超市屋顶光伏发电系统的设计策略.docx

连云区大润发超市屋顶500kWp光伏并网发电项目设计提议书连云港新特环境保护工程设计有限企业二零一三年九月一、项目简介-2-二、太阳能光伏发电的特点-3-三、连云港市应用光伏发电的条件-4-3.1 连云港市地理概况-4-3.2 连云港市气候概况-4-3.3 连云港市太阳能资源-4-四、太阳能并网发电系统原理及重要设备-5-五、项目设计-6-5.1 重要设备选型-6-5.1.1 光伏组件（太阳能电池）-6-5.1.2 太阳能光伏并网逆变器-7-5.1.3 光伏防雷汇流箱-9-5.1.4 交流配电柜-10-5.1.5 电缆-10-5.1.6 支架-11-5.1.7 监控系统-12-5.2 光伏并网发电设计-13-5.2.1 项目地点135.2.2 光伏组件安装方式-13-5.2.3 光伏系统设计-13-5.3 项目清单及预报价-14-六、设备质保服务-15-七、25年光伏并网发电量记录及节能减排分析-15-一、项目简介1、建设地点本项目位于连云港市连云区，平山路以北，中山路以西，云和路（中华西路延伸段）以东，区位条件十分优越。周围无高大建筑，遮挡阳光。道路四通八达，交通便捷，区内多路公交车从该地块周围通过，由该地块到墟沟中心商业区步行约25分钟、到连云港港口约20分钟日勺车程、白塔埠机场约40分钟日勺车程。2、重要建设内容和建设规模（1）重要建设内容：屋顶安装50OkWP光伏并网发电项目。（2）建设规模：连云区大润发超市项目，四层建筑，一、二层为大卖场，三、四层为机动车停车库，每层建筑面积为11464.33平方米。四层屋顶安装500kWp光伏并网发电项目。通过计算，选用型号为YL250P-29b高效多晶硅组件，数量为2023块；光伏组件安装角度为30度，整个光伏系统可运用屋面面积约8700平方米（已预留太阳能热水工程场地）。3、本项目现实状况图太阳能光伏发电（50OkW）用场地太阳能光热（日产40吨热水）用场地二、太阳能光伏发电的特点太阳能是地球之外最大的能量来源，每秒钟通过电磁波传至地球的太阳能到达相称于500多吨当量煤。这相称于一年中仅太阳能就有130万亿吨当量煤,大概为全世界目前一年耗能的一万多倍。太阳能的运用有多种渠道，太阳能光伏发电是最直接有效地将太阳能转化为电能的新能源之一。太阳能光伏发电是一种零排放日勺清洁能源，也是一种可以规模应用日勺现实能源，可用来进行独立发电和并网发电。以其转换效率高、无污染、不受地区限制、维护以便、使用寿命长等诸多长处，广泛应用于航天、通讯、军事、交通、都市建设、民用设施等诸多领域。光伏发电有如下长处：1、太阳能是一种清洁、环境保护清洁能源，并且无资源枯竭危险；2、清洁无污染，运行时没有三废和噪声日勺排放；3、不受资源分布地区的限制，不破坏当地的环境；4、可在用电处就近发电，减少配套投资及传播损耗；5、不破坏生态、能量随地可得、无需消耗燃料、无机械转动部件、维护简便、使用寿命长、建设周期短、规模大小随意、可以无人值守、也无需架设输电线路；6、太阳能电池组件的使用寿命长，具有良好的耐候性，防风，防雹。有效抵御湿气和盐雾腐蚀，不受地理环境影响，发电寿命可达25年；7、具有稳定的光电转换效率，且转换效率高。三、连云港市应用光伏发电的条件3.1、 连云港市地理概况连云港市是陇海铁路的东端起点。位于中国东南沿海的中部，南连长三角，北接渤海湾，东临东北亚，西连中西部，处在贯穿南北、连接东西的战略节点,是举世瞩目的新亚欧大陆桥东桥头堡、新丝绸之路东方起点。东西最大横距约129公里，南北最大纵距约132公里。总面积7444平方公里，其中，水域面积1759.4平方公里，市区面积1126平方公里。3.2、 连云港市气候概况连云港市处在暖温带南部，常年平均气温14,1月平均温度-0.4C,极端低温-19.5C：7月平均温度26.5C,极端高温39.9C。历年平均降水量920多毫米，常年无霜期为220天。主导风向为东南风。由于受海洋的调整，气候类型为湿润的季风气候，略有海洋性气候特性。气候特性：四季分明，冬季寒冷干燥，夏季高温多雨。光照充足，雨量适中。日照、风能资源为江苏最多，也是全佳地区之一。南北过渡的气候条件和地貌类型的多样性，有助于连云港市发展一种兼具南北特性的植物种群体系。3.3、 云港市太阳能资源DailyIonthAirtemperature。