北京市延庆6KW屋顶光伏发电项目申请报告.docx
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北京市延庆6KW屋顶光伏发电项目申请报告
北京市延庆
6KW屋顶光伏发电
项目申请报告
设计单位:
清大奥普(北京)科技有限公司
2016年3月
一、项目基本情况
1、项目建设的必要性
根据《可再生能源中长期发展规划》中指出,发挥太阳能光伏发电适宜分散供电的优势,在偏远地区推广使用户用光伏发电系统或建设小型光伏电站,解决无电人口的供电问题。
在城市的建筑物和公共设施配套安装太阳能光伏发电装置,扩大城市可再生能源的利用量,并为太阳能光伏发电提供必要的市场规模。
目前的太阳能发电技术主要有太阳能光伏发电和太阳能热发电技术,其中太阳能热发电技术尚处于试验开发阶段,而太阳能光伏发电技术已经基本成熟,其使用寿命已经达到25年~30年。
1.1北京市具备建设分布式并网光伏发电系统的条件
北京地区太阳辐射量全年平均4600~5700MJ/m2。
两个高值区分别分布在延庆盆地及密云县西北部至怀柔东部一带,年辐射量均在5600MJ/m2以上;低值区位于房山区的霞云岭附近,年辐射量约为4650MJ/m2。
北京地区年平均日照时数在2000~2800h之间,大部分地区在2600h左右。
年日照时数分布与太阳辐射的分布相一致,最大值分布在延庆县和古北口,为2800h以上,最小值分布在霞云岭,为2063h。
夏季正当雨季,日照时数减少,月日照在230h左右;秋季日照时数虽没有春季多,但比夏季要多,月日照在230~245h;冬季是一年中日照时数最少季节,月日照不足200h,一般在170~190h。
太阳能总辐射主要集中在4~8月,占全年总辐射的55.1%,是太阳能利用最佳月份。
北京市县延庆县经度:
115.97纬度:
40.45最近22年日平均辐照(kWh/m²/天)
月份
总辐照
散射辐照
最佳倾角辐照
日平均峰值小时数
最佳倾角
一月
2.69
0.55
5.96
4.51小时
42度
二月
3.64
0.79
6.47
三月
4.76
1.22
6.42
四月
5.95
1.65
6.25
五月
6.41
2.10
5.67
六月
6.28
2.36
5.19
七月
5.71
2.36
4.88
八月
5.11
2.07
4.93
九月
4.68
1.53
5.62
十月
3.75
1.02
5.96
十一月
2.81
0.67
5.79
十二月
2.34
0.51
5.55
平均值
4.51
1.41
5.72
全年值
1647.39
513.15
2087.17
通过测算,北京市如果按照最佳倾角39°敷设光伏电池板,年满发小时数为2087.17h,其中0°敷设光伏电池板的满发电小时数为1647.394h。
1.2合理开发太阳能资源,实现地区电力可持续发展
延庆地处北京市西北部,是首都生态涵养发展区的有机组成部分。
县域面积1995平方公里,其中,山地占72.8%,川区26.2%,水域占1%,常住人口近29万人,县城是全市11个规划新城之一。
综合分析延庆的自然人文条件和发展面临的形势,我们认为,延庆有基础、有能力、有条件建设绿色北京示范区。
新能源和可再生能源丰富。
太阳能辐射总量5600--6000兆焦/平方米/年,延庆县太阳日照时数全年分配表,分析日照条件是我县的优势资源。
该电站建成后,与当地电网并网运行,本项目拟先设计一个独立系统,安装在客户自家的屋顶上,用于演示分布光伏并网固定模式时发电的情况,待客户参考后再设计一套发电量更大的系统,向附近居民提供生产生活用电。
本系统建成后将为客户示范区产品做出很好的宣传,系统会直观的显示采用跟踪系统后发电总量的提升情况。
可有效缓解地方电网的供需矛盾,促进地区经济可持续发展。
