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1、 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： 日 期：9月 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 设计根据 3 3.3 厂址建设条件 3 3.3.1 项目安装环境状况 4 3.3.2 荷载条件 5 3.3.3 光伏阵列布局
2、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
3、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 项目预测投资： 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
4、平均降雨量640毫米。 2.2 太阳能资源分析 国内属世界上太阳能资源丰富国家之一，全国总面积2/3以上地区年日照时数不不大于小时，全年辐射总量在91.7～2,333 kWh/m2年之间。 中华人民共和国太阳能资源分布图 中华人民共和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 资源普通带 ＜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，光照资源充分，适合开发光伏电站。
5、 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，安装在居民混泥土平屋顶上。依照屋顶可运用面积，设计安装山东力诺光伏高科技有限公司生产LN240（30）-P-255型光伏组件20块，装机容量为5.1kWp。采用 “余电上网”模式，即采用逆变单元将太阳电池方阵直流电能转换成220V单相交流电，经交流配电柜并入国家电网。 3.2 设计根据 《民用建筑太阳能光伏系统应用技术规范》JGJ 203- 《太阳能光伏能源系统术语》GB2297 《光伏电站技术条件》 GB37/T 729- 《民用
6、建筑设计通则》GB 50352- 《建筑构造荷载规范》GB 50009- 《屋面工程技术规范》GB 50345- 《建筑物防雷设计规范》GB50057- 《建筑工程施工质量验收统一原则》GB 50300- 《建筑电气工程施工质量验收规范》GB 50303- 《钢构造工程施工质量验收规范》 GB50205- 《光伏系统并网技术规定》GB/T 19939- 《光伏发电站接入电力系统技术规范》GBZ 19964- 《光伏（PV）系统电网接口特性（IEC 61727:，MOD）》GB/T 6- 《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》
7、GB 12326- 《电能质量 三相电压容许不平衡度》GB/T 15543- 《电能质量 电力系统供电电压容许偏差》GB 12325- 《混凝土构造后锚固技术规程》 JGJ 145- 《民用建筑电气设计规范》 JGJ 16- 《光伏（PV）组件安全鉴定》 GB/T 7.1- 《电能计量装置技术管理规程》DL/T 448- 《安全标志及其使用导则》GB 2894- 《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- 《综合布线系统工程验收规范》GB 50148- 《光伏电站设计规范》GB507
8、97- 3.3 居民住址建设条件 3.3.1 项目安装环境状况 居民混凝土平面屋顶 3.3.2 荷载条件 依照光伏发电系统构造形式，我司针对该项目平屋顶太阳能光伏发电系统采用负重基本，支架按最佳倾斜角设计安装,载荷规定35kg/㎡。 3.3.3 光伏阵列布局 依照居民屋顶空间构造，甲方规定依照斜坡屋顶坡度安装集热器，我公司提出如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，相应最大日照辐射接受量平面为朝向正南，与水平面夹角度数与本地纬度相称倾斜
9、平面，固定安装光伏组件要据此最佳角度倾斜安装。方阵倾角拟定后，要注意南北向先后方阵间要留出合理间距，以免先后浮现阴影遮挡，先后间距为：冬至日（一年当中物体在太阳下阴影长度最长一天）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节。 计算当光伏方阵先后安装时最小间距D，如下图所示： 光伏阵列间距设计示意图 普通拟定原则：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： 太阳高度角公式：sina = sinfsind+cosfcosdcosw 太阳方位角公式：sinβ = cos
10、d sinw/cosa 式中： f——本地纬度为36°； d——为太阳赤纬，冬至日太阳赤纬为-23.4°； w——为时角，上午9:00时角为-45°。 D = cosβ×L，L = H/tana，a = arcsin (sinfsind+cosfcosdcosw)，即： 基于本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，依照实际状况和客户需求。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本，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
11、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 系统装机配备表 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 系统配备清单 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
12、 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 尺寸构造 1640*99
13、2*40 4 重量 20.5kg 5 在AM1.5、1000W/m2、25°C电池温度下峰值参数 6 原则功率 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 温度范畴 -40℃～+85℃ 16 功率误差范畴 +3％ 17 表面最大承压 5400Pa 18 承受冰雹 直
14、径25mm冰球，冲击实验速度23m/s 19 接线盒防护级别 IP65 20 连接线长度 970mm 基于上述简介，本工程中选用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备很大优势，符合选型规定。 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电压范畴(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
15、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 输出范畴 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 残存电流保护 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 证书原则 并网原则 NB-T 3 安规 NB-T
16、 3 电磁兼容 NB-T 3，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 环境温度范畴 -25~60°C (>45°C减载) 相对湿度 0~95% 最高工作海拔 m 防护级别 IP65 拓扑构造 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) 依照逆变器关于参数可知，该型号逆变器具备效率高、智能型强长处，并在抗干扰能
