光伏发电光伏接入系统

薛家岛电动汽车智能充换储放一体化示范电站
北庄集中充电站
光伏发电光伏接入系统
初设方案
目录
第一章概述 (1)
1.1建设目的和意义 (1)
1.2工程建设概况 (2)
第三章工程技术方案 (3)
3.1系统组成 (3)
3.2设计依据 (3)
3.3光伏组件的选型和光伏阵列的设计 (4)
3.3.1 光伏组件 (4)
3.3.2 组件支架 (5)
3.3.3 光伏阵列的设计 (5)
3.4光伏控制系统方案 (5)
3.7光伏发电监控系统 (7)
3.8防雷及接地 (9)
3.9系统建设及施工 (10)
3.9. 施工依据 (10)
3.9.2施工概述 (11)
3.8.3 施工顺序 (12)
3.8.4 施工准备 (13)
3.8.5 施工措施 (14)
附录1：附录2：北庄集中充电站非晶薄膜组件光伏系统配置 (16)
第一章概述
1.1建设目的和意义
薛家岛电动汽车智能充换储放一体化示范电站位于青岛市连接青岛城区与黄岛区的胶州湾海底隧道黄岛侧出口，按照“换电为主、插充为辅，集中充电、统一配送”要求及变电站与集中充电站一体化建设模式建设。

由位于薛家岛公交枢纽站内的公交车充换电站以及相邻的北庄集中充电站、长江路电池配送站和北庄35kV变电站组成。

本示范站既可满足电动公交车的换电功能，又可满足电动乘用车的集中充电、换电功能，配送点的建设有效的延伸了乘用车的换电服务半径，完全符合国网关于电动汽车充换电站建设的方针，为我国电动汽车充换电站事业的发展提供了很好的示范和借鉴作用。

在本示范站的基础上建设光伏新能源的接入，通过光伏发电系统将太阳能转化为电能为动力电池充电，实现清洁能源的利用；同时将电动汽车充换电系统与光伏发电系统、电力储能系统、常规变电系统的功能有机结合，可构成新型的电动汽车充换储放一体化电站，能够调控区域电网的电压、潮流和谐波畸变，还可通过吸收和回馈电能实现负荷搬移、平抑间歇性电源的功率波动，形成与电网的友好互动，减小充放储电站对电网的负面影响，改善电网电能质量，提高稳定性；光伏电池发电直接给动力电池充电，采用公共直流母线设计，提高系统的转换效率。

1.2工程建设概况
该光伏发电系统采用“集中安装建设，就近就地上网”技术方案。

即： 北庄集中充电站利用屋顶建设98kWp 光伏发电系统，光伏电池发电直接给动力电池充电，采用公共直流母线设计，提高系统的转换效率。

该方案不仅使系统建设具有很好的选择灵活性，而且大大提高了系统的安全性和可靠性。

图1-1 光伏发电系统示意图
光伏控制柜分箱充电机柜
第三章工程技术方案
3.1系统组成
光伏并网发电系统主要组成如下：
（1）光伏电池组件及其支架；
（2）光伏阵列防雷汇流箱；
（3）光伏控制柜柜；
（4）分箱充电机柜；
（5）系统的通讯监控装置；
（6）系统的防雷及接地装置；
（7）土建、配电房等基础设施；
（8）系统的连接电缆及防护材料。