CRelativehumidity%solarradiationhorizontalkWhm2dAtmosphericffindEarthtemperature°CHeatingCoolingdecree-decree-pressurekPaspeedm/sdays°C-ddays°C-dJanuary3.060.2%2.93102.43.24.14590February4.360.3%3.63102.23.55.53832larch8.261.1%4.20101.83.49.430620April14.559.7%5.04101.23.415.6118135lay19.264.7%5.48100.83.120.222285June22.673.4%5.21100.32.823.90384July25.083.9%4.77100.12.826.10473August24.983.1%4.59100.42.726.00469September22.171.7%4.20101.02.723.20366October17.662.3%3.45101.72.619.142235November11.361.6%2.95102.13.012.720070December5.560.2%2.67102.43.16.73825Annual14.966.9%4.09101.43.016.119122444Measuredat(m)10.00.0由以上资料可以看出，本拟建项目所在地区江苏省连云港市，属于太阳能资源可运用地区，推广、普及运用太阳能资源是很好的。非常合适太阳能电站的建设。四、太阳能并网发电系统原理及重要设备太阳光通过太阳能电池（又称光伏电池）将太阳辐射能转换为电能日勺发电系统称为太阳能电池发电系统（又称太阳能光伏发电系统）。太阳能光伏发电系统是运用太阳能电池的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换成电能的一种新型发电系统。太阳能光伏发电系统的运行方式大部分都是并网发电系统。本项目为光伏并网发电系统。五、项目设计5.1、 重要设备选型5.1.1、 光伏组件（太阳能电池）光伏组件是系统的基本单元，当光照在电池阵列上时，电池吸取光能并产生光伏效应，将太阳能转化为直流电能。对于并网电站电池组件选型遵照如下原则：X在兼顾易于搬运条件下，选择大尺寸，高效日勺电池组件；X选择易于接线的电池组件；X组件各部分抗强紫外线（符合GB/T18950-2023橡胶和塑料管静态紫外线心能测定）;X组件必须符合UL、IEC61215、TUV原则，保证每块电池组件的质量;在遵照以上四项原则的前提下，选择英利的多晶硅电池组件：英利的光伏组件有关特点：1)采用高原则的构造：英利的电池组件在恶劣的环境下，仍然保持高效率,合理的安装组件能保证25年时使用寿命。电池片的上面用EVA和低碳钢化玻璃；下面用EVA和背板，防止灰尘，潮湿。2)钢化玻璃：保护内部的太阳能电池不受损害，具有良好的透光率。3)光伏电池片：光伏组件的关键单元，可以将太阳光转换为电能。4)电池表面的涂层可以减少阳光的反射。5)背板：从背面有效保护电池，防止磨损，防尘、防潮、绝缘。6)铝合金边框：便于安装，有效保证组件的寿命超过25年。7)接线盒：便于联接电缆，防水，防尘，密封良好，内部日勺旁路二极管可以减少阴影带来的损失。认证：英利企业生产的组件通过了通过国际上通用的TUV认证，UL认证,CE认证。太阳能电池板选型：本光伏发电系统采用英利绿色能源有限企业生产的多晶硅太阳电池组件:YL250P-29b高效多晶硅光伏组件技术参数如下：规格型号YL250P-29b外形尺寸(mm)1650×990×40开路电压(V)38.4短路电流（八）8.79峰值电压(V)30.4峰值电流（八）8.24峰值功率(WP)250抗风压力(Pa)2400绝缘电压(V)2600重量(Kg)19.5使用寿命(年)225质量认证TUV,UL,CE其他铝合金边框，密封接线盒，低铁钢化玻璃图：YL250P29b高效多晶硅光伏组件5.1.2、 太阳能光伏并网逆变器逆变器也称逆变电源，是将直流电能转变成交流电能的变流装置，重要部件。光伏电站并网运行，对逆变器提出了较高的规定：X音频噪音低。开关频率在可听频率之外（18kHz）。X模块化配置。每个55kWp模块互相独立。派高转换效率。