1、沈陽工程學院分布式光伏發電項目可行性研究報告遼寧太陽能研究應用有限公司二0一二年十二月二十七日目錄1 概述61.1 項目概況61.2 編制依據61.3 地理位置61.4 投資主體72 工程建設的必要性72.1 國家可再生能源政策72.2 地區能源結構、電力系統現狀及發展規劃82.3 地區環境保護83 項目任務與規模84 太陽能資源94.1 太陽能資源分析104.2 太陽能資源初步評價105 網架結構和電力負荷115.1 電力負荷現狀115.2.電站廠址選擇126 太陽能光伏發電系統設計136.1 光伏組件選擇136.1.1 標準和規范136.1.2 主要性能、參數及配置146.2 光伏陣列的運

2、行方式設計156.2.1 光伏電站的運行方式選擇156.2.2 傾角的確定166.3 逆變器選型166.4 光伏陣列設計及布置方案206.4.1 光伏方陣容量206.4.2 光伏子方陣設計226.4.3 匯流箱布置方案236.5 年上網電量估算236.5.1 光伏發電系統效率分析236.5.2 年上網電量估算247 電氣257.1 電氣一次257.1.1 設計依據257.1.2 接入電網方案267.1.3 直流防雷配電柜277.1.4 防雷及接地28繼電保護、絕緣配合及過電壓保護287.1.6 電氣設備布置297.2 電氣二次297.2.1 電站調度管理與運行方式297.2.2 電站自動控制2

3、97.2.3 繼電保護及安全自動裝置307.2.4 二次接線307.2.5 控制電源系統307.2.6 火災自動報警系統307.2.7 視頻安防監控系統317.2.8 電工實驗室317.2.9 電氣二次設備布置317.3 通信317.4 計量318 工程消防設計319 勞動安全與工業衛生329.1 工程概述329.2 設計依據、目的與任務329.3 勞動安全與職業衛生潛在危害因素分析339.4 勞動安全與職業衛生對策措施33設備運輸、吊裝作業的安全措施339.4.2 施工時高空作業339.4.3 施工時用電作業及其它安全措施349.4.4 運行期安全與工業衛生對策措施3410 施工組織設計35

4、10.1 施工條件3510.1.1 主要工程項目的施工方案3510.1.2 施工場地及施工生活區3510.1.3 地方材料供應情況3510.1.4 動力能源供應3610.2 工程項目實施的輪廓進度3611 環境影響評價3611.1 工程施工期對環境的影響及防治3611.1.1 噪聲影響及防治3611.1.2 揚塵、廢氣3611.1.3 運輸車輛對交通干線附近居民的影響3611.1.4 污染物排放3611.2 運行期的環境影響3711.2.1 噪聲影響3711.2.2 廢水影響3711.2.3 電磁場影響3711.2.4 雷擊3711.2.5 污染物排放總量分析3711.2.6 光污染及防治措施

5、3711.3 環境效益3812 節能降耗3813 投資估算與經濟分析3813.1 投資估算38編制依據及原則3813.1.2 工程系統配置3913.2 經濟技術分析3914 結論和建議4114.1 主要結論4114.1.1 本工程的建設是必要的4114.1.2 本工程的建設是可行的4114.1.3 本工程建設經濟上是合理的4214.2 社會效益4215 項目匯總表431 概述 1.1 項目概況 沈陽工程學院坐落于遼寧省沈陽市道義經濟開發區。學院校園規劃用地86萬平方米，現有占地面積60余萬平方米，規劃建筑面積35萬平方米，現有建筑面 積27萬平方米，學院校園設計理念先進、結構布局時尚、功能設施

6、完善，校園內可鋪設太陽能電池方陣的建筑樓頂總面積為58336平方米，計劃可安裝電池組件的規劃容量為2.2MW，實際裝機容量為2286.78kWp，遼寧太陽能研究應用有限公司負責電站的設計及施工安裝。本工程按照“就近并網、本地消耗、低損高效”的原則，以建筑結合的分布式并網光伏發電系統方式進行建設。每個發電單元光伏組件通三相并網逆變器直接并入三相低壓交流電網（AC380V，50Hz），通過交流配電線路給當地負荷供電，最后以 10kV電壓等級就近接入，實現并網。由于分布式電源容量不超過上一級變壓器供電區域內最大負荷的25%，所有光伏發電自發自用。以保障安全、優化結構、節能減排、促進和諧為重點，努力構

7、建安全、綠色、和諧的現代電力工業體系。 1.2 編制依據 國家、地方和行業的有關法律、法規、條例以及規程和規范。 1.3 地理位置 本項目位于遼寧省沈陽市道義經濟開發區，東經123°、北緯41°，年日照數在2200-3000小時，年輻射總量達到5000-5850 MJ/，太陽能資源較好，屬于三類光伏發電區域。由于交通運輸等條件較好，并網接入條件優越，可以建設屋頂太陽能分布式光伏并網電站。 1.4 投資主體 本項目由遼寧能源投資（集團）有限責任公司投資興建。 遼寧能源投資（集團）有限責任公司（簡稱遼寧能源），是經遼寧省人民政府批準設立的大型國有獨資公司，隸屬于遼寧省國有資產監

