W屋顶光伏发电系统专项方案说明指导书.docx
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W屋顶光伏发电系统专项方案说明指导书
4000W屋顶光伏发电系统方案说明书
一、系统方案
(一)光伏发电介绍
光伏发电是依据光生伏特效应原理,利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能。
不管是独立使用还是并网发电,光伏发电系统关键由太阳电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成,它们关键由电子元器件组成,不包含机械部件。
光伏发电系统分为独立光伏发电系统、并网光伏发电系统
(1)独立光伏发电系统
独立光伏发电也叫离网光伏发电。
关键由太阳能电池组件、控制器、蓄电池组成,若要为交流负载供电,还需要配置交流逆变器。
独立光伏电站包含边远地域村庄供电系统,太阳能户用电源系统,通信信号电源、阴极保护、太阳能路灯等多种带有蓄电池能够独立运行光伏发电系统
(2)并网光伏发电系统
并网光伏发电就是太阳能组件产生直流电经过并网逆变器转换成符合市电电网要求交流电以后直接接入公共电网。
能够分为带蓄电池和不带蓄电池并网发电系统。
(二)背景和系统介绍
(1)背景
一南宁市家庭用户,屋面类型为水泥屋面。
关键电器设备为一盏功率为60W一般照明灯和一台功率为300W电视机。
(2)用电量分析
电灯和电视机天天平均使用5小时,天天用电量为:
(60W+300W)x5h=1800Wh(即1.8度),考虑到特殊情况天天最大用电量为2.5度电。
(3)装机容量确实定
据南宁气象数据统计,南宁最大连续阴雨天气为3天,光伏发电在阴雨天连续提供电量应达成:
(3+1)X2.5=10(度),所以本光伏发电系统装机容量设定为4000W,4000W光伏发电系统日均发电量约11.2度,用户电器按天天运行5小时计算,可满足其正常使用4天。
(4)系统介绍
依据用户用电情况本工程选择离网光伏发电系统。
离网光伏发电系统组成:
由太阳能电池组件、光伏控制逆变一体机、蓄电池组、交流配电柜、接地系统、电缆等组成。
电池组件方阵
在有光照情况下,电池吸收光能,电池两端出现异号电荷积累,即产生“光生电压”,即“光生伏特效应”。
在光生伏特效应作用下,太阳能电池两端产生电动势,将光能转换成电能,。
太阳能电池通常为分为单晶硅太阳能电池,多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池三种。
蓄电池组
蓄电池作用是贮存太阳能电池方阵发出电能并可随时向负载供电。
太阳能电池发电对所用蓄电池组基础要求是:
a.自放电率低;b.使用寿命长;c.深放电能力强;d.充电效率高;e.少维护或免维护;f.工作温度范围宽;g.价格低廉。
光伏控制逆变一体机
光伏控制逆变一体机是将控制和逆变集成于一体智能电源。
可控制太阳能电池对蓄电池进行智能充电,同时将蓄电池直流电能逆变成220V交流电,供用户负载使用。
(5)光伏发电离网系统优势
独立系统:
它由太阳能电池采集阳光,转化为电能,经过控制和逆变设备,把直流电转换成现在家庭通用220V交流电。
现在采取高性胶体铅酸蓄电池作为储能装置,有可有效地为业主在任意时间连续提供电力。
优势特点
(1)开发无遮挡闲置屋面价值、提升屋面利用率。
(2)自给自足,蓄电池作为蓄能装置,把白天太阳能电池搜集电能储存起来,方便业主使用,阴雨天气,可按用户要求连续供电3天。
(3)使用寿命长,无需专员维护.其中太阳能电池寿命长达25年以上.
(4)一次投资,终生受益,太阳能清洁无辐射,无污染.
(5)绿色能源,安全环境保护.提供清洁能源。
(6)安全可靠、无噪声、无污染、能量随地可得,不受地域限制
(7)无须消耗燃料,无机械转动部件,无须另外架输电线路,能够根据业主要求,方便地和任意地面或建筑物相接合.
