500kW光伏系统学习案例

500kW光伏示范电站总体方案设计
2011年12月25日
目录
一、项目概况 (1)
1.1 项目地点及建设规模 (1)
1.2 项目地理位置 (1)
1.3 供电要求 (1)
二、项目场址太阳能资源 (2)
三、光伏电站系统设计 (2)
3.1并网光伏系统原理 (2)
3.2 电站总体规划 (3)
3.3光伏发电系统设计 (4)
3.3.1设计原则 (4)
3.3.2系统配置 (4)
3.3.3发电系统图 (5)
3.4 光伏系统主要配件 (6)
3.4.1 光伏组件 (6)
3.4.2 并网逆变器 (6)
3.5 组件安装支架 (8)
3.6 监测系统 (10)
四、设备清单 (11)
五、发电量估算 (11)
一、项目概况
1.1 项目地点及建设规模
江苏太仓市南仓金属材料有限公司新厂区位于南郊新城区工业安置区横五路，占地面积30亩,总投资8000万元人民币。

建造厂房10400m²，其中：生产车间6600m²、研发及化验分析用房800m²、仓库1000m²、办公及辅助用房2000m²。

本项目拟在新厂区的原料仓库屋顶、冶炼车间屋顶、浇铸拉丝车间屋顶，以及成品仓库屋顶安装光伏组件，总装机容量为498.905kW。

图1-1 南仓金属新厂区效果图1.2 项目地理位置
项目地点：江苏太仓市
经度：东经121.1°
纬度：北纬31.45°
海拔：4米
1.3 供电要求
供电电压：380V AC/50Hz
发电类型：380V低压并网#1成品仓库
#2浇铸车间
设备房
二、项目场址太阳能资源
据统计，太仓市每年的太阳辐射总量达到1383kWh/m2，日照时数平均值为1961h。

具体每月份的太阳能辐照强度如下表所示：
表2-1 太仓太阳能辐照强度
三、光伏电站系统设计
3.1并网光伏系统原理
系统的基本原理：太阳能电池组件所发直流电通过光伏并网逆变器逆变成50Hz、380V 的交流电，经交流配电箱与用户侧并网，向负载供电。

本项目并网接入系统方案采用380V 低压并网，如图3-1所示：
图3-1 光伏电站并网发电系统框图
3.2 电站总体规划
图3-2 光伏电站平面布置图
根据现场勘察，成品仓库、浇铸车间、原料仓库，以及冶炼仓库具备安装组件的条件，
各车间屋顶的安装容量如下表所示：
表3-1 安装容量分布
序号 安装厂房 组件数量（块）
组件功率（Wp ）
装机容量（kW ） 备注
1 原料仓库 294 235 69.09
2 浇铸拉丝车间 756 235 177.66
3 成品仓库 29
4 23
5 69.09
4 冶炼车间
779 235 183.065
总计
2123
498.905
本项目采用235Wp 的多晶硅光伏组件，共2123块，498.905kW 。

根据容量，配置2台
250kW 的并网逆变器。

各个车间屋顶的组件布置图如下所示：
图3-3 原料仓库屋顶组件布置图（#1）图3-4 浇铸车间屋顶组件布置图（#2）
图3-5 成品仓库屋顶组件布置图（#3）图3-6 冶炼车间屋顶组件布置图（#4）3.3光伏发电系统设计
3.3.1设计原则
本工程的装机容量为498.905kW，光伏组件分别安装在各车间屋顶南北两面。

根据南北屋面的采光差异，该系统分为南屋面和北屋面两个子系统，南北两面屋顶光伏组件各配置一台250kW逆变器。

光伏电力逆变为380V交流后，直接接入10VkV/0.4kV变压器的400V输出端母排。

本工程是一个380V用户侧并网系统，根据电力公司要求，不能有光伏电力逆流上网。

为此，我们都在光伏系统的两个并网点都安装了防逆流控制器。

3.3.2系统配置
根据组件布置的实际情况，以及组串电气配置，19块组件或者21块组件组成一个串联
支路，接入汇流箱，共需要汇流箱12台，其中：12进1出规格6台，8进1出规格6台。

