平阴丁屯社区居民屋顶光伏并网5KW项目最终方案复习进程.doc

平阴丁屯社区居民屋顶光伏并网5KW项目最终方案

精品文档

平阴丁屯社区居民平顶房
5kW分布式光伏发电项目设计方案

设计单位：山东力诺瑞特新能源有限公司
地 址：济南市经十东路30766号
联系电话：[phone]
日 期：2015年9月
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目 录
第一章 项目概述 1
第二章 项目可行性分析 1
2.1气候概况 1
2.1.1 济南地区地理资源概况 1
2.1.2 太阳能资源分析 1
第三章 系统设计方案综述 3
3.1 方案简介 3
3.2 设计依据 3
3.3 厂址建设条件 3
3.3.1 项目安装环境情况 4
3.3.2 荷载条件 5
3.3.3 光伏阵列布局 6
3.4 项目电气原理 6
3.5 平顶屋支架安装方案 7
3.6 系统设备选型 8
3.6.1 组件选型及性能参数 9
3.6.2 并网逆变器 10
3.6.3交流配电柜 14
3.6.4 光伏专用电缆技术参数 13
3.6.5 监控系统 14
3.7 光伏方阵串联设计 16
3.8 并网接入方案 15
第四章 项目收益 17
4.1 投资规模 17
4.2 发电量计算 17
4.3经济效益 17
4.3.1 补贴收益 17
4.3.2 投资回收期 18
附表1：分布式发电并网流程表 22
附表2：并网申请表 23

第一章 项目概述
工程名称：
平阴丁屯社区居民平顶房5kW光伏并网发电项目
工程选址：
平阴丁屯社区
建设规模：
5kW分布式光伏发电
安装面积：
75平方米
并网电压：
220V低压侧并网
年平均发电量：
0.552万 Kwh
项目预计投资：
4.2万元
投资回收期：
6.5年
第二章 项目可行性分析
2.1平阴丁屯社区地理资源
平阴县地处东经116°12'至116°27' ，北纬36°1'至36°23'，位于山东省西部，属暖温带大陆性半湿润季风气候区。
概况
平阴日照时数累年平均为2371.2小时，日照率为53%。年平均气温13.6℃，无霜期204天，年平均降雨量640毫米。
2.2 太阳能资源分析
我国属世界上太阳能资源丰富的国家之一，全国总面积2/3以上地区年日照时数大于2000小时，全年辐射总量在91.7～2,333 kWh/m2年之间。

中国太阳能资源分布图
中国太阳年总辐射量指标表
资源带号
资源带分类
年总辐射量﹙MJ/（m2·a）﹚
Ⅰ
资源极丰富带
≥6300
Ⅱ
资源很丰富带
5040～6300
Ⅲ
资源丰富带
3780～5040
Ⅳ
资源一般带
＜3780
由全国太阳能资源分布图可知，济南市孝直镇丁屯社区太阳能资源属资源很丰富带，光照资源充足，适合开发光伏电站。

第三章 系统设计方案综述
3.1 方案简介
本项目为济南市平阴县孝直镇丁屯社区居民5kWp分布式光伏屋顶发电项目，山东力诺瑞特新能源有限公司设计，安装在居民的混泥土平屋顶上。根据屋顶可利用面积，设计安装山东力诺光伏高科技有限公司生产的LN240（30）-P-255型光伏组件20块，装机容量为5.1kWp。采用 “余电上网”的模式，即采用逆变单元将太阳电池方阵的直流电能转换成220V单相交流电，经交流配电柜并入国家电网。
3.2 设计依据
《民用建筑太阳能光伏系统应用技术规范》JGJ 203-2010
《太阳能光伏能源系统术语》GB2297
《光伏电站技术条件》 GB37/T 729-2007
《民用建筑设计通则》GB 50352-2005
《建筑结构荷载规范》GB 50009-2001
《屋面工程技术规范》GB 50345-2004
《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010
《建筑工程施工质量验收统一标准》GB 50300-2001
《建筑电气工程施工质量验收规范》GB 50303-2002
《钢结构工程施工质量验收规范》 GB50205-2001
《光伏系统并网技术要求》GB/T 19939-2005
《光伏发电站接入电力系统技术规范》GBZ 19964-2005
《光伏（PV）系统电网接口特征（IEC 61727:2004，MOD）》GB/T 20046-2005
《电能质量 公用电网谐波》GB/T 14549-1993
《电能质量 电压波动和闪变》GB 12326-2000
《电能质量 三相电压允许不平衡度》GB/T 15543-2008
《电能质量 电力系统供电电压允许偏差》GB 12325-2003
《混凝土结构后锚固技术规程》 JGJ 145-2004
《民用建筑电气设计规范》 JGJ 16-2008
《光伏（PV）组件安全鉴定》 GB/T 20047.1-2006
《电能计量装置技术管理规程》DL/T 448-2000
《安全标志及其使用导则》GB 2894-2008
《电气装置安装工程盘、柜及二次回路结线施工及验收规范》GB 50171
《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》GB 50168-2006
《综合布线系统工程验收规范》GB 50148-2010
《光伏电站设计规范》GB50797-2012
3.3 居民住址建设条件
3.3.1 项目安装环境情况