3.2设计依据
✧《并网光伏发电专用逆变器技术要求和试验方法》2009
✧GB 50054-95 《低压配电设计规范》
✧GB 50217-94 《电力工程电缆设计规范》
✧GB/T 19939-2005 《光伏系统并网技术要求》
✧UL 1741:1999 《独立电力系统用逆变器、变换器、控制器》
✧IEEE 1547:2003 《分布式电源与电力系统进行互连的标准》
✧IEEE 1547.1:2005 《分布式电源与电力系统的接口设备的
测试程序》
✧IEC 62116 《光伏并网系统用逆变器防孤岛测试方法》
✧JGL/T16-92 《民用建筑电气设计规范》
✧GB 50057-94 《建筑物防雷设计规范》
✧GB 50217-94 《电力工程电缆设计规范》
✧GB/Z 19964 光伏发电站接入电力系统技术规定
✧GB 12325 电能质量供电电压允许偏差
✧GB/T14549 电能质量公用电网谐波
✧GB 12326 电能质量电压波动与闪变
✧GB/T15543 电能质量三相电压允许不平衡度
3.3光伏组件的选型和光伏阵列的设计
3.3.1 光伏组件
1）光伏组件选择
由于非晶硅薄膜太阳能电池具有较高的光吸收系数.特别是在0.3-0.75um 的可见光波段,它的吸收系数比单晶硅要高出一个数量级.因而它比单晶硅对太阳能辐射的吸收率要高40倍左右, 用很薄的非晶硅膜(约1um厚)就能吸收90%有用的太阳能.生产本低，便于大规模生产，本方案推荐采用非晶薄膜组件。

表3-2 非晶硅薄膜组件技术参数
3.3.2 组件支架
青岛纬度35.97度，年平均日照在2500小时以上，属于太阳能资源富足区域，适合太阳能光伏发电产品的使用。

通过软件模拟，非晶硅薄膜组件具有较好的弱光性能，组件的倾角主要考虑工程施工的方便，倾角选择为15°。

3.3.3 光伏阵列的设计
1）光伏电池组件阵列间距设计
为了避免阵列之间遮阴,光伏电池组件阵列间距应不小于D :
tan
4338.0707.04338.0tan 707.0+=H D 式中为当地地理纬度(在北半球为正，南半球为负)，H 为阵列前排最高点与后排组件最低位置的高度差）。

1）光伏电池组件阵列安装设计
薛家岛标准充换电站利用附楼屋顶建设150Wp 薄膜组件504块，共75kWp 光伏发电系统，
3.4 光伏控制系统方案
一、 系统方案
本方案采用公共直流母线设计，分箱充电机为动力电池充电，由
于薛家岛公交换电站分箱充电机直流母线为500V，故本方案采用500V直流母线
带工频变压器隔离三相PWM整流器提供500V直流输出，可四象限运行，具备低电能质量污染的特点，非隔离型降压斩波电路将光伏电池电能转移到500V公共直流母线，并实现最大功率跟踪
二、工作原理：
分箱充电机主要由光伏发电系统提供电能，整流器提供辅助电能。

在光电池无电能输出的情况下，由整流器可提供分箱充电机充电功率
降压斩波电路始终维持光电池的最大功率输出，将尽可能多的电能转移到公共直流母线，从而降低交流进线功率输入，超过充电功率的部分将回馈到交流电网
当充电机充电功率低于光伏发电功率时，光伏监控系统自动发出更换电池提示，可人工控制堆垛机取走充满电的电池，放入待充电电池
三、光伏控制柜方案
➢主要功能：
光伏控制柜为多端口变流器设备，主要包括并网变流器和2台DC/DC变换器组成，DC/DC变换器用于接入光伏电池，实现最大功率跟踪功能，将光伏发电功率尽可能多的转移到直流母线，为后级直流负荷供电；并网变流器用于给后级直流负荷提供辅助供电，也可将多余的光伏发电电能回馈到交流电网。

➢主要参数：
●交流并网电压：AC 380V±15%，50Hz±0.5Hz
●交流侧额定电流：75A
●光伏输入电压：DC 510V~900V
●光伏输入额定电流：80A
●光伏接口数：2路
●直流输出电压：DC 400V±5% DC 500V±5%
●直流输出额定电流：150A
●后台通讯接口：以太网、CAN、485
●尺寸：800mm(L)*600mm(D)*2260mm(H)
●重量：800kg
3.7光伏发电监控系统
系统采用高性能服务器作为系统的监控主机，可以每天24小时不间断对所有的并网逆变器进行运行数据的监测。

