2023光伏发电并网系统设计内容汇总整理.docx

光伏发电并网系统设计内容1并网光伏发电系统在民用建筑中的应用和设计思路。2光伏发电实际应用案例及设计注意事项。3家庭光伏发电应用前景。4光伏微网应用实例。5光伏发电相关计算。6光伏成套设备的应用及注意事项。7新能源在建筑物中的应用（包括充电桩设计）。2位置建筑条件方式朝向角度不忌备注屋顶平面屋顶平敷无OBAPV,BIPV最佳倾角正南晶佳倾角BAPV倾斜屋顶平敷正南最佳倾角BAPV,BIPV只有半日的辐射量a屋顶倾角正东正西OL_倾角正南a+=最佳倾角BAPV,为支架角度墙体墙面阳台垂直正南方位角OIUUBAPV,BIPV正东方位角-90正西方位角90遮阳遮阳雨篷倾角正南aCBAPVa遮阳、雨篷倾角地面根据需要平敷无0最佳倾角正南42平敷：安装容量最大，发电效率不高，产生积灰、积雪；运维量大。最佳倾角：安装容量小，发电效率最高，排间间距大，屋顶使用率低，不宜产生积灰、积雪；运维量小。任意倾角：介于平敷和最佳倾角之间。1 .确定光伏类型-电网连接：并网、离网-能源接入：光伏、混合、储能系统-规模：小型、中型、大型-电压等级：低压、中压、高压 一集中式与分布式-安装：地面电站、屋面电站3.场地调查- 环境：间距、物体高度- 评估：布置、安装、报价、协商- 方阵：结合条件、美观协调- 安装：运输、走线、配电室位置- 阴影：暂时性、环境、系统自身5.电气系统设计-一次：接入、直交流、防雷接地-二次：保护、调度、计量、 通信、监控6.建筑与结构设计-支架设计-支架基础-配电室和升压站2.场地考察与选择-地点：站址、建筑物、太阳能辐射量-运输条件：楼内运输起吊、-阴影：建筑物本身、周边、规划-BAPV：承重、隔热层、可利用面积、防雷接地、电气布置、结构、要求-BIPV：位置朝向、屋顶、幕墙、遮阳板结构形式、建筑物结构-业主需求：地点、面积、投资、安装功率、工期、组件、逆变器、设备4.系统总体设计-总体布置：高的性能比率、年平均发电量、均化发电成本、模块化、优化-系统方案：系统主电气接线、电气布置（汇流箱、配电室、升压站、电缆）-阵列设计：阵列安装倾角和方位角、阵列串并联、基本单元太空方面7、太阳能灯2光伏发电实际应用案例及设计注意事项序号BIPV形式光伏组件建筑要求i三1光电采光顶（天窗）光伏玻璃组件建筑效果、结构强度、采光、遮风挡雨集成2光电屋顶光伏屋面几建筑效果、结构强度、遮风挡雨集成3光电幕墙（透明幕墙）光伏玻璃组件（透明）建筑效果、结构强度、采光、遮风挡雨集成4光电幕墙（非透明幕墙）光伏玻璃组件（非透明）建筑效果、结构强度、遮风挡雨集成5光电遮阳板（有采光要求）光伏玻璃组件（透明）建筑效果、结构强度、采光集成6光电遮阳板（无米光要求）光伏玻璃组件（非透明）建筑效果、结构强度集成7屋顶光伏方阵普通光伏组件建筑效果结合8墙面光伏方阵普通光伏组件建筑效果结合2光伏发电实际应用案例及设计注意事项2光伏发电实际应用案例及设计注意事项2光伏发电实际应用案例及设计注意事项2光伏发电实际应用案例及设计注意事项1 .资源评估太阳能辐射、建筑物、电网等。2 .规划设计(1)建设地点的地理、气候特征及太阳能资源、建筑布局、朝向、日照时间、间距、群体组合和空间环-kr境寺。(2)建筑物上光伏系统不应降低建筑本身或相邻建筑的建筑日照标准。(3)光伏组件位置避免建筑周围的环境景观、绿化种植及建筑自身的投影遮挡光伏组件上的阳光。(4)光伏方阵引起建筑群体间的二次光反射进行预测，造成的光污染采取相应的措施。2光伏发电实际应用案例及设计注意事项3 .总体要求(1)安装光伏系统的建筑，其主要朝向宜为南向或接近南向。(2)安装位置宜优先选择屋面，系统宜优先选择并网系统。(3)避免遮挡；建筑的外部体形和空间组合应考虑接收较多的太阳能。(4)保证光伏组件在冬至日9:00-15:00间有连续6h以上的日照时数。(5)既有建筑不应降低建筑本身或相邻建筑的建筑日照标准、增加建筑能耗；不应影响排水系统运行。如立面安装，考虑下雨时对街道行人或下部建筑物影响。(6)光伏组件引起二次辐射避免造成光污染。(7)光伏组件结合景观小品时，应满足光伏组件的日照要求。(8)光伏组件结合景观小品进行安装时，满足作为建筑构件所需的强度、刚度等功能外，还应采取保护人身安全的防护要求。