第一节、***屋顶分布式光伏项目设计方案

一、项目概况

1、项目地址

本项目位于***********（一社、二社、三社）。

2、项目概况

***共三个社区，***一社共60户，屋顶面积约平方米，***二社共户，屋顶面积约平方米，***三社共97户，屋顶面积约平方米，***委会屋顶面积平方米，合计平方米。

二、设计依据

《光伏（PV）发电系统过电压保护—导则》SJ/T-

《光伏系统并网技术要求》GB/T-

《光伏发电站接入电力系统的技术规定》GB/Z-

《光伏系统电网接口特性》GB/T-

《电能质量电压波动和闪变》（IEC：）GB-

《电能质量电力系统供电电压允许偏差》GB-

《电能质量公用电网谐波》GB／T-

《建筑物防雷设计标准》GB-

《电能计量装置技术管理规程》DL/T-

《电力工程电缆设计规范》GB-

《3.6kV～40.5kV交流金属封闭开关设备和控制设备》DL/T-

《电能质量三相电压允许不平衡度》GB/T-

《电能质量电力系统频率允许偏差》GB/T-

外壳防护等级（IP代码）GB-

低压电器外壳防护等级GB/T.2-

电力工程直流系统设计技术规程DL/T-

三、设计方案

1、设计说明

***位于经度**，维度**，平均海拔高度**m，常年日照时间长，太阳能资源丰富，据NASA统计数据，最佳倾角为37.37°，倾斜面总敷量为.5（Kwh/m2），单位面积装机容量.4(Kwh/Kw)。

2、系统总体方案及发电量计算

2.1、屋顶可用面积

***共三个社区，***一社共60户，屋顶面积约平方米，***二社共户，屋顶面积约平方米，***三社共97户，屋顶面积约平方米，***委会屋顶面积平方米，合计平方米，均可用来布置光伏。

图5.1-1***一社屋顶示意图

图5.1-2***二社屋顶示意图

图5.1-3***三社屋顶示意图

2.2光伏装机容量计算

***屋顶为平屋顶，考虑到检修通道、国家相关规范及其他情况，采用4排竖装平改坡安装方式，实际安装面积可达平方米，根据***的光照条件，光伏装机容量可达.40KW（9.3MW），屋顶排布图纸如下：

图5.1-4***单个屋顶光伏平面布置图

图5.1-5***单个屋顶光伏支架布置图

2.3、系统组成

光伏电站系统由光伏组件、并网逆变器、并网柜、监控系统、支架系统等组成。其中光伏组件和并网逆变器是影响系统发电量的主要设备。

2.4、光伏组件选型

商用的太阳电池主要有以下几种类型：单晶硅太阳电池、多晶硅太阳电池、非晶硅太阳电池、碲化镉电池、铜铟硒电池等。目前，单晶硅、多晶硅太阳电池由于制造技术成熟、产品性能稳定、使用寿命长、光电转化效率相对较高的特点，被广泛应用于大型并网光伏电站。非晶硅薄膜太阳电池由于其稳定性较差、光电转化效率相对较低、使用寿命相对较短，其在兆瓦级太阳能光伏电站的应用受到一定的限制，且非晶硅薄膜电池在国内产量很小，目前没有大规模生产。而碲化镉、铜铟硒电池则由于原材料剧毒或原材料稀缺性，其规模化生产受到限制。太阳电池组件作为光电转换的核心器件，光伏电站应选用技术成熟、转化效率较高、已规模化生产的且在国内有工程应用实例的太阳电池。因此，本工程选用晶硅类太阳电池。

光伏组件的选择应在技术成熟度高、运行可靠的前提下，结合电站环境、施工条件等，选用行业内的主导光伏电池组件类型。晶硅类电池又分为单晶硅电池组件和多晶硅电池组件，两种电池组件的电性能、寿命等重要指标相差不大，执行的标准也相同，在工程实际应用过程中，无论单晶硅还是多晶硅电池都可以选用。随着单晶硅组件技术进步，其价格也在进一步下降。本工程太阳能板要求选用国内A股上市企业产品，同时必须满足全球出货量连续2年排名前三，拟采用隆基单晶硅LR4-72HPHM。

