1、5kWp 光伏离网发电系统设计方案二零一六年元月目录一、太阳能离网发电系统简介及建设内容参数 .31.1 太阳能离网发电系统简介 .31.2 建设位置参数 .31.3 项目用户负载参数 .4二、相关规范和标准 .5三、系统组成与原理 .63.1 光伏太阳能离网发电系统组成 .63.2 光伏太阳能离网发电系统主要组成 .73.3 离网系统原理示意图 .7四、离网发电系统方案设计过程 .84.1 方案简介 .84.2 使用具体要求信息 .84.3 蓄电池设计选型 .94.4 组件设计选型 .144.5 离网逆变器设计选型 .184.6 控制器设计选型 .194.7 交直流断路器 .204.8 电缆
2、设计选型 .224.9 方阵支架 .224.10 配电室设计 .234.11 接地及防雷 .234.12 数据采集检测系统 .24五、设备配置清单及详细参数 .25六、系统建设及施工 .256.1 施工顺序 .256.2 施工准备 .266.3 工程施工 .27七、系统安装及调试 .277.1 太阳电池组件安装和检验 .277.2 总体控制部分安装 .297.3 检查和调试 .29八、工程预算分析报告 .308.1 投资估算内容 .308.2 工程预算 .30九、运行及维护注意事项 .329.1 日常维护 .329.2 注意事项 .35一、太阳能离网发电系统简介及建设内容参数1.1 太阳能离网
3、发电系统简介独立光伏电站是独立光伏系统中规模较大的应用。它的主要特点就是集中供电，如在一个十几户的村庄就可建立光伏电站来利用太阳能，当然这是在该村庄地理位置较偏远，无法直接利用电力公司电能的情况下，所能用到的方法。用这种方式供电便于统一管理和维护。而户用系统是采用分散供电的方式提供电能，如果要在该村庄安装户用光伏系统，这样每一户都得需这么一套光伏系统，它比起独立光伏电站来，所需的元器件规格要小，控制器、逆变器和蓄电池及负载都比较小，但是独立光伏电站和户用光伏系统基本结构是完全一致的。太阳能光伏建筑一体化（Building Integrated PhotovoltaicBIPV）是应用太阳能发电
4、的一种新形式，简单的讲就是将太阳能发电系统和建筑的围护结构外表面如建筑幕墙、屋顶等有机的结合成一个整体结构，不但具有围护结构的功能，同时又能产生电能供本建筑及周围用电负载使用。还可通过建筑物输电线路离网发电，向电网提供电能。太阳能光伏方阵与建筑的结合由于不占用额外的地面空间，是光伏发电系统在城市中广泛应用的最佳安装方式，因而备受关注。1.2 建设位置参数1、项目名称：；2、项目地点：湖北省武汉市；3、经度：11430，纬度：3060；4、平均海拔高度：23.3m；1.3 项目用户负载参数用户平均日用电量如下表所列清单：家用电器功率表功率 耗电量/Wh/day序号 电器名称 Min/W Max/
5、W电器数量平均使用时间/h/day日电量MinWh日电量MaxWh备注1 日光灯 40 60 4 2 320 4802 节能灯 5 50 4 2 40 4003灯具 LED灯 5 20 4 4 80 3204 1.5匹空调 1200 1400 2 2 4800 56005 水空调 1000 1200 1 2 2000 24006 小型洗衣机 100 200 1 1 100 2007 液晶 25 100 2 4 200 8008 纯平 11 100 1 4 44 4009 模拟接线盒 10 15 2 4 80 12010电视机卫星接收器 15 20 1 4 60 8011 笔记本电脑 20 50
6、 1 4 80 20012 风扇 5 20 2 4 40 16013 电热水壶 800 1500 1 0.5 400 75014 吹风机 600 1000 1 0.3 180 30015 电热毯 60 100 2 6 720 120016电热器电饭煲 500 900 1 1 500 90017 微波炉 750 1100 1 0.3 225 30018 冰箱交流 100 150 1 24 2400 3600电器总功率： 8210 18420同时使用率为0.6： 4926 11052二、相关规范和标准光伏离网逆变系统的制造、试验和验收可参考如下标准：GB/T 18479-2001 地面用光伏(PV