(8)不破坏建筑外观。
太阳能电池板通常安装在屋顶或倾斜面,增加其建筑美感。
(三)系统概况
1、项目名称:
4000W户用屋顶光伏发电系统
2、项目地点:
南宁市,南宁市在北回归线南侧,地处北纬22°13`-23°33`,东经107°45`-108°52`。
3、气候条件:
南宁在北回归线南侧,属湿润亚热带季风气候,阳光充足,雨量充沛,霜少无雪,气候温和,夏长冬短,年平均气温在21.6度左右。
南宁市年日照时数为1478.2小时,年每平方米接收阳光辐射为4934.8兆焦耳。
含有很好光伏发电开发和利用价值
当地气候参数:
(平均值)
4、占用屋面:
约28平方米
6、装机容量:
4000W
7、太阳能组件:
16块250Wp多晶硅组件。
8、安装周期:
2天
9、简明说明:
在用户屋面上串联安装16块250Wp多晶硅组件,1台光伏控制逆变一体机,装机容量为4000W。
光伏阵列产生直流电接入光伏控制器,经过光伏控制器控制蓄电池充放电将电能存放到蓄电池组中,当用户需要用电时,光伏控制器控制逆变器动作,将蓄电池组中直流电转变为家用220V交流电,经过输电线路接入交流配电柜,然后接入负载(300W电视和60W灯泡)。
本系统为离网发电系统,发出来电自发自用,不往电网上输送。
离网光伏系统原理图
光伏发电系统图
(四)固定系统
常见3种组件支架方法:
1、常规安装方法
常规屋面安装方法是采取钢支架支撑形式,钢材多采取有机涂层钢板(或称彩色钢板)、镀锌钢板、防腐钢板(含石棉沥青层)或其它钢板等。
以下图
2、常规“导流板支架”安装方法
导流板支架”安装方法用水泥配重块结合铝合金夹具来固定组件底部导流板,组件排布在支架上用夹具固定。
以下图
3、衍易企业新型支架系统
以铝合金龙骨支座配合不锈钢扣件方法对光伏组件进行固定,支架底部采取双面贴片橡胶和屋面防水层固定,并在支架内部槽内配有配重块。
3种不一样安装方法对比分析
常规屋面安装方法用钢量大,成本高,导流板支架”安装方法防风性差,风力多变地域不宜使用,尤其是沿海台风多发地域。
以上两种安装方法单瓦装机容量占用面积大,对屋面利用率低。
衍易企业最新研发新型支架系统确保支架系统抗风能力同时,充足利用屋面,提升屋面利用率,结构简单,荷载较轻,和屋面柔性接触,不存在刮伤损坏屋面防水材料可能,安装牢靠,且可靠性高。
依据南宁市地理情况,本工程组件固定结构采取广西衍易最新研发新型支架系统。
结构图以下:
(五)光伏组件排布
多晶硅光伏组件生产效率高,商业化电池转换效率在13-16%,且成本较低。
本方案选择250Wp多晶硅太阳能组件,累计16块,总功率为4000Wp。
其关键技术参数见表1:
表1太阳能组件技术参数
太阳能组件型号:
250
1
太阳能组件生产厂家
晶科能源
2
太阳电池种类
多晶硅
3
峰值功率
250Wp
4
开路电压(Voc)
37.5V
5
短路电流(Isc)
8.65A
6
工作电压(Vmppt)
30.5V
7
工作电流(Imppt)
8.14A
8
最大外形尺寸
1650×992×35mm
9
重量
18.3kg
(六)光伏控制逆变一体机
光伏控制逆变一体机是将控制和逆变集成于一体智能电源。
可控制太阳能电池对蓄电池进行智能充电,同时将蓄电池直流电能逆变成220V交流电,供用户负载使用。
本系统选择TH964KS40NB光伏控制逆变一体机,关键参数以下:
型号
TH962KS20NB
TH963KS30NB
TH964KS40NB
TH965KS50NB
蓄电池输入
额定电压(Vdc)
96
最大直流电流(A)
24
35
47
58
输入电压范围(Vdc)
80.0~140.0
欠压保护点(Vdc)
