10KW太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)
來源：昆明宇之光太陽能科技有限公司 閱讀：2256 更新時間：2010-11-10 19:34
10KW太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)
1.太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)簡介
太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)通過把太陽能轉(zhuǎn)化為電能，不經(jīng)過蓄電池儲能，直接通過并 網(wǎng)逆變器，把電能送上電網(wǎng)。太陽能并網(wǎng)發(fā)電代表了太陽能電源的發(fā)展方向，是21世紀(jì)最具吸引力的能源利用技術(shù)。與離網(wǎng)太陽能發(fā)電系統(tǒng)相比，并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：
（1）利用清潔干凈、可再生的自然能源太陽能發(fā)電，不耗用不可再生的、資源有限的含碳化石能源，使用中無溫室氣體和污染物排放，與生態(tài)環(huán)境和諧，符合經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。
（2）所發(fā)電能饋入電網(wǎng)，以電網(wǎng)為儲能裝置，省掉蓄電池，比獨(dú)立太陽能光伏系統(tǒng)的建設(shè)投資可減少達(dá)３５％一４５％，從而使發(fā)電成本大為降低。省掉蓄電池并可提高系統(tǒng)的平均無故障時間和蓄電池的二次污染。
（3）光伏電池組件與建筑物完美結(jié)合，既可發(fā)電又能作為建筑材料和裝飾材料，使物質(zhì)資源充分利用發(fā)揮多種功能，不但有利于降低建設(shè)費(fèi)用，并且還使建筑物科技含量提高、增加“賣點(diǎn)”。
（4）分布式建設(shè)，就近就地分散發(fā)供電，進(jìn)入和退出電網(wǎng)靈活，既有利于增強(qiáng)電力系統(tǒng)抵御戰(zhàn)爭和災(zāi)害的能力，又有利于改善電力系統(tǒng)的負(fù)荷平衡，并可降低線路損耗。
（5）可起調(diào)峰作用。聯(lián)網(wǎng)太陽能光伏系統(tǒng)是世界各發(fā)達(dá)國家在光伏應(yīng)用領(lǐng)域競相發(fā)展的熱點(diǎn)和重點(diǎn)，是世界太陽能光伏發(fā)電的主流發(fā)展趨勢，市場巨大，前景廣闊。
2.并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的原理及組成
太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)是利用光生伏打效應(yīng)原理制成的，它是將太陽輻射能量直接轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電系統(tǒng)。它主要由太陽能電池方陣和逆變器兩部分組成。如下圖所示:白天有日照時，太陽能電池方陣發(fā)出的電經(jīng)過并網(wǎng)逆變器將電能直接輸送到交流電網(wǎng)上，或?qū)⑻柲芩l(fā)出的電經(jīng)過并網(wǎng)逆變器直接為交流負(fù)載供電。
圖2－1.并網(wǎng)發(fā)電原理圖
（1）太陽能電池組件
一個太陽能電池只能產(chǎn)生大約0.5伏的電壓，遠(yuǎn)低于實(shí)際使用所需電壓。為了滿足實(shí)際應(yīng)用的需要，需要把太陽能電池連接成組件。太陽能電池組件包含一定數(shù)量的太陽能電池，這些太陽能電池通過導(dǎo)線連接。如一個組件上，太陽能電池的數(shù)量是36片，這意味著一個太陽能組件大約能產(chǎn)生17伏的電壓。
通過導(dǎo)線連接的太陽能電池被密封成的物理單元被稱為太陽能電池組件，具有一定的防腐、防風(fēng)、防雹、防雨的能力，廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域和系統(tǒng)。當(dāng)應(yīng)用領(lǐng)域需要較高的電壓和電流而單個組件不能滿足要求時，可把多個組件組成太陽能電池方陣，以獲得所需要的電壓和電流。
（2）直流/交流逆變器
將直流電變換成交流電的設(shè)備。由于太陽能電池發(fā)出的是直流電，而一般的負(fù)載是交流負(fù)載，所以逆變器是不可缺少的。逆變器按運(yùn)行方式，可分為獨(dú)立運(yùn)行逆變器和并網(wǎng)逆變器。獨(dú)立運(yùn)行逆變器用于獨(dú)立運(yùn)行的太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)，為獨(dú)立負(fù)載供電。并網(wǎng)逆變器用于并網(wǎng)運(yùn)行的太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)將發(fā)出的電能饋入電網(wǎng)。逆變器按輸出波形又可分為方波逆變器和正弦波逆變器。
3.10KW太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.1設(shè)計(jì)總則
