嵊州分布式光伏可行性研究分报告.doc

1、嵊州分布式光伏可行性研究分报告0嵊州分布式光伏可行性研究分报告1目 录第一章 综合说明 .11.1 企业简介 .11.2 屋顶概况 .1第二章 光伏系统发电设计及发电量计算 22.1 光资源分析 .22.2 光伏系统组件选型 .32.3 光伏系统逆变器选择 .102.4 光伏系统电池安装方式设计 .102.5 太阳电池组件的串、并联设计 .122.6 太阳能光伏发电系统效率分析 .122.7 光伏系统发电量计算 13第三章 电气 .153.1 项目概况 .153.2 系统方案设计 183.3 建筑物光伏组件串并联方案 .203.4 计算机监控系统 203.5 安全监视系统 243.6 系统可靠

2、性，安全性 243.7 电缆设施 253.8 材料清册 25第四章 土建工程 .274.1 屋面光伏布置方案 .274.2 光伏组件安装 .27嵊州恒力电机有限公司 180.2KW 分布式光伏可行性研究分报告0第一章 综合说明1.1 企业简介嵊州市恒力电机有限公司是一家设计、开发、生产旋涡气泵的专业制造企业，恒力电机拥有一支精简的技术、管理团队，具有迅速的售前、售后技术支持和服务能力。 公司位于经济发达的长三角地区-浙江省嵊州市，104 国道贯穿而过，距杭州、上海、宁波均高速直达，交通十分便捷。 公司坚持科技创新，自我超越，根据市场需求不断开发出新产品。而先进的数控加工设备及全过程的质量管理体

3、系为保证产品质量奠定了坚实的基础。确保产品的技术水平和产品质量在国内处于领先地位。 自公司成立以来，卓越的产品质量、合理的价格、完美的售后服务以及可靠的信誉为我们赢得了广大的客户，产品远销新加坡、韩国、土耳其等国家和地区。公司竭诚欢迎国内外嘉宾光临指导、共创辉煌。1.2 屋顶概况厂区屋顶结构为平屋顶结构。康立自控厂房屋顶面积详细如表 1-1表 1-1 屋 面详细序号 名称 可利用屋顶面积（m ）1 恒力电机车间 2500嵊州恒力电机有限公司 180.2KW 分布式光伏可行性研究分报告1第二章 光伏系统发电设计及发电量计算2.1 光资源分析嵊州，是浙江省绍兴市所辖的一个县级市，地处浙江中部偏东，

4、曹娥江上游，东邻奉化和余姚，南毗新昌、东阳，西连诸暨，北接上虞，全市总面积 1784.43 平方公里，是全国第一批经济开放县( 市) 、全国县域经济基本竞争力百强县市。早在秦汉时就建县称剡，唐初曾设嵊州，北宋年间始名嵊县，至今已有 2150 多年历史。嵊州是越剧故乡，风景如画、人文荟萃，有书圣故里、天下第一瀑、绍兴温泉城等。2013 年，嵊州市实现生产总值 396.37 亿元，按可比价计算，增长 8.0%。2013 年末嵊州市总户数 26.31 万户，户籍总人口 73.37 万人。图 2-1 绍兴新昌县嵊州市属北亚热带湿润气候，具有气候温和，四季分明，湿润多雨的特点，冬夏较长，春秋较短的特点。

5、这里年平均气温 16.5C，年平均降水 1300 毫米左右，年日照时数近 2000 小时，无霜期 235 天。主要的灾害性天气有暴雨、连阴雨、干旱、寒潮、大雪、大雾、高温和台风热带气旋等，秋高气爽，常见“秋旱” ，十月间出现“小阳春 ”。降水量占 14%。冬季，高潮通过西北河谷平原（盆地）进入三江河谷，气温骤降，降水量占全年 23%。嵊州，是浙江省绍兴市所辖的一个县级市，地处浙江中部偏东，曹娥江上游，东邻奉化和余姚，南毗新昌、东阳，西连诸暨，北接上虞，全市总面积 1784.43 平方公里，是全国第一批经济开放县( 市) 、全国县域经济基本竞争力百强县市。嵊州市位于浙江省中部偏 东，曹娥江上游，

6、北纬 2935，东经 12049根据 NASA 提供的绍兴嵊州太阳能资源数据如下表所示。嵊州恒力电机有限公司 180.2KW 分布式光伏可行性研究分报告2表 2-1 工程场区月均水平面方向辐射量数据(kWh/m2/day)月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 平均值辐射值 2.50 2.61 3.08 3.81 4.36 4.20 5.42 4.73 3.77 3.34 2.82 2.68 3.61根据上面的表格测算工程场区全年的平均辐射量为 4332.52MJ/m2，NASA 所测数据相对于实际辐射量要偏大，按照 0.9 的折算系数测算，绍兴嵊州全年平均辐射量为 389