8、督管理委員會，是省政府授權的投資主體和國有資產經營主體，是經營省本級電力建設基金和管理省級電力資產的出資人。目前擁有13家全資及控股子公司。     遼寧能源的投資領域主要是以電力能源為主?！笆晃濉逼陂g，遼寧能源逐步向節能環保和低碳經濟領域拓展， 著力發展風電、太陽能發電等業務?！笆濉逼陂g，公司將大力拓展在可再生能源和循環經濟的投資。 2 工程建設的必要性 2.1 國家可再生能源政策 我國政府已將光伏產業發展作為能源領域的一個重要方面，并納入了國家能源發展的基本政策之中。已于2006年1月1日正式實施的可再生能源法明確規范了政府和社會在光伏發電開發利用方面的

9、責任和義務，確立了一系列制度和措施，鼓勵光伏產業發展，支持光伏發電并網，優惠上網電價和全社會分攤費用，并在貸款、稅收等諸多方面給光伏產業種種優惠。2009年12月26日第十一屆全國人民代表大會常務委員會第十二次會議通過了全國人民代表大會常務委員會關于修改中華人民共和國可再生能源法的決定。修改后的可再生可能源法進一步強化了國家對可再生能源的政策支持，該決定將于2010 年4 月1 日起施行。本項目采用光伏發電技術開發利用太陽能資源，符合能源產業政策發展方向。 國家能源局關于申報分布式光伏發電規模化應用示范區的通知（國能新能2012298號）為契機，積極發展分布式光伏發電，形成整體規模優勢和示范推

10、廣效應。依托沈陽太陽能資源豐富的優勢，充分利用建筑物空間資源，發揮削峰填谷作用。通過利用學校的建筑物屋頂，積極開發建設分布式光伏發電低壓端并網自發自用項目。2.2 地區能源結構、電力系統現狀及發展規劃 遼寧省是我國重工業和原材料工業基地之一，在現代化建設中發揮著舉足輕重的作用。2003年遼寧省全社會用電量占東北電網的50.2%，而遼寧省電源裝機容量占東北地區的39.5%；2004年用電負荷極不相稱，一直處于缺電狀態。隨著國家支持東北地區等老工業基地加快調整和改造政策的實施，遼寧省作為我國的老工業基地，一大批國有骨干企業生產規模不斷擴大，社會經濟全面復蘇，全社會用電量和用電負荷在“十五”后兩年將

11、有一個跳躍式的發展。因此“十五”后兩年和“十五”期間，遼寧省經濟將伴隨工業的振興，占全社會用電量比重較大的第二產業用電量將會有較大幅度的攀升，相應的會帶動第一產業和第三產業用電量的全面回升，人民生活水平也會隨著社會經濟的發展將有較大的改善，用電量和用電負荷將大幅度增長。2001年、2002年、2003年2004年全社會用電量分別比上年增長2.1%、5.84%、12.16%、12.32%，全省用電量呈現加速增長趨勢。2005年最大電力缺額2578MW，到2010年電力缺額為5711 MW。為了改變這種用電緊張的局面，除了正常受入黑龍江省、吉林省的盈余電力外，“十五”期間應適當考慮在遼寧本省加強電

12、源點建設的工作。因此，建設光伏發電站，探索新能源發電，對于滿足遼寧地區負荷增長的需要，振興東北老工業基地是非常必要的。2.3 地區環境保護 光伏系統應用是發展光伏產業的目的所在，它的應用情況代表著一個國家或地區對光伏產業的重視程度，標志著當地政府對能源及環境的認識水平。該電站的建成每年可減排一定數量的CO2，在一定程度上緩解了環保壓力。 3 項目任務與規模 本工程建設于沈陽工程學院現有建筑的樓頂屋面上。項目總裝機容量是2.2MWp， 25年年均發電量約為230.68萬kWh。采用多晶硅光伏組件，光伏組件分別鋪設在學校內的各個樓頂上，可鋪設太陽能電池方陣的屋頂總面積約為58336平方米。 4 太

13、陽能資源 遼寧省太陽資源具體的分布如下：圖4.1 遼寧省太陽能資源分布圖根據上圖，可以看出遼寧沈陽為太陽能資源中等地區，年日照數在2200-3000小時，年輻射總量達到5000-5850 MJ/，相當于日輻射量3.84.5KWh/。沈陽市屬北溫帶大陸季風氣候區，由于北部蒙古高原的干燥冷空氣經常侵入，形成了半干旱半濕潤易旱地區。主要氣候特點為四季分明，雨熱同季，日照充足，日溫差較大，降水偏少。春季少雨多旱風，夏季炎熱雨集中，秋季晴朗日照足，冬季寒冷降雪稀。全年平均氣溫5.48.7，最高氣溫37，最低氣溫-36.9。年均日照時數28502950小時, 日照率6368%。沈陽地區太陽能輻射量年際變化

14、較穩定，其數值區間穩定在3828.695507.17MJ/之間，年平均輻射總量為5154.68 MJ/。年降水量450580mm,平均614.7mm，多集中在79月份,無霜期120155天。屬太陽能資源較豐富區，位于全省前列。4.1 太陽能資源分析 項目所在地多年平均太陽輻射量 5200.48MJ/m²/a，屬我國第三類太陽能資源區域，但從氣象部門獲得的太陽能總輻射量是水平面上的，實際光伏組件在安裝時通常會有一定的傾角以盡可能多的捕捉太陽能?；炷廖蓓斶x擇南向傾角41度。1、沈陽地區的年太陽總輻射為5200 MJ/m2左右，即1444kW·h/m2左右；近6年（200420

