一部分，相互间有机结合，取代了传统太阳能的结构 所造成的对建筑的外观形象的影响; 2.利用太阳能设施完全取代或部分取代屋顶覆盖层，可减少成本，提高 效益; 3.可用于平屋顶或斜屋顶，一般对平屋顶而言用覆盖式，对斜屋顶用镶 嵌式; 随着经济建设和人民生活水平的提高，城市花园住宅已经成为潮流，同 时能源危机和环境的恶化也在不断加剧，为此，既清洁又取之不尽的太阳能 产品的开发和利用亟需普及，让太阳能产品助推城市花园化住宅实现既环保 第 9 页 共 34 页 又节能，让未来住宅都太阳能化。随着国内太阳热水器行业的发展，消费者对生活热水的要求，越来越高，而且对建筑的美观越来越重视，原有的闷晒式、紧凑式已不能满足人们的需求。太阳能作为一种无处不在、取之不尽、用之不竭的，洁净无污染的能源正日益受到重视，它的广泛应用对于节约不可再生的矿物能源，保护环境，改善人类生存空间，实现经济社会的可持续性发展具有重要的意义。 太阳能集热器本身具有防水隔热的作用，这与建筑物屋顶的作用具有相似之处，即可以利用太阳能集热设施部分或全部代替屋顶覆盖层的作用，从而可节约投资。因此，若能把建筑物与太阳能设施放到一起考虑，实现相互间的有机结合，便可节约投资，保持建筑物的整体美观性不受破坏，又可最大限度的利用设施与建筑的一体化问题，一般简称作“太阳能与建筑一体化”。 本设计项目光伏组件阵列在屋顶呈30度倾角排布，起到屋面隔热层作用，降低了大楼能耗，对周边环境不会产生不良影响，应得到大力推广应用。 3.1.3 整体并网系统设计 3.1.3.1 系统发电原理 光伏发电系利用半导体材料的光生伏打效应原理直接将太阳辐射能转换为电能的技术。通过光伏电池进行太阳能-电能的直接转换，并与测量控制装置和直流—交流转换装置相配套，就构成了光伏发电系统。太阳能光伏发电具有许多其它发电方式无法比拟的优点:不消耗燃料、规模灵活、无污染、安全可靠、维护简单、寿命较长等等，所以自从实用性硅太阳能电池问世以来，世界上很快就开始了太阳能光伏发电的应用。 光伏并网发电系统主要由太阳能组件方阵和并网逆变器两部分组成。太阳能组件将光能转化为直流电能，并网逆变器将直流电能逆变成交流电能供负载使用或传输到电网。如下图所示:白天有日照时，太阳能组件方阵发出的 第 10 页 共 34 页 直流电经过并网逆变器转换成交流电供给负载使用或传输到公共电网。当光照不足或电网异常时，系统自动停止运行。同时不断检测电网和光照条件，当光照充足且电网正常时，系统再次并网运行。 光伏并网发电原理图 , 太阳能组件 通过导线连接的太阳能电池被密封成的物理单元被称为太阳能电池组件，具有一定的防腐、防风、防雹、防雨的能力，广泛应用于各个领域和系统。每片太阳能电池只能产生大约0.5伏的直流电压，远低于实际使用所需电压，为了满足实际应用的需要，需要把太阳能电池串联成组件。太阳能电池组件包含一定数量的太阳能电池，这些太阳能电池通过导线连接。每件组件通常封装36片或72片太阳能电池片，正常输出工作电压约17V或35V左右。当应用领域需要较高的电压和电流而单个组件不能满足要求时，可把多个组件串、并联组成太阳能电池方阵，以获得所需要的电压和电流。 本项目采用高效多晶硅太阳能电池组件, 组件颜色为天蓝色, 组件电池按照严格的电池检验程序，依靠国内国外最先进的光伏检测机构，保证电池的效率和稳定性处于世界先进水平。 第 11 页 共 34 页 多晶硅电池组件 多晶硅太阳能电池组件STP280-24/vd参数，转换效率14.5% 太阳电池种类 多晶硅电池 太阳电池组件型号 STP280-24/vd 电池数 72 (12 x 6) 指标 单位 数 据 峰值功率 Wp 280 开路电压(Voc) V 44.8 短路电流(Isc) A 8.33 工作电压(Vmppt) V 35.2 工作电流(Imppt) A 7.95 工作温度 0C -40到+85 最大系统电压 V 1000 最大串联保险丝容量 A 20 功率误差 % +3 尺寸 mm 1956x992x50 1176x942x50 或 安装尺寸 mm 1676x942x50 第 12 页 共 34 页 重量 kg 27 前玻璃厚度 mm 4mm钢化玻璃 框架 氧化铝合金 接线盒 IP67标准 标称电池工作温度 0C 45?2 (NOTC) -0.47% ? 峰值功率温度系数 %/K 0.05 -0.34%? 开路电压温度系数 %/K 0.01 0.055%? 短路电流温度系数 %/K 0.01 10年功率衰降 % < 8 25年功率衰降 % < 20 , 并网逆变器 并网逆变器为跟随电网频率和电压变化的电流源，功率因数为1或指令 调节以电网为支撑，无法单独发电，在电网中容量受限，输出功率由光伏输 入决定。 目前并网型逆变器的研究主要集中于DC-DC和DC-AC两级能量变换的结 构，DC-DC变换环节调整光伏阵列的工作点使其跟踪最大工作点;DC-AC逆变 环节主要使输出电流与电网电压同相位，同时获得单位功率因数。 本项目拟采用300KW集中型逆变器, 具有如下特点: , 采用了新型高效IGBT和功率模块，降低了系统的损耗，提高了系统的 效率。 , 使用全光纤驱动，可靠避免了系统的误触发并大大降低了电磁干扰对 第 13 页 共 34 页 系统的影响，从而增强了整机的稳定性与可靠性。 , 采用新型智能矢量控制技术，可以抑制三相不平衡对系统的影响，并 同时提高直流电压利用率，拓展了系统的直流电压输入范围。 , 新型智能人机界面，大大增加了监控的系统参数，图形化的界面方便 了用户及时掌握系统的整体信息。数据采集与存储功能，可以记录最 近100天以内的所有历史参数、故障和事件并可以方便导出，为进一 步的数据处理提供基础。 , 增强的防护功能，增加了直流接地故障保护，紧急停机按钮和开/关旋 钮提供了双重保护，系统具有直流过压、直流欠压、频率故障、交流 过压、交流欠压、IPM故障、温度故障、通讯故障等最为全面的故障 判断与检测。 , 经过多次升级的系统监控软件，可以适应多语种windows平台，集成 环境监控系统，界面简单，参数丰富，易于操作。 , 专为光伏电站设计的群控功能，可以即时监控天气变化，并根据实时 信息决定多台逆变器的关断或开通，试验结果表明，该种群控器可以 有效提高系统效率1%~2%,从而给用户带来更多的收益。 , 工频隔离变压器，实现光伏阵列和电网之间的相互隔离; , 高转换效率(欧洲效率95.2%，全范围内96.2%); , 具有直流输入手动分断开关，交流电网手动分断开关，紧急停机操作 开关; , 提供包括RS485或Ethernet(以太网)远程通讯接口。其中RS485遵 循Modbus通讯协议;Ethernet(以太网)接口支持TCP/IP协议 ，支 持动态(DHCP)或静态获取IP 地址。 第 14 页 共 34 页 PVI-CENTRAL-300逆变器 集中型光伏并网逆变器技术参数表 逆变器技术参数 逆变器型号 PVI-CENTRAL-300 输出额定功率 330KW 最大交流侧功率 354KW 最大交流电流 486A 最高转换效率 95.9% 欧洲效率 95% 输入直流侧电压范围 465V - 850V 最大功率跟踪(MPP)范围 450Vdc,900Vdc 最大直流输入电流 738A 交流输出电压 270V 第 15 页 共 34 页 输出频率范围 9 要求的电网形式 IT系统 待机功耗/夜间功耗 <90W 输出电流总谐波畸变率 <3%(额定功率时) 功率因数 >0.99 自动投运条件 直流输入及电网满足要求，逆变 器自动运行 断电后自动重启时间 5min(时间可调) 隔离变压器(有/无) 无 接地点故障检测(有/无) 有 过载保护(有/无) 有 反极性保护(有/无) 有 过电压保护(有/无) 有 其它保护 孤岛效应保护,过热保护等 工作环境温度范围 ,20?,，40? 相对湿度 0,95%，不结露 满功率运行的最高海拔高度 ?2000米(超过2000米需降额使 用) 噪音 ?60dB 电网监控 按照 UL1741标准 防护类型/防护等级 IP20(室内) 散热方式 风冷 重量 1700kg 机械尺寸(宽?高?深) 810?1250?3150mm 第 16 页 共 34 页 3.1.3.2 系统能效计算分析 3.1.3.2.1方阵布置方案分析 为保证项目建设的示范效果及整个光伏发电系统的经济性，经对建筑物屋顶安装太阳能光伏电池组件进行分析，校内5处建筑屋面的可利用面积作如下光伏组件安装、布置方案分析: 根据现场纬度:北纬34.41度，设计最佳倾角不应超过该纬度值。 根据当地的阳光照射条件，每年5月—9月是阳光照射强度最大的时间段，日照辐射总量约占全年辐射总量的75%，该时间段的阳光垂直入射所对应的平均安装倾角约为30度。 与独立光伏发电系统需要照顾冬天发电量不同，并网光伏发电系统只需考虑全年总发电量最大。 屋面光伏发电系统收安装面积的限制，不适合安装太阳光追踪系统。 结论:综合考虑上网电量、可实现装机容量、发电效率、安装成本等主要因素，该光伏发电系统主要安装方式为:太阳能电池组件以最佳安装角30?倾斜安装，即所有可利用屋面面积太阳能光伏组件的安装方式为光伏组件电池表面与地面水平方向呈30?的最佳倾角朝阳倾斜安装，组件的底边为水平方向。光伏组件电池表面的水平方位角与建筑朝向一致。 当光伏电站功率较大，需要前后排布太阳电池方阵，或当太阳电池方阵附近有高大建筑物或树木的情况下，需要计算建筑物或前排方阵的阴影，以确定方阵间的距离或太阳电池方阵与建筑物的距离。 一般确定原则:冬至当天9:00,15:00太阳电池方阵不应被遮挡。光伏方阵阵列间距或可能遮挡物与方阵底边垂直距离应不小于D。 0.707HD,，，tan,,arcsin0.648cos,,0.399sin, 计算公式如下: 式中: 第 17 页 共 34 页 φ为纬度(在北半球为正、南半球为负)，该项目纬度取北纬34.41?; 根据上式理论计算和现场考察，光伏组件沿屋面安装，保证周围建筑对光伏组件无遮挡，如下图所示: 屋面光伏组件安装实例示意图 折合标准光照条件下，项目建设所在地全年平均日有效日照时数3.95小时，组件朝向正南，组件按前后排设置。 3.1.3.2.2 系统发电量计算 光伏发电是根据光生伏打效应，利用太阳能电池将太阳光的能直接转化为电能。发电系统是根据这一原理制成的完整的发电系统。 光伏发电系统通常有两种形式，一种是独立式发电系统，另一种是非独立式光伏发电系统，也称联网系统或并网系统。