7、8.868MJ/m2，即 1208.88kWh/m2。图 2-2 绍兴新昌地区太阳能强度月平均变化曲线从上图可以看出，嵊州太阳辐射月际变化较大，数值在 264.16523.29MJ/m2 之间，月总辐射量从 3 月开始急剧增加，7 月达到最高值，为 523.29MJ/m2，到 8 月后迅速下降，冬季 12 月为 268.18MJ/m2。厂房屋顶结构为采钢瓦顶结构，所以太阳能组件采用不穿透屋面的夹具固定方式安装。2.2 光伏系统组件选型2.2.1 光伏组件光伏发电系统通过将大量的同规格、同特性的光伏组件，经过若干电池组件串联成一串以达到逆变器额定输入电压，再将这样的若干串电池板并联达到系统预定的

8、额定功率。这些设备数量众多，为了避免它们之间的相互遮挡，须按一定的间距进行布置，构成一个方阵，这个方阵称之为光伏发电方阵。其中由同规格、同特性的若干光伏组件串联构成的一个回路是一个基本阵列单元。每个光伏发电方阵包括预定功率的嵊州恒力电机有限公司 180.2KW 分布式光伏可行性研究分报告3电池组件、逆变器和升压配电室等组成。若干个光伏发电方阵通过电气系统的连接共同组成一座光伏电站。选择合适的光伏组件对于整个电站的投资、运营、效益都有较大的关系。当今太阳能开发应用最广泛的是太阳电池。1941 年出现有关硅太阳电池报道，1954 年研制成效率达 6的单晶硅太阳电池，1958 年太阳电池应用于卫星供

9、电。在70 年代以前，由于太阳电池效率低，售价昂贵，主要应用在空间。70 年代以后，对太阳电池材料、结构和工艺进行了广泛研究，在提高效率和降低成本方面取得较大进展，地面应用规模逐渐扩大，但从大规模利用太阳能而言，与常规发电相比，成本仍然很高。 世界光伏组件在过去 15 年平均年增长率约 15%。90 年代后期，发展更加迅速，最近 3 年平均年增长率超过 30%。在产业方面，各国一直通过扩大规模、提高自动化程度、改进技术水平、开拓市场等措施降低成本，并取得了巨大进展。商品化电池组件效率从 10%13% 提高到 12%16% 。国内整个光伏产业的规模逐年扩大，2007 年中国光伏电池产量达到 11

10、80MW，首次超越欧洲和日本，成为世界上最大的太阳能电池制造基地，截止 2010 年底时光伏电池产量超过 8GW，雄居世界首位。 目前，世界上太阳电池的实验室效率最高水平为：单晶硅电池 24（4cm 2)，多晶硅电池 18.6%（4cm 2）， InGaPGaAs 双结电池 3028%（AM1），非晶硅电池145% （初始）、12.8%（稳定），碲化镉电池 15.8%， 硅带电池 14.6%，二氧化钛有机纳米电池 10.96%。 我国于 1958 年开始太阳电池的研究，40 多年来取得不少成果。目前，我国太阳电池的实验室效率最高水平为：单晶硅电池 20.4%（2cm2cm），多晶硅电池14.5

11、%（ 2cm2cm）、12%（10cm10cm），GaAs 电池 20.1%（lcmcm），GaAsGe 电池 19.5%（AM0 ），CulnSe 电池 9%（lcm1cm），多晶硅薄膜电池 13.6% （lcm1cm，非活性硅衬底），非晶硅电池 8.6%（10cm10cm）、7.9%（ 20cm20cm）、6.2（30cm30cm），二氧化钛纳米有机电池10%（ 1cm1cm）。 嵊州恒力电机有限公司 180.2KW 分布式光伏可行性研究分报告4图 2-3 太阳能电池分类图（1）晶体硅光伏电池晶体硅仍是当前太阳能光伏电池的主流。单晶硅电池是最早出现，工艺最为成熟的太阳能光伏电池，也是大规模

12、生产的硅基太阳能电池中，效率最高。单晶硅电池是将硅单晶进行切割、打磨制成单晶硅片，在单晶硅片上经过印刷电极、封装等流程制成的，现代半导体产业中成熟的拉制单晶、切割打磨，以及印刷刻版、封装等技术都可以在单晶硅电池生产中直接应用。大规模生产的单晶硅电池效率可以达到 13-20%。由于采用了切割、打磨等工艺，会造成大量硅原料的损失；受硅单晶棒形状的限制，单晶硅电池必须做成圆形，对光伏组件的布置也有一定的影响。多晶硅电池的生产主要有两种方法，一种是通过浇铸、定向凝固的方法，制成多晶硅的晶锭，再经过切割、打磨等工艺制成多晶硅片，进一步印刷电极、封装，制成电池。浇铸方法制造多晶硅片不需要经过单晶拉制工艺，