15、09年），年平均太陽總輻射量偏低，為5101.8 MJ/m2，即1417.2kW·h/m2。該地區的年日照時數為2800 h左右，年日照百分率為63%左右，太陽能資源處于全省前列。2、太陽能資源以春季和夏季較好、冬季最差為主要特征。其中，5月份太陽輻射最強，可達到620 MJ/m2左右，12月份輻射最弱，為206 MJ/m2左右。春、夏、秋、冬四季總輻射量分別約占年總輻射量的31.31%、33.25%、21.01%和14.43%左右。3、從日平均狀況看，1114時的太陽輻射較強，可占全天輻射量的53%左右，是最佳太陽能資源利用時段，12時前后輻射最強。4、日照時數以7.5 h左右的天

16、數最多，全年可達到60天左右，占14%以上；6.112.0h區間的天數較多，總天數為250天以上，可占全年的69%，年可利用率較高。綜上所述，沈陽市太陽能資源豐富，屬遼寧省太陽能資源豐富區，可以開展太陽能發電和太陽能資源熱利用項目。 4.2 太陽能資源初步評價 項目所在地太陽能資源條件較好，由于交通運輸等條件較好，并網接入條件優越，可以建設屋頂太陽能光伏并網電站。光伏電站角度的選取采用“四季均衡，保證弱季”的原則。本項目太陽能電池板采用按最佳傾角41°的方式安裝在樓頂屋面上，系統年平均峰值日照時間為4.5小時，年日照總量為1600小時。5 網架結構和電力負荷 5.1 電力負荷現狀 沈

17、陽工程學院配電服務范圍內2011年最大用電負荷為2400千瓦，最小用電負荷為0.2千瓦。配電區內輸電電壓為10/0.4千伏，變電站容載比為1.25。變壓器7臺，其中2*1600kVA有1臺，2*630kVA共6臺，總容量1.07萬千伏安。表5.1 沈陽工程學院變電站基本負荷資料匯總表序號項目數值單位備注1變電站1.1最大負荷2400kW峰值負荷1.2最小負荷0.2kW1.3變電站年停電時間10-18min1.4容載比1.251.5配電變壓器數量7臺根據配電變壓器數量逐個填寫配電變壓器相關數據1.6日典型負荷630kW96點/日，表格2配電變壓器12.1變電容量0.63*2KVA2.2電壓等級1

18、0/0.4kV2.3低壓側饋線回路數14回2.4低壓側饋線導線截面各路不同mm23配電變壓器23.1變電容量0.63*2KVA3.2電壓等級10/0.4kV3.3低壓側饋線回路數14回3.4低壓側饋線導線截面各路不同mm25.2.電站廠址選擇 沈陽工程學院分布式光伏發電項目擬選址在工程學院現有的建筑物樓頂上建設太陽能電站，在開發利用太陽能資源的同時節省了土地資源。根據光伏電站的區域面積、太陽能資源特征、安裝條件、交通運輸條件、地形條件，結合沈陽氣象站的相關資料等，同時考慮光伏電站的經濟性、可行性，初步規劃出分布式光伏發電項目。該項目建設地點完全按照國家有關規定規劃建設，經實際考察，無遮擋現象，

19、具有以下特點：（1）富集的太陽光照資源，保證很高的發電量；（2）靠近主干電網，以減少新增輸電線路的投資；（3）主干電網的線徑具有足夠的承載能力，在基本不改造的情況下有能力輸送光伏電站的電力；（4）離用電負荷近，以減少輸電損失；（5）便利的交通、運輸條件和生活條件；（6）能產生附加的經濟、生態效益，有助于抵消部分電價成本；（7）良好的示范性，國家電網啟動分布式光伏發電支持政策。 6 太陽能光伏發電系統設計 6.1 光伏組件選擇 6.1.1 標準和規范 (1) IEC61215 晶體硅光伏組件設計鑒定和定型 (2) IEC6173O.l 光伏組件的安全性構造要求 (3) IEC6173O.2 光伏

20、組件的安全性測試要求 (4) GB/T18479-2001地面用光伏（PV）發電系統 概述和導則 (5) SJ/T11127-1997光伏（PV）發電系統過電壓保護導則 (6) GB/T 19939-2005光伏系統并網技術要求 (7) EN 61701-1999 光伏組件鹽霧腐蝕試驗 (8) EN 61829-1998 晶體硅光伏方陣 I-V特性現場測量 (9) EN 61721-1999 光伏組件對意外碰撞的承受能力(抗撞擊試驗) (10) EN 61345-1998 光伏組件紫外試驗 (11) GB 6495.1-1996 光伏器件 第1部分: 光伏電流電壓特性的測量 (12) GB 6