同时也可充分利用我国的太阳能资源,保障我国能源供应战略安全。
1.3加快能源电力结构调整的需要
根据我国《可再生能源中长期发展规划》,提出了未来15年可再生能源发展的目标:
到2020年可再生能源在能源结构中的比例争取达到16%,太阳能发电装机180万kW。
1.4改善生态、保护环境的需要
延庆是全国生态文明建设试点县、全国绿色能源示范县、北京市新能源和可再生示范区、北京市循环经济试点县、智能电网示范城市。
实施并完成了八达岭、龙庆峡等景区升级改造、滨河南北路、S2线等一批事关延庆经济社会长远发展的重大基础设施建设工程,新城和小城镇宜居性和承载服务能力持续提高。
太阳能光伏发电以其清洁、源源不断、安全等显著优势,成为关注重点,因此,提高可再生能源利用率,尤其发展并网型太阳能发电是改善生态、保护环境的有效途径。
1.5电站形式
工业产业园是北京建设分布式电站的最佳选择,目前北京工业和产业园区主要有:
中关村科技园区(一区十园)、延庆(2个)、怀柔(2个)、密云(1个)、昌平(6个)、海淀(7个)、顺义(11个)、平谷(4个)、通州(13个)、大兴(14)个、丰台(2个)、房山(3个)、门头沟(1个),北京工业屋顶资源相对丰富,消纳能力较强,适宜建设分布式光伏电站。
除屋顶外,农业光伏大棚也将是北京市发展分布式光伏电站的重要形式,特点是不占用土地、不改变土地性质,就近并网节约投资,建设形式多样,即可以依托原有大棚改造,又可以新建生态大棚与有机农业、观光农业结合。
1.6北京市分布式光伏发电奖励资金管理办法
为进一步加快本市分布式光伏发电产业发展,优化能源结构,根据《中华人民共和国可再生能源法》、《中华人民共和国预算法》、《国务院关于促进光伏产业健康发展的若干意见》和《北京市分布式光伏发电项目管理暂行办法》等有关规定,
适用范围。
本办法适用于在北京市行政区域范围内建设的分布式光伏发电项目,具体是指在用户所在场地或附近建设运行,以用户侧自发自用为主,多余电量上网,且在配电网系统平衡调节为特征的光伏发电设施。
奖励对象和标准。
对于2015年1月1日至2019年12月31日期间并网发电的分布式光伏发电项目,市级财政按项目实际发电量给予奖励,奖励标准为每千瓦时0.3元(含税),每个项目的奖励期限为5年,奖励对象为分布式发电企业或自然人。
本办法财政奖励资金结算截止日期为2024年12月31日。
奖励项目申报程序。
北京市分布式光伏奖励资金申报工作每年开展两次,其中,分布式光伏发电企业分别于每年7月10日和次年1月10日前,向项目所在地区县发展改革委申报当年1月1日-6月30日和上一年7月1日-12月31日的奖励申请,自然人投资建设的项目由各区县电力公司按此时间向项目所在地区县发展改革委代为申请。
综上所述,此6KW屋顶光伏发电工程可减少化石资源的消耗,减少因燃煤等排放有害气体对环境的污染,带动地方经济快速发展将起到积极作用。
因此,该项目建设是十分必要的。
2、项目建设的主要内容
2.1本项目设计在为延庆区康庄镇大营村屋顶建设安装太阳能光伏发电系统,项目类型为并网太阳能光伏发电系统,总装机容量为6KWp。
2.2太阳能光伏发电系统主要由光伏组件、防雷汇流箱、交直流配电柜、光伏逆变器、光伏支架、电缆等组成。
2.3系统设计安装24块250W多晶硅光伏组件。
2.4系统逆变器采用国内知名品牌,将光伏组件产生的直流电逆变成220V的交流电,然后并入电网。
2.5光伏方阵安装采用39°最佳倾角安装,光伏支架系统采用C型钢。
二、技术方案选择
1、概述
本系统为大型并网光伏发电系统,太阳电池板采用清大奥普(北京)科技有限公司生产的250Wp多晶硅太阳能电池组件,系统装机容量为6KWp,该产品采用国内最先进的电池片和组件生产设备加之完善的质量管理体系,从而保证了完美的产品品质。