13、消耗能源较单晶硅电池少，并且形状不受限制，可以做成方便光伏组件布置的方形；除不需要单晶拉制工艺外，制造单晶硅电池的成熟工艺都可以在多晶硅电池的制造中得到应用。另一种方法是在单晶硅衬底上采用化学气相沉积（CVD）等工艺形成无序分布的非晶态硅膜，然后通过退火形成较大晶粒，以提高发电效率。多晶硅电池的效率能够达到 10-18%，略低于单晶硅电池的水平。和单晶硅电池相比，多晶硅电池虽然效率有所降低，但是节约能源，节省硅原料，达到工艺成本和效率的平衡。（2）非晶硅电池和薄膜光伏电池嵊州恒力电机有限公司 180.2KW 分布式光伏可行性研究分报告5非晶硅电池是在不同衬底上附着非晶态硅晶粒制成的，工艺简单，

14、硅原料消耗少，衬底廉价，并且可以方便的制成薄膜，并且具有弱光性好，受高温影响小的特性。自上个世纪 70 年代发明以来，非晶硅太阳能电池，特别是非晶硅薄膜电池经历了一个发展的高潮。80 年代，非晶硅薄膜电池的市场占有率一度高达 20%，但受限于较低的效率，非晶硅薄膜电池的市场份额逐步被晶体硅电池取代，目前约为 12%。非硅薄膜太阳电池是在廉价的玻璃、不锈钢或塑料衬底上附上非常薄的感光材料制成，比用料较多的晶体硅技术造价更低，其价格优势可抵消低效率的问题。（3）数倍聚光太阳能电池数倍聚光太阳能电池片本身与其它常规平板光伏电池并无本质区别，它是利用反射或折射聚光原理将太阳光会聚后，以高倍光强照射在光

15、伏电池板上达到提高光伏电池的发电功率。国外已经有过一些工业化尝试。比如利用菲涅尔透镜实现 37 倍的聚光，但由于透射聚光的光强均匀性较差、且特制透镜成本降低的速度赶不上高反射率的平面镜，国外开始尝试通过反射实现聚光，比如德国 ZSW 公司发明了 V 型聚光器实现了 2 倍聚光，美国的 Falbel 发明了四面体的聚光器实现了 2.36 倍聚光。尽管实现 2 倍聚光也可以节省 50%的光伏电池，但是相对于聚光器所增加的成本，总体的经济效益并不明显。 目前国内聚光太阳能电池研究尚处于示范运行阶段，聚光装置采用有多种形式，有：高聚光镜面菲涅尔透镜、槽面聚光器、八面体聚光器等。由于聚光装置需要配套复杂

16、的机械跟踪设备、光学仪器、冷却设施，且产品尚处于开发研究期，其实际的使用性能及使用效果尚难确定。根据国外的应用经验，尽管实现多倍聚光可以节省光伏电池，但是随着电池价格的不断下降，相对于聚光器所增加的成本，总体的经济效益并不明显。 在单晶硅、多晶硅、非晶薄膜电池这三种电池中，单晶硅的生产工艺最为成熟，在早期一直占据最大的市场份额。但由于其生产过程耗能较为严重，产能被逐渐削减。到 2006 年时，多晶硅已经超过单晶硅占据最大的市场份额。2.2.2 几种太阳能电池的性能比较对单晶硅、多晶硅、非晶硅和多倍聚光这四种电池类型就转换效率、制造能耗、安装、成本等方面进行了比较，见下表：表 2-4 太阳能电池

17、技术性能比较表嵊州恒力电机有限公司 180.2KW 分布式光伏可行性研究分报告6序号比较项目多晶硅 单晶硅 非晶硅薄膜 数倍聚光1技术成熟性目前常用的是铸锭多晶硅技术，70 年代末研制成功商业化单晶硅电池经 50 多年的发展，技术已达成熟阶段70 年代末研制成功，经过 30 多年的发展，技术日趋成熟发展起步较晚，技术成熟性相对不高2光电转换效率商业用电池片一般 12%16%商业用电池片一般13%18%商业用电池一般5%9%能实现 2 倍以上聚光3 价格材料制造简便，节约电耗，总的生产成本比单晶硅低材料价格及繁琐的电池制造工艺，使单晶硅成本价格居高不下生产工艺相对简单，使用原材料少，总的生产成本

18、较低需要配套复杂的机械跟踪设备、光学仪器、冷却设施等，未实现批量化生产，总的生产成本较高4对光照、温度等外部环境适应性输出功率与光照强度成正比，在高温条件下效率发挥不充分同多晶硅电池弱光响应好。高温性能好，受温度的影响比晶体硅太阳能电池要小为保证聚光倍数，对光照追踪精度要求高，聚光后组件温升大，影响输出效率和使用寿命。5组建运行维护组件故障率极低，自身免维护同多晶硅电池柔性组件表面较易积灰，清理困难。机械跟踪设备、光学仪器、冷却设施需要定期维护故障率大6组件使用寿命经实践证明寿命期长，可保证 25年使用期同多晶硅电池衰减较快，使用寿命只有 10-15 年机械跟踪设备、光学仪器、冷却等设施使用期