21、495.2-1996 光伏器件 第2部分: 標準太陽電池的要求 (13) GB 6495.3-1996 光伏器件 第3部分: 地面用光伏器件的測量原理及標準光譜輻照度數據 (14) GB 6495.4-1996 晶體硅光伏器件的 I-V實測特性的溫度和輻照度修正方法。(15) GB 6495.5-1997 光伏器件 第5部分: 用開路電壓法確定光伏(PV)器件的等效電池溫度(ECT) 。(16) GB 6495.7-2006 光伏器件 第7部分：光伏器件測量過程中引起的光譜失配誤差的計算 (17) GB 6495.8-2002 光伏器件 第8部分: 光伏器件光譜響應的測量(18) GB/T 1

22、8210-2000 晶體硅光伏（PV）方陣 I-V特性的現場測量 (19) GB/T 18912-2002 光伏組件鹽霧腐蝕試驗 (20) GB/T 19394-2003 光伏（PV）組件紫外試驗 (21) GB/T 133841992 機電產品包裝通用技術條件 (22) GB/T 191-2008 包裝儲運圖示標志 (23) GB 20047.1-2006 光伏（PV）組件安全鑒定 第1部分：結構要求 (24) GB 20047.2-2006 光伏（PV）組件安全鑒定 第2部分：試驗要求 (25) GB6495-86 地面用太陽能電池電性能測試方法； (26) GB6497-1986 地面用

23、太陽能電池標定的一般規定； (27) GB/T 14007-1992 陸地用太陽能電池組件總規范； (28) GB/T 14009-1992 太陽能電池組件參數測量方法； (29) GB/T 9535-1998 地面用晶體硅太陽電池組件設計鑒定和類型； (30) GB/T 11009-1989 太陽電池光譜響應測試方法； (31) GB/T 11010-1989 光譜標準太陽電池； (32) GB/T 11012-1989 太陽電池電性能測試設備檢驗方法； (33) IEEE 1262-1995 太陽電池組件的測試認證規范； (34) SJ/T 2196-1982 地面用硅太陽電池電性能測試方

24、法； (35)SJ/T 9550.29-1993 地面用晶體硅太陽電池單體 質量分等標準； (36)SJ/T 9550.30-1993 地面用晶體硅太陽電池組件 質量分等標準； (37)SJ/T 10173-1991 TDA75 單晶硅太陽電池； (38)SJ/T 10459-1993 太陽電池溫度系數測試方法； (39)SJ/T 11209-1999 光伏器件 第6部分 標準太陽電池組件的要求； (40) DGJ32/J87-2009太陽能光伏與建筑一體化應用技術規程； 上述標準、規范及規程僅是本工程的最基本依據，并未包括實施中所涉及到的所有標準、規范和規程，并且所用標準和技術規范均應為合同

25、簽訂之日為止時的最新版本。 6.1.2 主要性能、參數及配置 6.1.2.1 主要性能 光伏組件為室外安裝發電設備，是光伏電站的核心設備，要求具有非常好的耐侯性，能在室外嚴酷的環境下長期穩定可靠地運行，同時具有高的轉換效率。本工程采用 245Wp 組件。 6.1.2.2 設備主要參數 表6.1 太陽電池組件技術參數太陽電池種類多晶硅指標單位數據峰值功率Wp245功率偏差w0/+3組件效率%14.7開路電壓（Voc）V37.2短路電流（Isc）A8.37工作電壓（Vmppt）V30.4工作電流（Imppt）A7.89系統最大耐壓Vdc1000尺寸mm1650*992*40重量kg19.5峰值功率

26、溫度系數%/K-0.43開路電壓溫度系數%/K-0.32短路電流溫度系數%/K0.047運行溫度范圍-40+85最大風/雪負載Pa2400/5400 注：上述組件功率標稱在標準測試條件（STC）下：1000W/m2、太陽電池溫度 256.2 光伏陣列的運行方式設計 6.2.1 光伏電站的運行方式選擇 本項目計劃于沈陽工程學院樓頂斜屋安裝面鋪設光伏發電系統，樓頂可鋪設電池板面積約為58336平方米， 可安裝太陽能電池板2286.78kWp，裝機容量約2.2MW。本工程按照“就近并網、本地消耗、低損高效”的原則，以建筑結合的分布式并網光伏發電系統方式進行建設。每個發電單元光伏組件通三相并網逆變器直

27、接并入三相低壓交流電網（AC380V，50Hz），通過交流配電線路給當地負荷供電，最后以 10kV電壓等級就近接入，實現并網。由于分布式電源容量不超過上一級變壓器供電區域內最大負荷的25%，所有光伏發電自發自用。為了減少光伏陣列到逆變器之間的連接線及方便日后維護，建議配置光伏陣列匯流箱，該匯流箱可直接安裝在電池支架上，匯流箱的輸出經直流線纜接至配電房內直流配電柜，經直流配電后接至并網逆變器，逆變器的交流輸出經交流配電柜接至防逆流控制柜，輸出0.4KV,50Hz三相交流電源，實現用戶側并網發電功能。6.2.2 傾角的確定 根據本項目的實際情況，結合沈陽本地太陽輻射資源情況，保持原有建筑風格，學校

