2mw用户侧并网光伏发电金太阳示范工程项目可行性研究报告(编辑修改稿)

2mw用户侧并网光伏发电金太阳示范工程项目可行性研究报告(编辑修改稿)内容摘要：

2 6 6 4 0 3 0 2 5 2 6 3 0 2 5 2 . 6 办公楼 5 0 8 8 0 1 1 7 9 0 2 9 3 0 9 7 7 5 9 6 2 3 4 2 9 0 7 2 3 1 6 1 9 2 8 7 9 3 1 8 8 2 1 1 0 6 8 2 2 2 4 9 5 9 2 2 4 9 5 . 9 盈都钢构集团 2 号厂房屋顶 2MWp 太阳能光电建筑应用一体化示范项目 可行性研究报告 19 开路电压（ Voc） 最佳工作电压（ Vmp） 短路电流（ Isc） 最佳工作电流（ Imp） 最大输出功率（ Pmax） 285Wp 195Wp 165Wp 工作温度（℃） 40～ +85 40～ +85 40~+85 最大系统电压 1000VDC 1000VDC 1000VDC 电池类型 多晶硅电池 多晶硅电池 多晶硅电池 电池数量 16 54 60 尺寸规格 197099050mm 149499445mm 166599150mm 重量 电压温度系数 － %/K － %/K － %/℃ 电流温度系数 +%/K +%/K +%/℃ 注：标准测试条件 STC： ，辐照强度 1000 2mW ，温度 25℃。 序号 项目 对比分析 盈都钢构集团 2 号厂房屋顶 2MWp 太阳能光电建筑应用一体化示范项目 可行性研究报告 20 表 52 不同型号电池组件 经济性比选汇总表 组件单价为市场参考价，通过对比分析三种不同型号光伏组件的技术性和经济性，本项目拟推荐 YL185p23 多晶硅 太阳能电池。 光伏系统支架的选型 支架的结构强度 太阳能光伏发电系统大部分都选择在偏远地区，这些位置经常会受到风的影响，因此在安装太阳能光伏支架时，首先 要考虑到风载荷的对支架强度的影响。 支架的制作材料要 确保支架的强度， 支架与屋顶固定。 支架的使用寿命 由于外界环境对支架的材质长期的腐蚀作用，支架的强度会发生变化，这会影响到支架的使用寿命，因此，需要在对 钢构 支架所选用的材料进行特殊工艺 （镀锌） 的加工，以加强支架的抗腐蚀能力，从1 项目装机容量 2 光伏组件型号 YL285p35 CHSM5612M STP225— 20/Wd 3 电池类型 多晶硅 多晶硅 多晶硅 4 组件效率 % % % 5 年均发电量 171 万 kW h 165 万 kW h 152 万 kW h 6 组件单价 元 /Wp 元 / Wp 元 / Wp 7 组件总投资 1594 万 1500 万 1500 万 8 光伏阵列 发电 面积 ㎡ 15231 ㎡ 20200 ㎡ 9 发电场占地面积 17163 ㎡ 17163 ㎡ 17163 ㎡ 盈都钢构集团 2 号厂房屋顶 2MWp 太阳能光电建筑应用一体化示范项目 可行性研究报告 21 而让支架达到预期的使用寿命。 安装、维护费用和支架的价格 在光伏发电的度电成本中，也要考虑到系统所选用的支架成本的投入、安装费用及后期维护费用。 综合以上因素，根据项目容量和项目场地规划要求，本项目初步选用固定式太阳能阵列支架，支架构件铺设在屋顶彩钢瓦上。 太阳能阵列 安装方式 的确定 光伏组件的安装，考虑其可安装性和安全性，目前技术最为成熟、成本相对最低、应用最广泛的方式为固定式安装。 由于本项目主要为厂房减轻用电负担，所以第一考虑的应该是如何提高系统的发电量。 太阳能电池组件安装在厂房屋顶上，布局设计与安装方式应与屋顶结构密切配合，最大限度的利用现有资源。 由于厂房的屋顶位置较高，美观性等问题应放在最后考虑。 由于钢构厂 2号厂房的屋顶比较特殊，厂房本身不是正南建造，同时屋顶也是从中间向两边倾斜且倾角仅为 5度，所以应在可能条件下，通过对太阳光伏阵列的安排，获得 最大的能量输出。 故采用 太阳光伏陈列与 2号厂房屋顶相结合，太阳光伏电板直接铺设在厂房顶彩钢瓦上。 