19、限较难保证7 外观不规则深蓝色，可作表面弱光着色处理黑色、蓝黑色 深蓝色表面为菲涅尔透镜嵊州恒力电机有限公司 180.2KW 分布式光伏可行性研究分报告78安装方式利用支架将组件倾斜或平铺于地面建筑屋顶或开阔场地，安装简单，布置紧凑，节约场地同多晶硅电池柔性组件重量轻，对屋顶强度要求低，可附着于屋顶表面，刚性组件安装方式同晶硅组件带机械跟踪设备，对基础抗风强度要求高，阴影面大，占用场地大9国内自动化生产情况产业链完整，生产规模大、技术先进同多晶硅电池2007 年底 2008 年初国内开始生产线建设，起步晚，产能没有完全释放尚处于研究论证阶段，使用较少由上表可以看出： （1） 晶体硅电池技术成熟

20、，且产品性能稳定，使用寿命长。 （2） 商业化使用的太阳电池中，单晶硅转换效率最高，多晶硅其次，但两者相差不大。 （3） 晶体硅电池组件故障率极低，运行维护最为简单。 （4） 在开阔场地上使用晶体硅光伏组件安装简单方便，布置紧凑，可节约场地。（5） 尽管非晶硅薄膜电池在价格、弱光响应，高温性能等方面具有一定的优势，但是使用寿命期较短。 因此综合考虑上述因素，本工程拟选用晶体硅太阳能电池。 同单晶硅光伏组件相比，多晶硅光伏组件转换效率稍低，但单瓦造价相对便宜，尤其是大功率组件价格要更便宜（采用大功率组件可以降低土建等费用，从而降低工程投资），适合建设项目用地比较充足、可大面积铺设的工程，而单晶硅

21、光伏组件更适合建设项目用地紧缺、更强调高转换效率的工程。另外，根据设备厂的资料，多晶硅光伏组件在工程项目投运后效率逐年衰减稳定，单晶硅光伏组件投运后的前几年电池的效率逐年衰减稍快，以后逐年衰减稳定。结合本工程的特点：（1）本工程区域位于绍兴嵊州，光伏电池组件的造价在工程造价中的比重相对较高(约 60%以上) ，有必要降低光伏电池组件价格以节省工程投资；（2）对于 0.364MWp 光伏电站，采用多晶硅光伏电池组件每瓦价格比采用单晶硅光伏电池组件能节省造价 10%左右。综合考虑以上各种因素，本项目推荐选用多晶硅光伏电池组件。嵊州恒力电机有限公司 180.2KW 分布式光伏可行性研究分报告82.2

22、.3 多晶硅光伏组件选型光伏组件是光伏发电系统的核心部件，其各项参数指标的优劣直接影响着整个光伏发电系统的发电性能。光伏组件性能的各项参数主要包括：标准测试条件下组件峰值功率、峰值电流、峰值电压、短路电流、开路电压、最大系统电压、组件效率、短路电流温度系数、开路电压温度系数、峰值功率温度系数等。多晶硅光伏组件的功率规格较多，从 5Wp 到 300Wp 国内均有厂商生产，且产品应用也较为广泛。由于本工程系统组件用量大，占地面积广，组件安装量大，所以设计优先选用大功率光伏组件，以减少占地面积，降低组件安装量。施工进度快；且故障机率减少，接触电阻小，线缆用量少，系统整体损耗相应降低。另外，通过市场调

23、查，国内主流厂商生产应用于大型并网光伏发电系统的多晶硅光伏组件，其规格大多数在 150Wp 到 300Wp 之间，在此区间范围内，市场占有率较高的厂商所生产的多晶硅光伏组件规格尤以 250Wp 系列居多。表 2-5 不同多晶硅电池组件的比较标准功率 250 255 260 265组件效率 15.3% 15.6% 15.9% 16.19%工作电压（Vmppt） 30.4 30.6 30.9 31.2短路电流（Imppt） 8.79 8.88 8.98 9.03开路电压（Voc） 38.4 38.7 38.9 39.1工作电流（Isc） 8.24 8.32 8.41 8.44开路电压温度系数（%/

24、K） 0.06 0.06 0.06 0.06短路电流温度系数（%/K） -0.33 -0.33 -0.33 -0.33用初选电池组件建成单位 1MWp 光伏电站的方案进行比较，见下表。表 2-6 不同多晶硅电池组件组成的 1MWp 方阵的方案比较方案一 方案二 方案三 方案四组件峰值功率（Wp） 250 255 260 2651MWp 子方阵组件数量（块） 4000 3922 3847 3774电站实际安装容量（MWp） 1.0000 1.0001 1.0002 1.0001由以上两表可以看出：嵊州恒力电机有限公司 180.2KW 分布式光伏可行性研究分报告9采用上述三种组件组成的 1MWp