28、樓頂屋面采用41度傾角布置。 6.3 逆變器選型 光伏并網發電系統由光伏組件、并網逆變器、計量裝置及配電系統組成。太陽能能量通過光伏組件轉換為直流電力，在通過并網逆變器將直流電轉換為電網同頻率、同相位的正弦波電流，一部分給當地負載供電，剩余電力饋入電網，本系統逆變器采用合肥陽光電源有限公司生產的型號為SG100K3，功率為100KW的逆變器。這樣根據光伏組件的電壓變化和溫變化范圍，可保證絕大多數直流輸出電壓范圍均在MPPT范圍內，匯流后進入一臺逆變器可保證輸出電壓變化不超出設備最大功率跟蹤范圍內（450V-820V），并不超過設備安全電壓1000V。陽光電源生產的光伏并網逆變器具有根據天氣變化

29、自動啟停及最大功率跟蹤控制功能。當系統出現異常時可以使逆變器自動停止工作并安全與系統脫離。逆變器的控制選用電壓型電流控制方式，輸出基波功率因數大于等于95%，電流各次諧波不得大于3%。圖6-2 SG100K3逆變器外觀圖SG100K3逆變器具有以下特點：和諧電網 零電壓穿越功能 有功功率連續可調（0100%）功能 無功功率可調，功率因數范圍超前0.9至滯后0.9 高效發電 含變壓器最高轉換效率達97.0% 高精度電能計量裝置 方案靈活 2555可連續滿功率運行 適用高海拔惡劣環境，可長期連續、可靠運行 加熱除濕功能（可選）其主要技術參數列于下表：表6-2 SG100K3并網逆變器性能參數表型號

30、 SG100K3直流側參數最大直流電壓900Vdc最大直流功率113kWp滿載MPP電壓范圍450820V最大輸入電流250A交流側參數額定輸出功率100kW額定電網電壓400Vac允許電網電壓310450Vac 額定電網頻率50Hz/60Hz允許電網頻率4751.5Hz/5761.5Hz總電流波形畸變率<3%（額定功率）功率因數>0.99（額定功率）系統最大效率97.0%（含變壓器）歐洲效率96.4%（含變壓器）防護等級IP20（室內） 允許環境溫度-25+55冷卻方式風冷允許相對濕度095%,無冷凝 允許最高海拔6000米 顯示

31、與通訊顯示觸摸屏標準通訊方式RS485可選通訊方式以太網/GPRS機械參數外形尺寸（寬x高x深）1015x1969x785mm凈重 925kg選擇使用的陽光電源的SG50K3電站型光伏逆變器；轉換效率高達98.7%；戶內型、戶外型、集裝箱型產品設計；適用于大中型電站項目，具有適應各種自然環境、符合各項并網要求、發電量高、可靠穩定的特點。圖6-3 SG50K3逆變器外觀圖其主要技術參數列于下表：表6-3 SG50K3并網逆變器性能參數表型 號SG50K3輸 入 數 據最大直流輸入功率（W）57kWp直流輸入電壓范圍，MPPT（V）450-820允許最大直流輸入電壓（V）900允許最大直

32、流輸入電流（A）130輸出數據額定交流輸出功率（W）50kW額定電網電壓 (V)440Vac最大交流輸出電流（A）80電網工作頻率范圍（Hz）50/60功率因數0.95電流總諧波畸變率THD（%）<3%效率最大效率（%）96.6%歐洲效率（%）95.7%保護功能過/欠壓保護，過/欠頻保護，防孤島效應保護，過流保護，防反放電保護，極性反接保護，過載保護，過溫保護防護等級及環境條件外殼防護等級IP20工作環境溫度 ()-25 +55最高海拔(m)2000相對濕度<95%,無冷凝冷卻方式風冷顯示和通訊顯示LCD液晶觸摸顯示屏標準通訊方式RS-485、以太網電網監測具備接地故障監測具備認證

33、情況金太陽認證（鑒衡CGC認證）體積和重量寬/高/深（mm）820/1984/646重量（kg）6436.4 光伏陣列設計及布置方案 6.4.1 光伏方陣容量 以教學樓D座為例進行設計，D座樓頂并網發電系統將采用分布式并網的設計方案，單臺并網逆變器裝機容量為100KW，容量103.6kW的太陽能電站通過1臺SG100k3并網逆變器接入 0.4kV 交流電網實現并網發電。下面以單機100KW光伏組件匯入并網逆變器為例，進行并網電站的設計。本項目的電池組件可選用英利公司自產的功率245Wp 的多晶硅太陽電池組件，其工作電壓約為30.2V，開路電壓約為 37.8V。根據SG100k3并網逆變器的 M

34、PPT 工作電壓范圍（450V820V）， 每個電池串列按照 20 塊電池組件串聯進行設計，100kW 的并網單元需配置 20 個電池串列，逆變器裝機容量為100KW，需太陽能電池板共400塊。為了減少光伏電池組件到逆變器之間的連接線，以及方便維護操作，建議直流側采用分段連接，逐級匯流的方式連接，即通過光伏陣列防雷匯流箱（簡稱“匯流箱”）將光伏陣列進行匯流。此系統還要配置直流防雷配電柜，該配電柜包含了直流防雷配電單元。其中：直流防雷配電單元是將匯流箱進行配電匯流接入SG100k3逆變器；經三相計量表后接入電網。另外，系統應配置 1 套監控裝置，可采用 RS485 或 Ethernet（以太網）