2.5支架及安装方式选型

本项目均为地面。采用钢支架与条形基础相结合连接方式；钢支架表面为热镀锌工艺，有很好的防腐、防锈蚀作用，确保了25年的正常使用寿命，条形基础会混凝土基础，不破坏原有的土壤层，也有利于后续的生态恢复。

2.6、光伏逆变器选型

光伏逆变器作为光伏发电系统的核心设备，对发电量、初始投资和运行成本、电能质量有至关重要的影响。目前我国大型光伏电站采用的逆变器类型主要有：集中式逆变器、组串式逆变器、集散式逆变器。它们具有各自的特点和适应性。

（1）集中式逆变器

集中式逆变器是目前大型光伏电站普遍采用的电能变换装置，也是目前最为成熟的技术方案之一。集中式逆变器常采用1路最大功率点跟踪(MPPT)输入，集中MPPT寻优、集中逆变输出。光伏组件阵列经过大规模串并联后，连接至大容量集中式逆变器进行“直流－交流”变换后并入电网。

随着光伏电站的开发、运营进入到精细化阶段，采用集中式光伏逆变器的光伏发电系统也暴露出一些缺点。由于单台集中式逆变器通常仅具备1路MPPT路数，针对光伏组件之间存在的匹配偏差。如电池板自身参数差异、电池板衰减特性不一致、表面灰尘遮挡程度不同、不同时段阴影遮挡情况的不同、电池板的倾角朝向差异、电站设计以及电站施工质量等原因造成的问题。目前集中逆变器主要用于大型平地型或朝向一致的水面型应用场景。

（2）组串式逆变器

组串式逆变器最初是针对屋顶光伏等小型光伏发电系统设计的，可直接接入低压电网，不需要隔离变压器或升压变压器，特别适合于低压交流并网的分布式光伏发电。

组串式逆变器通过对光伏组件子方阵的分散MPPT优化，交流汇接并联后集中升压并网，从而较好的解决了大型光伏电站因地形坡度、朝向差异以及阴影遮挡等光伏组件“失配”导致的发电量损失，其采用了较多的小功率逆变器交流并联，系统成本较高。组串式逆变器容量小，组网较灵活，适用于屋顶或地形较复杂的山地光伏电站。

（3）集散式逆变器

集散式光伏逆变系统中每一光伏组件子方阵通过MPPT优化单元进行变换处理，其输出为直流，并通过直流母线并联在一起，由1台集中式逆变器统一进行“直流－交流”转换后升压并入电网。从系统结构上看，集散式光伏逆变系统具备集中式逆变器的优点，系统方案清晰，实现简单。另外，由于这种方案中采用了直流并联方案，克服交流多机并联的技术难题。

逆变器选型比较

逆变器选型应结合发电量、初始投资、后期运维等因素综合考量。

（1）电站发电量

光伏电站的发电量指标关乎电站的在整个生命周期内的收益情况，而在设备选型需综合考虑逆变器功率的可靠性指标、MPPT指标、转换效率指标。

（2）可靠性指标

组串式逆变器采用全密闭设计，防护等级可达IP65(室外安装)，能够将逆变器内外部环境良好隔离，防止外部风沙、高温、高湿、严寒对逆变器造成恶劣影响；集中式和集散式逆变器的防护等级为IP20(室内安装)，需要室内安装，集装箱式逆变器房的防护等级为IP54。

（3）MPPT指标

光伏电池的输出功率与MPPT控制器的工作电压有关，只有工作在最合适的电压下，它的输出功率才会有唯一的最大值。

组串式逆变器每兆瓦MPPT路数通常为80路左右。集中式逆变器每兆瓦MPPT路数通常为2路。集散式逆变器方案每兆瓦MPPT路数通常为48路左右。

实际电站中，光伏组串因为地形，遮挡等环境因素的不同，导致组串的输出一致性较差，即使环境因素一致性较好，光伏组件规格是STC条件筛选出来的，出厂即有3%误差范围，因此，组件的输出电压和电流参数本身是存在一定偏差的，随着长期使用，衰减程度不一样，组串差异越来越明显。