25、光伏阵列所使用组件数量相差不大，三种不同组件的最佳工作电流、最佳工作电压、短路电流、开路电压的综合指标也相近，考虑到系统造价问题，选用 265Wp 多晶硅电池组件。表 2-7 光伏组件性能参数表标准功率 W 265组件效率 16.19工作电压（Vmppt） V 31.4工作电流（Imppt） A 8.44开路电压（Voc） V 38.6短路电流（Isc） A 9.03峰值功率温度系数 %/K -0.45%/k开路电压温度系数 %/K -0.33%/ k短路电流温度系数 %/K 0.06%/ k组件尺寸 ABC mm 165099240重量 kg 18.5玻璃 3.2mm 高透光太阳能玻璃工作温

26、度 C -45+85额定工作温度 C 46（2C）框架 阳极氧化铝接线盒 防护等级 IP65电缆/连接器 4.0 mm21000mm 光伏技术电缆质保10 年工艺保证12 年质保，90输出功率25 年质保，80输出功率2.3 光伏系统逆变器选择在本光伏发电系统中，逆变器选用了 50kW 组串式等级。2.4 光伏系统电池安装方式设计在光伏发电系统的设计中，光伏组件方阵的安装形式对系统接收到的太阳总辐射量有很大的影响，从而影响到光伏并网发电系统的发电能力。光伏组件的安置方式有固定安装式和自动跟踪式两种形式。自动跟踪系统包括单轴跟踪系统和双轴跟踪系统。嵊州恒力电机有限公司 180.2KW 分布式光伏

27、可行性研究分报告10单轴跟踪有水平单轴跟踪和倾斜单轴跟踪，水平单轴跟踪（东西方位角跟踪和极轴跟踪）系统以固定的倾角从东往西跟踪太阳的轨迹；倾斜单轴跟踪围绕该倾斜的轴旋转追踪太阳方位角；双轴跟踪系统（全跟踪）可以随着太阳轨迹的季节性位置的变换而改变方位角和倾角。表 2-8 四种安装方式比较项目 固定安装 水平单轴跟踪 倾斜单轴跟踪 双轴跟踪发电量（% ） 100 118 131 136安装支架造价 0.6 元 /瓦 1.3 元 /瓦 2 元/瓦 5 元 /瓦支撑点 多点支撑 多点支撑 多点支撑，支架 后部偏高 单点支撑抗大风能力 安装固定，抗 风较好 抗风能力差 抗风较好 抗风较好运行维护 工作

28、量小 有旋转机构， 工作量较大 有旋转机构，工 作量较大 有旋转机构， 工作量较大占地面积 较小 较大 较大 较大安装综合成本 较小 较大 较大 较大维护成本 较小 较大 较大 较大因为光伏跟踪系统由于采用了机电或者液压装置，所以其初始成本也相对较高，维护也相对较为复杂，而且与建筑结合的光伏组件通常都是建筑的屋顶或者外墙材料，考虑到建筑屋顶面积有限、对美观的要求以及相关的成本维护以及可靠性等多种因素，目前，除了少量的光伏遮阳蓬以外，一般来说都是采用固定式安装。光伏组件在建筑上的固定安装形式又分为建筑附加光伏（BAPV）和光伏建筑一体化（BIPV）安装，其中 BAPV 就是把光伏组件直接放置在建

29、筑上，而 BIPV 则是把特殊的光伏组件作为建材，作为建筑围护结构的一部分安装在建筑上面。（1）通常对于已经建好的已有建筑，建议采用组件直接放置型的固定安装方式。该方式是在建筑屋顶或者立面墙表面固定安装金属支架，然后再将太阳能光伏组件固嵊州恒力电机有限公司 180.2KW 分布式光伏可行性研究分报告11定安装在金属支架上，从而形成覆盖在已有建筑表面的太阳能光伏阵列。这种安装方式初始建设成本相对较低。（2）对于在建或者设计阶段的新建建筑，可以考虑利用 BIPV，将太阳电池组件和建筑材料组合为建筑构件成为建筑的外表面材料；或者将特殊的组件直接作为屋顶材料或者幕墙材料覆盖建筑表面，让光伏组件真正成为

30、建筑的一部分。而且在建筑设计阶段就考虑到光伏发电的应用，能够对建筑设计和光伏系统设计进行最佳的整合，从而可以得到最好的建筑与光伏结合的效果：既保持了建筑的美观，又能够最大限度的发挥太阳能系统的发电效能。本工程选用的铺设建筑物全部为已建，屋顶主要为平屋顶结构，因此平屋顶屋面安装方式为负重式安装。2.5 太阳电池组件的串、并联设计太阳电池组件串联的数量由逆变器的最高输入电压和最低工作电压、以及太阳电池组件允许的最大系统电压所确定。太阳电池组串的并联数量由逆变器的额定容量确定。在条件允许时，应尽可能的提高直流电压，以降低直流部分线路的损耗，同时还可减少汇流设备和电缆的用量。本工程所选 50kW 逆变

