恒隆广场光伏项目总体设计方案

第五章项目总体设计方案5.1设计方案简介山东省恒隆广场光伏发电项目主要由光伏电池组件、光伏逆变器、配电系统、监控系统等重要部分组成。

本项目电池组件总功率为315.9KW，选用力诺集团公司生产的LNPV-180Wp高效单晶硅电池组件1755块。

组件经过串、并联方式连接，接入2台德国进口的容量150K的光伏逆变器，逆变器输出三相交流电，用于特定负荷的供电。

发电系统数据采集系统主要采集直流侧电压、电流，电网各相电压、电流，每日发电量、总发电量等，以及气象数据采集包括辐照度、风速、环境温度、组件温度等有关数据。

另外可以根据现场情况，在公共区安装实时显示屏，有选择地显示系统输出功率、发电量、系统电压等信息参数。

5.2系统设备选型如下图所示，根据系统相关的技术要求以及屋顶面积情况，设计系统的总容量，并以此为依据，选择合适的光伏逆变器容量及数量，配备相应容量的配电保护系统，与市政电网相结合。

5.2.1组件选型太阳能光伏组件采用力诺集团公司生产的光伏组件。

生产的电池组件已通过CE认证、TUV认证、IEC61215认证、二级安全等级认证，为一级品，全部为正偏差片。

该太阳能供电系统中的太阳电池组件是由本公司生产的LNPV-180Wp高效单晶硅太阳电池组件，总共用1755块，总功率为315.9KW。

1.1组件的选择本次工程中，我们选自力诺集团生产的LNPV-180Wp高效单晶硅太阳电池组件，它的转换效率≥16%。

（1）单晶硅电池片的效率≥16.8%，组件效率≥15.0%；多晶硅电池片的效率≥14%，组件效率更低。

（2）单晶硅在我国的生产工艺比多晶硅的生产工艺更加纯熟，质量更加可靠，因此单晶硅在我国还是占主要市场。

（3）由于硅锭生产工艺的不同，使在切割单晶硅硅锭后形成的电池片有统一的晶体面，颜色统一美观，尤其用于大型电站；而多晶硅硅锭的生产工艺决定了多晶硅电池片有多个晶体面，颜色明暗不一，在大型电站的美观性上，我们认为单晶硅电池组件更合适。

1.2 基本性能：1、正常工作条件²环境温度：－40℃-＋85℃；²相对湿度：≤95％（25℃）；²海拔高度：≤5500m；²最大风速：150 km/h。

2、太阳能电池组件出厂检验（1）产品通过TUV认证，并符合国家强制性标准要求。

（2）提供的组件功率偏差为+3%。

（3）组件的电池上表面颜色均匀一致，无机械损伤，焊点无氧化斑。

（4）组件的每片电池与互连条排列整齐，组件的框架整洁无腐蚀斑点。

（5）在标准条件下（即：大气质量AM=1.5，标准光强E=1000W/m2，温度为25±1℃，在测试周期内光照面上的辐照不均匀性≤±5%），太阳电池组件的实际输出功率均大于标称功率。

