10KW太陽能并網發電系統
來源：昆明宇之光太陽能科技有限公司 閱讀：2194 更新時間：2010-11-10 19:34
10KW太陽能并網發電系統
1.太陽能并網發電系統簡介
太陽能并網發電系統通過把太陽能轉化為電能，不經過蓄電池儲能，直接通過并 網逆變器，把電能送上電網。太陽能并網發電代表了太陽能電源的發展方向，是21世紀最具吸引力的能源利用技術。與離網太陽能發電系統相比，并網發電系統具有以下優點：
（1）利用清潔干凈、可再生的自然能源太陽能發電，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，與生態環境和諧，符合經濟社會可持續發展戰略。
（2）所發電能饋入電網，以電網為儲能裝置，省掉蓄電池，比獨立太陽能光伏系統的建設投資可減少達３５％一４５％，從而使發電成本大為降低。省掉蓄電池并可提高系統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合，既可發電又能作為建筑材料和裝飾材料，使物質資源充分利用發揮多種功能，不但有利于降低建設費用，并且還使建筑物科技含量提高、增加“賣點”。
（4）分布式建設，就近就地分散發供電，進入和退出電網靈活，既有利于增強電力系統抵御戰爭和災害的能力，又有利于改善電力系統的負荷平衡，并可降低線路損耗。
（5）可起調峰作用。聯網太陽能光伏系統是世界各發達國家在光伏應用領域競相發展的熱點和重點，是世界太陽能光伏發電的主流發展趨勢，市場巨大，前景廣闊。
2.并網發電系統的原理及組成
太陽能電池發電系統是利用光生伏打效應原理制成的，它是將太陽輻射能量直接轉換成電能的發電系統。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，太陽能電池方陣發出的電經過并網逆變器將電能直接輸送到交流電網上，或將太陽能所發出的電經過并網逆變器直接為交流負載供電。
圖2－1.并網發電原理圖
（1）太陽能電池組件
一個太陽能電池只能產生大約0.5伏的電壓，遠低于實際使用所需電壓。為了滿足實際應用的需要，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量的太陽能電池，這些太陽能電池通過導線連接。如一個組件上，太陽能電池的數量是36片，這意味著一個太陽能組件大約能產生17伏的電壓。
通過導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、防雹、防雨的能力，廣泛應用于各個領域和系統。當應用領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備。由于太陽能電池發出的是直流電，而一般的負載是交流負載，所以逆變器是不可缺少的。逆變器按運行方式，可分為獨立運行逆變器和并網逆變器。獨立運行逆變器用于獨立運行的太陽能電池發電系統，為獨立負載供電。并網逆變器用于并網運行的太陽能電池發電系統將發出的電能饋入電網。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太陽能并網發電系統設計
3.1設計總則
（1）太陽能并網發電系統在原有的線路基礎上增加，采取盡量不改造原有回路的原則。因此，將光伏系統的并網點選擇在并網點的低壓配電柜上。
（2）考慮到并網系統在安裝及使用過程中的安全及可靠性，在并網逆變器直流輸入加裝直流配電接線箱。
（3）并網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計
3.2.1電池組件
選用型號為120（34）P1447x663，主要參數為：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塊串聯成1路，共5路，需要120Wp規格組件90塊方陣總功率為：120x18x5=10800Wp。
太陽能電池方陣的主要技術參數為：
（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：
（1）采用高效率晶體硅太陽電池片，轉換效率高：≥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，抗機械強度高；
（4）采用高透光率鋼化玻璃封裝，透光率和機械強度高；
（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計
太陽能電池支架采用混凝土標樁、槽鋼底框、角鋼支架（見支架基礎圖、支架加工圖），支架傾角30度。
3.3并網逆變器
并網逆變器采用最大功率跟蹤技術，最大限度地把太陽能電池板轉換的電能送入電網。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，累計發電量、運行狀態、異常報警等各項電氣參數。同時具有標準電氣通訊接口，可實現遠程監控。具有可靠性高、具有多種并網保護功能（比如孤島效應等）、多種運行模式、對電網無諧波污染等特點。
根據以上要求選用德國進口Line Back ∑10KW并網逆變器。本逆變器的特征如下：
（1）無變壓器，實現了小型輕量化。
（2）功能模塊化，可根據需要制定出合理的安裝模塊。
（3）有自立運行功能。停電時自動進行自立運行，向負荷供電。
（4）自立運行或者并網運行時有相同容量的功率。
（5）由顯示單元，可顯示輸出功率、累計電量、運行狀態及異常等內容。
（6）帶有通信功能，使用GS標準計量軟件，可由PC機計量其電流、電壓等值。
（7）可全自動運行。
（8）主要技術參數為：
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.配電室設計
由于并網發電系統沒有蓄電池及太陽能充放電控制器及交直流配電系統，因此，如果條件允許的話可以將并網發電系統逆變器放在并網點的低壓配電室內，否則只要單獨建一座4~6平米的低壓配電室就可以了。
5.并網發電系統的防雷
為了保證系統在雷雨等惡劣天氣下能夠安全運行，要對這套系統采取防雷措施。主要有以下幾個方面：
（1）地線是避雷、防雷的關鍵，在進行配電室基礎建設和太陽電池方陣基礎建設的同時，選擇光電廠附近土層較厚、潮濕的地點，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，接地電阻應小于4歐姆。
（2）在配電室附近建一避雷針，高15米，并單獨做一地線，方法同上。
（3）太陽電池方陣電纜進入配電室的電壓為DC220V，采用PVC管地埋，加防雷器保護。此外電池板方陣的支架應保證良好的接地。
（4）并網逆變器交流輸出線采用防雷箱一級保護（并網逆變器內有交流輸出防雷器）。
6.系統建設及施工
項目的施工包括：配電室及太陽電池支架的基礎制作、配電室，太陽電池支架制作安裝、太陽能電池方陣的安裝、電氣設備的安裝調試、系統的并網運行調試。
6.1施工順序
基礎及配電室土建施工－太陽電池支架制作安裝－太陽電池方陣安裝調試—電氣儀表設備安裝調試－并網運行調試－試運行—竣工驗收。
6.2施工準備