2光伏发电实际应用案例及设计注意事项4 .建筑设计（1）满足相应的刚度、强度、稳定性以及抗风、抗震、防雷等方面的要求。（2）确定光伏系统各组成部分在建筑中的位置，便于施工安装及运行管理。1）确定光伏组件形式、安装面积、尺寸大小、安装位置方式;2）连接管线走向；3）考虑辅助能源及辅助设施条件；4）明确光伏系统各部分的相对关系,满足所在部位防水、排水等技术要求。5）应为光伏系统各部分的安全检修、光伏构件表面清洗等提供便利条件。（3）安装在建筑屋面、阳台、墙面、窗面或其它部位的光伏组件，应满足承载、保温、隔热、防水及防护要求，成为建筑的有机组成部分，与建筑和谐统一。（4）建筑体形及空间应满足冬至日9:00-15:00之间有连续6小时以上日照时数。2光伏发电实际应用案例及设计注意事项(5)人员容易接近地方应满足结构安全和电气安全、防盗措施。(6)光伏组件不应跨越建筑变形缝设置。(7)光伏组件安装不应影响所在部位的保温、隔热、防水性能以及雨水排放。(8)控制机房宜采用自然通风，当不具备条件时应采取机械通风措施。(9)通风降温措施不能对周围建筑物及本建筑物造成不利影响。(10)在建筑物外墙或其它明显位置放置光伏系统指示牌。保证晶体硅光伏电池组件工作时的温度不高于85。组件最佳工作温度宜低于40o组件与安装面层之间设置50mm以上的空隙，组件之间也留有空隙（三）光伏系统各种配电及控制线路应与建筑物其它管线综合设计。2光伏发电实际应用案例及设计注意事项5 .结构设计（1）光伏系统各组成部分在建筑中的位置进行专门设计。（2）对既有建筑的结构设计、结构材料、耐久性、安装部位的构造及强度等进行复核验算，并应满足建筑结构及其他相应的安全性能要求。（3）建筑主体结构及结构构件，应符合相关的工程施工质量验收规范的要求；应能承受光伏系统传递的荷载和作用，具有相应的承载力以确保安全。（4）应能抵御强风、雷电、暴雨及地震等自然灾害的影响。（5）预埋件的设计使用年限应与主体结构相同。支架的设计使用年限应与光伏构件的使用年限相同，达到使用年限后应及时拆除。（6）预埋件在主体结构施工时埋入；无条件应采用其他连接措施，通过承载力试验。（7）不应在轻质填充材料上安装太阳能光伏组件。（8）选用建材型光伏构件时，应符合建材构件的相关性能要求。2光伏发电实际应用案例及设计注意事项6 .支架和基础(1)能承受系统自重、风荷载、检修荷载和地震作用的能力，并进行抗滑移和抗倾覆等稳定性验算。(2)光伏组件或方阵的支架，应由埋设在钢筋混凝土基座中的钢制热浸镀锌连接件或不锈钢地脚螺栓固定。满足风荷载与地震荷载作用的要求。(3)连接件与基座的锚固承载力设计值应大于连接件本身的承载力设计值。(4)当光伏方阵与主体结构采用后加锚栓连接时，应符合现行行业标准JGJ145混凝土结构后锚固技术规程的相关规定。(5)光伏系统结构、构件的设计荷载应满足现行国家标准建筑结构荷载规范GB50009的要求。Photovoltaics林W魏-t三wsmInsteflationdiagramofaPhotovoftwcsystemStructureofasolarmoduto"ERRfttHAtemXgCurranl啾醐M嫡腓曲h。vtMlaQ三k(l»:o>n838?lA三三IMEEer强耨韶萩&Cmwt<onofSecicm(ntlo-neomMTFk>e<>F吨*clhc4WwyiFunctionalPrinCiPlofatolarcell,1SK三JElacfrfecircuitAHwnelHkg'J-_crm11taKh.rthf<*l三w三i¾AnrrMl<gcu>rtt««djM0lh9regatt*v6Mk(M)two*值AfM快CgH4M并网系统TYPICALPVSTAND-ALONESYSTEMDCDISTRIBUTIONCENTEROCDISCONNECT(OPTIONALDCCIRCUrrS)ACDISTRJ8UTI0NCENTERPVOUTPUTDCDISCONNECT独立系统CopynghlC200AiaddtfiSotacUMbyPennaWno<1.owvolugeCmsconnectDCLOADSACLOAOSBATTERYSTAND-ALONEBANKINVERTERBACKUPGENERATORR!S三演三那三S独立系统S9“H:充电