17、力、环境适应能力、瞬时过载保护能力等方面均符合有关规范规定。 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连接、防雷以及电能计算。交流配电柜必要贴有防止触电标记，依照项目并网单元详细状况配备相应交流防雷配电柜。 3.6.4 光伏专用电缆技术参数 光伏专用线缆选型要具备耐热、耐光热老化，同步应具备优良电气性能和机械性能，因而，对于光伏直流线缆选用如下型号。 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 温度范畴：-40℃
18、～+90℃干燥或潮湿 生产原则：欧标2PFG 1169 20′000小时导体最大工作温度: 120℃ 对于交流线缆某些，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备卓越热-机械性能，优秀电气性能和耐化学腐蚀性能，还具备构造简朴，重量轻，敷设不受落差限制等长处，是当前广泛应用于都市电网，矿山和工厂新颖电缆。 电缆绝缘-交联聚乙烯是运用化学办法和物理办法使线型分子构造聚乙烯转化为立体网状构造交联聚乙烯，从而大幅度提高了聚乙烯热机械性，从而保持了优秀电气性能。 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
19、烯绝缘，聚乙烯绝缘电缆均高，因此电缆载流量也进一步提高。 交流YJV线缆有关特性如下： 工频额定UO/U为0.6/1KV。 电缆导体容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：不不大于电缆外径15倍。 3.6.5 监控系统 并网发电监控分为远程监控和现场监控，其监控功能如下： 1) 控制中心可以通过监控装置采集光伏电站逆变器和电池方阵运营时有关实时数据，并对系统运营状态进行详细记录。监控装置具备自诊断功能，可以接受控制中心指令，并对逆变器和配电柜发送相应数据执行操作。 2
20、) 监控装置可以根据光伏电站所处位置通讯条件，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有关参数，同步显示系统运营曲线。故障分析软件包可判断出系统中逆变器或电池方阵运营时浮现故障状况及位置，同步发出相应声光报警。 4) 监控装置可以采集量和执行操作：①数据采集量涉及：光伏电站输出电压、电流、频率、总功率值和三相电压不平衡度。逆变器各种故障信息、工作状态；电池方阵输出电压、电流。②执行控制操作：按指定地址切断逆变器输出；电池方阵电压输出。③
21、信息数据存储：可以将装置采集数据和逆变器故障信息进行存储；可人工进行查阅，并以数据报表形式打印出来。 3.7光伏方阵串联设计 本项目采用组件与逆变器关于参数如下： （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电压范畴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）MPP
22、T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额定工作电压与否超过MPPT范畴。 3.8 并网接入方案 本工程合用于《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，按照本地年有效日照特点估算该规模并网电站年平均发电量可达4700度电。项目总投资预测为4.2万元。 4.2 发电量计
23、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。依照客户规定，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 当前分布式光伏发电收益分为三某些，一某些是国家补贴、一某些是自发自用抵消用电费用、一某些是反送电量脱硫燃煤收购电价。依照分布式光伏发电并入方式，详细分为自发自用（所发电量所有供应自己负载）、自发自用余电上网（优先供应自己负载，多余电量并入电网）、所有上网（所发电量所有并入
24、电网）三种并入模式。依照不同模式补贴收益不同，其中自发自用补贴收益为（本地电价+分布式光伏发电国家补贴）×所有发电量；自发自用余电上网补贴收益为（自发自用比例×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）×所有发电量；所有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（电网公司支付脱硫燃煤电价+光伏上网电价与脱硫燃煤电价差额补国家补贴0.42元/度，山东省补贴0.05元/度 余电上网某些 脱硫燃煤电价 贴）×所有发电量。 为增进光伏发电发展国家发改委自推出多项支持政策，随着光伏产品价格下降国家发改委支持政策也不断调节，当前分布式光伏发电政策补贴为按照
25、0.42元/kwh实行度电补贴，即顾客安装光伏系统每发出1kwh电能国家电网就向顾客支付0.42元，补贴期限为，山东省内为0.05元/kwh，且针对所有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依照以上分析，本项目平均每年可获得收益为0.54万元。 4.3.2 投资回收期 收益分析表 5.1kWp顾客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 （°） 先后间距 （mm） 4.5 4.5 14
26、 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） 所有并网收益 (元/年) 1 100.00%
27、 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.
28、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
29、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是一种较好投资，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. 维护简朴以便，清理和紧固；5. 有助于电网调峰，
30、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时间段，保证收益 此外依照电电价上升趋势，常规电价 以来以每年 4%幅度上涨，而在此后内将以5-7%速度上涨，随着煤炭价格迅速上涨，电价上涨速度将会越来越快。通过科学分析，在25年中平均电价为1.8646元/kWh，则整个工程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 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
31、 装机容量 投产规模 KWP 意向并网 电压级别 □ 10（6）KV 本期规模 KWP □ 380V 终期规模 KWP □ 其她 发电电量意向 消纳方式 □ 所有自用 意向 并网点 □ 顾客侧（ 个） □ 所有上网 □ 公共电网（ 个） □ 自发自用余电上网 筹划开工时间 月 日 筹划投产时间 月 日 核准规定 □省级□地市级□其她□不需要核准 下述内容由选取自发自用，余电上网项目业主填写 用电状况 月用电量（ kwh） 装接容量（ 万KVA） 重
32、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. 公司法人营业执照（或个人户口本）,土地证，房产证等项目合法性支持文献。 3. 政府投资主管部门批准项目开展前期工作批复（需核准项目）。 4. 项当前期工作有关资料 本表中信息及提供文献真实精确，谨此确认。 申请单位：（公章） 申请个人：（经办人签字） 月 日 客户提供文献已审核，并网申请已受理，谨此确认。 受理单位：（公章） 月 日 受理人 受理日期 年月日 告知事项： 1． 本表信息由客服中心录入，申请单位（个人顾客经办人）与客服中心签章确认; 2． 本表1式2份，双方各执1份
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