（1）太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)在原有的線路基礎(chǔ)上增加，采取盡量不改造原有回路的原則。因此，將光伏系統(tǒng)的并網(wǎng)點(diǎn)選擇在并網(wǎng)點(diǎn)的低壓配電柜上。
（2）考慮到并網(wǎng)系統(tǒng)在安裝及使用過程中的安全及可靠性，在并網(wǎng)逆變器直流輸入加裝直流配電接線箱。
（3）并網(wǎng)逆變器采用三相四線制的輸出方式。
3.2電池組件及方陣支架的設(shè)計(jì)
3.2.1電池組件
選用型號為120（34）P1447x663，主要參數(shù)為：輸出峰值功率120Wp、峰值電壓17V、峰值電流7.05、開路電壓22V、短路電流7.5A。
太陽能電池由18塊串聯(lián)成1路，共5路，需要120Wp規(guī)格組件90塊方陣總功率為：120x18x5=10800Wp。
太陽能電池方陣的主要技術(shù)參數(shù)為：
（1）工作電壓306V，開路電壓396V；
（2）工作電流35A，短路電流37.5A；
（3）轉(zhuǎn)換效率大于14%；
（4）工作溫度-40℃～90℃。
太陽能電池方陣的主要特點(diǎn)：
（1）采用高效率晶體硅太陽電池片，轉(zhuǎn)換效率高：≥14%；
（2）使用壽命長：≥25年，衰減小；
（3）采用無螺釘緊固鋁合金邊框，便于安裝，抗機(jī)械強(qiáng)度高；
（4）采用高透光率鋼化玻璃封裝，透光率和機(jī)械強(qiáng)度高；
（5）采用密封防水的多功能接線盒。
3.2.2方陣支架及光電場設(shè)計(jì)
太陽能電池支架采用混凝土標(biāo)樁、槽鋼底框、角鋼支架（見支架基礎(chǔ)圖、支架加工圖），支架傾角30度。
3.3并網(wǎng)逆變器
并網(wǎng)逆變器采用最大功率跟蹤技術(shù)，最大限度地把太陽能電池板轉(zhuǎn)換的電能送入電網(wǎng)。逆變器自帶的顯示單元可顯示太陽能電池方陣電壓、電流，逆變器輸出電壓、電流、功率，累計(jì)發(fā)電量、運(yùn)行狀態(tài)、異常報警等各項(xiàng)電氣參數(shù)。同時具有標(biāo)準(zhǔn)電氣通訊接口，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。具有可靠性高、具有多種并網(wǎng)保護(hù)功能（比如孤島效應(yīng)等）、多種運(yùn)行模式、對電網(wǎng)無諧波污染等特點(diǎn)。
根據(jù)以上要求選用德國進(jìn)口Line Back ∑10KW并網(wǎng)逆變器。本逆變器的特征如下：
（1）無變壓器，實(shí)現(xiàn)了小型輕量化。
（2）功能模塊化，可根據(jù)需要制定出合理的安裝模塊。
（3）有自立運(yùn)行功能。停電時自動進(jìn)行自立運(yùn)行，向負(fù)荷供電。
（4）自立運(yùn)行或者并網(wǎng)運(yùn)行時有相同容量的功率。
（5）由顯示單元，可顯示輸出功率、累計(jì)電量、運(yùn)行狀態(tài)及異常等內(nèi)容。
（6）帶有通信功能，使用GS標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量軟件，可由PC機(jī)計(jì)量其電流、電壓等值。
（7）可全自動運(yùn)行。
（8）主要技術(shù)參數(shù)為：
額定容量：10KVA；
直流額定電壓：300V，直流額定電流：37A；
直流電壓輸入范圍：160V―480V；
交流輸出功率因數(shù)0.99，頻率50Hz，三相AC220V；
輸出電流失真度：THD＜5％，各次THD＜3％；
逆變器效率＞90%。
4.配電室設(shè)計(jì)
由于并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)沒有蓄電池及太陽能充放電控制器及交直流配電系統(tǒng)，因此，如果條件允許的話可以將并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)逆變器放在并網(wǎng)點(diǎn)的低壓配電室內(nèi)，否則只要單獨(dú)建一座4~6平米的低壓配電室就可以了。
5.并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的防雷
為了保證系統(tǒng)在雷雨等惡劣天氣下能夠安全運(yùn)行，要對這套系統(tǒng)采取防雷措施。主要有以下幾個方面：
（1）地線是避雷、防雷的關(guān)鍵，在進(jìn)行配電室基礎(chǔ)建設(shè)和太陽電池方陣基礎(chǔ)建設(shè)的同時，選擇光電廠附近土層較厚、潮濕的地點(diǎn)，挖一2米深地線坑，采用40扁鋼，添加降阻劑并引出地線，引出線采用35mm2銅芯電纜，接地電阻應(yīng)小于4歐姆。
（2）在配電室附近建一避雷針，高15米，并單獨(dú)做一地線，方法同上。
（3）太陽電池方陣電纜進(jìn)入配電室的電壓為DC220V，采用PVC管地埋，加防雷器保護(hù)。此外電池板方陣的支架應(yīng)保證良好的接地。
（4）并網(wǎng)逆變器交流輸出線采用防雷箱一級保護(hù)（并網(wǎng)逆變器內(nèi)有交流輸出防雷器）。
6.系統(tǒng)建設(shè)及施工
項(xiàng)目的施工包括：配電室及太陽電池支架的基礎(chǔ)制作、配電室，太陽電池支架制作安裝、太陽能電池方陣的安裝、電氣設(shè)備的安裝調(diào)試、系統(tǒng)的并網(wǎng)運(yùn)行調(diào)試。
