皇明教育基地20MW太阳能光电建筑一体化应用示范项目技术方案

皇明教育基地20MW太阳能光电建筑一体化应用示范项目技术方案皇明教育基地2.0MW太阳能光电建筑一体化应用示范项目技术方案目录1 项目概况 (3)1.1项目基本情况 (3)1.2 地理位置、资源概况 (3)2 设计依据及说明 (3)3 光伏发电原理简介及特点 (4)3.1 太阳能利用概况 (4)3.2 光伏发电原理 (4)3.3 光伏系统发电的特点 (5)4 总体设计方案 (5)4.1 方案概述 (5)4.2 太阳能光伏发电的利用方式 (7)4.2.1 独立光伏发电方式 (7)4.2.2 并网光伏发电方式 (7)4.2.3 本工程发电模式 (8)5 太阳能电池组件的安装结构设计 (9)5.1 安装结构分类简介 (9)5.2 太阳能光电建筑光伏与建筑的结构设计 (9)5.3 皇明2.0MW并网光伏发电工程安装结构设计 (10)5.4 光伏建筑一体化的意义 (11)6 光伏阵列的设计 (11)6.1 太阳电池组件朝向与倾角设计 (11)6.2 遮挡设计 (12)6.3 发电量计算 (13)6.4 光伏组件串联数量的设计依据 (13)7 太阳电池组件选型 (14)8 光伏并网逆变器 (16)9 光伏阵列汇流的设计 (16)10、直流防雷配电柜 (17)11 交流配电单元 (18)12 线缆、桥架及光伏支架等 (18)13 接入电网方案 (19)14 数据采集、监控及通讯系统 (21)15 系统防雷、接地设计 (21)15.1 防雷设计 (21)15.2 接地 (22)1 项目概况1.1项目基本情况工程名称：皇明教育基地2.0MW太阳能光电建筑一体化应用示范项目建设地点：德州市经济开发区太阳谷大道工程规模：2.0MW并网光伏。

1.2 地理位置、资源概况德州市位于北纬36°24'-38°0'、东经115°45'-117°24'之间，黄河下游北岸，山东省西北部。

德州南临黄河与济南相望，北临京津冀，西通晋煤基地，东连胜利油田和渤海湾，是黄河经济带与环渤海经济圈的交汇点，华北地区和华东地区的结合部，有着“南北借力，东西逢源”的地缘优势。

德州光照资源丰富，全市年均日照时2660小时，日照率为61%，累年光照辐射强度达到 5122MJ/m2年，处于全国、全省的较高值区。

区域内气侯祥和，年均气温13.1℃，平均无霜期208天。

此项目的建设既可展示中国在可再生能源开发利用领域的先进技术和绿色环保的理念，又能充分体现工业区节能环保的特色。

2 设计依据及说明国际标准与国外标准：—《低压开关设备和控制器第1部分：总规则》（IEC 60947-1）—《低电压开关和控制器控制器件接口(CDI) 第1部分：总规则》（IEC 62026-1）国家标准：—《电力工程电缆设计规范》（GB50212-2007）—《电能质量公用电网谐波》（GB 14549-1993）—《光伏系统并网技术要求》（GB/T 19939-2005）—《通用用电设备配电设计规范》（GB50055-93）—《污水综合排放标准》（GB8978-96）—《环境空气质量标准》（GB3095-1996）—《城市区域环境噪声标准》（GB3096-93）—《建筑施工场界噪声限值》（GB12523-90）—《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）—《火力发电厂与变电站设计防火规范》（GB50229-2006）—《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）—《建筑物防雷设计规范》（GB50057－2000）—《工业企业设计卫生标准》（GBZ 1-2002）—《工业企业总平面设计规范》（GB50187-1993）—《工业企业厂内铁路、道路运输安全规程》（GB4387-1994）—《建筑照明设计标准》（GB50034-2004）—《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003）—《生产过程安全卫生要求总则》（GB12801-1991）—《生产设备安全卫生设计总则》（GB5083-1999）—《建筑太阳能光伏系统设计与安装》（10J908-5）行业标准：—《中华人民共和国环境保护法》（1989.12.26）—《中华人民共和国环境影响评价法》（2002.10）—《建设项目环境保护管理条例》（1998.11）—《火力发电厂劳动安全和工业卫生设计规程》（DL5053-1996）—《火力发电厂劳动安全和工业卫生设计规程》（DL5053-1996）—《民用建筑太阳能光伏系统应用技术规范》（JGJ203-2010）3 光伏发电原理简介及特点3.1 太阳能利用概况太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源，生物质能、风能、海洋能、水能等都来自太阳能，广义地说，太阳能包含以上各种可再生能源。

太阳能作为可再生能源的一种，则是指太阳能的直接转化和利用。

通过转换装置把太阳辐射能转换成热能利用的属于太阳能热利用技术，再利用热能进行发电的称为太阳能热发电；通过转换装置把太阳辐射能转换成电能利用的属于太阳能光伏发电技术。

3.2 光伏发电原理太阳能光伏发电技术是通过转换装置把太阳辐射能转换成电能利用的技术，光电转换装置通常是利用半导体器件的光伏效应原理进行光电转换的，因此又称太阳能光伏技术。