7、)发电系统导则GB/T 20046-2006 光伏(PV)系统电网接口特性GB2297-89 太阳光伏能源系统术语GB/T 18210-2000 晶体硅光伏方阵IV 特性的现场测量GB/T 20514-2006 光伏系统功率调节器效率测量程序GB/T 20513-2006 光伏系统性能监测 测量、数据交换和分析导则GBT 18911- 2002 IEC 61646：1999 地面用薄膜光伏组件设计鉴定和定型GBT 20047.1 2006 光伏(PV)组件安全鉴定+第一部分 结构要求GB/T 14285-2006 继电保护和安全自动装置技术规程GB4064-1984 电气设备安全设计导则GB/
8、T 14549-1993 电能质量 公用电网谐波DL5027-1993 电力设备典型消防规程EN50178 用于电力安装的电气设备中华人民共和国消防法电力监管条例(国务院令2005第432 号)中华人民共和国电力法太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法的通知关于加快推进太阳能光电建筑应用的实施意见（财建2009128 号）三、系统组成与原理3.1 光伏太阳能离网发电系统组成光伏太阳能离网发电系统组成主要包括：太阳能电池板（阵列）、控制器、蓄电池、逆变器、用户（即照明负载）等组成。其中，太阳能电池组件和蓄电池为电源系统，控制器和逆变器为控制保护系统，负载为系统终端。（1）太阳能电池板：太阳能
9、电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能量转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本；（2）太阳能控制器：太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项；（3）蓄电池：一般为铅酸电池，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。（4）离网逆变器：在很
10、多场合，都需要提供 220VAC、110VAC 的交流电源。由于太阳能的直接输出一般都是12VDC、24VDC、48VDC、110VDC、220VDC。为能向220VAC 的电器提供电能，需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能，因此需要使用DC-AC 逆变器。在某些场合，需要使用多种电压的负载时，也要用到DC-DC逆变器，如将24VDC 的电能转换成5VDC 的电能（注意，不是简单的降压）。3.2 光伏太阳能离网发电系统主要组成主要组成如下：（1）光伏电池组件及其支架；（2）太阳能控制器；（3）蓄电池（组）；（4）离网逆变器；（5）系统的通讯监控装置；（6）系统的防雷及接地装置；（
11、7）土建、配电房等基础设施；（8）系统的连接电缆及防护材料。3.3 离网系统原理示意图下图为离网系统原理示意图：直流负载光伏阵列 控制器蓄电池离网逆变器 交流负载离网系统示意图四、离网发电系统方案设计过程4.1 方案简介本太阳能离网发电系统因考虑全年平均用电量，将系统设计成全年发电量均衡，以此设计组件阵列倾角等参数。本太阳能离网发电系统将采用分布式离网的设计方案，该5kWp 的离网发电系统，通过控制器将电能储存到蓄电池，再连接到离网逆变器，并通过逆变器将直流电转化成交流电供应交流负载使用。另外，系统可选择配置1 套监控装置，可采用RS232/RS485 或Ethernet（以太网）的通讯方式，
12、实时监测离网发电系统的运行参数和工作状态。4.2 使用具体要求信息（1）要求连续使用阴雨天数：2 天；（2）负载类型：220Vac 负载；（3）日用电量：根据用户电器设备功耗表统计，假设用户电器全额总功率为8210W，日均用电量为18420Wh，按照60%的同时使用率计算，得出电器总功率为4926W，日均用电量为11052Wh。日均负荷平均耗电量时，增加5%的预期负荷留量，所以日均耗电总量为：11052Wh1.0511.6kWh。4.3 蓄电池设计选型蓄电池容量计算是根据系统日用电量、自给天数、逆变器效率以及蓄电池放电深度决定。蓄电池的容量选择是家用太阳能光伏系统的关键问题之一，是本系统中维护成本最高的，所以合理选择蓄电池容量是非常重要的。平均放电率计算公式一：加权平均负载工作时间 =（负载功率工作时间）/负载功率=11052Wh/4926W=2.24h平均放电率（小时）=（自给天数负载工作时间）/最大放电深度=（22.24h）/0.8=5.6h蓄电池容量计算公式一：CAP=(DL)/(DODoutV) =（211.6kWh ）/（0.850.9220V）