控制ChargeControlerACMainsPanel(BreakerBox)交流电源(断路器箱)汇流箱PVCombinerca)E<l>sw电池Batteries地下室正常情况下，微用与械配电网并南并网模式运行-J1_/风力发电设第快速双向储能速变器幻灯播放并网运行建立仲电网双向稔定智能微电网太阳能发电设备I并网运行区域-2区域T11通信票站海岛海上钻井平台微电网系统结构*微电源;功率及电压控制器;公共连接点（PCC）；卜离装置交流微电网、直流微电网和交直流混合微电网配电网单相交流母线三相交流母线直流母线ACz/能量管理技术、控制技术保护、运彳信较集成.通分布式发电/人与储能技卮网关键技术I设计规划DCxDCzDC/DCxDCrzDCx×DCxZzDCx×zDCXXZbC:I:I:I；II能量管理系统,T主动负荷r-主动配电网常规负荷分布式电源集群微电网I(学校、医院、储能单元交流储能直流储能交流DG直流DG直流负荷(1)低压、小于2MW的单设施级微电网:业建筑、大的居民楼或单幢建筑物等；小型工业或商j社区、军事基地等)储能单元可再生能源微电网Ai微电网BLh.冬r=4t*三,-1充电站)变电站级Qt纹级I(线岂)r-I=-III中设施级多设就级单设施级<=匕网<= 级/微电网<=二级门放电网(2)低压、2-5MW范围的多设施级微电网：包含多种建筑物、多样负荷类型的网络，如小型工商区和居民区等；(3)中低压、5-10MW范围的馈线级微电网：多个小型微电网组合而成，主要适用于公共设施、政府机构等；(4)中低压、5-10MW范围的变电站级微电网：包含变电站和一些馈线级和用户级的微电网，适用于变电站供电的区域4光伏微网应用实例安装地点：美国劳伦斯伯克利国家实验室。微网组成：20OkW电网模拟；燃气轮机、光伏、风机、蓄电池、柴油机等；直流母线。示范目的：允许三套独立系统同时运行；分布式发电系统可靠性测试；分布式发电，微网运行导则制定。安装地点：SarIdia国家实验室。微网组成：微网模拟；光伏，燃料电池，燃气；轮机，风机。示范目的：分析分布式电源利用效率；监测分布式电源输出功率的变化、负荷变化对微网稳态运行的影响。电阻电监150kW25VAr位海微电网母线A智能微网实验平台埃弗用改科电网模拟电源可设置调波闪烁Sl量用抗模拟系统<WCJ-线路Ri抗模XlSl/联络开关KK2直流旅网实验仿真平台其他设为储能双向变流导2RiVLtIao拉8ffi89o电油储经累统20OkVh电脑体能系或20Orh(2)FWfMCTXXTJ介8UHXT2:ATUiATUiATUiuIATIUAVJAv*M:Av«Av*flrAv*ritAv41CM电2014年9月26日浙江省温州市南鹿岛兆瓦级智能绿色独立电网热管理技术一致性检测电池检测判据 一致性模型 判断标准427电池模块热效应模型 电池箱温度场建模 电池箱温度控制电池组均衡技术o怙航H电0.0E电*电松3.0Cafi 电«0电½2.QCtt电a恬N"电RQCtt电o 电Q.0CW电蚓粮”电*3.0。»屯高精度低成本电池状态监测 大电流均衡电路的稳定性 快速在线均衡控制策略327r/s有源均衡。口“口°口°口"。1°口°口。口,充电均衡放电均衡u令Aym中监控系统及控制策略储能能量转换监控系统及冗余稹式配置J电池组及储能系统保护充电系统、用电设备、蓄电池管理系统（BMS）充电装置充电系统史息储历信存池息理！一电信管统外息互系内信交息示信显衡制理均控管电理统充管系一电状分池态测电状监度护温保充放护过过保流护过保化度估老程评余量估剩电评度测一温监流态电状压态电状儡亡也也7,-jv.的发电利用100MW.4h大型发电J储能电站20kV220kV黑启动1-10MW,0.25h储能电站分布式发电站飞-一体化可柝生能源1-100MWt1-10h<5><JCh单网路供电储能电站20kV110kV0.5-50MW,0.1h配电用电仲电站负荷调节平Ii新能源储能电站22OkV架空线路110kV环滋电站健电站应急能源削峰填谷1«能电站功率补偿提高稳定性负饯均衡延蝮rL城市输电线路升级10100MW114h物电变电站配电变电站熊电站弥朴线损用户面管理领率调节150MW,0.251hIaIVsSkVIMV2MV钻修加1静股丹;系统牡消心:二统Hlk变中IOkV35kV400V1个储能单元和1个低压接入开关400VA接入方式：1）通过并网开关柜直接接入400V低压电网；2）通过升压变单元接入IOkV或35kV电压等级。