31、器的最高允许输入电压 Vdcmax 为 1000V，输入电压 MPPT 工作范围为 450V820V。260Wp 多晶硅电池组件开路电压 38.9V、最佳工作点电压 30.6V、开路电压温度系数-0.33%/K。经计算得出：串联多晶硅太阳电池数量 N 为：16 N 25。综合考虑支架承重、抗风能力、光伏组件整体布置以及 50kW 逆变器的允许串联组件数量，本工程 N 取 20。则固定式安装每一路多晶硅组件串联的额定功率容量计算如下：P（N）265Wp20=5300Wp；对应于所选 50kW 逆变器的额定功率计算，需要并联的路数：N55/5.310 路。2.6 太阳能光伏发电系统效率分析1）光伏

32、温度因子光伏电池的效率会随着其工作时的温度变化而变化。当它们的温度升高时，不同类型的大多数光电池效率呈现出降低趋势。折减因子取 96%。嵊州恒力电机有限公司 180.2KW 分布式光伏可行性研究分报告122）光伏阵列的灰尘损耗由于光伏组件上有灰尘或积水造成的污染，经统计经常受雨水冲洗的光伏组件其影响平均在 24%之间，无雨水冲洗较脏的光伏组件其影响平均在 810%之间。本项目所在地春季多风，夏季多雨，综合考虑折减系数取 3%，即污染的折减因子取 95%。3）逆变器的平均效率目前并网光伏逆变器的平均效率为 97.5%左右。4）光伏电站内用电、线损等能量损失初步估算光伏阵列直流配电损耗约为 1.5

33、%。其配电综合损耗系数为 98.5%。5）机组的可利用率虽然太阳能电池的故障率极低，但定期检修及电网故障依然造成一定损失，损失系数取 1%，光伏发电系统的可利用率为 99%。6）太阳能电池板差异性损耗 2%，利用率 98%。7）早晚不可利用辐射损失 2%，利用率 98%。综合以上各折减系数，固定式多晶硅电池阵列系统的综合效率为 83%。2.7 光伏系统发电量计算恒力电机屋顶装机容量如下表 2-9表 2-9 恒力电机屋面装机容量序号 名称 可利用屋顶面积（m） 装机容量（kW ）1 恒力生产车间 2000 180.2首年理论上网电量约等于：180.2kW1208.88kWh/m283%18.08

34、 万 kWh晶体硅光伏组件光电转换效率逐年衰减，整个光伏发电系统 25 年寿命期内平均年有效利用小时数也随之逐年降低，本工程所采用的光伏组件 12 年内年衰减不超过10，25 年内衰减不超过 20。本工程年发电量估算如表 2-10 所示。嵊州恒力电机有限公司 180.2KW 分布式光伏可行性研究分报告13表 2-10 各年平均发电量发电年度 年发电衰减率为 0.7% 年发电量（千瓦时） 累计发电量（千瓦时）第一年 1.000 190664.75 第二年 0.993 189330.09 379994.84 第三年 0.986 187995.44 567990.28 第四年 0.979 18666

35、0.79 754651.06 第五年 0.972 185326.13 939977.20 第六年 0.965 183991.48 1123968.68 第七年 0.958 182656.83 1306625.50 第八年 0.951 181322.17 1487947.67 第九年 0.944 179987.52 1667935.19 第十年 0.937 178652.87 1846588.06 第十一年 0.93 177318.21 2023906.27 第十二年 0.923 175983.56 2199889.83 第十三年 0.916 174648.91 2374538.74 第十四年

36、0.909 173314.25 2547853.00 第十五年 0.902 171979.60 2719832.60 第十六年 0.895 170644.95 2890477.54 第十七年 0.888 169310.29 3059787.84 第十八年 0.881 167975.64 3227763.48 第十九年 0.874 166640.99 3394404.47 第二十年 0.867 165306.33 3559710.80 第二十一年 0.86 163971.68 3723682.48 第二十二年 0.853 162637.03 3886319.51 第二十三年 0.846 1613

37、02.37 4047621.88 第二十四年 0.839 159967.72 4207589.61 第二十五年 0.832 158633.07 4366222.67 由此可以计算出本工程 25 年总发电量为 437 万 kWh，25 年平均上网电量 17.48 万 kWh，25 年等效利用小时数为 32941.25h。嵊州恒力电机有限公司 180.2KW 分布式光伏可行性研究分报告14第三章 电气3.1 项目概况3.1.1 总述本项目为光伏并网发电系统，太阳能产生的电力经过逆变后就近送入中低压配电网，拟建太阳能发电总装机容量为 180.2KW。本工程光伏场都由 0.4kV 电压等级并入业主配电