6.2.1技術準備
技術準備是決定施工質量的關鍵因素，它主要進行以下幾方面的工作：
（1）先對實地進行勘測和調查，獲得當地有關數據并對資料進行分析匯總，做出切合實際的工程設計。
（2）準備好施工中所需規范，作業指導書，施工圖冊有關資料及施工所需各種記錄表格。
（3）組織施工隊熟悉圖紙和規范，做好圖紙初審記錄。
（4）技術人員對圖紙進行會審，并將會審中問題做好記錄。
（5）會同建設單位和設計部門對圖紙進行技術交底，將發現的問題提交設計部門和建設方，并由設計部門和建設方做出解決方案（書面）并做好記錄。
（6）確定和編制切實可行的施工方案和技術措施，編制施工進度表。
6.2.2現場準備
（1）物資的存放
準備一座臨時倉庫：主要貯存并網發電系統的逆變器、太陽電池、太陽電池支架、線纜及其它輔助性的材料。
（2）物資準備
施工前對太陽能電池組件、方陣支架、并網逆變器等設備進行檢查驗收，準備好安裝設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.設備安裝部分
7.1太陽電池組件安裝和檢驗
預埋太陽電池陣列架基柱，檢查其橫列水平度，符合標準再進行鐵架組裝。檢測單塊電池板電流、電壓，合格后進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，此項工作應由組件提供商技術人員完成。
7.2總體控制部分安裝
參照產品說明書的要求，對并網逆變器、太陽電池組件、交流電網的低壓配電室按相應順序連接，觀察并網逆變器的各項運行參數，并做好相應記錄，將實際運行參數和標稱參數做比較，分析其差距，為以后的調試做準備。
8.檢查和調試
（1）根據現場考察的要求，檢查施工方案是否合理，能否全面滿足要求。
（2）根據設計要求、供貨清單，檢查配套元件、器材、儀表和設備是否按照要求配齊，供貨質量是否符合要求。對一些工程所需的關鍵設備和材料，可視具體情況按照相關技術規范和標準在設備和材料制造廠或交貨地點進行抽樣檢查。
（3）現場檢查驗收：檢查太陽電池組件方陣水泥基礎、配電室施工質量是否符合要求，并做記錄。此項工作應由組件提供商技術人員完成。
（4）調試是按設備規格對已完成安裝的設備在各種工作模式下進行試驗和參數調節。系統調試按設備技術手冊中的規定和相關安全規范進行，完成后須達到或超過設備規格所包含的性能指標。如在調試中發現實際性能和手冊中的參數不符，設備供應商須采取措施進行糾正，達標后才具備驗收條件。
9.并網電站建設流程圖
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現場勘查、工程規劃、定位放線、場地平整 |
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太陽電池基礎
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電站配電室建設
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支架、太陽電池安裝
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電站圍欄建設
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電纜連接敷設
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設備安裝定位
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并網調試運行
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試運行
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驗 收
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圖2.并網電站建設流程圖
10.并網發電系統配置表
表10－1.10KW并網發電系統配置表
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序號
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名稱
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規格
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單位
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數量
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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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并網逆變器
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10KW
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臺
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1
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并網型3相4線
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4
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接線箱
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臺
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1
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9
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避雷器及接地設備
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套
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1
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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并網發電系統光電場配套圖紙