A功率等级:200kW-lMWA时间:2-4h电池管理系统BMS储能网路结构示意图居篇3应用场合：口配电网废电站侧的削峰填谷口分布式能源接入瑞尼变流淤PCS小池州BP储能单元结构示意图构成大容量储能系统的储能单元功率25OkW或500kW多条并联储能支路、1个升压变单元和对应的储能回路监测单元功率规格：IMW或2MW50OkW回路型储能系统拓扑结构图CJooV他能奥中而控系统BIS“接入方式：400V低压电网；，功率等级：30、50、100、250和500kWA时间:2-4hA(IX100kW100kW支路型储能系统拓扑结构图应用场合：口社区储能口楼宇储能备用电源口配电网削峰填谷（含升压变单元接入）微电网主电源口分布式电源接入IOMW电站型储能系统拓扑结构图A电网接入：1OkV及以上电压等级（35kVIlOkV）A功率：典型为IOMW和20MW,储能回路的功率等级为IMW或2MW。A时间：15mi-4h应用场合：口削峰填谷口电网系统调频口可再生能源接入三t光纤拉远（RU）48V710A、15A、20A智能充电模块（两个光电鼻城）个款挖重墟DCVDC龈回钟辑枳吴钟12V738.XHO8为防水密封装线口。2为防水9防盗金属外壳。:小意图电瓶5光伏发电相关计算1 太阳能辐射量计算(1)太阳能资源评估：太阳能、资源评估(2)太阳时：太阳常数、日出日落时间、太阳时(3)太阳角度：赤纬角、高度角、方位角(4)日照时数：日出日没时角、可照时数、日照时数、日照百分率、峰值日照时数(5)太阳辐射量：大气质量、大气透明系数、辐射量、光伏阵列太阳总辐射量2 .光伏方阵计算(1)电池组件串联电压匹配：光伏组件的温度系数、组件串联的电压匹配、串联组件与逆变器的匹配(2)电池组件并联电流匹配：组件并联电流与逆变器匹配、组件与安装容量的匹配、最大串联组串、光伏发电量(3)方阵布置：方位角、倾斜角、阴影长度、排最小间距、最低点距地距离、光伏方阵布置、组件衰减、3,设备选型(1)直流设备：光伏接线盒、光伏组串汇流箱、光伏方阵汇流柜、光伏直流配电柜(2)光伏电缆：组件、组串、子阵、方阵、光伏电缆连接器(3)逆变器(4)交流设备：交流配电柜、交流电缆、无功补偿装置、变压器5光伏发电相关计算4 .光伏直流系统保护(1)过电流保护：光伏组件和/或连接线、与蓄电池相连的光伏系统、光伏组串、光伏子方阵、光伏方阵反向电流保护：光伏组件、光伏组串、交流侧、反向电流(3)直流侧过电流保护设备：防反(充)二极管、直流熔断器、直流断路器、直流隔离开关、直流电弧断路器(4)逆功率保护5 .蠲除鳏(1)荷载：总荷载、风压、积雪、地震(2)极限状态：极限状态、抗震、荷载、变形6 .交流系统计算供配电系统相关计算7 .效益计算(1)发电量：25年逐年、发电效率(2)经济效益：电价、成本、收益、运行维护(3)环境效益：减排量、排放交易效益(4)总效益1 .太阳能(1)太阳能发电(2)太阳能热水(3)被动式太阳房2 .浅层地表土壤中热量(1)地源热泵技术HeatLoSSeSSolarthermalcoll,(optional)Roof25-30%8.(2)室外空气经过地埋管吸入室内3.小型家用风力发电机组supplyextractextractSuperinsulationtriplepanedoublelow-eglazingVentilationsystemwithheatrecovery4.准自然能源生物发酵沼气5.天然植物groundheatexchanger太阳能热水NffMi太阳能热水 Heat Exchanger Tank Collectors Controller Adjustable Pump Thermal Expansion Tank被动式太阳房Auerhaus Passive Solar DesignSthemE)osureHeat absorbing panelsLatitude: 45, Roof pitch: 30'Revision Energy地源热泵技术明氏过度冬季的表温度向下逐海升富3季-Ifi表A度-应下逐渐降低华氏温宙接算公式5S-32)=9(0式申cHElfiffFEET206m”华氏洱度EarthDeothConductiveSurfaceConstantTemperatureAug.July，。