产品通过了IEC61215、TUV、和UL国际认证,该太阳能电池片转换效率高,表面玻璃为高透光低铁钢化玻璃,边框材料为轻质电镀铝合金。
整个系统由1个6KW发电单元组成,太阳电池阵列发电经光伏方阵防雷汇流箱汇流、逆变之后,经过隔离变压器后220V并入电网,最终实现将整个光伏并网系统接入当地电网系统。
光伏并网型逆变器并网后与电网安全运行,所产生的电与电网电力是同频、同相,且具备抗孤岛等控制特殊情况的能力。
其发电原理框图如下:
2、设计依据
本项目各部分的设计严格遵循和参考以下规范、标准:
配电系统和并网接口设计参考标准:
GB18479-2001地面用光伏(PV)发电系统概述和导则
DL/T527-2002静态继电保护装置逆变电源技术条件
GB/T13384-1992机电产品包装通用技术条件
GB/T14537-1993量度继电器和保护装置的冲击与碰撞试验
GB16836-1997量度继电器和保护装置案值设计的一般要求
DL/T478-2001静态继电保护及安全自动装置通用技术条件
GB/T19939-2005光伏系统并网技术要求
GB/T20046-2006光伏(PV)系统电网接口特性(IEC61727:
2004,MOD)
GB/Z19964-2005光伏发电站接入电力系统技术规定
GB/T2423.2-2001电工电子产品基本环境试验规程试验B:
高温试验方法
GB4208-2008外壳防护等级(IP代码)(IEC60529:
1998)
GB3859.2-1993半导体变流器应用导则
GB/T14549-1993电能质量公用电网谐波
GB/T12325-2003电能质量供电电压允许偏差
GB/T15945-1995电能质量电力系统频率允许偏差
GB19939-2005太阳能光伏发电系统并网技术要求
SJ11127-199光伏(PV)发电系统的过电压保护—-导则
GB20513-2006光伏系统性能监测测量、数据交换和分析导则
GB20514-2006光伏系统功率调节器效率测量程序
GB4208-2008外壳防护等级(IP代码)
GB/T4942.2-1993低压电器外壳防护等级
GB3859.2-1993半导体变流器应用导则
Q/SPS22-2007光伏并网发电专用逆变器技术要求和试验方法
GB/T14598.3-936.0绝缘试验
JB-T7064-1993半导体逆变器通用技术条件
3、系统设计方案
3.1、并网逆变器选型
光伏并网逆变器,是光伏并网发电系统的核心设备,它将太阳能发出的直流电能转化为与电网同频率同相位的交流电能最大限度的馈入电网。
下表为3KW并网逆变器的性能参数,此光伏发电系统需配置2套3KW的并网逆变器。
技术指标
型号
GW3000-NS
直流输入
最大直流功率(W)
3200
最大直流电压(V)
500
MPPT电压范围(V)
80~450
启动电压(V)
80
最大直流电流(A)
18
输入路数
1
MPPT路数
1
直流端子类型
MC4/Phoenix/Amphenol
交流输出
额定交流功率(W)
3000
最大交流功率(W)
3000
最大交流电流(A)
13.5
额定输出
50/60Hz;230Vac
输出范围
45~55Hz/55~65Hz;180~270Vac
电流总谐波失真
<3%
功率因素
0.9leading~0.9lagging
电网类型
Singlephase
效
率
最大效率
97.5%
欧洲效率
97.0%
MPPT效率
99.9%
保
护
残余电流保护
Integrated
孤岛保护
Integrated
直流开关
Integrated(optional)
输出过流保护
Integrated
绝缘阻抗侦测
Integrated
证
书
和
标
准
