光伏发电系统设计方案专业设计书

1、 光伏发电工程项目方案设计书目录一、概述31.1 工程概况31.2 编制依据3二、建立地址资源简述32.1日照资源32.2 接入系统条件4三、总体方案设计53.1光伏工艺局部53.2太阳电池组件选型53.3光伏阵列设计103.4系统效率分析12四、电气局部134.1 概述134.2 系统方案设计选型134.3 电气主接线164.4 主要设备选型164.5防雷及接地234.6 电气设备布置234.7 电缆敷设及电缆防火24五、工程案例25六、系统配置以及报价34一、概述1.1 工程概况1) 建立规模：光伏系统用来供给小区道路亮化用电及楼宇亮化用电。该系统设计使用最大负荷50KVA，为保证系统在连续阴雨天或其它太阳辐射缺乏情况下正常使用，系统接入市电作为辅助能源，提高系统的稳定性能。为减少系统因直流端电流过大造成的线路损耗，系统采用220V直流接入逆变输出三相380V/220V交流。针对固定式安装电池板，采用最正确倾角进展安装，地区最正确角度为46度朝向正南，控制柜、逆变器及蓄电池储能系统均须安放于在室。1.2 编制依据本初步设计说明书主要根据以下文件和资料进展编制的：1) GB50054

2、?低压配电设计规?；2) GB50057?建筑物防雷设计规?；3) GB31T3162004?城市环境照明规?；4) GBJl3390?民用建筑照明设计标准?；5) JGGT16921?民用建筑电气设计规?；6) GBJ687?建筑设计防火规?；7) ?中华人民国可再生能源法?；8) 国家开展改革委?可再生能源发电有关管理规定?；二、建立地址资源简述2.1日照资源我国属世界上太阳能资源丰富的国家之一，全年辐射总量在9172333kWh/年之间。全国总面积2/3 以上地区年日照时数大于2000 小时。我国的太阳能资源按日照时间和太阳能辐射量的大小，全国大致上可分为五类地区： 一类地区: 全年日照时数到达32003300小时的地区，主要包括青藏高原、省北部、北部和某南部等地。二类地区: 全年日照时数到达30003200小时的地区，主要包括省西北部、省北部、南部、南部、省中部、省东部、东南部和某南部等地。 三类地区:全年日照时数到达22003000小时的地区，主要包括省、省、省东南部、省南部、某北部、省、省、省、省、省东南部、省南部、省南部、省北部和省北部等地。四类地区: 全年日照时数到达1

3、4002200小时的地区，主要是长江中下游，省、 省和省的一局部地区，此类地区的特点是：春夏多雨或阴天，秋冬季太阳能资源较丰富。五类地区: 全年日照时数到达10001400小时的地区，主要包括省、省两省。此区是我国太阳能资源较少的地区。一、二、三类地区，年日照时数大于2000h，是我国太阳能资源丰富或较丰富的地区，面积约占全国总面积的23以上，具有利用太阳能的良好条件。四、五类地区虽然太阳能资源条件较差，但仍有一定的利用价值。如图2-1图2-1 全国太阳能资源分布图工程所在地2.2 接入系统条件本工程采用低压交流380V输出的方式。用户可以直接在交流输出端通过配电接入负载即可。该系统灵活方便，并配备了市电进展补充，保证系统平安稳定运行。三、总体方案设计3.1光伏工艺局部3.1.1设计依据 建筑构造平、立、剖面图，电气施工图等资料。 国家公布的有关的技术标准及行业技术标准、法规及规的有效版本。3.1.2设计原那么 本工程装机容量55.35kW，采用单晶硅太阳能电池组件270块固定式安装，安装倾角为朝南46度。3.1.3设计容本工程光伏工艺设计容包括太阳电池组件的选型，光伏阵列设计，系统效