居民混凝土平面屋顶
3.3.2 荷载条件
根据光伏发电系统结构形式，本公司针对该项目的平屋顶太阳能光伏发电系统采用负重基础，支架按最佳倾斜角设计安装,载荷要求35kg/㎡。
3.3.3 光伏阵列布局
根据居民屋顶空间结构，甲方要求根据斜坡屋顶坡度安装集热器，我公司提出以下太阳能光伏电池板布局方案，组件布局如下图所示。

居民屋顶光伏组件总体排布图

3.4支架安装方案
平屋顶支架安装解决方案
在北半球，对应最大日照辐射接收量的平面为朝向正南，与水平面夹角度数与当地纬度相当的倾斜平面，固定安装的光伏组件要据此最佳角度倾斜安装。方阵倾角确定后，要注意南北向前后方阵间要留出合理的间距，以免前后出现阴影遮挡，前后间距为：冬至日（一年当中物体在太阳下阴影长度最长的一天）上午 9：00 到下午 3：00（此时间为太阳时间），光伏组件之间南北方向无阴影遮挡。固定方阵安装好后倾角不再调整。
计算当光伏方阵前后安装时的最小间距D，如下图所示：

光伏阵列间距设计示意图

一般确定原则：冬至当天早 9：00 至下午 3：00 光伏方阵不应被遮挡。
计算公式如下：
太阳高度角的公式：sina = sinfsind+cosfcosdcosw
太阳方位角的公式：sinβ = cosd sinw/cosa
式中：
f——当地纬度为36°；
d——为太阳赤纬，冬至日的太阳赤纬为-23.4°；
w——为时角，上午9:00的时角为-45°。
D = cosβ×L，L = H/tana，a = arcsin (sinfsind+cosfcosdcosw)，即：

基于当地纬度状况及屋顶实用空间面积，本系统采用双排横放光伏电池板并以32°倾角安装于对混凝土平面屋顶上，根据实际情况和客户需求。屋面光伏组件安装角度和原屋面角度平行，使用现浇或者预制水泥基础，支架材质4#热镀锌角钢，光伏组件固定导轨使用C型钢卡槽，并用压块和T型螺栓固定，其安装效果图下图所示。

平屋顶支架安装图

光伏组件安装侧面图及压块使用示意图
3.6系统设备选型
系统装机配置表
山东平阴孝直镇丁屯社区5KW光伏屋顶项目
安装位置
建筑区域
组件
安装数量
安装面积
安装功率
组件类型
功率（w）
块
平方米
KW
居民屋顶
多晶标板
255
20
32.54
5.1
系统配置清单
居民平房12kWp
序号
名称
型号
数量
单位
备注
1
光伏组件
LN240(30)P-3-255
20
块
力诺
2
光伏逆变器
GW4600-SS
1
台

3
光伏支架
Q235配套
1
套
定制
4
直流线缆
PV1-F 1╳4mm2
1
套

5
交流电缆
YJV-3*10+2*6mm2
1
套

6
交流配电柜
8KW
1
台
定制
7
PVC穿线管
（带固定管卡）
直流PVC-32
交流PVC-50
N
米

3.6.1 组件选型及性能参数
选用山东力诺光伏高科技有限公司生产的型号为LN240（30）-P-255型光伏组件。

LN240（30）-P-255型光伏组件
光伏组件参数表
编号
项目
参数
1
电池片
156*156
2
型号
LN240(30)P-3-255
3
尺寸结构
1640*992*40
4
重量
20.5kg
5
在AM1.5、1000W/m2、25°C的电池温度下的峰值参数
6
标准功率
255Wp
7
工作电压
30.76V
8
工作电流
8.29A
9
短路电流
8.76A
10
开路电压
38.32V
11
最大系统电压
1000V
12
峰值功率温度系数
-0.425%/℃
13
短路电流温度系数
0.064%/℃
14
开路电压温度系数
-0.319%/℃
15
温度范围
-40℃～+85℃
16
功率误差范围
+3％
17
表面最大承压
5400Pa
18
承受冰雹
直径25mm的冰球，冲击试验速度23m/s
19
接线盒防护等级
IP65
20
连接线长度
970mm
基于上述介绍，本工程中选用的LN240（30）-P-255型光伏组件无论是在质量方面还是在发电效率方面都具有很大的优势，符合选型要求。
3.6.2 并网逆变器