（6）太阳电池片的效率≥16.8%，组件效率≥15.0%。

（7）光伏组件具有较高的功率/面积比，功率与面积比≥144 W/m2。

功率与质量比=11.9 W/Kg，填充因子FF≥0.7。

（8）组件第一年内功率的衰减<5%，使用10年输出功率下降不超过使用前的10%；组件使用25年输出功率下降不超过使用前的20%。

（9）组件使用寿命不低于25年。

（10）太阳能电池组件强度通过IEC61215光伏电池的测试标准10.17节中钢球坠落实验的测试要求。

（11）太阳能电池组件防护等级IP65。

（12）连接盒采用满足IEC标准的电气连接，采用工业防水耐温快速接插，防紫外线阻燃电缆。

（13）组件的封层中没有气泡或脱层在某一片电池与组件边缘形成一个通路，气泡或脱层的几何尺寸和个数符合IEC61215规定。

（14）组件在外加直流电压1150V时，保持1分钟，无击穿、闪络现象。

（15）绝缘性能：对组件施加500V直流电压，测量其绝缘电阻应不小于200MΩ。

（16）组件采用EVA、玻璃等层压封装，EVA的交联度大于65％， EVA与玻璃的剥离强度大于30N/cm2。

EVA与组件背板剥离强度大于15N/cm2。

（17）光伏电池受光面有较好的自洁能力；表面抗腐蚀、抗磨损能力满足IEC61215要求。

（18）边框与电池片之间应有足够距离，确保组件的绝缘、抗湿性和寿命。

（19）为保证光伏组件及整个发电系统安全可靠运行，提供光伏组件有效的防雷接地措施。

（20）组件背面统一地方粘贴产品标签，标签上注明产品商标、规格、型号及产品参数，标签保证能够抵抗十年以上的自然环境的侵害而不脱落、标签上的字迹不会被轻易抹掉。

（21）产品包装符合相应国标要求，外包装坚固，内部对组件有牢靠的加固措施及防撞措施。

全包装箱在箱面上标出中心位置、装卸方式、储运注意标识等内容。

1.3具体参数5.2.2逆变器的设计1.1逆变器的原理和功能介绍逆变器也称逆变电源，是将直流电能转变成交流电能的交流装备，是太阳能光伏发电系统的一个重要部件。

由于太阳能电池发出的是直流电，当进行光伏并网和负载是交流负载时，逆变器是不可缺少的。

现代逆变技术是研究逆变电路理论和应用的一门科学技术。

它是建立在工业电子技术、半导体器件技术、现代控制技术、现代电力电子技术、半导体变流技术、脉宽调制（ＰＷＭ）技术等学科基础之上的一门实用技术。

它主要包括半导体功率集成器件及其应用、逆变电路和逆变控制技术3大部分。

逆变装置的核心，是逆变开关电路，简称为逆变电路。

该电路通过电力电子开关的导通与关断，来完成逆变的功能。

电力电子开关器件的通断，需要一定的驱动脉冲，这些脉冲可能通过改变一个电压信号来调节。

产生和调节脉冲的电路。

通常称为控制电路或控制回路。

逆变装置的基本结构，除上述的逆变电路和控制电路外，还有保护电路、输出电路、输入电路、输出电路等，如图２所示。

图2. 逆变器基本结构方框图1.2 逆变器输出的基本要求1、能输出一个电压稳定地交流电。

无论是输入电压出现波动，还是负载发生变化，它都能达到一定的电压稳定精度，静态时一般为±2％。

2、能输出一个频率稳定的交流电。

要求该交流电能达到一定的频率稳定精度，静态时一般为±0.5％。

3、输出的电压及频率在一定范围内可以调试。

一般输出可调电压范围为±5％，输出频率可调范围为±2Hz。

4、具有一定的过载能力，一般能过载125％-150％。

当过载150％时，能持续30s；当过载125％时，应能持续1min及以上。

5、输出电压波形含谐波成分应尽量小。

一般输出波形的失真率应控制在7％以内，以利于缩小滤波器的体积。

6、具有短路、过载、过热、过电、欠电压等保护功能和报警功能。

7、启动平稳，启动电流小，运行稳定可靠。

8、换流损失小，逆变频率高，一般在85％以上。

9、具有快速的动态相应。

逆变器按运行方式，逆变器按输出波形有可分为方波逆变器和正弦波逆变器。

10、当系统外部电网失电后，立即停止供电；电网恢复供电时，系统经延时后向并网供电，延时时间2～300s内可调。

特别是一旦发生并网光伏发电系统电网失压时，自控装置将在1秒内动作，把光伏系统与电网断开，主动防止孤岛效应。

1.3 本次选用逆变器的性能特点：1、逆变效率高，最大可达97.1 %2、具有输入最大功率跟踪功能，采用MPPT功率跟踪方式，保证转换效率始终工作在最佳状态3、输出电能品质好，满足国家电网电能质量要求4、工作温度范围宽，-20℃至+40℃5、安全等级、防护等级高，直流侧和交流侧有过压保护6、运行操作简单，基本实现无人值守的全自动运行7、运行时不会造成电网电压波形过度的畸变和导致注入电网过度的谐波电流。