86.4
欠压恢复点(Vdc)
98.4
过压保护点(Vdc)
136
过压恢复点(Vdc)
128
太阳能输入
最大开路电压(Vdc)
200
许可输入路数
1路
额定充电电流(A)
20
30
40
50
浮充电压(Vdc)
109.6
过充保护电压(Vdc)
≥115.2
充电恢复电压(Vdc)
≤105.6
交流输出
额定功率
W
3000W
4000W
5000W
额定电压及频率
220VAC、50HZ
最大交流电流(A)
9.1
14
18.5
23
输出电压精度
220VAC±3%
输出频率精度
50HZ±0.05
输出波形失真率(THD)
≤4%(线性负载)
动态响应(负载0~100%)
5%,≤50ms
功率因数(PF)
0.8
逆变效率(80%阻性负载)
≥88%
≥85%
绝缘强度(输入和输出)
1500Vac,1分钟
保护功效
过载能力
120%,10s/150%,1s
保护功效
输入反接保护、输入欠压保护、输入过压保护、输出过载保护、输出短路保护、机器过热保护
运行方法
可连续运行
冷却方法
风冷
工作环境、机械尺寸
防护等级
IP20
工作温度(℃)
-15~+65
立式:
(深x宽x高)
440mmx440mmx710mm
参考重量(Kg)
85
95
105
120
光伏控制逆变一体机实例图
性能特点
•性能卓越:
控制逆变一体化设计,工频隔离,处理非阻性负载开启冲击问题。
•广泛应用:
产品广泛应用在中国、外多个关键项目,长达可靠稳定运行经验。
•适应性强:
环境适应能力强,可在高海拔、高寒、自然环境应用。
•可靠性高:
架构简练,元器件全部是经过长久验证高可靠性器件,从设计和运行上确保了低故障率。
•保护齐全:
含有直流输入反接,输出短路、过载、直流过、欠压等保护功效。
•使用方便:
机架式方便组屏,便携式方便携带。
(七)蓄电池
蓄电池组
将太阳电池产生电能贮存起来,当光照不足负载需求大于太阳电池所发电量或晚上用电时,将贮存电能释放以满足负载能量需求,它是整个系统贮能部件。
综合考虑光伏控制器输入电压和连续提供4天用电量(10度),本系统采取8V/100AH蓄电池18块,每6块一串联组成蓄电池组,共3组,作为储能系,最大可储存14.4KWh电量(即14.4度),在电池蓄电池额定15%预留余量条件下,可最大可提供12.2KWh(度)。
蓄电池关键参数表:
规格型号
8V100AH
外形尺寸(±2mm)
额定电压
8V
长
宽
高
总高
额定容量
100AH
280
125
190
190
二、投资回报和收益
(一)发电量和投资回报
南宁年平均总辐射量为4975MJ/m²,相当于3.76kWh/㎡•d。
年日照小时数为1500-1873.7小时。
本项目总装机容量为4000Wp,日均发电量为11.2度,整年发电量约为4088度。
(1)投资回报:
本项目投资资金为43567元,依据南宁市居民用电电费为0.588元/度,加上国家对分布式补助0.42元/度,即每度电补助1.008元,约收回成本,电站运行25年,电站收益为61810元。
(二)示范收益
光伏电站是将太阳能转化成电能过程,在整个工艺步骤中,不产生气体、液体、固体废弃物等方面污染物,也不会产生大噪声污染。
含有较为显著节能效益、环境保护效益。
(1)、开发无遮挡闲置屋面价值、提升屋面利用率。
同时光伏组件铺设后形成屋顶“隔热层”,使室内平均气温下降;光伏组件屋面铺设,直接遮挡了建筑物日晒雨淋侵蚀,增加了建筑物使用寿命等优势。
(2)、有效利用太阳能、就近用户提供电力,有可有效地为业主在任意时间连续提供电力,为用户节省较大电费开支。
(3)、电站建设,含有生态环境保护景观,提供清洁能源,含有很好示范作用:
给家庭取得可观社会效益和“绿色企业”景观效应,引发社会强烈关注,吸引了各界眼球,无形中增加业主著名度。
三、运行维护
为了确保系统安全稳定运行,光伏发电系统需定时进行维护。
(一)光伏方阵
1、光伏组件运行和维护符合下列要求:
光伏组件表面应保持清洁,清洗光伏组件时应注意:
(1)应使用干燥或潮湿柔软洁净布料擦拭光伏组件,严禁使用腐蚀性溶剂或用硬物擦拭光伏组件。
(2)应在辐照度低于200W/m2情况下清洁光伏组件,不宜使用和组件温差较大液体清洗组件。
(3)严禁在风力大于4级、大雨或大雪气象条件下清洗光伏组件。
2、光伏组件应定时检验,若发觉下列问题立即调整或更换光伏组件:
(1)光伏组件存在玻璃破碎、背板灼焦、显著颜色改变;
(2)光伏组件中存在和组件边缘或任何电路之间形成连通通道气泡;
(3)光伏组件接线盒变形、扭曲、开裂或烧毁,接线端子无法良好连接。
3、光伏组件上带电警告标识不得丢失。
4、支架维护应符合下列要求:
(1)全部焊缝和支架连接应牢靠可靠。
(2)支架表面防腐涂层,不应出现开裂和脱落现象,不然应立即补刷。
5、户用光伏系统运行和维护应符合下列要求:
(1)光伏建材和光伏构件应定时由专业人员检验、清洗、保养和维护,若发觉下列问题应立即调整或更换:
A中空玻璃结露、进水、失效;
B玻璃炸裂,包含玻璃热炸裂和钢化玻璃自爆炸裂;
C镀膜玻璃脱膜,造成建筑美感丧失;
D玻璃松动、开裂、破损等。
(2)光伏建材和光伏构件排水系统必需保持通畅,应定时疏通。
(3)采取光伏建材或光伏构件门、窗应启闭灵活,五金附件应无功效障碍或损坏,安装螺栓或螺钉不应有松动和失效等现象。
(4)光伏建材和光伏构件密封胶应无脱胶、开裂、起泡等不良现象,密封胶条不应发生脱落或损坏。
(5)对光伏建材和光伏构件进行检验、清洗、保养、维修时所采取机具设备(清洗机、吊篮等)必需牢靠,操作灵活方便,安全可靠,并应有预防撞击和损伤光伏建材和光伏构件方法。
(6)在室内清洁光伏建材和光伏构件时,严禁水流入防火隔断材料及组件或方阵电气接口。
(7)隐框玻璃光伏建材和光伏构件更换玻璃时,应使用固化期满组件整体更换。
(二)光伏控制逆变一体机
1、光伏控制逆变一体机运行和维护应符合下列要求:
(1)光伏控制逆变一体机过充电电压、过放电电压设置应符合设计要求;
(2)光伏控制逆变一体机上警示标识应完整清楚;
(3)光伏控制逆变一体机各接线端子不得出现松动、锈蚀现象;
(4)光伏控制逆变一体机内高压直流熔丝规格应符合设计要求;
(5)直流输出母线正极对地、负极对地、正负极之间绝缘电阻应大于2兆欧;
(三)接地和防雷系统
(1)光伏接地系统和建筑结构钢筋连接应可靠。
(2)光伏组件、支架、电缆金属铠装和屋面金属接地网格连接应可靠。
(3)光伏方阵和防雷系统共用接地线接地电阻应符合相关要求。
(4)光伏方阵监视、控制系统、功率调整设备接地线和防雷系统之间过电压保护装置功效应有效,其接地电阻应符合相关要求。
(5)光伏方阵防雷保护器应有效,并在雷雨季节到来之前、雷雨过后立即检验。
(四)线路
1、电线电缆维护时应注意以下项目:
(1)电缆不应在过负荷状态下运行,电缆铅包不应出现膨胀、龟裂现象;
(2)电缆在进出设备处部位应封堵完好,不应存在直径大于10mm孔洞,不然用防火堵泥封堵;
(3)在电缆对设备外壳压力、拉力过大部位,电缆支撑点应完好;
(4)电缆保护钢管口不应有穿孔、裂缝和显著凹凸不平,内壁应光滑;金属电缆管不应有严重锈蚀;不应有毛刺、硬物、垃圾,如有毛刺,锉光后用电缆外套包裹并扎紧;
(5)应立即清理室外电缆井内堆积物、垃圾;如电缆外皮损坏,应进行处理。