逆变器图片
逆变器技术参数表
GW4600-ss
直流输入
最大直流功率(W)
5400
最大直流电压(V)
580
MPPT电压范围(V)
125~550
启动电压(V)
125
最大直流电流(A)
20
输入路数
2
MPPT路数
2
直流端子类型
SUNCLIX / MC4 (可选)
交流输出
额定交流功率(W)
4600
最大交流功率(W)
5100
最大交流电流(A)
25
额定输出
50/60Hz;230Vac
输出范围
45~55Hz/55~65Hz; 180~270Vac
电流总谐波失真
<1%
功率因素
0.9超前~0.9滞后
电网类型
单项
效率
最大效率
97.8%
欧洲效率
>97.4%
MPPT效率
99.9%
保护
残余电流保护
集成
孤岛保护
集成
直流开关
集成(可选)
输出过流保护
集成
绝缘阻抗侦测
集成
证书标准
并网标准
 NB-T 32004
安规
 NB-T 32004
电磁兼容
 NB-T 32004, GB4824
常规参数
尺寸(宽x高x厚)
516*650*203mm
重量(kg)
39
安装方式
壁挂式
环境温度范围
-25~60°C (>45°C减载)
相对湿度
0~95%
最高工作海拔
2000m
防护等级
IP65
拓扑结构
无变压器
夜间自耗电(W)
<1
冷却方式
自然对流
噪音指数(dB)
<45
显示
4.0"LCD
通信方式
USB2.0; RS485或WiFi
质保期(年)
5/10/15/20/25(可选)
根据逆变器的有关参数可知，该型号逆变器具有效率高、智能型强的优点，并在抗干扰能力、环境适应能力、瞬时过载保护能力等方面均符合相关规范要求。
3.6.3交流配电柜
交流配电柜用与并网逆变器同交流电网的连接、防雷以及电能的计算。交流配电柜必须贴有防止触电标识，根据项目并网单元具体情况配置相应的交流防雷配电柜。
3.6.4 光伏专用电缆技术参数
光伏专用线缆的选型要具备耐热、耐光热老化，同时应具备优良的电气性能和机械性能，因此，对于光伏直流线缆选用以下型号。
名称：光伏专用电缆；
型号：PV1-F
导体材质：5类搅合镀锌铜丝
绝缘:交联低烟无卤阻燃聚烯烃双层绝缘           
护套: 交联低烟无卤阻燃聚烯烃               
温度范围：-40℃～+90℃干燥或潮湿
生产标准：欧标2PFG  1169               
20′000小时导体最大工作温度: 120℃
对于交流线缆部分，选用ZR-YJV（交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆）。交联聚乙烯绝缘电力电缆具有卓越的热-机械性能，优异的电气性能和耐化学腐蚀性能，还具有结构简单，重量轻，敷设不受落差限制等优点，是目前广泛应用于城市电网，矿山和工厂的新颖电缆。
电缆的绝缘-交联聚乙烯是利用化学方法和物理方法使线型分子结构的聚乙烯转化为立体网状结构的交联聚乙烯，从而大幅度的提高了聚乙烯的热机械性，从而保持了优异的电气性能。
交联聚乙烯绝缘电力电缆导体最高额定工作温度为90℃，比聚氯乙烯绝缘，聚乙烯绝缘电缆均高，所以电缆的载流量也进一步提高。
交流YJV线缆相关特性如下：
工频额定UO/U为0.6/1KV。
电缆导体允许长期最高工作温度为90℃。
短路时（最长持续时间不超过5s）电缆导体的最高温度不超过250℃。.
电缆敷设时环境温度应不低于0℃。
电缆弯曲半径：不小于电缆外径的15倍。
3.6.5 监控系统
并网发电的监控分为远程监控和现场监控，其监控功能如下：
1) 控制中心能够通过监控装置采集光伏电站逆变器和电池方阵运行时相关的实时数据，并对系统运行状态进行详细记录。监控装置具有自诊断功能，能够接收控制中心的指令，并对逆变器和配电柜发送相应数据执行操作。
2) 监控装置能够依据光伏电站所处位置的通讯条件，将采集数据或状态信息通过调制解调器、GSM或因特网三种方式之一把信息传递给远程控制中心。
3) 监控中心的工作站配有实时数据分析软件包与故障分析软件包，实时数据分析软件包可显示电站中逆变器和电池方阵的相关参数，同时显示系统的运行曲线。故障分析软件包可判断出系统中逆变器或电池方阵运行时出现的故障情况及位置，同时发出相应的声光报警。
4) 监控装置能够采集的量和执行的操作：①数据采集量包括：光伏电站输出的电压、电流、频率、总功率值和三相电压的不平衡度。逆变器的各种故障信息、工作状态；电池方阵的输出电压、电流。②执行的控制操作：按指定地址切断逆变器的输出；电池方阵的电压输出。③信息数据的存储：能够将装置的采集数据和逆变器的故障信息进行存储；可人工进行查阅，并以数据报表的形式打印出来。
3.7光伏方阵串联设计
本项目采用的组件与逆变器有关参数如下：
（1）255W多晶组件：工作电压30.76V，工作电流8.29A，开路电压38.32V，开路电压温度系数-0.336%/℃。
（2）GW4600-SS逆变器：应用于本系统三相交流输出功率5kW,最大直流输入电压580V，MPPT电压范围125V～550V，最大输入电流（A端/B端）22A/11A，最大并联组串数（A端/B端）4/2。
计算：
（1）5kW方阵需要电池组件数量=5000W/255W≈20块。
（2）MPPT中点电压=（125V+550V）/2=288V。
（3）采用10块组件为1个电池串，构成2个电池阻串连接逆变器。
（4）校核温度变化对组件的额定工作电压是否超出MPPT范围。
3.8 并网接入方案
本工程适用于《国家电网分布式光伏电站组合接入系统方案》XGF380-Z-Z1方案。