并网标准
G83/2,VDE0126-1-1,AS4777.2&3
安规
AccordingtoIEC62109-1&-2,AS3100
电磁兼容
EN61000-6-1,EN61000-6-2,EN61000-6-3,EN61000-6-4, EN61000-3-2,EN61000-3-3
常
规
参
数
尺寸(宽x高x厚)
344*274.5*123mm
重量(kg)
9
安装方式
壁挂式
环境温度范围
-25~60°C(超过45℃减载)
相对湿度
0~95%
最高工作海拔
2000m
防护等级
IP65
拓扑结构
无变压器
夜间自耗电(W)
<1
冷却方式
自然对流
噪音指数(dB)
<25
显示
LCD
通信方式
USB2.0;WiFi/RS485(可选)
质保期(年)
5/10/20(可选)
电路原理图
☆数字化DSP控制,智能功率IGBT模块
☆满足自供电外供电的自动切换,方便客户选择使用
☆符合德国BDEW电压标准,通过国家权威机构安全故障低电压穿越测试
☆智能面板操作控制功能
☆先进的MPPT控制算法,实时追踪光伏方阵的最大输出功率,自动适应遮挡、热斑等组件意外情况
☆纯正弦波输出,先进的锁相技术,电流谐波含量小,
☆主动+被动的双重检测技术,实现反孤岛运行控制
☆完美的保护和报警功能
☆适应高海拔及严寒地区
☆可配备RS232/RS485、以太网、GPRS通信接口,实现远程数据采集和监视,可与国家电网、住建部、金太阳运行管理中心实现无缝数据对接。
3.2、光伏组件选型及阵列设计
3.2.1光伏组件选型
250W组件示意图
本系统采用规格为250W/36V多晶硅组件,其性能参数如下:
型号
250W-36
规格
1640*992*40
最大功率点电压vpm
30.30V
最大功率点电流Imp
8.25A
开路电压Voc
36.40V
短路电流ISC
8.81A
最大系统电压
1000V
最大串电流
13A
重量
19.9KG
工作温度
—40℃TO85℃
太阳电池组件的技术要求
A.物理性能
1)玻璃表面采用低含铁量的、高机械强度的、高透射率的强化玻璃,正面能承受大于30~40m/s的风载及沙石、冰雹或其他异物的撞击,在晶体硅太阳能电池响应波长范围(320~1100nm)玻璃的透光率≥91%,对于波长大于1200nm的红外光有较高的反射率,同时能耐太阳能紫外线的辐射;
2)利用先进的层压技术,保证在恶劣的环境侵蚀等各种条件下电气线路的稳定性;
3)电池板采用轻便、坚固、抗盐雾、抗潮湿腐蚀的框架,且整个框架完全密封;
4)接线盒为全天候型且方便与外电路连接。
B.电气性能
在标准条件下(大气质量AM为1.5,标准光强为1000W/m2,温度为25℃,光照面上的不均匀性小于±5%,稳定性1%),转换效率≥14%,而且使用10年后,其效率不低于原来的90%,太阳能板使用寿命大于25年。
3.2.2、光伏阵列设计
光伏组件方阵安装效果示意图
一个太阳能光伏方阵,由太阳能电池组件经过串并联组成。
将组件串联得到并网逆变器的所要求的电压,再将串联组件并联达到逆变器的功率要求。
逆变器的最高输入电压为230V,输入电压范围为210~230V,而组件的开路电压为36V,峰值功率电压为30.3V。
同时本项目选用(3KW)逆变器允许最大输入电流13.60A,最大并联组数=13.6/8.25=112,则有:
串联组件数量:
Ns=6;每串工作电压为:
180V,开路电压为:
218V;
这里根据项目并联组件数量选用1个2路光伏汇流箱,组件经汇流后接入直流配电柜,然后接入到3KW并网逆变器中,逆变单元总功率6KWp。
整个系统采用12块串联2路并联,共12块250W多晶硅组件。
3.3、直流防雷汇流箱选型