Sept.Oct.ojunNov.SOMayApril40Dc.Marchcircuitprimaire+Z-0circuitprimaire-3phaseIiquidephasevapeursatur6e能量回收通风系统ERVV.1.C.(Ventilation6caniqueCOntr61/。)V.i.C.(机检检制的勒风半坡)室外空气中的泠*水Enh<verIeputsPennetunrechauffemetdearneufentrant.7新能源在建筑物中的应用（包括充电桩设计）外部空气FortluftAbluft排出的废气主机工作原理示意图+21匕外部空气AuBenIuft-3匕+16匕Zuluft送入的空气能量回收通风系统ERV(EnergyrecoveryventiIationPeriodehivernale20°Se=EchangeurVentilationdoublefluxPicesshessejour,chambirsTemp6raturedeairenIiiver0°(CiliSine、salicdebain.WC)aAirsouffleAirextrait三Xj180Airvicie<=C=T18。PiesIiumidesRecoininandations:Longueurdutuyauenterr635mProfbndeurIiiiiiiinideTemperaturedusol12o新能源在建筑Filtres F5 + G3tractionichangeuroufflageVentiIafeaftBXtractoT一 t j C S bypass puits canadien f jK s°u ago9JVentiIa2, , fSortie puits canadienVMC Helios KWL 350Entree d'air en direct -废气 Exhaust gas用户User天然植物锅炉蒸气轮机©©木质素磷酸化学产品预处理溶剂,固相物流后处理木质纤维素半纤维素“怪东”巾动车“快充”电动车电能质量APQM-SIKI电气火灾ARCM-300J1-.三1231.LLN111111-=-7kW交流充电桩Qr7kW交流充电桩至充电枪分合闸控制1="7kW交流充电桩至充电枪15kW直流充电桩电鸵贡煲APQM-SG受整线K/DC充电模块PZ72-DE/VC直流表I分台谕空制、&A至充电枪15kW直流充电桩岂气火灾ARCM-300J1ACDCJEACZDCJtAC.DC充超褶校ACBC充电事长210kwM流充电桩120cm三l1Mb8W83不锈钢款360Ojt8本Ml牌*BrtmMeaCIOCM5VM>K0款3600元=2电动汽*充电槌Mcm.电动汽车充电4修R51"120cm电动汽车充电桩W4MM依，WasRMa(<100MSvsoMOC100M1VMK40=【电动汽华充电彼-Ey一EOOC款520(三0000龙电机CrlIIKI彤BCMO历史ElY6BM*sMta塞勃夷厚充魁德襄三三电压（V）电压（V）电压（V）电压（V）380.89380.89380.89380.89电压（V）电压（V）电压（V）电压（V）230.34230.34230.34230.34功率（kW）功率（kW）功率（kW）功率（kW）67.3667.3667.3667.36电量（kWh）电量（kWh）电量（kWh）电量（kWh）123.99123.99123.99123.99欧洲IComb0：直流快速充电 日CHAdeM0美国特斯拉联合充电系统CCS GB/T 20234rNN一一le¾l块充电身IAC1AC2集中监控管理平台配电监控整流模块直流配电列头柜交流配电电池巡检配电监控缘测绝监分箱充电配置方法服务能力计算模型配电容量需求模型备用电池配置模型配电区担池更 换区A充电站结构：对称布置独立控制充换结合充电机配置模型充电站匹配方法和理论WkV电源系统变压器0.4kV配电系统有源滤波无功补偿装置直流操作电源电力电缆直流充电机流电监交充机配电保护、空控充电机监计量计费系统充电充电综合监控站场站标办公后台地准体系楼安防系统