并网接入方案示意图

第四章 项目收益
4.1 投资规模
5kW分布式光伏发电项目需要安装面积75平方米，混泥土屋顶足够安装电池板，按照当地的年有效日照特点估算该规模的并网电站的年平均发电量可达4700度电。项目总投资预计为4.2万元。
4.2 发电量计算
经查阅济南市水平面上平均峰值日照时数为4.27h，水泥屋顶支架采用32°倾角安装。根据客户要求，安装角度为14度
系统年发电量为：8.16kW×4.25h×0.8×365≈1.0127万kWh/年。因组件 25年内逐渐衰减 20%，故 25年均发电量为0.91万kWh/年。
4.3经济效益
4.3.1 补贴收益
目前分布式光伏发电的收益分为三部分，一部分是国家补贴、一部分是自发自用抵消的用电费用、一部分是反送电量的脱硫燃煤收购电价。根据分布式光伏发电的并入方式，具体分为自发自用（所发电量全部供给自己的负载）、自发自用余电上网（优先供给自己负载，多余电量并入电网）、全部上网（所发电量全部并入电网）三种并入模式。根据不同模式补贴收益不同，其中自发自用的补贴收益为（本地电价+分布式光伏发电国家补贴）×全部发电量；自发自用余电上网的补贴收益为（自发自用的比例×本地电价+分布式光伏发电国家补贴+上网比例×脱硫燃煤收购电价）×全部发电量；全部上网执行光伏分区上网电价政策，补贴收益为光伏上网电价，计算公式为（电网企业支付的脱硫燃煤电价+光伏上网电价与脱硫燃煤电价的差额补国家补贴0.42元/度，山东省补贴0.05元/度
余电上网部分
脱硫燃煤电价
贴）×全部发电量。
为促进光伏发电的发展国家发改委自2013年推出多项支持政策，随着光伏产品价格的下降国家发改委的支持政策也不断调整，当前分布式光伏发电政策补贴为按照0.42元/kwh实行度电补贴，即用户安装的光伏系统每发出1kwh电能国家电网就向用户支付0.42元，补贴期限为20年，山东省内为0.05元/kwh，且针对全部上网模式执行光伏分区上网电价政策，平阴区补贴收益为光伏上网电价1.05元/Kwh根据以上分析，本项目平均每年可获得的收益为0.54万元。
4.3.2 投资回收期
收益分析表
5.1kWp用户侧并网电站收益分析
安装容量
（kWp）
电站类型
安装地点
效率
5.1
分布式
山东
80.0%
初步EPC投资成本
（元/W）
总投资
（万元）
安装倾角
（°）
前后间距
（mm）
4.5
4.5
14