独立式光伏发电系统包括逆变光伏发电系统(交流负载)和非逆变发电系统(直流负载)两个类圳;非独立式光伏发电系统根据是否带有储能装置分为储能逆变并网和非储能能逆变并网两个种类。无论是独立发电系统还是并网发电系统、光伏发电系统均由太阳电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成。由于这三个部分主要由电子元器件构成，不涉及机械部件，所以，光伏发电设备极为精炼，可靠稳定， 第 18 页 共 34 页 而且寿命很长，安装维护也很简便。 太阳能光伏组件的最基本元件是太能电池(片)， 有单晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜电池等。目前，单晶和多晶电池用量最大，非晶电池用在一些小系统和计算器辅助电源等。由一个或多个太阳电池片组成的太阳能电池板称为光伏组件。 太阳电池(solar cell)是以半导体制成的，将太阳光照射在其上，太阳电池吸收太阳光后，能透过p型半导体及n型半导体使其产生电子(负极)及电洞(正极)，同时分离电子与电洞而形成电压降，再经由导线传输至负载，见下图。 由于太阳电池产生的电是直流电，因此若需提供电力给家电用品或各式电器则需加装直/交流转换器，即逆变器，将直流电转换成交流电，才能供电至家庭用电或工业用电。 太阳能光伏发电系统原理图 本项目太阳能光伏发电系统由光伏组件、直流监测配电箱、并网逆变器、升压变压器、计量装置及上网配电系统组成。太阳能通过光伏组件转化为直流电力，通过直流监测配电箱汇集至并网型逆变器，将直流电能转化为与电网同频率、同相位的正弦波电流。本工程中发电功率为650kW，根据相关并网技术原则，直流电逆变为380V交流后并入当地低压电网。 第 19 页 共 34 页 根据光伏电场场址周围的地形图，经对光伏电场周围环境、地面建筑物情况进行考察，建立的本工程太阳能光伏发电上网电量的计算模型，并确定最终的上网电量。 (1)光伏系统第一年各月发电量计算 该光伏系统第一年的发电量为82万度电 (2)光伏系统第一年单位太阳能组件各月发电量 第 20 页 共 34 页 该光伏系统每瓦第一年的发电量为1.27度电 第 21 页 共 34 页 (3)光伏系统25年发电量 25年年平均发电量为74万度电 在光伏电场理论年发电量的基础上，实际上网电量还会受安装倾角、方位角、灰尘、局部阳光遮挡、逆变器效率、输电线损等综合因素影响。 , 灰尘、雨水遮挡引起的效率降低 项目当地处在市区，考虑到灰尘较大，在不考虑经常性人工清理的情况下，根据相关文献，采用相对保守的数值:5 % , 温度引起的效率降低 电池板工作温度可以由以下计算公式: NOCT=45?C, Kt晴朗指数0.7, Tc 为电池板温度，Ta为环境温度 根据洛阳地区的温度平均值及电池组件的温度效率因素， 为多晶硅的温度功率衰减因子，本电池板的。 第 22 页 共 34 页 计算时考虑考虑各月根据辐照量计算加权平均值，可以计算得到加权平均值为5.3%。 , 组件串联不匹配产生的效率降低 组件串联因为电流不一致产生的效率降低，根据电池板出厂的标称偏差值，取为3% , 直流部分线缆功率损耗 根据项目的直流部分的线缆连接，计算得直流部分的线缆损耗=2.4%。 , 逆变器的功率损耗 选择300KWp无变压器型交流并网逆变器，根据其效率曲线计算逆变器的欧洲效率， ηEURO = 0.03?η5% + 0.06?η10% + 0.13?η20% + 0.1?η30% 0.48?η50% + 0.2?η100% 逆变器的欧洲效率为95%。 , 交流线缆的功率损耗 根据项目的交流部分的线缆连接，计算得交流部分的线缆损耗=0.8%。 , 变压器功率损耗 选用合适的变压器，变压器部分的功率损耗计为3%。 , 其它功率损耗 以上的系统损耗尚不能囊括所有，如不可用的太阳光辐照效率、相关电气设备功率损耗等。该影响所对应的综合修正系数估算可取75%。在理论年发电量的基础上，乘以综合修正系数，估算出光伏电场的年上网电量，并可计算出标准功率年利用小时。 3.1.3.2.3 系统费效比 光伏项目总投资额为2386万元。 第 23 页 共 34 页 光伏系统25年使用寿命的发电量总和为73.7万度电。 费效比= (投资额)/(25年所发电量) = 1.294元/kWh 3.1.3.3 整体系统设计 光伏电站的系统整体设计由光伏发电系统和机电设计两个部分组成，其中光伏发电系统指从太阳电池组件至逆变器之间的所有电气设备，包括太阳电池组件、直流接线箱、直流电缆、直流汇流柜、逆变器等;机电部分指从逆变器交流侧至电站送出部分的所有电气、控制保护、通信及通风等。 本项目光伏电站的建设规模为650kW，太阳电池方阵的运行方式采用固定倾角安装。光伏并网逆变器单机功率不小于100kW，逆变器自身可以带有变压器(一般输出为三相400V)，也可以不带自身变压器，逆变后直接并入低压公共电网，光伏电站的接入系统具有唯一的电网接入点。 本设计650kW光伏并网发电项目采用多晶硅太阳能电池组件，装机总容量为645.12kWp，整体占地面积为4471平方米， 其中使用单件组件功率为280W的多晶硅太阳电池组件为2304件。 多晶硅光伏方阵的安装方式固定倾角30度，南北方向排列，每个支架安装18件STP280-24/Vd型多晶硅组件。 