38、低压侧母排。根据要求，系统总体设计和系统产品满足国家光伏系统和产品的标准，并网系统设计满足光伏系统并网技术要求GB/T19939-2005 ，光伏(PV)系统电网接口特性IEC61727：2004。3.1.2 系统组成本系统主要由两部分组成，一部分包括太阳电池组件、并网逆变器、变压器，组件汇流箱、连接导线及电缆等组成；第二部分包括电气继电保护及监控系统，接地工程等设施。3.1.3 并网逆变器本工程逆变器采用国内知名品牌，逆变器功率为 50kW，安装形式根据工程情况采用室外集装箱式布置方式。50kW 逆变器主要参数如下：最大直流输入功率（kW） 56.2最大方阵开路电压（V） 1000最大方阵输

39、入电流（A） 104输入MPPT 电压范围（V） 300-950额定交流输出功率（kW） 50是否含隔离变压器 否工作电压范围（V） 310-480VAC额定电网频率（Hz ） 50/60最大效率（%） 98.9%欧洲效率（%） 98.5%功率因数 0.99电流总谐波畸变率 THD（ %） 3 %待机消耗（W ） 1交流输出噪音（ dB） 65dB使用 防护等级（符合 EN60529） IP65（室外安装）嵊州恒力电机有限公司 180.2KW 分布式光伏可行性研究分报告15环境温度 -2560环境环境湿度 0100%，无冷凝绝缘强度 1500VAC，一分钟安全外壳防护等级 （室内安装）Modb

40、us RS485 有通讯方式 Modbus TCP/IP 可选尺寸 宽深高（mm） 665*906*256重量 重量（kg） 70逆变器是光伏发电系统中的核心设备，必须采用高品质性能良好的成熟产品。逆变器将光伏方阵产生的直流电（DC）逆变为三相或单相正弦交流电（ AC），输出符合电网要求的电能。本工程逆变器用于晶硅组件，逆变器应该满足（且不限于）以下要求：（1）逆变器的功率因数和电能质量等各项性能指标满足国网公司 Q/GDW 617-2011国家电网公司光伏电站接入电网技术规定要求。（2）逆变器的安装应简便，无特殊性要求。（3）逆变器应采用太阳电池组件最大功率跟踪技术（MPPT），最大跟踪电压

41、范围 500VDC820VDC 或更宽。（4）逆变器应具有有功功率输出控制功能，并能远程控制。（5）逆变器应选用技术先进且成熟的已有多项成功应用经验的设备。若为进口设备，其说明书等内容应采用中文，符合进口机电产品国家检验标准。（6）逆变器要求能够自动化运行，运行状态可视化程度高。逆变器应提供大尺寸的人机界面，采用液晶显示屏（LCD）和轻触按键组合，作为人机界面。显示屏可清晰显示实时各项运行数据，实时故障数据，历史故障数据，总发电量数据，历史发电量（按月、按年查询）数据，数据存储时间应不少于 10 年。（7）逆变器要求具有故障数据自动记录存储功能，存储时间大于 10 年。（8）逆变器本体要求具有

42、直流输入分断开关，交流输出分断开关，紧急停机操作开关。每台逆变器直流侧及交流输出侧应带有隔离开关与变压器低压侧形成安全隔离。（9）逆变器应具有极性反接保护、短路保护、孤岛效应保护、过温保护、交流过流及直流过流保护、直流母线过电压保护、电网断电、电网过欠压、电网过欠频、嵊州恒力电机有限公司 180.2KW 分布式光伏可行性研究分报告16低电压穿越、防逆流控制功能、光伏方阵及逆变器本身的接地检测及保护功能等，并相应给出各保护功能动作的条件和工况（即何时保护动作、保护时间、自恢复时间等）。（10）逆变器按照 CNCA/CTS0004:2009A 认证技术规范要求，通过国家批准认证机构的认证。（11）

43、逆变器平均无故障时间不低于 5 年，使用寿命不低于 25 年。（12）逆变器整机质保期不低于 25 年。 3.1.4 交流汇流箱交流汇流箱的工作模式为 4 进 1 出，即把相同规格的 4 路 50KW 逆变器输入经汇流后输出 1 路交流 380V。该汇流箱具有以下特点：1） 防护等级 IP65，满足室外安装的要求；2） 可同时接入 4 路 50KW 逆变器，每路逆变器的允许最大电流 100A；3） 每路接入电池串列的开路电压值可达 1000V；4） 交流输出母线端配有可分断的国内外品牌塑壳断路器；5）根据工程的实际情况，汇流箱的外壳不锈钢涂防腐漆；表 3-1 光伏方阵防雷汇流箱主要参数表交 流

44、 输 入 路 数 4 路交流输出路数 1 路交流输入的线径 25mm2交流输出的线径 135mm2地线线径 16mm2每路进线最大电流 100A交流输出最大电流 800A防护等级 IP65嵊州恒力电机有限公司 180.2KW 分布式光伏可行性研究分报告17图 3-2 交流汇流箱设计框图3.1.5 避雷及接地保护光伏发电系统防雷包括直击雷和感应雷，光伏发电系统纬构件通过接地体接地防止直击雷，防雷接地电阻小于 10，接地电阻通过电阻测量仪测量。在光伏阵列输出端和交流输出端，防止二次感应雷，安装防雷模块。3.2 系统方案设计3.2.1 方案描述太阳能光伏并网发电系统是利用太阳电池板将太阳能转换成直流