4、率分析，系统发电量计算，光伏工艺总平面布置，支架设计。3.2太阳电池组件选型太阳能光伏发电系统是利用光生伏打效应原理制成的太阳能电池将太阳能直接转换成电能的。工作原理的根底是半导体p-n结光生伏打效应，简言之，就是当物体的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流的一种效应。当太或其它光照射半导体p-n结时，就会在p-n结的两边出现电压，叫做光生电压。这种现象就是著名的光生伏打效应。使p-n结短路，就会产生电流。太阳能电池单体是用于光电转换的最小单元。它的尺寸约4平方厘米到100平方厘米。太阳能电池单体工作电压为0.450.50伏，工作电流为20mA/cm2，一般不能单独作为电源使用。将姗能电池单体进展串联并联和封装后，就成为太阳能电池组件。太阳能电池再经过串联，并联装在支架上，就构成了大阳能电池方阵。它的功率从几瓦到几百瓦，可以单独作为电源，它也可以输出几百瓦，几千瓦或更大的功率，是光伏电站的电能产生器。太阳能电池的电气特性与参数：图3-1太阳能电池的伏安特性图3-1从图中可得当太阳能电池组件短路时，即负载v=0时，此时的电流为短路电流Isc，当电路开路时，I=0，此时的电压为开路电压V

5、OC。当太阳能电池两端的电压从0上升时，例如逐渐增加负载电阻，在光辐射恒定的条件下，开场太阳能电池的输出电流几乎不变，输出功率不断增加。当电池电压增加到一定值时，输出电流开场变小，输出功率到达一个最大值，即最大功率点，之后随着电池电压的升高，输出电流和功率都不断变小，最后输出电流减为0，输出电压到达最大值开路电压。太阳能电池的伏安特性还与温度有关系，随着温度的上升开路电压减小，在最大功率点的典型温度系数为-0.4%/。在衡量太阳能电池组件的性能时需用到峰值功率，其单位是峰瓦Wp)。在标准条件下光谱幅照度1000W/mq，光谱AM1.5，电池温度25，太阳能电池组件所输出的最大功率被称为峰值功率。目前整个光伏发电的行业使用的均为硅太阳能电池。以硅材料作为基体的太阳能电池。如单晶硅太阳电池，多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池等。制作多晶硅太阳能电池的材料，用纯度不太高的太阳级硅即可。而太阳级硅由冶金级规用简单的工艺就可以加工制成。多晶硅材料又有带状硅、铸造硅、薄膜多晶硅等。用它们制造的太阳能电池有薄膜和片状两种。1) 单晶硅太阳能电池单晶硅太阳电池是当前开发最快的一种太阳电池，它的构造和生

6、产工艺已定型，产品已广泛用于空间和地面。这种太阳电池以高纯的单晶硅棒为原料，纯度要求99.999%。为了降低生产本钱，现在地面应用的太阳电池等采用太阳能级的单晶硅棒，材料性能指标有所放宽。单晶硅太阳能电池的制造本钱较高，但光电转化效率也最高，国际公认最高效率在AM1.5条件下为24，地面用大量生产的在AM1条件下多在1118之间。目前单晶硅的转化效率是其他晶硅材料中最高的。2) 多晶硅太阳能电池目前多晶硅太阳电池使用的多晶硅材料多半是含有大量单晶颗粒的集合体，或用废次单晶硅材料和冶金级硅材料熔化浇铸而成，然后注入石墨铸模中，待慢慢凝固冷却后，即得多晶硅锭。这种硅锭可铸成立方体，以便切片加工成方形太阳电池片，可提高材料利用率和方便组装。多晶硅太阳电池的制作工艺与单晶硅太阳电池差不多，其光电转换效率约12%左右，稍低于单晶硅太阳电池，但其材料制造简便，节约电耗，总的生产本钱较低，但转化率较单晶硅电池比低很多。3) 非晶硅太阳能电池 非晶硅太阳电池是1976年出现的新型薄膜式太阳电池，它与单晶硅和多晶硅太阳电池的制作方法完全不同，硅材料消耗很少，电耗更低，非常吸引人。非晶硅太阳电池的构造各有