本项目采用分散发电、就地升压、集中控制、单点并网的技术方案。整体650kW光伏并网发电系统由2个光伏并网发电单元组成，每个发电单元由1台300kW光伏并网逆变器以及相应的配电监控单元等相关设备组成，除光伏方阵外，其他设备均安装在一个电气室内。太阳能产生的直流电经光伏并网逆变器逆变成交流电集中送到学校配电站房400V母线上汇集成1路接入并网接入点，具体参见以下原理框图: 第 24 页 共 34 页 640kW光伏并网发电系统原理示意图 3.1.3.4光伏方阵电气设计 , 系统直流侧最高工作电压 在光伏并网发电系统中，系统直流侧的最高工作电压主要取决于逆变器直流侧最高电压，以及在直流回路中直流断路器额定工作电压。但设备的工作电压与设备所处的工作环境和海拔高度有关，洛阳处于沿海亚热带地区, 空气相对比较潮湿，根据GB311.1《高压输变电设备的绝缘配合》、GB/T16935《低压系统内设备的绝缘配合》及直流开关、并网逆变器的资料，电站现场设备的绝缘水平应与正常使用条件基本相当。目前，500kW光伏并网逆变器MPPT直流输入范围一般在450V - 820V之间，最大输入电压为880V，塑壳断路器的额定绝缘水平为1000V(四极串联使用)，针对光伏并网发电系统的直流微型断路器(S800-PV)最高额定工作电压为1200V(三极串联使用)，这样在直流侧，逆变器的所能承受的电压较直流断路器底，所以系统直流侧最高 第 25 页 共 34 页 工作电压为880V。 , 组件串联方式设计 在本系统中，使用的高效多晶硅组件STP280-24/Vd, 在计算组件串联数量时，必须根据组件的工作电压和逆变器直流输入电压范围，同时需要考虑组件的开路电压温度系数。 根据以上得知，本系统逆变器最高电压为880V，最小MPPT电压为480V，STP280-24/Vd多晶硅组件的开路电压为44.8V，峰值工作电压为35.2V，组件开路电压温度系数为-0.34%/?，经过计算，组件串联数在15-18比较合适。，为了保证方阵的合理排列，我们采用18件STP280-24/Vd多晶硅组件为1个组件串。 , 组件并联方式设计 经过计算，共有18件组件串联的组件串18个。根据方阵排列方式，以及组件峰值工作电流大小，多晶硅光伏组件光伏方阵接线箱采用5路汇1路比较合适，每单元光伏方阵共需18个光伏方阵接线箱。 3.1.3.5电气系统构成 太阳能光伏发电系统由光伏组件、直流监测配电箱、并网逆变器、计量装置及上网配电系统组成。太阳能通过光伏组件转化为直流电力，通过直流监测配电箱汇集至并网型逆变器，将直流电能转化为与电网同频率、同相位的正弦波电流。由于本工程中发电功率为650kW，根据相关并网技术原则，直流逆变为380V交流后接入当地电网。 本项目太阳能电池板分布在学校教学楼楼顶上。根据电池板分布情况以及各区域电池板出力情况，将整个光伏电站分为2个子系统。每个子系统相对独立，分别由光伏组件、直流监测配电箱、并网逆变器等组成。逆变器考虑选择300kW容量。各子系统逆变器后380V三相交流电，接至低压公共电网。 并网型逆变器选型时除应考虑具有过/欠电压、过/欠频率、防孤岛效应、 第 26 页 共 34 页 短路保护、逆向功率保护等保护功能外，同时应考虑其电压(电流)总谐波畸变率较小，以尽可能减少对电网的干扰。 每个逆变器都连接有若干串光伏电池组件，这些光电组件通过直流监测配电箱连接到逆变器。直流监测配电箱内置组串电流监测单元，具有监测各组串电流的功能，并以数据格式将电流监测信息传输至逆变器控制器。 整个太阳能电池系统采用若干组逆变器，每个逆变器具有自动检测功能，并能够随着太阳能组件接受的功率，以最经济的方式自动识别并投入运行。 , 平面布置 本工程采用单层布置，分别为逆变器室、升压室、电子设备间、操作员站，电子设备间内布置直流屏、保护屏、计量屏等。 , 主设备选型 (一)升压变: 不考虑升压装置。 (二)低压进线柜: 选用MNS型低压抽出式开关柜。 (三)高压出线柜: 不考虑高压柜。 , 计算机监控系统 项目设置计算机监控系统一套，全面监控升压站运行情况。监控系统采集高压侧的三相电流、电压、功率、开关状态等。采集各支路的发电量。 监控系统通过群控器实现多路逆变器的并列运行。群控器控制多台逆变器的投入与退出，具备同步并网能力，具有均分逆变器负载功能，可降低逆变器低负载时的损耗，并延长逆变器的使用寿命。监控系统通过群控器采集各台逆变器的运行情况。 监控系统将所有重要信息传送至监控前台。 , 保护 第 27 页 共 34 页 出线并网开关柜上装设测控保护装置。设过电压保护、低电压保护、过频率保护、欠频率保护。测控保护装置将所有信息上传至监控系统。 低压进线开关具备过流脱扣功能。 逆变器具备极性反接保护、短路保护、孤岛效应保护、过热保护、过载保护、接地保护等，装置异常时自动脱离系统。 , 直流 本站直流系统电压为220V，为节省开支，设置直流分电屏，由学校用直流母线给两回路直流电源至本站，每回直流容量为20A。 , 计量 计量装置设置在本站10kV侧，10kV侧分别装设计量电流互感器和电压互感器。计量屏就地布置于电子设备间。 , 同期 本工程选用的并网型逆变器根据电网侧频率、相位自动捕同期。 , 照明 站内控制室装设荧光灯，各配电装置室采用广照型，配照型及各种乳白色玻璃罩照明器。本站设置部分事故照明灯，灯具采用原有照明配电电源。供配电采用TN-C-S系统。 电源系统中性点接地方式。 380V采用中性点直接接地方式。 , 防雷 本工程电气配电装置采用全户内布置，为使光伏电池组件和电气建筑在受到直击雷和感应雷的雷击时能有可靠的保护，在光伏电池组件支架的非导电体的屋顶上装设了避雷带或避雷针作为防雷保护，并且避雷带设有数个独立引下线。 , 接地 为保证人身安全，所有电气设备都装设接地装置，并将电气设备外壳接 第 28 页 共 34 页 地。 本发电项目采用以水平接地体为主，以垂直接地体为支撑的接地网。接地电阻值小于1Ω。 , 站用电 本站站用电源由原有建筑配电电源提供2路进线电源，两路进线电源有失压自切装置，以保证站用电源的可靠性。站用电源按20kVA考虑。站用配电装置采用抽出式开关柜型式。 , 接入系统方案 本工程太阳能光伏并网发电系统，拟定总装机容量为:装设光伏电池组件容量约为650kWp; 根据光伏发电系统装机容量和周边电网实际接线情况，提出如下接入系统方案: V线路并网， 400V并网线路用户侧，应在公共区域该工程通过一回400 安装开关，并设置明显断开点，以利于检修和事故处理安全。 方案分析 本工程中太阳能光伏发电场的总装机容量在系统中所占比例较小，但由于太阳能光伏发电系统的一些特点，发电装置接入电网时对系统电网会有一定不利影响。太阳能光伏发电场并网时在电压偏差、频率、谐波和功率因数方面应满足实用要求并符合标准。 本工程光伏发电场总装机容量占上级变电站主变容量比例较小，经计算光伏发电场并网时对系统侧电压波动影响较小，在标准允许范围以内。 太阳能光伏发电场运行时，选用的逆变器装置产生的谐波电压的总谐波畸变率控制在2.5%以内，远小于GB 14549-1993《电能质量 公用电网谐波》规定的5%。 光伏发电场并网运行(仅对三相输出)时，电网公共连接点的三相电压不平衡度不超过GB 15543-1995《电能质量 三相电压允许不平衡度》规定的 第 29 页 共 34 页 数值，接于公共连接点的每个用户，电压不平衡度允许值一般为1.3,。 , 系统保护 由于太阳能光伏发电容量很小，接入系统电压等级较低，且不提供短路电流，建议仅在系统侧配置相应的保护设备快速切除故障即可，光伏发电场侧不配置线路保护。 , 监控自动化 太阳能发电场配置计算机监控系统，由计算机监控系统完成实施整个发电场的监视控制,并向主站端发送信息。计算机监控系统应能实现所有开关量的采集，并与太阳能逆变器等装置实现通信。在校内设置一个就地的工程师站，在调试和检修期间可以在就地进行调试检修。正常运行情况下，由设置在集控室内的终端进行监控。 3.1.3.6 主要设备清单 编号 设备名称及规格 数量 一、 机电设备及安装工程 1.1 发电设备及安装工程 1.1.1 太阳能电池组件 2304 1.1.2 支架 128 1.1.4 并网逆变器300KW 2 1.1.5 集电线路 1 1.1.6 组件安装费 1.2 变配电设备及安装工程 1.2.1 低压交流配电柜 2 1.2.5 变配电设备安装费 1.3 其他机组配套电气设备 1.3.1 直流汇线箱 26 1.3.2 直流汇流柜 4 1.3.4 计量柜 1 1.3.5 UPS电源 1 第 30 页 共 34 页 其他机组配套电气设备安装1.3.6 费 1.4 接地设备 1.4.1 接地设备 1 1.4.2 接地工程安装费 1.5 通信和控制设备及安装工程 1.5.1 监控系统 1 1.5.2 监控系统安装费 1.6 其他设备 1 1.6 其他设备 1 1.6.1 其他设备安装费 1.7 其它安装材料 1 1.8 设备及材料运费 3.2 系统节能量计算 节能法律法规依据 本工程节能分析依据的主要法律法规有: — 《节能中长期专项规划》 — 《中华人民共和国节约能源法》 — 《综合能耗计算通则》GB/T2589-90 — 《用能单位节能量计算 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 》GB/T13234-1991 光伏发电是一种清洁的能源，既不直接消耗资源，同时又不释放污染物、废料，也不产生温室气体破坏大气环境，也不会有废渣的堆放、废水排放等问题，有利于保护周围环境，是一种绿色可再生能源。 太阳能光伏发电是一种清洁能源，与火电相比，可节约大量的煤炭或油气资源，有利于环境保护。同时，太阳能是取之不竭用之不尽的可在生能源，早开发早受益。本工程推荐方案拟装机650kWp，年均上网电量73.7万度电。按照火电煤耗平均350g标煤/KWh，每年可节约标准煤258吨,减少烟尘排放量约3.49吨,二氧化碳约778.7吨、二氧化硫约2.83吨。 第 31 页 共 34 页 3.3 检测预留方案 太阳能方阵前后左右之间留有宽度不低于0.5米的检修通道，检修人员可通过该通道访问到方阵中任一块太阳能板进行检测更换等工作。 直流汇流箱安装在方阵中太阳能板背面或侧面支架上，一般位于纵横通道的交汇处，整体布局整齐划一，易于访问。当直流侧出现故障时，可检测汇流箱内各个之路的电压，判断出有问题的支路，再沿问题之路逐一排查，直到找到故障或失效组件。 