10kw太阳能并网系统关键技术专项方案.doc

10KW太阳能并网发电系统
摘要：本文对10KW太阳能并网发电系统进行了研究和设计，整个设计涉及了电池组件及其支架、逆变器、配电室、系统防雷保护等各个某些设计，并且对系统安装、调试、验收做了详细安排。这套系统具备转换效率高、供电稳定可靠、安装以便、勿需维护等特点。对于常规电一种补充和代替，这种环保新能源会得到越来越广泛应用。太阳能并网发电是太阳能电源发展方向，代表了21世纪最具吸引力能源运用技术。当前，大规模运用太阳能并网发电在许多发达国家已经成为现实。

核心词：太阳能、并网发电，逆变器、转换效率

10KW Photovoltaic grid-connected system
Abstract:This article made design and research about 10KW Photovoltaic grid-connected system. The whole design not only involves module，support structure of solar module，inverter and cable，but also offered the installation，commissioning and test. This system takes advantage of reliable supplying，convenient installation，high efficiency and free maintenance，has been used widely and is compensation of normal power supply. Photovoltaic grid-connected system is the trend of solar energy development，representing the energy utilization technology in the 21 century. A lot of photovoltaic grid-connected systems have been used in developed countries.
Key words：solar；grid-connected；inverter；conversion efficiency.

10KW太阳能并网发电系统
1.太阳能并网发电系统简介
太阳能并网发电系统通过把太阳能转化为电能，不通过蓄电池储能，直接通过并 网逆变器，把电能送上电网。太阳能并网发电代表了太阳能电源发展方向，是21世纪最具吸引力能源运用技术。与离网太阳能发电系统相比，并网发电系统具备如下长处：
（1）运用清洁干净、可再生自然能源太阳能发电，不耗用不可再生、资源有限含碳化石能源，使用中无温室气体和污染物排放，与生态环境和谐，符合经济社会可持续发展战略。
（2）所发电能馈入电网，以电网为储能装置，省掉蓄电池，比独立太阳能光伏系统建设投资可减少达３５％一４５％，从而使发电成本大为减少。省掉蓄电池并可提高系统平均无端障时间和蓄电池二次污染。
（3）光伏电池组件与建筑物完美结合，既可发电又能作为建筑材料和装饰材料，使物质资源充分运用发挥各种功能，不但有助于减少建设费用，并且还使建筑物科技含量提高、增长“卖点”。
（4）分布式建设，就近就地分散发供电，进入和退出电网灵活，既有助于增强电力系统抵抗战争和灾害能力，又有助于改进电力系统负荷平衡，并可减少线路损耗。
（5）可起调峰作用。联网太阳能光伏系统是世界各发达国家在光伏应用领域竞相发展热点和重点，是世界太阳能光伏发电主流发展趋势，市场巨大，前景辽阔。
2.并网发电系统原理及构成
太阳能电池发电系统是运用光生伏打效应原理制成，它是将太阳辐射能量直接转换成电能发电系统。它重要由太阳能电池方阵和逆变器两某些构成。如下图所示:白天有日照时，太阳能电池方阵发出电通过并网逆变器将电能直接输送到交流电网上，或将太阳能所发出电通过并网逆变器直接为交流负载供电。