根据系统设计对逆变器和光伏组件的选择,配置型号为PVS-2M防雷汇流箱,每个汇流箱有2路直流输入。
太阳能光伏汇流箱功能特点
1.汇流箱采防护等级达到IP54,能满足室外安装要求的壁挂式密封型机柜。
2.满足同时接入多路太阳电池组串,每个正、负极接线端子接一路光伏专用熔断丝。
3.采用光伏专用高压直流熔断丝对正负极同时保护;保险丝耐压达到直流1000V以上(含1000V)。
4.采用光伏专用高压防雷器能满足正极对地、负极对地,工作电压达到直流1000V。
5.采用国际知名品牌直流断路器。
6.汇流箱能够接入最大太阳电池组串开路电压(最大直流电压)为1000V以上(含1000V)。
7.汇流箱测控模块采用性能可靠的霍尼韦尔霍尔元件(直流CT传感器)对每一路光伏组串进行电流监测、报警和本地故障定位,并通过RS485串口通信。
8.可实现光伏阵列电流量的独立测量。
9.分析电流量、对有故障的光伏阵列报警。
10.汇流箱测控模块可以实现光伏阵列的电压测量,电池板温度测量,防雷器及输出开光状态监测。
11.与外部接口部分均有防雷保护。
12.能接收本地监控装置的参数下载,进行分析处理。
13.汇流箱通讯供电可选择外界220V供电或者由汇流箱本身提供电源,如果采用汇流箱本身提供电源,现场可以不需要针对供电单独布线。
14.汇流箱可以选择屏蔽双绞线通讯或者无线通讯,载波通讯,如果采用无线通讯或者载波通讯,现场可以不需要针对通讯单独布线。
太阳能光伏发电系统防雷汇流箱产品执行标准
光伏汇流箱技术参数
型号
TOP-TB-80/510V
最大持续运行电压Uc
510V
标称放电电流(8/20μS)In
40KA
最大放电电流(8/20μS)Imax
80KA
电压保护水平(In)Up
≤1.95KV
响应时间tA
≤25ns
温度范围
-40℃…+80℃
安装接线方式/规格
并联/多股16mm2
外壳材料
红色强化环保热熔塑料,UL94-V0
安装宽度
2个标准模块
安装支架
标准DIN35㎜导轨,符合EN50022标准
防护等级
IP20
3.4、直流配电柜设计
直流配电柜按照6KW的直流配电单元进行设计,一个配电单元接入2个光伏方阵防雷汇流箱,配电柜内设置断路器、防雷器、电表等。
3.5、交流配电柜设计
系统设计1个交流配电柜,经交流断路器接入用户电网配电变压器的0.4KV侧,配电柜安装有断路器、发电计量表、交流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等。
3.6、系统接入电网设计
太阳能发电光伏发电并网可采用低压并网、或者高压并网,具体并网电网方式由当地电网决定,该项目选用220V低压并网,最终接入方案以电网公司批准的并网接入方案为准。
4、安装设计
方阵支撑结构设计包括安装方式设计、方位角设计、支架倾角设计、阵列间距设计,以及支撑结构的基础、结构、零件的设计等内容。
需根据总体技术要求、地理位置、气候条件、太阳辐射资源、场地条件等具体情况来进行。
4.1、安装方式设计
大型的太阳电池方阵的安装主要有固定式和跟踪式两种。
根据项目特点,本项目采用固定式安装。
固定式结构简单,安全可靠,安装调试及管理维护都很方便。
4.2、固定式支架倾角的设计
方阵安装倾角的最佳选择取决于诸多因素,如地理位置,全年太阳辐射分布,直接辐射与散射辐射比例,负载供电要求和特定的场地条件等,并网光伏发电系统方阵的最佳安装倾角可采用专业系统设计软件来确定,它是系统全年发电量最大时的倾角,根据项目所在地气象资料及实际情况,选择倾角为39º。
4.3、方阵支架方位角的设计
一般情况下,太阳电池方阵面向正南安装。
4.4、太阳电池阵列间距的设计计算
方阵排布示意图
上图为光伏方阵排布示意图,方阵由12块组件组成占用面积约为120平方米。
光伏阵列之间的间距不小于D:
D=0.707H/tan〔arcsin(0.648cosΦ-0.399sinΦ)〕式中:
φ为当地纬度(北半球为正,南半球为负);H为前排最高点与后排最低点的高度差。
则D=1.3m。
4.5、安装效果图示意图
5、系统运行维护
5.1、运行维护
本光伏发电系统由电气值班人员控制和维护。
准备光伏电站的检验与维护手册,内容应包括进行定期和年度检验、日常维护、大修维护和年度维护的程序和计划,以及调整和改进检验及维护的安排程序。
5.1.1日常维护主要内容
光伏电站的日常维护计划编制主要是方便日常维护人员对光伏系统进行日常检查,及时发现隐患并得以排除,日常维护的内容主要包括:
a)光伏组件阵列
1)检查表面有无污物、破损;
2)检查支架是否腐蚀、生锈;
3)检查外部布线是否破损;
4)检查接地线的损伤,接地端是否松动。
b)电气部分
1)防雷汇流箱、逆变器、低压配电柜的外壳是否腐蚀、生锈;
2)防雷汇流箱、逆变器、低压配电柜的外部布线是否损伤;
3)逆变器工作时声音是否正常,有否异味产生;
4)逆变器换气口过滤网是否堵塞;
5)电缆接线端子的检查与紧固;
6)防雷系统检查;
7)接地装置检查;
8)显示器及控制按键开关功能检查。
5.1.2运行维护计划安排
根据光伏发电系统的设计要求和本地区的气候、环境条件,在正常运行情况下,本光伏电站的年度例行维护周期执行下列标准:
新投运的光伏组件:
运行240小时(一个月试运行期后)例行维护;
已投运的光伏组件:
每2年例行维护3次;
每次例行维护间隔运行时间为1000h。
三、实施组织
1、管理机构、主要职责:
根据本工程的特点和要求,本项目管理机构主要由项目经理(1人)、技术负责人(1人)、施工经理(1人)、及具有丰富光伏电站施工经验的专业工程技术管理人(3人)员组成本工程的项目经理部,以及施工队员3人,总计6人。
2、施工总布置
2.1设计原则和施工总布置
依据光伏电站建设特点和项目所在地自然条件,以及安全、合理、经济原则,对光伏电站主要工程的施工进度作出控制性的安排,为工程施工方案拟定基本方向。
主要原则如下:
1)施工准备工作
在完成对施工场地进行“四通一平”的后,建造生产和生活临时建筑,为全面施工做准备。
2)光伏电池组件基础先期开工
光伏电池组件基础工程及电池组件安装是本工程控制性施工项目,直接到影响工程总工期。
为实现工程尽早投产发电,应先期展开光伏电池组件基础施工。
3)电缆铺设在光伏组件安装投产前完成
每组电缆应在相应的电池组件安装之前完成铺设,以确组件安装完毕后能投产运行。
4)在保证上述施工组织原则下,其他工程如仓库、临时辅助建筑、光伏组件基础等项目的施工可以同步进行,平行建设。
其分部分项可以流水作业,以加快施工进度,保证工期。
3、主体工程施工
3.1光伏电池组件基础施工
针对斜面瓦屋顶安装的光伏发电系统,需提前做好基座的安装.
3.2光伏电池组件安装
(1)施工准备:
进场道路通畅,安装支架运至相应的阵列基础位置,太阳能光伏组件运至相应的基础位置。
(2)阵列支架安装:
固定支架分为底架、立柱、加强支撑、斜支撑等。
支架按照厂家安装图纸要求,采用镀锌螺栓连接。
安装完成整体调整支架水平后紧固螺栓。
(3)太阳能电池组件安装:
细心打开组件包装,禁止单片组件叠摞,轻拿轻放防止表面划伤,用螺栓紧固至支架上后调整水平,拧紧螺栓。
3.3逆变器安装
逆变器的防水等级为IP20,不要将其放置在潮湿的地方,环境温度保证在-20℃~40℃。
逆变器需安装在平整的地面上,前方应保证40cm的空间,背部应保证10cm的空间,顶部应保证60cm的空间以方便安装、散热与维护。
安装时可以通过叉车从底部抬起
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