6.1施工順序
基礎(chǔ)及配電室土建施工－太陽電池支架制作安裝－太陽電池方陣安裝調(diào)試—電氣儀表設(shè)備安裝調(diào)試－并網(wǎng)運(yùn)行調(diào)試－試運(yùn)行—竣工驗(yàn)收。
6.2施工準(zhǔn)備
6.2.1技術(shù)準(zhǔn)備
技術(shù)準(zhǔn)備是決定施工質(zhì)量的關(guān)鍵因素，它主要進(jìn)行以下幾方面的工作：
（1）先對實(shí)地進(jìn)行勘測和調(diào)查，獲得當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)數(shù)據(jù)并對資料進(jìn)行分析匯總，做出切合實(shí)際的工程設(shè)計(jì)。
（2）準(zhǔn)備好施工中所需規(guī)范，作業(yè)指導(dǎo)書，施工圖冊有關(guān)資料及施工所需各種記錄表格。
（3）組織施工隊(duì)熟悉圖紙和規(guī)范，做好圖紙初審記錄。
（4）技術(shù)人員對圖紙進(jìn)行會審，并將會審中問題做好記錄。
（5）會同建設(shè)單位和設(shè)計(jì)部門對圖紙進(jìn)行技術(shù)交底，將發(fā)現(xiàn)的問題提交設(shè)計(jì)部門和建設(shè)方，并由設(shè)計(jì)部門和建設(shè)方做出解決方案（書面）并做好記錄。
（6）確定和編制切實(shí)可行的施工方案和技術(shù)措施，編制施工進(jìn)度表。
6.2.2現(xiàn)場準(zhǔn)備
（1）物資的存放
準(zhǔn)備一座臨時倉庫：主要貯存并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的逆變器、太陽電池、太陽電池支架、線纜及其它輔助性的材料。
（2）物資準(zhǔn)備
施工前對太陽能電池組件、方陣支架、并網(wǎng)逆變器等設(shè)備進(jìn)行檢查驗(yàn)收，準(zhǔn)備好安裝設(shè)施及使用的各種施工所需主要原材料和其他輔助性的材料。
7.設(shè)備安裝部分
7.1太陽電池組件安裝和檢驗(yàn)
預(yù)埋太陽電池陣列架基柱，檢查其橫列水平度，符合標(biāo)準(zhǔn)再進(jìn)行鐵架組裝。檢測單塊電池板電流、電壓，合格后進(jìn)行太陽電池組件的安裝。最后檢查接地線、鐵架緊固件是否緊固，太陽電池組件的接插頭是否接觸可靠，接線盒、接插頭須進(jìn)行防水處理。檢測太陽電池組件陣列的空載電壓是否正常，此項(xiàng)工作應(yīng)由組件提供商技術(shù)人員完成。
7.2總體控制部分安裝
參照產(chǎn)品說明書的要求，對并網(wǎng)逆變器、太陽電池組件、交流電網(wǎng)的低壓配電室按相應(yīng)順序連接，觀察并網(wǎng)逆變器的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)，并做好相應(yīng)記錄，將實(shí)際運(yùn)行參數(shù)和標(biāo)稱參數(shù)做比較，分析其差距，為以后的調(diào)試做準(zhǔn)備。
8.檢查和調(diào)試
（1）根據(jù)現(xiàn)場考察的要求，檢查施工方案是否合理，能否全面滿足要求。
（2）根據(jù)設(shè)計(jì)要求、供貨清單，檢查配套元件、器材、儀表和設(shè)備是否按照要求配齊，供貨質(zhì)量是否符合要求。對一些工程所需的關(guān)鍵設(shè)備和材料，可視具體情況按照相關(guān)技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)在設(shè)備和材料制造廠或交貨地點(diǎn)進(jìn)行抽樣檢查。
（3）現(xiàn)場檢查驗(yàn)收：檢查太陽電池組件方陣水泥基礎(chǔ)、配電室施工質(zhì)量是否符合要求，并做記錄。此項(xiàng)工作應(yīng)由組件提供商技術(shù)人員完成。
（4）調(diào)試是按設(shè)備規(guī)格對已完成安裝的設(shè)備在各種工作模式下進(jìn)行試驗(yàn)和參數(shù)調(diào)節(jié)。系統(tǒng)調(diào)試按設(shè)備技術(shù)手冊中的規(guī)定和相關(guān)安全規(guī)范進(jìn)行，完成后須達(dá)到或超過設(shè)備規(guī)格所包含的性能指標(biāo)。如在調(diào)試中發(fā)現(xiàn)實(shí)際性能和手冊中的參數(shù)不符，設(shè)備供應(yīng)商須采取措施進(jìn)行糾正，達(dá)標(biāo)后才具備驗(yàn)收條件。
9.并網(wǎng)電站建設(shè)流程圖
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現(xiàn)場勘查、工程規(guī)劃、定位放線、場地平整 |
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太陽電池基礎(chǔ)
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電站配電室建設(shè)
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支架、太陽電池安裝
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電站圍欄建設(shè)
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電纜連接敷設(shè)
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設(shè)備安裝定位
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并網(wǎng)調(diào)試運(yùn)行
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試運(yùn)行
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驗(yàn) 收
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圖2.并網(wǎng)電站建設(shè)流程圖
10.并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)配置表
表10－1.10KW并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)配置表
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序號
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名稱
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規(guī)格
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單位
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數(shù)量
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備注
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1
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太陽電池組件
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120W
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塊
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90
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2
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支架線纜
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套
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5
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|
3
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并網(wǎng)逆變器
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10KW
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臺
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1
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并網(wǎng)型3相4線
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|
4
|
接線箱
|
|
臺
|
1
|
|
|
9
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避雷器及接地設(shè)備
|
|
套
|
1
|
避雷針高要求15米
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10
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配電室
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平方米
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4~6
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如有配電室則不考慮
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11.10KW并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)光電場配套圖紙