直流侧桥架沿方阵背面和检修通道而四通八达，汇集支路干路电缆直至并网逆变器。桥架采用支托架安装，盖板式桥架易于展开检修电缆，做电缆绝缘测试等工作。 并网逆变器/交流配电柜等电气设备安装在通风良好的设备室，交流配电柜中各路输出均设有电流互感器，检测时可直接使用相关接口，取电压电流值，进行相关分析。交流配电柜面板上设有电能分析仪，外部仪器的分析结果可与电能分析仪数据对照。并网逆变器各路输入输出接口，检测时均可直接引用。 系统输出交流电缆沿现存或新建电缆沟铺设，电缆沟上有盖板且拐弯处均有电缆井，易于电缆的绝缘测试/故障检修等工作的开展。 太阳能支架和电气设备外壳均可无障碍触及，做接地电阻测试相当简便。 太阳能发电系统配置计算机监控系统，由计算机监控系统完成实施整个发电场的监视控制,并向主站端发送信息。计算机监控系统应能实现所有开关量的采集，计量电表数据采集，并与太阳能逆变器等装置实现通信。 在光伏系统中预留符合电力规范的通用数据接口(如IEC 101)，方便电力及相关部门对该项目进行远程检测。 第 32 页 共 34 页 3.4 运行维护方案 3.4.1 太阳能组件及其支架系统的保养维护及注意事项 1) 为了保证本套系统的正常发电，同时为了保证美观，有必要经常性清扫 太阳电池组件表面，建议每两个月至少要清洗一次。 2) 不允许人站到组件上面执行清洁工作，务请使用使用柔软(干燥或者潮 湿)的布料擦洗; 3) 组件的钢化玻璃及缝间的胶体都具有很好的稳定性，清洗时洗涤剂可选 用家用洗洁精或酒精等常用的清洗用品。在任何情况下都不要在组件表 面使用研磨的材料; 4) 要确保组件的清洁，特别是要确保组件上不能有阴影，即使是很小的一 块阴影或是覆盖物都会使本套太阳系统的发电效率大打折扣，严重时会 对组件造成不可修复性的损坏。 5) 不要试图用锐利的器具割开太阳电池组件之间的密封胶，因为胶下布是 系统的联接导线，一旦上布的布线受到损伤，有可能会导致系统无法正 常使用，甚至于会造成触电事故。 6) 检查组件支架系统所有螺栓，焊缝和支架固定是否牢靠。 7) 支架使用热镀锌的防腐材料，日常巡视镀锌层是否有开裂和脱落现象， 应及时进行补刷防腐材料。 3.4.2控制逆变器的保养维护及注意事项 在逆变器正常运行时，每两个月检查下设备是否有可见的操作就足够了。同时，还需检查红色指示灯是否亮。 为了获得最优的产能，电站系统操作员应该查看SMC 6000的指示灯情况。当然，也可以通过检查设备的通讯数据来了解设备的运行状态。 如果散热片上的灰尘或在逆变器与墙之间有赃物，影响到散热时，必须 第 33 页 共 34 页 使用合适的软刷子将散热片上或逆变器与墙壁之间的赃物清除。 如果状态指示灯太脏，看不清楚时，需用湿布将赃物清理干净。不准使用溶解性介质、研磨剂或者一些腐蚀性的溶剂。 本套控制逆变器仅适用于与之配套的电池组。错误使用导致后果不可预测。应确保设备周围环境通风良好。围不能堆积木材，棉衣等易燃易爆物，同时应避免小动物<鼠蛇等>沿接线孔处进入机柜内部，否则会造成短路等意外事故，有损伤机器，发生火灾等危险可能。确保环境湿度小于90%RH，无水珠凝结，否则会造成设备损害，发生火灾及其它事故。设备所处环境应无灰尘、油性灰尘、漂浮性的纤维及金属微粒。电流噪声会随负载增加而略有增加，属正常现象。不能用易腐性熔剂擦洗机柜表面，否则会造成表面油漆喷塑脱落，造成漏电等情况。机器应避免靠近儿童房、老年人房间。否则电流噪音排风扇响声会对以上人群形成一定的声音影响。 基础坚固无振动。无电磁干扰，远离干扰源。报废处理时，请勿焚烧，会发生爆炸危险;导线等可能产生有毒气体。 为了防止本系统出现故障，确保长时间、高性能的运行，请进行下表所示的定期检查，为了防止电击，在检查前必须断开所有输入开关及电源，应在确保电容、电感完全放完电后进行。 检查部 件 检 查 内 容 纠 正 措 施 周期 有无异常振动、声整机 需关机检查 日 音、异常气味等 常 整机 接线有无损伤 若有损伤，请更换之 输入输出端子 松动 拧紧 用392kPa-588kPa压 控制板 尘埃和脏物的积累 力的干燥压缩空气吹 掉 第 34 页 共 34 页 一 母线电容 变色或异味 更换电容器 年 风扇 不工作 更换风扇 用392kPa-588kPa压 机箱体内 尘埃和脏物的积累 力的干燥压缩空气吹 掉 3.4.3电线电缆的保养维护及注意事项 1) 检查每根电缆二端接头是否松动，有无出现过热或烧坏现象。每个接头 用扳手适当拧紧，有烧坏处及时彻底处理，消除隐患。 2) 检查电缆在进出设备处的封堵情况。如有直径大于1cm的孔洞，用防火 堵泥封堵，电缆对设备外壳压力、拉力过大时，在电缆的适当部位加支 撑点 。 3) 检查10KV电缆头有无爬电现象。表面清灰后用绝缘硅脂抹一层，增加 绝缘。 4) 检查所有电缆保护钢管口有无毛刺、硬物、垃圾。清除硬物、垃圾，如 有毛刺锉光后，用电缆外套包裹并扎紧。 5) 检查室外电缆井内情况。清除堆积物、垃圾,电缆外皮损坏处用自粘带 包裹。强受力易损处增加绝缘衬垫保护。 6) 检查室内电缆明沟(揭盖板时，当心压坏电缆)。支架尖角锉圆或包衬 皮,如支架无接地或沟内散热不良应与业主协商解决,清除沟内杂物。 7) 检查桥架内电缆敷设情况(含所有转角处)。 A. 