光伏并网系统的监控系统可连续记录运行数据和故障数据。

对太阳能光伏发电的实时运行信息、报警信息进行全面的监视，并对光伏发电进行多方面的统计和分析，实现对光伏发电的全方面掌控。

光伏发电监控至少可以显示下列信息：
✧可实时显示光伏的当前发电总功率、日总发电量、累计总发电量、
累计CO2总减排量以及每天发电功率曲线图。

✧可查看每台光伏逆变器的运行参数，主要包括：
A、直流电压；
B、直流电流；
C、直流功率；
D、交流电压；
E、交流电流；
F、逆变器机内温度；
G、时钟；
H、频率；
I、功率因数；
J、当前发电功率；
K、日发电量；
L、累计发电量；
M、累计CO2减排量；
N、每天发电功率曲线图
监控所有逆变器的运行状态，采用声光报警方式提示设备出现故障，可查看故障原因及故障时间，监控的故障信息至少因包括以下内容：
A、电网电压过高；
B、电网电压过低；
C、电网频率过高；
D、电网频率过低；
E、直流电压过高；
F、直流电压过低；
G、逆变器过载；
H、逆变器过热；
I、逆变器短路；
J、散热器过热；
K、逆变器孤岛；
L、DSP故障；
M、通讯失败；
可实时对并网点电能质量进行监测和分析：
✧能集成环境监测功能，主要包括日照强度、风速、风向、室外温
度、室内温度和电池板温度等参量。

✧要求最短每隔5分钟存储一次光伏重要运行数据，包括环境数据。

故障数据需要实时存储
3.8防雷及接地
太阳能光伏发电系统的雷电入侵路径，除光伏组件外，还有配电线路、接地线以及它们的组合。

为了保证电力系统的安全运行和光伏发电及电力设施的安全，并网光伏电站必须有良好的避雷、防雷及接地保护装置。

防雷击的主要措施是安装避雷针，本项目户外设备安装位置在整个环境中不是最高建筑物，所以设计为：把所有钢结构与整个建筑的防雷网相连，以达防雷的目的。

本项目采取以下防雷电措施：在光伏系统直流输入处和交流输出处设计了防雷装置，并接地以确保设备的
安全，避雷元件分散安装在接线箱内，也安装在配电柜内。

防雷接线箱安装在光伏组件附近，必须满足室外安装的要求，防护等级为IP65。

整个系统采用三级防雷措施：
设备级：组件的铝合金边框以及金属支架通过接地扁钢与屋顶防雷扁钢带可靠焊接；
直流侧级：直流汇线处采用直流防雷模块，最终与防雷带连接；
交流侧级：在交流柜内采用交流防雷模块，与电气防雷带连接。

对于系统防雷和安全用电来说，可靠的接地是至关重要的。

本设计中，支架、光伏组件边框以及连接件均是金属制品，每个子方阵自然形成等电位体，所有子方阵之间都要进行等电位连接，并于接地网就近可靠连接，各连接点的接地电阻应小于10欧姆。