光生伏特效应简称为光伏效应，指光照使不均匀半导体或半导体与金属组合的不同部位之间产生电位差的现象。

3.3 光伏系统发电的特点- 没有转动部件，不产生噪音；- 没有空气污染、不排放废水；- 没有燃烧过程，不需要燃料；- 维修保养简单，维护费用低；- 运行可靠性、稳定性好；- 根据需要很容易扩大发电规模。

4 总体设计方案4.1 方案概述皇明教育基地2.0MW并网光伏发电工程，并网系统通过升压变压器接入10KV电网。

系统由太阳电池组件、太阳电池组件屋面安装钢架结构、并网逆变器、交（直）流配电设备、升压变压器、数据采集监控设备、线缆及桥架等组成。

一、本电站由五部分组成，总峰值功率为2,006,290 W。

1、大学城主体——————————1,789,470 W；2、大学城光电遮阳————————19,800 W；3、大学城会议中心————————137,520W；4、大学城公寓—————————— 45,400 W；5、大学城体育场————————— 14,100 W。

二、具体实施方案：系统配备一台监控计算机、一台42英寸墙挂式彩色液晶屏，通过监控软件（监控软件需为完全汉化的软件，全中文界面，除数据输入外，均可通过鼠标进行操作），可以实时显示系统运行状态、参数，并实现数据远传。

1、大学城主体：大学城钢架面积共计20639m2，本方案每两排组件均设有参观通道及清扫通道。

选用295W常规组件，尺寸1956×992mm，组件实际效率 15.2% 。

组件朝向正南，每排18块组件，每两排组成一个方阵。

单块组件之间空隙5mm，通道宽度900~1132mm。

总峰值功率1,789,470W。

组件每18块一串，16串形成一组进入1台汇流箱。

使用16进1出汇流箱6台，接入1个直流500kW的防雷配电柜，然后接入GTI-500并网逆变器。

每2台GTI-500并网逆变器为一组，接入1000kW容量交流配电柜，后接三相升压变压器和高压开关柜接入10KV电网。

共需此系统两套。

2、大学城光电遮阳、大学城会议中心、大学城公寓、大学城体育场采用2.8/3.8/5/6kw 逆变器。

大学城光电遮阳：用薄膜组件450块，尺寸1253mm×643mm×27mm峰值电压31V，开路电压40V，峰值功率44W ，峰值总功率19,800W。

建筑共5层，每层90块薄膜组件，9块一串，5组并联，分两路接入一台5.0逆变器，共5台。

大学城会议中心：1）、小贝壳组件尺寸为1580×808mm，峰值功率180W。

两个小贝壳共需此组件358块，共64,440W；小贝壳组件每18块串联为一路，共18路，分两组接入逆变器；2）、大贝壳组件尺寸为810×600mm，峰值功率为70W。

需此组件1044块，共73,080W；大贝壳组件每37块串联为一路，共28路，分两组接入逆变器。

大学城公寓：1）、2#、3#公寓共用普通组件740块，尺寸700mm×640mm×35mm，每块50W，峰值总功率37,000W；2-6层安装光电遮阳，每层74块，分两组并联接入一台3.8逆变器，共5台；2）、1#公寓用薄膜组件177块，尺寸1253mm×643mm×27mm峰值电压31V，开路电压40V，峰值功率44W ，峰值总功率7,788W。

1-5层安装光电遮阳，第一层1-5#窗串联，7-12#窗串联，接入一台2.8逆变器；第二至五层均为1-6#窗串联，7-12#窗串联。

四层共接入一台6.0逆变器。

大学城体育场：1）、巨型灯：满天星组件108块，尺寸826×410×35，每块46W（18V），共4,968W；27块一串，每两串接入一台2.8逆变器，共两台；2）、看台：满天星组件71块，尺寸600mm×600mm，每块16W （2.5V），共1,136W；全串接入一台1.1逆变器；3）、拉索灯：普通组件360块，每块22W（17v），共7920W；每30块为一串，6串并联接入一台5.0逆变器，共两台。

4.2 太阳能光伏发电的利用方式太阳能光伏发电通常有两种利用方式：一种是依靠蓄电池来进行能量的存储，即所谓的独立发电方式；另一种是不使用蓄电池，直接与公用电网并接，即并网方式。

4.2.1 独立光伏发电方式独立发电系统的基本工作原理就是在太阳光的照射下，将太阳电池组件产生的电能通过控制器的控制给蓄电池充电或者在满足负载需求的情况下直接给负载供电，如果日照不足或者在夜间则由蓄电池在控制器的控制下给直流负载供电，对于含有交流负载的光伏系统而言，还需要增加逆变器将直流电转换成交流电。

独立发电系统一般由太阳板、控制器、蓄电池、逆变器等组成。

独立系统一般也称为离网系统，多用在偏远地区、电网敷设较困难的地区，也用于太阳能路灯、草坪灯、监控摄像头等系统中作为独立电源使用。

独立光伏系统示意图4.2.2 并网光伏发电方式并网发电系统一般由太阳组件、并网逆变器等组成。

通常还包括数据采集系统、数据交换、参数显示和监控设备等。

并网发电方式是将太阳能电池阵列所发出的直流电通过逆变器转变成交流电能输送到公用电网中，无需蓄电池进行储能，相比较而言，并网发电较便宜，而且完全无污染。

并网发电系统采用的并网逆变器拥有自动相位和电压跟踪装置，能够非常好的配合电网的微小相位和电压波动，不会对电网造成影响。