7、不同，其中有一种较好的构造叫PIN电池，它是在衬底上先沉积一层掺磷的N型非晶硅，再沉积一层未掺杂的I层，然后再沉积一层掺硼的P型非晶硅，最后用电子束蒸发一层减反射膜，并蒸镀银电极。此种制作工艺，可以采用一连串沉积室，在生产中构成连续程序，以实现大批量生产。同时，非晶硅太阳电池很薄，可以制成叠层式，或采用集成电路的方法制造，在一个平面上，用适当的掩模工艺，一次制作多个串联电池，以获得较高的电压。现在日本生产的非晶硅串联太阳电池可达2.4伏。非晶硅太阳电池存在的问题是光电转换率偏低，且不够稳定，所以尚未大量用作大型太阳能电源，多半用于如袖珍式电子计算器、电子钟表及复印机等方面。综上所述在晶体硅系列太阳能电池中，单晶硅大阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟，在大规模应用和工业生产中仍占据主导地位，而且由于目前单晶硅材料价格已经多晶硅材料相差不大，在光伏系统中被大量使用，该系统中设计使用单晶硅光伏电池组件，单块功率200W，电池片效率高达17.8%。参数如下表：表3-1 光伏组件参数一览表序号工程容1型式常规单晶硅组件2型号HG205S3尺寸构造158080850mm4在AM1.5、1000W

8、/ m2的辐照度、25的电池温度下的峰值参数：4.1标准功率200W4.2峰值电压37.5 V4.3峰值电流5.33 A4.4短路电流5.66 A4.5开路电压45 V4.6系统电压1000 V5峰值电流温度系数0.017 %/6峰值电压温度系数-0.34 %/7短路电流温度系数0.017 %/8开路电压温度系数-0.34 %/9温度围-40/+8510功率误差围3%11外表最大承压5400Pa12承受冰雹直径25 mm的冰球，试验速度 23 m/s13接线盒类型BOX0714接线盒防护等级IP6515电池片效率17.8%16组件效率15.6%17保证值15.3%框架构造铝合金18反面材料TPT19重量16.2KG3.2.1电池组件性能目前我公司开发研制的HG系列太阳电池组件，最大功率组件为280多瓦 ，最小功率组件为1.5W，主要应用在光伏工程、节能建筑、通讯、电力电子、太阳能灯具等领域。产品构造：标准晶体硅太阳电池组件采用的封装构造为：由低铁钢化玻璃一EVA一太阳电池一EVA一TPT层叠封装后，再组装铝合金边框和接线盒。 产品特点：l 按国际电工委员会IEC61215：1993标准

9、进展设计，并经过充分的试验论证，确保组件的质量、电性能和寿命要求；l 组件的标称工作电压和标称输出功率可按不同的要求设计，满足不同用户的需求；l 采用绒面低铁钢化玻璃 (又称为白玻璃)，厚度3.2mm, 透光率达89以上，电池组件整体有足够的机械强度，能经受运输、安装和使用过程中发生的冲击、震动和其他应力，并具有优良的防腐、防风、防水和防雹能力；l 采用加有抗紫外剂、抗氧化剂和固化剂的优质EVA乙烯醋酸乙烯共聚物膜层作为太阳电池的密封剂和与玻璃、TPT之间的连接剂。具有高透光率胶膜固化后透光率89.5和抗老化能力；l TPT聚氟乙烯复合膜：用于太阳电池组件封装的TPT至少应该有三层构造：外层保护层PVF具有良好的抗环境侵蚀能力，中间层为聚脂薄膜具有良好的绝缘性能，层PVF需经外表处理和EVA具有良好的粘接性能。电池组件的绝缘强度大于100M；l 专用太阳能电池组件优质密封硅胶，增加组件的绝缘性能和防止湿气进入组件，保证组件寿命；l 组件在-40的低温下和85的高温下可正常工作；产品使用寿命长：25年，功率衰减小；l 密封防水多功能接线盒，防护等级到达IP65，装旁路二极管，有效防止热斑效应造成的电池烧毁等质量事故；l 阳极氧化铝边框和出厂所携带的接线盒确保

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