转弯处电缆弯曲半径过小，要适当放大; B. 电缆压在尖角处或桥架接头螺丝处时，用较厚实绝缘皮衬好并固定， 尖角要锉圆，转角处电缆外观损坏应包扎; C. 桥架内电缆向下敷设较多或较重时，电缆向上索引少许，中间再加 第 35 页 共 34 页 支架捆扎，以减轻转角处的电缆所受的拉力、压力; D. 电缆尽量理顺并加大间隔，以利散热，如桥架内电缆过多，对散热 不利，建议制定方案增加桥架层数; E. 桥架穿墙出防火封堵是否严密没有脱落; F. 查勘桥架与易燃、易爆、热力管道的安全距离，如过近，采取处理 措施; G. 桥架接地电阻测量应小于4Ω，如不良应进行处理; 桥架支架牢固度如多处不良应进行加固处理 3.4.4 数据计量远传方案 3.4.4.1系统通信 本项目并网太阳能电站共提供完善监测手段，系统通讯通过RS-485 通讯板通讯，每台逆变器安装一块通讯线路板，一台主控逆变器安装数据采集板，数据采集板主要采集环境温度、光照度、风速等相关参数，系统通讯配备一台上位机，上位机与逆变器通过RS-485通讯，上位机安装有专用的通讯监控软件，可以实时显示累计发电量、方阵电压、方阵电流、方阵功率、电网电压、电网频率、实际输出功率、实际输出电流。系统留有标准通讯接口, 可以与以太网连接, 实现数据远程传输, 满足供电部门远程抄表的要求。 在光伏并网发电系统中已包括并网通讯子系统，每台逆变器配有RS485通讯适配器，上位机运行专用的监控软件与各台逆变器通讯，读取每台逆变器的运行参数。通过软件计算生成固定格式数据表，这个数据表格一方面可供大屏显示，另一方面保存在硬盘上，可供其他服务器调用和处理。 3.4.4.2数据采集 在每台光伏并网逆变器内设有电流传感器和电压传感器，可以实时测量 第 36 页 共 34 页 太阳电池方阵的峰值电压和峰值电流，交流输出电压和交流输出电流。SBC为数据采集控制器，时时读取每台逆变器的测量数据(Vpv、Ipv、Ppv、Vac、Iac 、Ppv)，SBC可以同时监测50台SMA不同功率级别的逆变器，同时监测每台逆变器各种运行参数，SBC通过计算可以得到整个光伏并网系统的累积发电量，当天累积发电量以及整个系统瞬时功率，SBC通过RS485转换器，读取Sensor Box采集到各种模拟量数据，这些模拟量数据包括太阳辐射强度、太阳电池方阵的温度、现场环境温度、风速等。 3.4.4.3数据通讯 在光伏发电系统中，在每台逆变器和SBC数据采集控制器中都配有RS485通讯适配器，SBC和每台逆变器通过通讯适配器都挂在RS485总线上，SBC通过RS485与各逆变器实时通讯，SBC实时读取逆变器的各项运行参数和故障信息。 SBC读取的测量数据以RS232通讯方式与上位机时时通讯，上位机读取每台逆变器的测量的参数，通过专业计算软件可以计算出太阳能电池方阵的峰值功率和交流输出功率，同时可以积分计算每天累计发电量，同时变换格式可供外部显示。 第 37 页 共 34 页 SBC与各逆变器通讯系统原理图 第 38 页 共 34 页 SBC与逆变器通讯(RS485) 3.4.5 运行维护 太阳能光伏发电项目为无人值守发电项目。该项目投产后的运行管理由项目所在的学校安排人员兼职负责。设备检修采用市场化运作模式，由专业检修公司负责。 第 39 页 共 34 页 3.5 项目效益及风险分析 3.5.1 项目经济效益 不含增值税上网电价为3.19元/KW•h。根据含增值税上网电价为3.73元/KW•h计算，总投资收益率和资本金净利润率可分别达到6.65%和8.00%。成本回收周期13.02年，高于行业基准收益率。由此得出，本项目在经济上可行。 3.5.2 项目环境影响分析 光伏发电是一种清洁的能源，既不直接消耗资源，同时又不释放污染物、废料，也不产生温室气体破坏大气环境，也不会有废渣的堆放、废水排放等问题，有利于保护周围环境，是一种绿色可再生能源。 与其它传统火力发电方式相比。太阳能光伏屋顶项目新增装机容量约为645.12kWp，年平均上网电量约73.7万kWh，与相同发电量的火电厂相比，每年减轻排放温室效应性气体二氧化碳(CO2)778多吨。每年减少排放大气污染气体SO2约2.83吨、NOX约0.96吨。 太阳能光伏电场生产过程是将太阳能转化为电能，不产生任何污染物，因此太阳能光伏电场的建设代替火电场的建设，将大大减少对周围环境的污染，充分利用可再生的、清洁的风能资源，节约不可再生的化石能源，减少污染、保护人类赖以生存的生态环境，其社会效益是非常明显的。 因此，节约煤炭资源和环境保护角度来分析，太阳能光伏电场工程的建设具有明显的社会效益及环境效益。 此外还可节约用水，减少相应的废水、废渣和温室气体的排放等减少对水 和环境的污染。由此可见，光伏屋顶发电项目有明显的环境效益。节煤效益可观。 , 光污染及防治措施 第 40 页 共 34 页 光伏电池组件内的晶硅板片表面涂覆有一层防反射涂层，同时封装玻璃表面已经过特殊处理，因此太阳能电池组件对阳光的反射以散射为主。其总反射率远低于玻璃幕墙，无眩光，故不会产生光污染。 , 电磁场的影响 该光伏发电项目逆变器和变压器等电气设备容量小，且室内布置，因此可认为基本无电磁场的影响。 , 生态环境 本项目太阳能光伏发电厂利用原有建筑屋顶，不会对当地的生态环境产生明显的影响。 , 运行期的环境影响 太阳能光伏发电是利用自然太阳能转变为电能，在生产过程中不直接消耗矿物燃料，不产生污染物，因此在运行期间不会对环境造成很大的影响。 , 噪声影响 本项目在实施过程中根据要求，对运行中的噪声、振动及电磁干扰，均采取相应的劳动安全保护措施，尽量降低各种危害及电磁幅射，降低噪音;对于振动剧烈的设备，从振源上进行控制，并采取隔振措施。 , 对电网的影响 太阳能光伏发电场运行时，选用的逆变器装置产生的谐波电压的总谐波畸变率控制在2.5%以内，远小于GB 14549-1993《电能质量 公用电网谐波》规定的5%。 光伏发电场并网运行(仅对三相输出)时，电网公共连接点的三相电压不平衡度不超过GB 15543-1995《电能质量 三相电压允许不平衡度》规定的数值，接于公共连接点的每个用户，电压不平衡度允许值一般为1.3,。 因此可认为本工程对电网的影响控制在国家标准允许的范围内。 第 41 页 共 34 页 3.5.3市场需求分析 目前，在我国绝大多数地区，日照资源特性比较好，空闲的屋顶就较多，如果安装太阳能光伏系统在屋面，不但可以提高有限的土地资源利用率，同时还能有效地对建筑物实现有效的隔热，另外，随着社会经济发展，能源及环境问题日益引起全社会的关注，可再生能源的开发与利用显得越来越迫切。随着经济快速发展，近年来，我国面临着煤、油、电供应全面紧张的局面，能源供应与环境容量一直是社会经济发展的重要制约因素。开发和利用可再生能源是我国社会经济发展的重要战略举措。随着《中华人民共和国可再生能源法》及其实施细则的颁布与实施，我国可再生能源开发利用将会出现更好的发展前景，而这种能有效实现可再生能源在屋顶的并网输电技术必然会得到大规模的推广与应用，因此，市场潜力巨大，不存在应用技术推广的市场风险。 3.5.4项目风险分析 , 光污染、电磁污染等 光伏系统可能会存在光污染、电磁污染等问题，但随着技术的进步与国内国际标准的日益提高，这些方面的潜在风险已经得到了有效的控制，具体情况如下: , 光污染及防治措施 光伏电池组件内的晶硅板片表面涂覆有一层防反射涂层，同时封装玻璃表面已经过特殊处理，因此太阳能电池组件对阳光的反射以散射为主。其总反射率远低于玻璃幕墙，无眩光，故不会产生光污染。 , 电磁场的影响 该光伏发电项目电气设备及并网逆变器在选用时，均采用符合国家EMC标准要求的产品，同时在室内布置，因此可认为基本无电磁场的影响。 第 42 页 共 34 页 , 系统安全运行 太阳能电池组件是组成太阳能光伏电站的核心光电转换器件，需具有25年以上的寿命周期，优质的光伏电池组件无疑是成功建设太阳能电站并使之达到预期指标的最基本、最重要的因素。新型、高效、先进、质优、价廉、尺寸适宜、性能匹配的电池组件是当然之选，本方案选用的无锡尚德太阳能电力有限公司生产的型号为STP280-24/vd的超高效多晶硅电池组件即具有此特点。型光伏组件的先进性及还体现在以下几个方面: 1) 外观匀称，结构轻巧坚固，具有良好的抗风雪功能 。 2) 边框带流水槽，可防止组件积水，避免边框结冰爆裂。 3) 边框氧化膜较厚，能满足恶劣条件下的使用要求，特别是盐雾气候的使用要求。 4) 引出线与接线盒采用焊接方式连接，其连接可靠性非常高。 5) 接线盒内导电体采用填充胶保护，绝缘性能大大提高。 6)并网逆变器和配电系统，具有完善的各类故障与事故的保护功能，确保人身与电网和光伏系统的设备安全。 7)系统主要设备品质优良，其中太阳板寿命25年以上，控制器、逆变器寿命10年以上。 系统的设备可以采用焊接、专用螺栓连接，只有专业工具才能打开，可以起到一定的安全和防盗作用。对于电气安全，因为带电部位密封，线缆暗敷，关键部位带有警示标识，因此只要安装操作手册规范使用，就不会出现其它安全问题。 本太阳能光伏屋顶系统由尚德公司专业人员与相关专业电力系统专业机构联合优化设计，具有很高的可靠性和性价比。 故光伏屋顶系统稳定可靠，不会对人身及房屋构成任何危险，安全可靠。 , 对建筑物潜在的风险 1)屋顶安装太阳能光伏系统，支撑系构件及基础有效安装在承重墙上， 第 43 页 共 34 页 同时光伏系统对屋面的承重能力要求较小，由于光伏组件及支撑系统的载荷?25kg/m2，该建筑屋面铺设光伏组件完全能满足该屋面原设计承重要求。 2)考虑到在屋顶安装太阳能光伏系统时，对支撑系构件及基础有效安装在承重墙上，并对屋面的防水层进行必要的处理，确保在屋顶安装上太阳能光伏系统，屋面不会出现渗漏等问题。 3)在屋面安装光伏组件时，充分考虑和屋檐有足够的安全距离，确保在安装、施工及大风天气的影响，采取有效的防护措施安装结构，防止组件脱落。 4)考虑建筑物的整体建筑外观要求，实现与建筑的有效结合，使其不影响建筑物的整体外观形象。 3.6结论 本工程按选定的工程场址利用既有学校建筑屋顶，拟以30度倾角方式架设多晶硅电池组件4471m2，装机总容量为645.12kWp。 工程动态总投资约为2386万元，动态单位造价约为3.7万元/kWp，25年经济寿命期内年平均年上网电量约为73.7万kW?h。 本工程的建设对优化能源结构、保护环境，减少温室气体排放、推广太阳能利用和推进光伏产业发展具有非常积极的示范意义，同时也具备较好的社会和环境效益。 第 44 页 共 34 页