太阳能阵列倾角和方位角的确定 阵列倾斜角确定 大多数情况下，太阳能并网发电系统的方阵倾角一般等于当地纬度的绝对值，这个倾角通常使全年在方阵表面上的太阳辐射能达到最盈都钢构集团 2 号厂房屋顶 2MWp 太阳能光电建筑应用一体化示范项目 可行性研究报告 22 大，适于全年工作系统使用。 1）倾斜面上直接辐射量的确定 在工程设计中，倾斜面直接辐射量采用以下公式进行计算： Rb＝bbtHH Rb:倾斜面与水平面上直接辐射量的比值； hs:水平面上的日落时角； Hbt: 倾斜面上太阳直接辐射量； Hb:水平面上太阳直接辐射量； h′s：倾斜面上的日落时角。 依据以上公式，根据当地地理纬度、太阳赤纬度等相关参数，可计算出某一倾角 s倾斜面上直接太阳辐射量。 2）倾斜面上天空散射辐射量的确定 对于天空散射辐射量采用 Hay模型计算。 Hay模型认为倾斜 面 上 天 空散 射 辐 射量 是 由 太阳 光 盘 的辐 射 量 和其 余 天空均匀分布的散射辐射量两部分组成，其计算公式为： Hdt＝ Hd[ 0HHb Rb＋ (1－ 0HHb )(1＋ cos(s))]  s ins in180s inc o sc o ss in)s in (180s inc o sc o sssssbhhshhsR盈都钢构集团 2 号厂房屋顶 2MWp 太阳能光电建筑应用一体化示范项目 可行性研究报告 23 式 中， Hb和 Hd分别为 水平面 上直 接和散 射辐射 量， 这两个参数为气象站原始观测数据； Ho为大气层外水平面上太阳辐射量。 根据当地地理纬度、太阳赤纬角等相关参数，依据上述公式，可计算出某一倾角 s倾斜面上天空散射辐射量。 3）地面反射辐射量的确定 对于朝向赤道的倾斜面，其辐射量总量除了来自太阳的直接辐射量和来自天空的散射辐射量外，还应包括来自地面本身的反射辐射量，其计算公式为： Hrt＝ (1－ cos(s)) 式中： H为水平面上总辐射量，是水平面上的直接辐射量 与散射辐射量之和，是气象站原始观测数据； ρ为地 面反射率。 倾斜面上太阳辐射量的公式为： Ht＝ Hb Rb＋ Hd[ 0HHb Rb＋ (1－ 0HHb )(1＋ cos(s))] ＋(1－ cos(s)) 对于确定的地点，在已知该地区各月水平面上太阳直接 辐射量和散射辐射量之后，倾斜面上的直接辐射量、散射辐射量以及地面反射辐射量均为以倾斜面倾角 为自变量的函数。 其函数关系可表 达为下式： Ht=Hbt(s)+Hdt(s)+Hrt(s) 因此，对于 固定式阵列的并网光伏发电系统，应选择光伏组件阵盈都钢构集团 2 号厂房屋顶 2MWp 太阳能光电建筑应用一体化示范项目 可行性研究报告 24 列最佳倾角，使倾斜面上的辐射总量 Ht达到最大，从而达到光伏电站年发电量最大的目标。 固定安装系统的方阵倾角经过 RETScreen能源模型 — — 光伏项目软件优化设计计算： 最佳倾角为 30176。 太阳能阵列的方位角 固定的太阳能支架方位角是指输入垂直照射到方阵表面上的光线在水平地面上的投影与当地子午线间的夹角，一般正南方向定为零点，故太阳能阵列的方位角为 0176。 图 51 2 号厂房太阳能阵列方位角 方位角 ~46D 盈都钢构集团 2 号厂房屋顶 2MWp 太阳能光电建筑应用一体化示范项目 可行性研究报告 25 直流配电设备选型 对于大型光伏并网发电系统 ， 为了减少光伏组件与逆变器之间连接线 ， 方便维护 ， 提高可靠性 ， 一般需要在光伏组件与逆变器之间增加直流汇流装置。 根据逆变器输入的直流电压范围 ， 把一定数量的规格相同的光伏组件串联组成 1 个光伏组件串列 ， 再将若干个串列接入光伏阵列防雷汇流箱进行汇流 ， 通过防雷器与断路器后输出 ， 方便了逆变器的接入。 光伏阵列防雷汇流箱具有以下特点 : 满足室外安装的使用要求 ； 同时可接入 12 路太阳电池串 列 ， 每路电流最大可达 10A； 接入最大光伏串列的开路电压值可达 900V； 保险丝的耐压值不小于 DC1000V； 每路光伏串列具有二极管防反保护功能 ； 配有光伏专用高压防雷器 ,正极负极都具备防雷功能 ； 采用正负极分别串联的四极断路器提高直流耐压值 ,可承受的直流电压值不小于 DC1000V。 