35、的通訊方式，實時監測并網發電系統的運行參數和工作狀態。100KW光伏并網發電示意圖如圖6-1所示。D座項目將1臺逆變器并聯接入0.4KV電網。圖6-4 并網發電示意圖本項目光伏組件鋪設在工程學院的各個樓頂的屋面上。各區域面積及裝機容量如表6.4所示： 表6.4 沈陽工程學院分布式光伏電站項目匯總表名稱樓頂面積（m2）裝機容量(kW)國際交流中心136853.6256大學生活動中心3786148.4112行政樓2667104.5464教學樓A座2636103.3312教學樓B座110543.316教學樓C座3038119.0896教學樓D座2966116.2672實訓A座2556100.1952

36、實訓B座226588.788實訓C座2660104.272實訓D座2642103.5664實訓E座2887113.1704實訓F座2568100.6656圖書館223887.7296科技園145256.9184綜合服務中心108042.336宿舍樓*1112419486.8248獨身公寓109242.8064外教公寓160062.72教工食堂169866.5616學生1食堂90035.28學生2食堂48519.012學校醫院69127.0872學校浴池60523.716學校變電所32012.544學校物業辦公室61223.9904總計583362286.77126.4.2 光伏子方陣設計 6.

37、4.2.1 光伏子方陣容量 考慮到房屋的實際情況每個光伏方陣容量、匯流箱、直流匯流屏及逆變器等因素，經技術經濟比較后確定光伏子方陣的容量為 100kW 和50kW。 6.4.2.2 光伏組件布置方式 根據選定的光伏組件和逆變器形式與參數，結合逐時太陽能輻射量與風速、氣溫等數據，確定晶硅光伏組件組串數為：20，匯流形式為：12進1出。 6.4.2.3 光伏組件支架設計 本項目光伏組件直接安裝在支架上。 6.4.3 匯流箱布置方案 匯流箱安裝在支架或鋼構上，具有防水、防灰、防銹、防曬，防雷功能，防護等級IP65 及以上，能夠滿足室外安裝使用要求；安裝維護簡單、方便、使用壽命長。直流匯流箱為12路輸

38、入1路輸出，帶防雷模塊。柜體可采用的不銹鋼板，不銹鋼板的厚度1.2mm；框架和外殼具有足夠的剛度和強度，除滿足內部元器件的安裝要求外，還能承受設備內外電路短路時的電動力和熱效應，不會因設備搬運、吊裝、運輸過程由于受潮、冷凍、撞擊等因數而變形和損壞。柜體的全部金屬結構件都經過特殊防腐處理，以具備防腐、美觀的性能；通過抗震試驗、內部燃弧試驗；柜體采用封閉式結構，柜門開啟靈活、方便；元件特別是易損件安裝便于維護拆裝，各元件板應有防塵裝置；柜體設備要考慮通風、散熱；設備應有保護接地。匯流箱進線配置光伏組件串電流檢測模塊，模塊電源自供；功耗小于 15W；串行通訊接口1 個，RS485 方式；采樣處理12

39、路光伏電池板電流（012A），采樣精度不低于0.5%。 可根據監控顯示模塊對每路電流進行測量和監控，可遠程記錄和顯示運行狀況，無須到現場。 6.5 年上網電量估算 6.5.1 光伏發電系統效率分析 并網光伏系統的效率是指:系統實際輸送上網的交流發電量與組件標稱容量在沒任何能量損失的情況下理論上的能量之比。標稱容量 1kWp 的組件，在接受到 1kW/ m2太陽輻射能時理論發電量應為 1kWh。 根據太陽輻射資源分析所確定的光伏電站多年平均年輻射總量，結合初步選擇的太陽能電池的類型和布置方案，進行光伏電站年發電量估算。光伏系統總效率暫按75%計算。 6.5.2 年上網電量估算 多晶硅組件在光照及

40、常規大氣環境中使用會有衰減，光伏組件的光電轉換效率衰減速率為第2年不超過 2，10年不超過10，25年衰減不超過20%。按沈陽地區年平均有效發電日輻照量為4.606( kWh/m2.a)，平均年有效發電輻照量1681.28( kWh/m2.a)計算。平均年有效發電小時數1681.28小時計算。沈陽工程學院分布式光伏電站項目裝機容量為2286.78kWp。全年發電量約等于：2286.78×1681.2833844702.68kWh=384.5萬kWh光伏電站占地面積大，直流側電壓低，電流大，導線有一定的損耗，本工程此處損耗值取2%。大量的太陽能電池板之間存在一定的特性差異，不一致性損失

41、系數取3%；考慮太陽能電池板表面即使清理仍存在一定的積灰，遮擋損失系數取5%；光伏并網逆變器的效率（無隔離變壓器，歐洲效率）約為98%98.5%，干式變壓器的效率達到98.7%?？紤]到光伏電廠很少工作在滿負荷狀態，絕大多數時間都工作在較低水平，且晚上不發電時還存在空載損耗，故本工程逆變器效率按98%計算，升壓變壓器效率按98%考慮（兩級升壓，損耗需考慮兩次）；早晚不可利用太陽能輻射損失系數3%，光伏電池的溫度影響系數按2%考慮，其它不可預見因素損失系數2%。系統效率為：98%×97%×95%×98%×98%×98%×97%×