汇流箱配置如表3-2所示：
表3-2 系统汇流箱配置
序号安装厂房组件数量
（块）
串联
（块）
并联支路
取整
汇流箱
(台)
汇流箱
进线支路
1 原料仓库294 21 14
2 7、7
2 浇铸拉丝车间756 21 36 4 8、10、8、10
3 成品仓库29
4 21 14 2 7、7
4 冶炼车间779 19 41 4 11、10、10、10
总计2123 105 12
南北屋面两个子系统分别需要6台汇流箱、1台250kW并网逆变器（内含直流配电）、1台交流配电柜、1台防逆流控制器。

3.3.3发电系统图
光伏发电系统如图3-7所示，详图请参见CAD图。

图3-7 光伏发电系统图
3.4 光伏系统主要配件
3.4.1 光伏组件
光伏系统采用235Wp 的多晶硅太阳能电池组件，其参数如下： ◆ 电池材料：多晶硅；
◆ 电池组件尺寸：1650×994×46mm ◆ 电池组件重量：23.0 Kg
◆ 电池组成： 60片多晶硅电池式串联而成 ◆ 满足IEC61215标准 ◆ 标称功率：220W ； ◆ 开路电压：37.4V ； ◆ 短路电流：8.42A ； ◆ 最佳工作电压：30.1V ； ◆ 最佳工作电流：7.81A ； ◆ 工作环境温度：－40℃～＋80℃
◆ 正常使用25年后组件输出功率损耗不超过初始值的20%
3.4.2 并网逆变器
本系统采用2台250kW 逆变器，参数如下：
表3-3 250kW 逆变器参数
图3-8 235Wp 多晶硅组件
图3-9 250kW光伏并网逆变器
3.5 组件安装支架
在生产车间的彩钢瓦屋顶结构，采用卡件形的构件与彩钢顶板肋相连，如下图：
1．组件、2.二次结构、3.一次结构、4.卡件、5.彩钢、6.屋顶
图3-10 屋顶钢结构布置图
图3-11 卡件与板肋连接示意图
3-12 卡件型底座
卡件安装完毕后作为整体支架的底座，东西横向檩条（通过螺杆固定于卡件型底座）构成一次结构平面。

一次结构檩条设计为两面对称开槽，方便与一次结构和太阳能电池组件的
安装。

太阳能电池组件用Z字形和U字型两种压板固定。

整体安装效果的案例如下：
图3-13a 整体安装效果案例
图3-13b 整体安装效果案例
3.6 监测系统
采用独立监测系统监测并网发电系统的运行状况，利用工控机采集数据，连续24小时不间断地监测和记录所有并网逆变器的运行数据和故障数据，并通过大屏幕液晶电视显示：
●利用大屏幕液晶电视显示；
●监测环境参数——温度、日照辐射的辐射量；
●检测光伏发电系统的运行参数（电压、电流、功率、频率、发电量、CO2减排量等）。

系统运行显示，通过系统运行指示牌显示参数，该牌可以方便地通过RS485接口和直流/交流逆变器以及数字式发电量计量电表进行通讯。

同时可以外接日照传感器和温度传感器显示日照强度和温度。

并网逆变器的监控界面示意如图3-6所示：
图3-14监控界面图
四、设备清单
项目的设备清单如下：
表4-1 工程设备清单
五、发电量估算
经估算，厂房屋顶光伏系统首年发电量为49.3万kWh，25年内的年平均发电量为43.95万kWh。

表5-1 整体光伏系统年发电量
光伏系统在整个25年的运行期内，年发电量损失不超过初始年发电量的20%，按此计算，25年运行期内的年发电量估算如表5-2所示：
表5-2 25年内光伏电站年发电量估算。