逆变设备选型 逆变器是一种将直流电（ DC）转化为交流电（ AC）的装置。 光伏 并网逆变器是光伏电站的核心设备之一，具有最大功率跟踪功能，该设备用来把光伏方阵连接到系统的部分。 最大功率跟踪器（ MPPT） 是一种电子设备，无论负载阻抗变化还是由温度或太阳辐盈都钢构集团 2 号厂房屋顶 2MWp 太阳能光电建筑应用一体化示范项目 可行性研究报告 26 射引起的工作条件的变化，都能使方阵工作在输出功率最大的状态，实现方阵的最佳工作效率。 本期项目是容量为 光伏并网发电系统，在选择逆变器型号时应考虑如下因素：转换效率、是否具备最大功率点跟踪技术（ MPPT）、保护功能，系统的可靠性、安装操作是否简便、能否适应恶劣的电网环境。 综合考虑以上因素，本项目拟选光伏并网逆变器 单机 250KW，见表 53。 表 53 SUNVert 250HE 逆变器 参数 编号 名称 参数 一 直流输入参数 1 最大直 流电压 880Vdc 2 最大功率电压跟踪范围 450820Vdc 3 最大直流功率 275kWp 4 最大输入电流 600A 二 交流输出系数 1 额定 输出功率 250kW 2 额定电网电压 400Vac 3 额定电网频率 50HZ 4 总电流波形畸变率 3%（额定功率） 5 功率 因数 三 系统参数 1 最大效率 % 2 欧洲 效率 % 3 防护等级 IP20（室内） 4 夜间自耗电 100W 5 工作温度 － 25～ +55℃ 6 冷却方式 风冷 7 相对湿度 0~95%，无冷凝 8 显示 LCD 触摸屏 9 通讯接口可选 RS485 以太网 四 机械参数 1 宽 /高 /深 1800/2180/850(mm) 2 重量 2100kg 盈都钢构集团 2 号厂房屋顶 2MWp 太阳能光电建筑应用一体化示范项目 可行性研究报告 27 光伏系统布置 阵列布置 及太阳能方阵与屋顶结合方式 钢构厂房 属于工业建筑， 屋顶 可承受一般光伏阵列 载荷， 建筑（示范面积） 17163m2，（东西长 ，南北长 ）；建筑层数为地上 1 层，钢结构屋顶，建筑高度为 ；建筑结构形式为框架结构，建筑结构的类别为二类，使用年限为 50 年；抗震设防烈度为 6度；建筑耐火等级为一级。 ，但由于 2 号厂房一样均不是正向南方 (东偏南 46 度 )， 同时屋顶也是从中间向两边倾斜且倾角仅为 5 度。 英利太阳能的 YL285p35b 组件规格为 1970 990， 在屋顶 全部铺设组件， 每个阵列 16 块电池组件， 之间的行间距为 600mm，列间距为 470mm, 横向 18 行，纵向 25 列 ， 可使用 面积 平米。 实际装机量 为 ， 计算入系统整体损耗后，年发电量约为 万度。 太阳能方阵与 2 号厂房屋顶结合方式如下图所示： 盈都钢构集团 2 号厂房屋顶 2MWp 太阳能光电建筑应用一体化示范项目 可行性研究报告 28 图 52 太阳能方阵与屋顶结合 效果图 图 53 太阳能方阵与屋顶结合方式示意图 盈都钢构集团 2 号厂房屋顶 2MWp 太阳能光电建筑应用一体化示范项目 可行性研究报告 29 图 54 太阳能方阵与屋顶结合端面点构件 图 55 太阳能方阵与屋顶结合端面点构件 盈都钢构集团 2 号厂房屋顶 2MWp 太阳能光电建筑应用一体化示范项目 可行性研究报告 30 图 56 太阳能方阵与屋顶结合中间点构件图 盈都钢构集团 2 号厂房屋顶 2MWp 太阳能光电建筑应用一体化示范项目 可行性研究报告 31 图 57 单个逆变器 的 光伏阵列布置图 光伏组件沿屋面倾角布置， 这样一方面有利于光伏系统排水自洁；另一方面使光伏 屋面 与 2 号厂房屋顶 和谐结合，保证了建筑整体美观性。 光伏电站的系统设计 设计的原则及思路 在设计过程要注意两个问题，一个是量化不定因素，另一个是优盈都钢构集团 2 号厂房。