45、电能，再通过逆变器将直流电逆变成 50 赫兹、AC400V 的三相交流电。逆变器的输出端通过配电柜与变电所内的变压器低压端（AC400V）并联，对负载供电，并将多余的点通过变压器送入电网。本电站无蓄电池储能设备，当阴雨天无太阳时，由电网供电给负载。嵊州恒力电机有限公司 180.2KW 分布式光伏可行性研究分报告183.2.2 电路结构图 3-3 电路结构图并网逆变器主电路的拓扑结构如上图所示，并网逆变电源通过三相半桥变换器，将光伏阵列的直流电压变换为高频的三相斩波电压，并通过滤波器滤波变成正弦波电压接着通过变压器隔离升压后并入电网发电。为了使光伏阵列以最大功率发电，在直流侧加入了 MPPT 算

46、法。3.2.3 交流防雷配电柜设计每台逆变器的交流输出接入交流配电柜，配置防雷装置。经交流断路器接入电网，并配有双向发电计量表。每台交流配电柜装有交流电网电压表和输出电流表，可以直观地显示电网侧电压及发电电流。3.2.4 系统组成方案原理图图 3-4 系统组成方案原理图3.2.5 系统防雷设计为了保证本工程光伏并网发电系统安全可靠，防止因雷击等外在因素导致系统器件的损坏等情况发生，系统的防雷接地装置必不可少。嵊州恒力电机有限公司 180.2KW 分布式光伏可行性研究分报告19光伏组件方阵应与建筑物的接地网连接在一起。电池支架应保证良好的接地，太阳能电池阵列连接电缆接入光伏阵列防雷汇流箱，汇流箱

47、内含高压防雷器保护装置，电池阵列汇流后再接入直流防雷配电柜，经过多级防雷装置可有效地避免雷击导致设备的损坏。每台逆变器的交流输出经交流防雷柜（内含防雷保护装置）接入负载，可有效避免雷击和电网浪涌导致设备的损坏，所有的机柜要有良好的接地。由于太阳能电池阵列的面积大，而且安装在没有遮盖物的室外，因此容易受到雷电引起的过高压的影响，所以必须考虑相应的防雷措施。避雷原件要分散安装在阵列的回路内，也安装在接线箱内，对于从低压配电线侵入的列点浪涌，必须在配电盘中安装相应的避雷原件予以应对。3.3 建筑物光伏组件串并联方案1）总装机容量 180.2kW7 路交流汇流箱 1 台。由 4 台 50kW 逆变器汇

48、集后接入变压器低压侧。具体连接方式及各个电气系统接线图请参看可研图纸。3.4 计算机监控系统本工程计算机监控系统主站设置在容量最大的一个屋顶光伏区域。电站的综合自动化系统以微机保护和计算机监控系统为主体，加上其它智能设备构成电站综合自动化系统。电站配置一套计算机监控系统，并具有远动功能，根据调度运行的要求实现对电站的监视、控制与调节，本站采集到的各种实时数据和信息，经处理后可传送至上级调度中心。1）设计原则（1）开关站按“无人值守”(少人值守)的方案进行设计。（2）开关站监控系统采用以计算机监控系统为基础的集中监控方案。（3）综合自动化系统采用开放式分层分布系统结构。（4）计算机监控系统必须满

49、足中国国家标准计算机信息系统安全等级划分准则及电监会 5 号令电力二次系统安全防护规定和“关于印发电力二次系统安全防护总体方案等安全防护方案的通知”的要求。并按国家电力监管委员会“关于印发电力行业信息系统等级保护定级工作指导意见的通知”确定电站信息安全保护等级。嵊州恒力电机有限公司 180.2KW 分布式光伏可行性研究分报告202）计算机监控系统概述计算机监控系统的任务是根据电力系统的要求和电站的运行方案，完成对站内电气设备的自动监控，主要包括：（1）准确、及时地对整个电站设备运行信息进行采集和处理并实时上送。（2）对电气设备进行实时监控，保证其安全运行和管理自动化。（3）根据电力系统调度对本站的运行要求，进行最佳控制和调节。3）光伏发电设备及逆变器的计算机监控（1）光伏发电设备包括以下几个部分：光伏阵列及直流汇流箱、直流配电柜、并网逆变器。（2）太阳电池组件不单独设监控保护，汇流箱对光伏组件的实时数据进行测量和采集，汇流箱与逆变器共享一套监控系统，其信号通过逆变器监控系统采集，逆变器监控系统对信号进行分析处理，对太阳电池组件进行故障诊断和报警并及时发现汇流箱自身存在的问题，这些数据和处理结果通过通信控制层直接传输到站