总占地面积
（m2）
并网电压
(V)
自发自用比例
(%)
上网脱硫电价
（元/度）
75
380
0.00%
1.05
自用电价
（元/度）
国家补贴
（元/度）
地方补贴
（元/度）
折合电价
（元/度）
0.55
0.00
0.00
1.02
斜面峰值日照时数
(h)
峰值日照时数
(KWh/m2/year)
增值税
(50%即征即退)
运维成本
(%)
4.27
1231.25
8.50%
1.50%
年份
组件效率
（%）
年发电量
（kWh）
全部并网收益
(元/年)
1
100.00%
6156
6464
2
99.00%
6095
6399
3
98.00%
6033
6335
4
97.00%
5971
6270
5
96.00%
5910
6205
6
95.20%
5860
6153
7
94.40%
5811
6102
8
93.60%
5762
6050
9
92.80%
5713
5998
10
92.00%
5663
5946
11
91.20%
5614
5895
12
90.40%
5565
5843
13
89.60%
5516
5791
14
88.80%
5466
5740
15
88.00%
5417
5688
16
87.20%
5368
5636
17
86.40%
5319
5584
18
85.60%
5269
5533
19
84.80%
5220
5481
20
84.00%
5171
5429
21
83.20%
5122
2817
22
82.40%
5072
2790
23
81.60%
5023
2762
24
80.80%
4974
2735
25
80.00%
4925
2708
25年总发电量
（万kWh）
平均每年发电量
（万kWh）
25年总收益
（万元）
平均每年收益
（万元）
13.8
0.552
12.96
0.54
投资回收年限
（年）
内部收益率
（%）
系统寿命
（年）
系统质保期
（年）
6.5
15.0%
25.0
3.0
1.8年回收所有成本，已考虑维护费用和发电损耗，对于25年使用寿命，内部收益率超过0.15是一种很好的投资，收益稳定；2. 未考虑电价上升趋势，其实际回收年限更短；3. 环保效益明显，减少温室气体排放尤为明显，此外，自身发电过程不会产生二次污染，无废水废气排放； 4. 维护简单方便，清理和紧固；5. 有助于电网调峰，减少甚至杜绝峰值限电时间，且系统发电时间正是执行峰值电价的时间段，保证收益

另外根据电电价的上升趋势，常规电价 2000年以来以每年 4%的幅度上涨，而在今后10年内将以5-7%的速度上涨，随着煤炭价格的快速上涨，电价上涨速度将会越来越快。通过科学的分析，在25年中的平均电价为1.8646元/kWh，则整个工程的的投资回收期会大大缩短。

常规电价发展趋势图

附表1 分布式发电并网流程表

附表2：并网申请表
项目编号

申请日期
2015年 月 日
项目名称
8kWP屋顶光伏并网发电项目
项目地址

项目投资方

项目联系人

联系人电话

联系人地址

装机容量
投产规模 KWP
意向并网
电压等级
□ 10（6）KV
本期规模 KWP
□ 380V
终期规模 KWP
□ 其他
发电电量意向
消纳方式
□ 全部自用
意向
并网点
□ 用户侧（ 个）
□ 全部上网
□ 公共电网（ 个）
□ 自发自用余电上网

计划开工时间
2015年 月 日
计划投产时间
2015年 月 日
核准要求
□省级□地市级□其他□不需要核准
下述内容由选择自发自用，余电上网的项目业主填写

用电情况
月用电量（ kwh）
装接容量（ 万KVA）

主要用电设备
空调、照明、厂房设备用电等

业主提供
资料清单
1. 经办人身份证原件及复印件和法人委托书原件（或法人身份证原件及复印件）。
2. 企业法人营业执照（或个人户口本）,土地证，房产证等项目合法性支持文件。
3. 政府投资主管部门同意项目开展前期工作的批复（需核准项目）。
4. 项目前期工作相关资料
本表中的信息及提供的文件真实准确，谨此确认。
申请单位：（公章）
申请个人：（经办人签字）
2015年 月 日
客户提供的文件已审核，并网申请已受理，谨此确认。

受理单位：（公章）
2015年 月 日
受理人

受理日期
年月日
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2． 本表1式2份，双方各执1份