X轻易维护，由于可以迅速拔插逆变器模组。X可以增长层数，扩大容量和应用范围，使配线至少。派减少单模组故障敏感度：假如一种模组出错，系统保持降额运转。X可以不用低压隔离变压器，直接连接到中压电网（使用专门的中压变压器）。本项目选用阳光IoOkW光伏并网逆变器，型号为：SG100K3图：IoOkW光伏并网逆变器详细参数如下表：输入（直流）最大直流功率（cos=1时）113kW最大输入电压900V启动电压470V最低工作电压450V最大输入电流250AMPPT电压范围450820V输入连接端数6输出（交流）额定功率100kW最大交流输出功率IlOKVA最大输出电流158A最大总谐波失真<3%（额定功率时）额定电网电压400V容许电网电压范围310450V额定电网频率5060Hz容许电网频率范围4752Hz5762Hz额定功率下的功率因数>0.99隔离变压器具有直流电流分量<0.5%额定输出电流功率因数可调范围0.9（超前）0.9（滞后）效率最大效率97.0%欧洲效率96.4%保护输入侧断路设备断路器输出侧断路设备断路器直流过压保护具有交流过压保护具有电网监测具有接地故障监测具有绝缘监测可选常规数据尺寸（宽X高X深）1015xl969x785mm重量925kg运行温度范围-25+55°C夜间自耗电<30W外部辅助电源电压无冷却方式温控强制风冷防护等级IP20相对湿度（无冷凝）0-95%,无冷凝最高海拔600Om（超过300Om需降额）排风需求量1620m3h显示屏LCD通信协议Modbus5.13、光伏防雷汇流箱直流汇流箱作为连接光伏方阵与逆变器之间重要的连接装置，起着保护与汇流的作用，在大的光伏方阵中，还需采用智能型防雷控制箱，在起到保护的同步，还能进行数据通讯，进行在线监测。通过将多路输入的光伏组件汇流成一路，并加装直流防雷模块与直流保险,防止由于雷电流引起的过电压对设备的侵害。图：防雷汇流箱5.1.4交流配电柜低压配电装置是逆变器和负载交流380V系统并接的接口，它具有电压、电流、电能、频率等指示仪表；状态指示灯；断路器、熔断器等保护装置；隔离开关等具有明显分断点的检修装置；低压避雷器等其他保护装置。图：交流配电柜5.1.5、 电缆我企业在工程中使用符合技术文献规定的电缆，在方阵与方阵之间的电缆采用耐压等级高，绝缘性能好，机械强度大，抗紫外线的光伏专用电缆；在直流汇流箱输出到配电室以及交流输出侧使用铜芯耐火、阻燃电力电缆。5.1.6、 支架苏州英利企业生产日勺组件支架采用优质角钢加工制作，经热镀锌处理，具有高强度、抗腐蚀的能力，一般环境下的使用寿命为25年以上。对于常用的组件型号和电站配置，英利企业有系列化的组件支架，对特殊的组件型号和电站配置，英利企业可以根据顾客需要及时地进行设计和生产。图：支架实物英利企业有系列化日勺组件支架进行产品配套，也可以根据客户的详细需求进行特殊的设计和生产加工。组件支架多用优质角钢加工生产，表面热镀锌处理，提高抗腐蚀性能，延长使用寿命。5.1.7、 监控系统1、监控系统简介1）通过数据采集器进行采集并记录运行数据，如太阳辐射等气象资料、电性能参数、设备工作状态等；2）执行有关的控制操作,如切合逆变器输出、太阳电池方阵的输出,及跟踪控制等；3）系统故障的自动保护功能,记录并保留故障信息,并发送报警信号;4）远程数据监控功能。2、环境监测装置系统配置1套环境监测仪（如下图所示），用来监测现场的环境状况:该装置由风速传感器、风向传感器、日照辐射表、测温探头、控制盒及支架构成，合用于气象、军事、船空、海港、环境保护、工业、农业、交通等部门测量水平风参量及太阳辐射能量的测量。可测量环境温度、风速、风向和辐射强度等参量，其RS485通讯接口可接入并网监控装置的监测系统，实时记录环境数据。5.2、 光伏并网发电设计521、项目地点本项目位于连云港市连云区，平山路以北，中山路以西，云和路（中华西路延伸段)以东地块；连云区大润发超市屋面，为上人屋面。522、光伏组件安装方式考虑各个方面原因,通过计算,合计组件数量为2023块,型号为YL250P-29b高效多晶硅光伏组件，屋顶分五组安装，每组装机容量为100kWp,整个光伏并网项目容量为500kWp。光伏组件安装方式采用固定式倾角安装，角度为30度。5.2.3、 光伏系统设计根据逆变器和组件的技术参数，屋顶每组光伏组件采用20串20并的方式,合计400块光伏组件，装机容量为IO(M)OkWp。