42、98%×98%=79.18%全年上網電量約等于：33844702.68×79.18%3044235.58kWh=304.4萬kWh按照實際裝機容量2286.78kWp計算的上網年等效利用小時數為：195691.91kWh÷2286.78kW=1331.23小時組件使用10年輸出功率下降不得超過使用前的10%：組件使用20年輸出功率下降不得超過使用前的20%：組件使用壽命不得低于25年。在計算發電量時，需要主要考慮以下損失：交、直流線路損失3%；光伏組件表面塵土遮蓋損失8%-10%；逆變器損失5%-10%；環境溫度造成的發電量損失2%；折合以上各折減系數，光伏系統總

43、效率為75。根據太陽輻射能量、系統組件總功率、系統總效率等數據,可預測2286.78kWp光伏發電系統的年總發電量。預測發電量系統容量×光伏組件表面輻射量×系統總效率。按以上公式計算，將水平面的太陽輻射折算到單軸跟蹤系統的光伏陣列平面上進行仿真計算， 沈陽工程學院校園內可鋪設太陽能電池方陣的建筑樓頂總面積為58336平方米，計劃可安裝電池組件的規劃容量為2.2MW，實際裝機容量為2286.78kWp，得出首年發電量為288.35萬kWh, 則整個并網發電系統的25年總發電量為7208.8萬kWh，考慮系統25年輸出衰減20%，則年平均發電量為230.68萬kWh。7 電氣

44、7.1 電氣一次 7.1.1 設計依據 SJ/T11127-1997 光伏（PV）發電系統過電壓保護導則 GB/T 19939-2005 光伏系統并網技術要求 GB/Z 19964-2005 光伏發電站接入電力系統的技術規定 GB/T 20046-2006 光伏系統電網接口特性（IEC 61727：2004） GB 12326-2000 電能質量電壓波動和閃變 GB12325-2003 電能質量電力系統供電電壓允許偏差 GBT14549-1993 電能質量公用電網諧波 GB50057-2000 建筑物防雷設計標準 DL/T 448-2000 電能計量裝置技術管理規程 GB50217-2007

45、電力工程電纜設計規范 DL/T404-2007 3.6kV 40.5kV交流金屬封閉開關設備和控制設備 GB/T 15543-1995 電能質量 三相電壓允許不平衡度 GB/T15945-1995 電能質量 電力系統頻率允許偏差 GB 4208-2008 外殼防護等級（IP 代碼） GB/T4942.2-1993 低壓電器外殼防護等級 DL/T 5044-2004 電力工程直流系統設計技術規程 7.1.2 接入電網方案 接入特點與方式： 就近低壓并網，降低損耗，提高效率； 局部故障檢修時不影響整個系統的運行； 用電高峰時提供大量電力，有助于城市電網調峰； 便于電網的投切和調度； 方便運行維護；

46、國家電網在分布式電源接入電網技術規定中指出：“分布式電源總容量原則上不宜超過上一級變壓器供電區域內最大負荷的25%”。采用低壓接入模式的DGPV，建議其容量小于所接入中壓配電變壓器最大負荷40%。以配電變壓器的容量為400kVA計，若其負載率為50%，則建議采用低壓接入模式的DGPV容量小于80kVA。采用中壓分散接入模式的DGPV，建議其容量要小于所接入中壓饋線最大負荷的40%。以YJY22-3×300為例，若采用單環網接線，則建議采用中壓分散接入模式的DGPV容量小于1.5MVA。采用專線接入模式的DGPV，建議其容量要小于所接入主變壓器最大負荷的25%。其中，若考慮容載比為2.

47、0，則容量為20MVA和31.5MVA的35kV主變所能接入的最大DGPV容量分別為2.5MVA和3.9MVA，而2.5(3.9)10MVA的DGPV只能采用35kV專線接入更高等級的變電站中低壓側母線。本系統采用的三相并網逆變器直接并入三相低壓交流電網（AC380V，50Hz），使用獨立的N線和接地線，適應的電網參數如表所示：表7.1 電網參數表序號項目內容1配電系統模式TN-S母線（獨立的N線和PE線）2系統電壓AC380/220V3額定頻率50Hz4系統接地方式中性點直接接地并網系統接入三相400V或單相230V低壓配電網，通過交流配電線路給當地負荷供電，由于分布式電源容量不超過上一級變

48、壓器供電區域內最大負荷的25%，所有光伏發電自發自用。 7.1.3 直流防雷配電柜 光伏陣列匯流箱通過電纜接入到直流防雷配電柜， 按照100KW并網逆變發電單元進行設計，需要配置1臺直流防雷配電柜PMD-D100K（100KW），主要是將匯流箱輸出的直流電纜接入后，經直流斷路器和防反二極管匯流、防雷，再分別接入1臺SG100k3并網逆變器，方便操作和維護。圖7-1 直流防雷配電柜系工作原理圖直流防雷配電柜的性能特點如下：1）每臺直流防雷配電柜按照100KW配電單元設計，與100KW并網逆變器匹配；2）每臺直流防雷配電柜可接入15臺匯流箱；3）直流輸入回路都配有可分斷的直流斷路器和防反二極管，防