图2－1.并网发电原理图
（1）太阳能电池组件
一种太阳能电池只能产生大概0.5伏电压，远低于实际使用所需电压。为了满足实际应用需要，需要把太阳能电池连接成组件。太阳能电池组件包括一定数量太阳能电池，这些太阳能电池通过导线连接。如一种组件上，太阳能电池数量是36片，这意味着一种太阳能组件大概能产生17伏电压。
通过导线连接太阳能电池被密封成物理单元被称为太阳能电池组件，具备一定防腐、防风、防雹、防雨能力，广泛应用于各个领域和系统。当应用领域需要较高电压和电流而单个组件不能满足规定期，可把各种组件构成太阳能电池方阵，以获得所需要电压和电流。
（2）直流/交流逆变器
将直流电变换成交流电设备。由于太阳能电池发出是直流电，而普通负载是交流负载因此逆变器是不可缺少。逆变器按运营方式，可分为独立运营逆变器和并网逆变器。独立运营逆变器用于独立运营太阳能电池发电系统，为独立负载供电。并网逆变器用于并网运营太阳能电池发电系统将发出电能馈入电网。逆变器按输出波形又可分为方波逆变器和正弦波逆变器。
3.10KW太阳能并网发电系统设计
3.1设计总则
（1）太阳能并网发电系统在原有线路基本上增长，采用尽量不改造原有回路原则。因而，将光伏系统并网点选取在并网点低压配电柜上。
（2）考虑到并网系统在安装及使用过程中安全及可靠性，在并网逆变器直流输入加装直流配电接线箱。
（3）并网逆变器采用三相四线制输出方式。
3.2电池组件及方阵支架设计
3.2.1电池组件
选用型号为120（34）P1447x663，重要参数为：输出峰值功率120Wp、峰值电压17V、峰值电流7.05、开路电压22V、短路电流7.5A。
太阳能电池由18块串联成1路，共5路，需要120Wp规格组件90块方阵总功率为：120x18x5=10800Wp。
太阳能电池方阵重要技术参数为：
（1）工作电压306V，开路电压396V；
（2）工作电流35A，短路电流37.5A；
（3）转换效率不不大于14%；
（4）工作温度-40℃～90℃。
太阳能电池方阵重要特点：
（1）采用高效率晶体硅太阳电池片，转换效率高：≥14%；
（2）使用寿命长：≥25年，衰减小；
（3）采用无螺钉紧固铝合金边框，便于安装，抗机械强度高；
（4）采用高透光率钢化玻璃封装，透光率和机械强度高；
（5）采用密封防水多功能接线盒。
3.2.2方阵支架及光电场设计
太阳能电池支架采用混凝土标桩、槽钢底框、角钢支架（见支架基本图、支架加工图），支架倾角30度。
3.3并网逆变器
并网逆变器采用最大功率跟踪技术，最大限度地把太阳能电池板转换电能送入电网。逆变器自带显示单元可显示太阳能电池方阵电压、电流，逆变器输出电压、电流、功率，合计发电量、运营状态、异常报警等各项电气参数。同步具备原则电气通讯接口，可实现远程监控。具备可靠性高、具备各种并网保护功能例如孤岛效应等）、各种运营模式、对电网无谐波污染等特点。
依照以上规定选用德国进口Line Back ∑10KW并网逆变器。本逆变器特性如下：
（1）无变压器，实现了小型轻量化。
（2）功能模块化，可依照需要制定出合理安装模块。
（3）有自立运营功能。停电时自动进行自立运营，向负荷供电。
（4）自立运营或者并网运营时有相似容量功率。
（5）由显示单元，可显示输出功率、合计电量、运营状态及异常等内容。
（6）带有通信功能，使用GS原则计量软件，可由PC机计量其电流、电压等值。
（7）可全自动运营。
（8）重要技术参数为：
额定容量：10KVA；
直流额定电压：300V，直流额定电流：37A；
直流电压输入范畴：160V―480V；
交流输出功率因数0.99，频率50Hz，三相AC220V；
输出电流失真度：THD＜5％，各次THD＜3％；
逆变器效率＞90%。
4.配电室设计
由于并网发电系统没有蓄电池及太阳能充放电控制器及交直流配电系统，因而，如果条件容许话可以将并网发电系统逆变器放在并网点低压配电室内，否则只要单独建一座4~6平米低压配电室就可以了。
5.并网发电系统防雷
为了保证系统在雷雨等恶劣天气下可以安全运营，要对这套系统采用防雷办法。重要有如下几种方面：
（1）地线是避雷、防雷核心，在进行配电室基本建设和太阳电池方阵基本建设同步，选取光电厂附近土层较厚、潮湿地点，挖一2米深地线坑，采用40扁钢，添加降阻剂并引出地线，引出线采用35mm2铜芯电缆，接地电阻应不大于4欧姆。
（2）在配电室附近建一避雷针，高15米，并单独做一地线，办法同上。
（3）太阳电池方阵电缆进入配电室电压为DC220V，采用PVC管地埋，加防雷器保护。此外电池板方阵支架应保证良好接地。
（4）并网逆变器交流输出线采用防雷箱一级保护（并网逆变器内有交流输出防雷器）。
6.系统建设及施工
项目施工涉及：配电室及太阳电池支架基本制作、配电室，太阳电池支架制作安装、太阳能电池方阵安装、电气设备安装调试、系统并网运营调试。
6.1施工顺序
基本及配电室土建施工－太阳电池支架制作安装－太阳电池方阵安装调试—电气仪表设备安装调试－并网运营调试－试运营—竣工验收。
6.2施工准备
6.2.1技术准备
技术准备是决定施工质量核心因素，它重要进行如下几方面工作：
（1）先对实地进行勘测和调查，获得本地关于数据并对资料进行分析汇总，做出切合实际工程设计。
（2）准备好施工中所需规范，作业指引书，施工图册关于资料及施工所需各种登记表格。
（3）组织施工队熟悉图纸和规范，做好图纸初审记录。
（4）技术人员对图纸进行会审，并将会审中问题做好记录。
（5）会同建设单位和设计部门对图纸进行技术交底，将发现问题提交设计部门和建设方，并由设计部门和建设方做出解决方案（书面）并做好记录。
（6）拟定和编制切实可行施工方案和技术办法，编制施工进度表。
6.2.2现场准备
（1）物资存储
准备一座暂时仓库：重要贮存并网发电系统逆变器、太阳电池、太阳电池支架、线缆及其他辅助性材料。
（2）物资准备
施工前对太阳能电池组件、方阵支架、并网逆变器等设备进行检查验收，准备好安装设施及使用各种施工所需重要原材料和其她辅助性材料。
7.设备安装某些
7.1太阳电池组件安装和检查
预埋太阳电池阵列架基柱，检查其横列水平度，符合原则再进行铁架组装。检测单块电池板电流、电压，合格后进行太阳电池组件安装。最后检查接地线、铁架紧固件与否紧固，太阳电池组件接插头与否接触可靠，接线盒、接插头须进行防水解决。检测太阳电池组件阵列空载电压与否正常，此项工作应由组件提供商技术人员完毕。
7.2总体控制某些安装
参照产品阐明书规定，对并网逆变器、太阳电池组件、交流电网低压配电室按相应顺序连接，观测并网逆变器各项运营参数，并做好相应记录，将实际运营参数和标称参数做比较，分析其差距，为后来调试做准备。
8.检查和调试
（1）依照现场考察规定，检查施工方案与否合理，能否全面满足规定。
（2）依照设计规定、供货清单，检查配套元件、器材、仪表和设备与否按照规定配齐，供货质量与否符合规定。对某些工程所需核心设备和材料，可视详细状况按照有关技术规范和原则在设备和材料制造厂或交货地点进行抽样检查。
（3）现场检查验收：检查太阳电池组件方阵水泥基本、配电室施工质量与否符合规定，并做记录。此项工作应由组件提供商技术人员完毕。
（4）调试是按设备规格对已完毕安装设备在各种工作模式下进行实验和参数调节。系统调试按设备技术手册中规定和有关安全规范进行，完毕后须达到或超过设备规格所包括性能指标。如在调试中发现实际性能和手册中参数不符，设备供应商须采用办法进行纠正，达标后才具备验收条件。