光伏组件串并联后，经2台10汇1防雷汇流箱，1台100kW直流配电柜，接入1台100kW并网逆变器。并网逆变器逆变产生的380V三相交流电并入超市指定的配电柜。产生的电能供超市内部负载使用。太阳能光伏发电屋顶安装类似效果图如下:5.3、 项目清单及预报价序号设备名称型号单位数量备注1光伏组件YL250P-29b块2023英利2光伏支架批13水泥基础项14光伏专用电缆项1电缆数量为暂估米数，实际以现场为准5交流电缆项1电缆数量为暂估米数，实际以现场为准6防雷汇流箱10汇1台107直流配电柜100kW台58并网逆变器SG100K台59交流配电柜100kW台510桥架管线及辅材批111安装调试费用项112监控系统套113运送项1注：报价有效期为二个月;初步预估工程造价为：4,650,000.00TLo六、设备质保服务1、太阳能电池组件工作寿命25年，保质期23年2、光伏支架工作寿命25年，保质期23年3、光伏并网逆变器使用寿命23年，保质期2年七、25年光伏并网发电记录及节能减排分析装机容量：500.00kWp时间(年)组件功率衰减率年发电量(KWh)12.50%582211.5023.20%563580.7333.90%559505.2544.60%555429.7755.30%551354.2966.00%547278.8176.70%543203.3387.40%539127.8598.10%535052.37108.80%530976.89119.50%526901.411210.20%522825.931310.90%518750.451411.60%514674.971512.30%510599.491613.00%506524.Ol1713.70%502448.521814.40%498373.041915.10%494297.562015.80%490222.082116.50%486146.602217.20%482071.122317.90%477995.642418.60%473920.162519.30%469844.68总计12983316.45年平均发电量519332.6625年平均每年发电量为：519332度电;25年总发电量为：12983316度电。连云港地区的平均日照时数为4.09h,光伏发电的效率按年平均发电量计算,估计25年，年平均发电量：519332kWh,因此每年发电量约为519332度，节省标煤约259.67吨，实现减排二氧化碳675.13吨，二氧化硫1.92吨,氮氧化物4.41吨。重要数据摘要1 .本项目总投资额本项目总投资额为465万元，投资资金企业自筹。2 .投资效益分析本项目为500KWp多晶硅太阳能光伏并网电站项目，由于光伏发电时间与电价峰值段吻合，连云港地区商业用电的电价为L04元人民币。发电收入（节省电费）：按年发电量58万度（保守值），假如从连云港电网采购，商业用电每度电的价格为约L04元，这样相称于节省电费60.32万元。3 .利润测算经测算，项H实行后7.7年内左右即可收回投资，纯受益时间不不大于17.3年。4 .发电量计算：安装角度为15度面向南方，该电站整年有效日照时间为2200小时，考虑电站损耗，折合满功率运行时间为1760小时。电站整体转换效率=80%整年发电量：2200小时/年X500千瓦义80%（效率）=88万度/年。总计整年发电量为88万度。根据省政府有关文献规定，采用太阳能光伏发电，每发一度电补助0.42元,整年一共可获得补助36.96万元。本项目建成后，不仅不需要向国家电网缴纳电费，并且每年还可获得国家补助36.96万元。经计算，项目实行后3.62年内左右即可收回投资。5 .节省能源本项目运用太阳能发电，符合国家再生能源法的规定。500KW容量太阳能电站建成投产后,年发电88万度电。(1) .按一度电能平均消耗334克标煤(按2023年全国600OkW及以上机组发电原则煤耗计算)，相称于每年节省标煤约293.9吨。(2) .每燃烧一吨标煤排放二氧化碳约2.6吨,减少排放二氧化碳约764.1吨。(3) .每燃烧一吨标煤排放二氧化硫约24公斤，氮氧化物约7公斤计算，减少排放二氧化硫约7.05吨，氮氧化物约2.06吨，此外，还减少粉尘和烟尘。(4) .每燃烧一吨标煤排放260公斤煤渣计算，减少排放煤渣76.4吨。备注：日产40吨太阳能热水工程另行设计。