逆变器额定输出下持续工作能力：≥12h；50％额定输出下持续工作能力：≥15h；满载连续工作时间>24小时8、内置电网保护装置，具有防孤岛保护单元（MSD）9、具有通用的通讯接口，如：RS485等。

本项目选用2台150K型逆变器，1755块组件分成10个单元（如下图示）：每个单元采用15串12并的排列方式，接入2台光伏逆变器。

每15串12并汇流，接入逆变器的5组直流输入接口，每个接口的工作电压540V，工作电流58A。

1.4逆变器性能参数5.2.3支架设计采用标准：GB 50009-2001 《建筑结构载荷规范》GB/T5237-2000 《铝合金建筑型材》GB/T699-1999 《优质碳素结构钢》GB50205-2001 《钢结构质量工程验收规范》太阳能组件支架设计原则：太阳电池方阵都要求使用金属支架，支架除要有一定强度外，还要有利于固定和支撑。

方阵的框架应该十分坚固，要有足够的硬度，重量要轻。

方阵支架必须能经受大风和冰雪堆积物的附加重，不会因为人为的和一些大动物破坏造成方阵坍塌。

设计过程中考虑的主要因素：支架及组件的自重大小、风压情况、积雪作用和地震等。

通过计算确定选用材料的材质及强度规格，从而保证太阳电池组件安全与可靠的使用，确保太阳电池方阵的使用寿命达到预期的要求。

防腐和抗风措施：防止用于室外支撑太阳电池的支架受到腐蚀而威胁到整个太阳能发电系统的安全运行，支架采用表面热镀锌处理，可以满足11级风（30米/秒），具有防腐，防锈功能。

接地措施：在阵列上和阵列周围有可靠的接地网，保证安全、防止雷击。

5.2.4方阵接线盒和直流配电箱方阵接线盒应尽可能接近组件，一般安装在方阵里，防护等级达到IP56以上，防紫外线，II级执行防护等级。

为了防止误动作，一般保险电流为大于1.5倍每路组件的峰值电流。

方阵汇流盒内部接线如下图所示：每个150KW并网单元配置5台汇流箱，整个并网系统需配置10台光伏阵列汇流箱。

为了保证方阵和逆变器有一个明显的分界点及有利于设备之间的检修，一般在它们之间增加一个直流配电箱，箱内配置一个双级隔离开关。

本项目需要2台直流配电柜。

直流配电箱内部接线如下图示：5.2.5低压交流配电采用的标准：IEC439 《低压成套开关设备和控制设备》IEC298 《交流封闭开关设备和控制设备》IEC60364-7-712《建筑的电气安装-太阳能发电系统》低压交流配电系统是光伏逆变器和交流380V系统并接的接口，它含有电压、电流、电能等指示仪表；状态指示灯；断路器、电涌保护器等保护装置；隔离开关等具有明显分断点的检修装置。

5.2.6防雷模块设计采用的标准：SJ/T11127 《光伏（PV）发电系统过电压保护-导则》GB/T18802.12-2006 《低压配电系统的电涌保护器选择和应用导则》CECS174：2004《建筑物低压电源电涌保护器选用、安装验收及维护规程》 GB50057-2000《建筑物防雷设计规范》1、防直击雷措施直击雷是指直接落到太阳能电池阵列、低压配电线路、电气设备以及在其旁的雷击。

防直击雷的基本措施是安装避雷针。

由于该光伏系统中的外置设备在整个环境中不是最高建筑物，所以设计为，把所有屋顶电池组件的钢结构与屋顶建筑的防雷网相连，以达到防雷击的目的。