9.并网电站建设流程图
现场勘查、工程规划、定位放线、场地平整
太阳电池基本
电站配电室建设
支架、太阳电池安装
电站围栏建设

电缆连接敷设
设备安装定位
并网调试运营
试运营
验 收

图2.并网电站建设流程图

10.并网发电系统配备表
表10－1.10KW并网发电系统配备表
序号
名称
规格
单位
数量
备注
1
太阳电池组件
120W
块
90

2
支架线缆

套
5

3
并网逆变器
10KW
台
1
并网型3相4线
4
接线箱

台
1

9
避雷器及接地设备

套
1
避雷针高规定15米
10
配电室

平方米
4~6
如有配电室则不考虑
11.10KW并网发电系统光电场配套图纸
阐明：光电场详细设计方案将在实地考察后详细设计。
配套图纸：整体方阵正视图、单体侧视图、方阵正视图、方阵侧视图。

参照文献：
［1］黄俊，王兆安．电力电子技术．西安交通大学出版社，
［2］黄丽华，纪建伟等．电力系统分析．中华人民共和国水利水电出版社，
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［4］张秀然等编．电工技术．机械工业出版社，1986
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［6］王永东．固定式光伏方阵日照性能．太阳能学报，第3期
［7］王春学．太阳能在并网发电中应用．机械工业出版社，
［8］朴在林等编．变电所电器某些．中华人民共和国水利水电出版社，
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［10］汤叶华．光伏技术发呈现状．可再生能源，第3期
［11］焦在强．单级式并网逆变器．可再生能源，第5期
［12］彭丽新．太阳能运用技术．化学工业出版社，1月