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国电南自--50KW商业屋顶光伏发电设计方案

苏州中心项目50KW屋顶光伏

(标段三)

设计方案

国电南自--50KW商业屋顶光伏发电设计方案

国电南京自动化股份有限公司

2014年9月24日

随着太阳能发电市场的发展和城市化进程的推进,太阳能发电与建筑的结合越来越受到人们的重视。我国太阳能科技工作者在最近十年也对屋顶光伏发电技术做了许多研究与开发,最近几年随着太阳能光伏市场的迅速扩大,国家也出台了不少示范项目,但是真正把太阳能组件与民用建筑紧密结合的应用范例还不为多见。本文主要介绍南京某3kW屋顶光伏并网发电系统的最佳设计,可使屋顶光伏发电系统达到最大输出功率。

1系统原理屋顶光伏并网发电系统就是将太阳能电池板安装在屋顶上,系统与常规电网相连,共同承担供电任务。当有阳光时,逆变器将光伏发电系统所发的直流电转变成正弦交流电,产生的交流电可以直接供给交流负载,然后将剩余的电能输入电网,或者直接将产生的全部电能并入电网。在没有太阳的时候,负载用电全部由电网供给。

2案例分析

2.1项目简介该项目是苏州中心标段三及标段四建筑屋顶50kW 光伏发电系统设计方案。该建筑整体面向正南,屋面基本为平面结构。采用光伏发电并网型,光伏发电并网系统设备主要有屋顶方阵组件、逆变器、防雷汇流箱、交流保护开关、直流开关和计量仪器等。

2.2光伏组件方阵最佳倾角的确定苏州位于北纬31o14,~32o37,,属于北亚热带季风气候区,四季分明,雨水充沛,光能资源充足,年

日照小时数为1438h左右,近年平均年太阳辐射量为2822~3386MJ/m2。根据相关资料可知光伏组件方阵最佳倾角为23度。

2.3逆变器的选择

并网逆变器是光伏发电系统的核心部件和技术关键。并网逆变器可将光伏组件发出的直流电转换为交流电,并且还可以对转换的交流电的频率、电压、电流、相位、有功和无功、电能品质(电压波动、高次谐波)等进行控制。项目根据安装容量国电南自STPPOWER 系列。该系列逆变器采用高强度的不锈钢结构,具备过压、孤岛、短路、过载、过热等完善的保护功能,可达到较宽范围的MPPT电压和97.6%的最高效率。

2.4光伏组件的选型为了有效利用太阳光,必须选择光电转换效率高的光伏组件作为系统的发电单元。项目采用了天合光能PC05系列的单晶硅太阳能电池组件,其参数见表1

国电南自--50KW商业屋顶光伏发电设计方案

国电南自--50KW商业屋顶光伏发电设计方案

2.5光伏组件的布置和安装该项目在屋顶布置了200块单晶硅光伏组件,功率为50kW,连接方式为60块/串×3串,20块/串×1串以4串×1并的方式接入一台并网逆变器。为了解决屋面的承重能力、防水能力、抗风能力以及阴影遮挡等重要问题,同时光伏组件的布置也要与建筑物及周围的环境完美结合,采取以下安装设计方案:在整个屋面上采用镀锌不锈钢支架组装的方式,组装非常方便,同时将支架的重心设计在屋面的承重梁上,不仅解决屋面承重能力,也不破坏屋面防水层,还适应苏州的气候环境特点。

2.6光伏并网配电系统光伏屋顶方阵接入防雷汇流箱,汇流之后接入并网逆变器的直流输入侧,逆变器的交流侧接入单相交流配电柜,有单相交流配电柜统一接入并网接入点。由于整个屋面的光伏组件容量为50kW,采用了可逆流的客户端并网方式,直接接入380V、50Hz的电网。在整个配电系统中,每个单元都配有防雷模块,增强系统的防雷能力,提高系统的安全性和稳定性。

2.7系统每年可产生发电量

理论发电量=年峰值日照小时数×光伏电池总功率×光电转换效率=1825×50×80%=73000kW·h。

2.8效益分析

经济效益。光伏组件的使用寿命大约是25年,因此设定整个屋顶光伏发电系统的寿命为25年。根据各项组件的单价及数量,可估算得一次性投资成本。初期投资成本共为600000元,;考虑整个系统使用周期25年内发电量为73000*25kW·h,单价为0.77元/kW·h。

节能减排效益。该屋顶光伏并网发电系统总共发电量为73000kW·h,可节约260.7t标准煤,并减少580.7t二氧化碳、17.5t 二氧化硫、8.7t氮氧化物、158.4t粉尘。由此可见,该光伏发电项目有明显的节能减排效益。

3结论

50kW屋顶光伏并网系统设计中,其最佳倾斜角为23度,方阵共采用光伏组件数为200块,连接方式为60块/串×3串,20块/串×1串,以4串×1并的方式接入一台并网逆变器,共需屋顶面积为450m2;

理论年发电量为73000kW·h。屋顶光伏并网发电系统可以带来良好的节能和环保效益