(6)检验室内电缆明沟时,要预防损坏电缆;确保支架接地和沟内散热良好;
(7)直埋电缆线路沿线标桩应完好无缺;路径周围地面无挖掘;确保沿路径地面上无堆放重物、建材及临时设施,无腐蚀性物质排泄;确保室外露地面电缆保护设施完好;
(8)确保电缆沟或电缆井盖板完好无缺;沟道中不应有积水或杂物;确保沟内支架应牢靠、有没有锈蚀、松动现象;铠装电缆外皮及铠装不应有严重锈蚀;
(9)多根并列敷设电缆,应检验电流分配和电缆外皮温度,预防因接触不良而引发电缆烧坏连接点。
(10)确保电缆终端头接地良好,绝缘套管完好、清洁、无闪络放电痕迹;确保电缆相色应显著。
(11)金属电缆桥架及其支架和引入或引出金属电缆导管必需接地。
(12)(PE)或接零(PEN)可靠;桥架和桥架间应用接地线可靠连接。
(13)桥架穿墙处防火封堵应严密无脱落;
(14)确保桥架和支架间螺栓、桥架连接板螺栓固定完好。
(15)桥架不应出现积水。
(五)光伏系统和建筑物结合部分
1、光伏系统应和建筑主体结构连接牢靠,在台风、暴雨等恶劣自然天气过后应普查光伏方阵方位角及倾角,使其符合设计要求。
2、光伏方阵整体不应有变形、错位、松动。
3、用于固定光伏方阵植筋或后置螺栓不应松动;采取预制基座安装光伏方阵,预制基座应放置平稳、整齐,位置不得移动。
4、光伏方阵关键受力构件、连接构件和连接螺栓不应损坏、松动,焊缝不应开焊,金属材料防锈涂膜应完整,不应有剥落、锈蚀现象。
5、光伏方阵支承结构之间不应存在其它设施;光伏系统区域内严禁增设对光伏系统运行及安全可能产生影响设施。
四、服务保障
(一)对业主交货承诺
协议签署后,我方主动组织人员安排货物生产和安装,并将货物立即送到指定地点。
全部货物包装均采取本行业通用方法进行包装(有协议约定除外),确保符合国家相关法律、法规要求。
确保货物安全无损抵达现场。
如有延迟交货现象,我们愿意负担由此带来一切违约责任。
(二)对质量确保期承诺
我企业严格遵守协议所要求相关约定,货物质量确保期为自货物经过最终验收起3年,质量确保期限内,负责无偿保养和维修,对任何因设计、安装等造成设备部件损坏,进行无偿更换和维修(不包含人为破坏原因、不可抗拒原因、非正常使用原因故障和质量问题)。
并对产品进行终生技术维护和支持,配合招标人进行技术改善。
在质量确保期期内产品出现故障,我方在接到通知后,维修响应时间1小时内,二十四小时内派人赶到现场,二十四小时内排除故障。
质保期内无偿提供人和技术支持,配合买方进行技术改善。
如遇产品或部件进行更新,我企业会把产品最新情况和技术信息立即通知用户,必需时对用户进行无偿培训或进行现场安装、调试、使用指导。
我方承诺:
依据用户需求,终生无偿提供和设备相关技术资料和对应技术支持。
五、设备清单及报价
设备清单及报价表
序号
名称
单价(元)
数量
单位
累计
1
太阳电池组件
4.1
4000
Wp
16,400
2
控制逆变一体机
6000
1
台
7,000
3
全密闭免维护蓄电池
800
12
节
9,600
4
标准接头
5
4
套
20
5
光伏延长线1*2.5mm2
4
20
米
80
6
交流电缆1*6mm2
8
15
米
120
7
钢结构支架
0.3
4000
Wp
1,200
8
其它辅助材料
1
4000
Wp
4,000
9
材料费小计
0.5
4000
Wp
38,420
10
系统安装集成费
5%
1,921
11
税金
6%
2,305
12
利润
5%
1,921
13
总价
4000
43,567
14
均价
4000
11.10
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