机房内的交流配电柜、直流配电柜的外壳及各逆变器的接地端子和机房内的接地体进行牢固的电气连接，各连接点接地电阻应小于4欧姆。

3.9系统建设及施工
3.9. 施工依据
表3-3 施工依据表
3.9.2施工概述
1）、主体工程施工
主体工程为光伏阵列基础施工。

施工需架设模板、绑扎钢筋并浇筑混凝土，混凝土在施工中经常测量，以保证整体阵列的水平、间距精度。

施工结束后混凝土表面必须立即遮盖并洒水养护，防止表面出现开裂。

一般情况尽量避免冬季施工。

施工过程中，待混凝土强度达到28天龄期以上方可进行安装。

2）、本工程主要施工范围
1、施工准备：
阵列基础完成，进场道路通畅，安装支架运至相应的阵列基础位置，太阳能光伏组件运至相应的基础位置。

2、阵列支架安装：
支架分为基础底梁、立柱、加强支撑、斜立柱。

支架按照安装图
纸要求，采用镀锌螺栓连接。

安装完成整体调整支架水平后紧固螺栓。

3、太阳能电池组件安装：
细心打开组件包装，禁止单片组件叠摞，轻拿轻放防止表面划伤，用螺栓紧固至支架上后调整水平，拧紧螺栓。

4、安装光伏控制柜:
检查光伏控制柜各开关初始位置是否正确, 断开直流输入开关和交流输出开关;将光伏控制柜直流输入电缆接至控制器负载输出端。

5、系统布线:场地布线;户内布线。

6、防雷接地系统的安装。

7、系统的并网运行调试等。

3.8.3 施工顺序
安装现场踏勘- 基础土建施工－太阳电池支架制作安装－太阳电池阵列安装调试—电气仪表设备安装调试－并网运行调试－试运行—竣工验收。

如下图所示：
图3-8 光伏发电实验系统建设流程图
3.8.4 施工准备
1、技术准备
技术准备是决定施工质量的关键因素，它主要进行以下几方面的工作：
（1）先对实地进行勘测和调查，获得当地有关数据并对资料进行分析汇总，做出切合实际的工程设计。

（2）准备好施工中所需规范，作业指导书，施工图册有关资料及
施工所需各种记录表格。

（3）组织施工队熟悉图纸和规范，做好图纸初审记录。

（4）技术人员对图纸进行会审，并将会审中问题做好记录。

（5）会同建设单位和设计部门对图纸进行技术交流，将发现的问题提交设计部门和建设方，并由设计部门和建设方做出解决方案（书面）并做好记录。

（6）确定和编制切实可行的施工方案和技术措施，编制施工进度表。

2、现场准备
（1）物资的存放
与物业管理部门沟通,在附近准备一座临时仓库：主要贮存并网发电系统的逆变器、太阳电池、太阳电池支架、线缆及其它辅助性的材料。

（2）主要设备及工程材料准备
施工前由质量员对太阳能电池组件、方阵支架、并网逆变器等设备进行检查验收，确保所有设备质量满足设计要求，准备好各种工程用具、施工所需的各种主要原材料和辅助性材料。

3.8.5 施工措施
（1）施工质量管理
1、施工质量符合规范要求。

2、严格按许继公司制定的工程质量管理制度实行自检，互检和复检，具有实测数据和签证手续。

3、设备及安装施工材料均需有质量合格证，并对品种、数量、外观、出厂日期等进行验收，如有异议应会同有关部门签定后方能发放施工。

4、严格操作规程，按工艺要求施工。

5、对参加施工人员进行质量教育，增强施工人员的质量意识。

6、工地定期进行质量安全例会和坚持自检制度。

7、施工过程中，应做好施工日志，安装原始记录，整理好有关技术资料并保存完好。

（2）安全生产措施
1、建立安全生产教育，检查制度，强化安全意识，加强职工的安全技术教育，认真执行电力安全生产有关规程。

2、建立施工现场管理制度。

3、建立机械、电气安全生产管理制度，所有施工、用电设备均作好接地保护，手持电动工具要设漏电保护开关，使用前应检查工具是否良好，以防发生意外事故。

4、现场工具和材料堆放要排列整齐。

（3）文明施工措施
1、施工建设单位进场前须提前与物业管理部门联系并征得同意方可进场施工，工地每天收工时与相关现场管理人员交代清楚，完成一个阶段的任务后，离场须通知现场工程负责人。

2、遵守电力施工管理制度，施工队及现场管理人员进出现场须遵循大楼物业管理制度。

3、施工建设单位在施工中应与物业管理部门保持良好沟通，工程施工中服从相关管理部门安排。

附录1：附录2：北庄集中充电站非晶薄膜组件光伏系统配置。