49、反二極管的目的是防止匯流箱之間出現環流現象，斷路器選用ABB品牌；4）直流輸出回路配置光伏專用防雷器，選用菲尼克斯品牌；5）直流輸出回路配置1000V直流電壓顯示表；。 7.1.4 防雷及接地為了保證本工程光伏并網發電系統安全可靠，防止因雷擊、浪涌等外在因素導致系統器件的損壞等情況發生，系統的防雷接地裝置必不可少。用戶可根據整個系統情況合理設計交流防雷配電、接地裝置及防雷措施。系統的防雷接地裝置措施有多種方法，主要有以下幾個方面供參考：（1）地線是避雷、防雷的關鍵，在進行太陽電池方陣基礎建設的同時，采用40扁鋼，添加降阻劑并引出地線，引出線采用10mm2銅芯電纜，在光伏板周圍敷設一以水平接地體

50、為主，垂直接地體為輔，聯合構成的閉合回路的接地裝置，供工作接地和保護接地之用。該接地采用方孔接地網，埋深在電池支架基礎的下方，接地電阻按交流電氣裝置的接地DL/T 621 1997中的規定進行選擇應不大于4。接地網壽命按30年計算。接地裝置符合高壓輸變電設備的絕緣配合GB311.1-1997和電氣裝置安裝工程施工及驗收規范中的規定。（2）直流側防雷措施：電池支架應保證良好的接地，光伏電池陣列連接電纜接入光伏陣列防雷匯流箱，匯流箱內已含高壓防雷器保護裝置，電池陣列匯流后再接入直流防雷配電柜，經過多級防雷裝置可有效地避免雷擊導致設備的損壞； （3）交流側防雷措施：每臺逆變器的交流輸出經交流防雷配電

51、柜接入電網（用戶自備），可有效地避免雷擊和電網浪涌導致設備的損壞；（4）所有的機柜要有良好的接地。 7.1.5繼電保護、絕緣配合及過電壓保護本項目考慮在主線路上配置1套光纖電流縱差保護作為本線路的主保護。以帶方向的電流電壓保護作為后備保護，并要求具備自動重合閘。每臺逆變器配有相同容量的獨立的交直流防雷配電柜，防止感應雷和操作過電壓。在各級配電裝置每組母線上安裝一組避雷器以保護電氣設備。本工程各級電壓電氣設備的絕緣配合均以5kA雷電沖擊和操作沖擊殘壓作為絕緣配合的依據。電氣設備的絕緣水平按高壓輸變電設備的絕緣配合GB311.1-1997選取。對于大氣過電壓和操作過電壓采用氧化鋅避雷器進行保護。金

52、屬氧化物避雷器按交流無間隙金屬氧化物避雷器GB11032-2000中的規定進行選擇。 7.1.6 電氣設備布置 根據本工程規模，結合沈陽工程學院校區內總體規劃設置配電室，配電室內設置10kV配電裝置、二次設備室、監控室等。變壓器就地布置于現有的學校變電所內。 7.2 電氣二次 7.2.1 電站調度管理與運行方式 本項目采用集中控制方式，在二次設備室實現對所有電氣設備的遙測、遙控、遙調、遙信等功能。本項目受地方供電部門管轄，接受當地電力調度部門調度管理。 7.2.2 電站自動控制 光伏電站設置綜合自動化系統一套，該系統包含計算機監控系統，并具有遠動功能，根據調度運行的要求，本電站端采集到的各種實

53、時數據和信息，經處理后可傳送至上級調度中心，實現少人、無人值班，并能夠分析打印各種報表。該項目在并網側設置電能計量裝置，通過專用電壓互感器和電流互感器的二次側連接到多功能電度表，通過專用多功能電度表計量光伏電站的發電量，同時設置電流、電壓、有功、無功和功率因數等表計以監測系統運行參數。計量用專用多功能電度表具有通訊功能，能將實時數據上傳至本站綜合自動化系統。升壓站線路側的信號接入地區公共電網調度自動化系統。 通訊管理機布置在電子設備間網絡設備屏上，采集各逆變器及公用設備的運行數據。綜合自動化系統通過通訊管理機與站內各電氣設備聯絡，采集分析各子系統上傳的數據，同時實現對各子系統的遠程控制。綜合自

54、動化系統將所有重要信息傳送至監控后臺，便于值班人員對各逆變器及光伏陣列進行監控和管理，在 LCD 上顯示運行、故障類型、電能累加等參數。項目公司亦可通過該系統實現對光伏電站遙信、遙測。7.2.3 繼電保護及安全自動裝置 光伏電站內主要電氣設備采用微機保護，以滿足信息上送。元件保護按照繼電保護和安全自動裝置技術規程（GB1428593）配置。 開關柜上裝設微機保護，配置通訊模塊，以通訊方式將所有信息上傳至綜合自動化系統。 逆變器具備極性反接保護、短路保護、低電壓穿越、孤島效應保護、過熱保護、過載保護、接地保護等，裝置異常時自動脫離系統。 本工程系統保護配置最終應按照相關接入系統審批意見執行。 7.2.4 二次接線 光伏發電、匯流箱、逆變器、就地升壓變壓器等設備，通過計算機監控系統完成相關電氣測量、操作等要求。 7.2.5 控制電源系統 （1） 直流電源 為了供電給控制、測量、信號、繼電保護、自動裝置等控制負荷和機組交流不停電電源等動力負荷提供直流電源，設置 220V 直流系統。 直流系統采用動力、控制合并供電方式，本期裝設一組 220V 閥控式鉛酸免維護蓄電池組，一套套高頻開關電源充電裝置