单路MPPT与多路MPPT方案发电量差异的原理图示如下：

图5.1-6单路MPPT与多路MPPT发电量对比图

集中式方案MPPT路数少，逆变器无法跟踪到每个组串的输出功率，逆变器输入功率小于组串的输出功率之和，而组串式逆变器MPPT路数多，跟踪效果好，逆变器输入功率几乎等于组串输出功率之和。

（4）发电效率指标

目前，组串式逆变器的最大转换效率大于98.5%，中国效率大于98.1%。集中式逆变器的最大转换效率大于98.5%，中国效率为98%左右。

1MW集中式逆变器运行自耗电≤W，待机自耗电≤50W。

1MW集散式逆变器的最大转换效率可达99.0%，中国效率达到98.3%。

1MW集散式逆变器的运行自耗电≤W，待机自耗电≤25W。

发电量对比结论：组串式逆变器可靠性更高，有更多MPPT路数，自耗电更低，故障影响范围小，相比集中式逆变器发电量更高。

逆变器选型结论

依照本工程的逆变器选型依据和最终的对比分析，组串式、集中式和集散式逆变器都能满足电网接入的指标要求。

可靠性方面，组串逆变器防护等级高，故障影响面小。

效率与发电量方面，组串式逆变器有更多MPPT路数，自耗电更低，相比集中式逆变器发电量更高。

初始投资方面，组串式逆变器与集中式逆变器方案建站成本基本持平；后期运维方面，组串式逆变器具有检测精度高，故障定位精确，配合智能化的管理系统更能实现智能化运维，可减少运维人员及运维成本。

同时考虑到本工程为屋顶光伏，场区由若干个相对独立的混凝土屋顶组成，组串式逆变器功率小，组网灵活，安装方便。

因此，经综合考虑，本项目拟采用组串式逆变器。结合目前主流组串式逆变器的技术参数和应用业绩，本项目采用V低压交流并网。

本项目拟采用套锦浪25KW组串式逆变器，GCI-25K-5G，系统容配比：1.30（组件容量/逆变器容量）

2.7、低压并网柜设计

根据***输配电现状及用电、负荷分布状况，结合光伏发电装置容量分布情况，为便于光伏发电项目出力和就地消纳，本项目宜采用V（0.4kV）电压等级接入厂区配电网。

本项目总容量为9.3MW，设置6个并网点，配置6个并网柜（箱），再接入***原有配电房V母线侧。

2.8、辅助系统设计

2.8.1、组件清洗方案

光伏电站需安排专人定期对光伏组件表面灰尘、污染物进行清洁处理。清洁方案包括一般性除尘、局部清洗、整体清洗三种方式，清洗应在辐照度低于W/m2的情况下清洁光伏组件，严禁在风力大于4级、大雨、大雪的气象条件下清洗光伏组件。

（1）一般性除尘

一般情况下，采用掸子或干拖布对光伏组件表面的灰尘进行清洁，以减少灰尘对发电量的影响。

（2）局部清洗当光伏阵列某个局部有鸟粪便等较难去除的污染物时，将用清水对光伏阵列进行局部清洗，再用干净的软布或海绵将水轻轻擦干。严禁使用腐蚀性溶剂或用硬物擦拭光伏组件。

（3）整体清洗

当由于清洁间隔时间长或恶劣气候造成光伏组件表面灰尘积累较厚时，需要对光伏阵列进行整体清洗。由运行维护人员根据场址实际情况确定除尘清洗频率，可委托专业清洗公司完成。

2.8.2发电量监测方案

在光伏电站内配置一套后台监控系统，实时监测系统的发电量数据，对电站的运行情况进行检测，当出现异常时能第一时间排查问题。

2.8.3环境监测方案

在光伏电站内配置一套环境监测仪，实时监测日照强度、温度、风速、风向等气象要素。

2.9、电气设计

2.9.1、设计依据

《光伏发电站设计规范》GB-

《光伏发电站接入电力系统技术规定》GB/Z-

《光伏电站接入电网技术规定》Q/GDW-

《导体和电器选择设计技术规定》DL/T-

《低压配电设计规范》GB-

《电力变压器选用导则》GB/T-

《电力工程电缆设计规范》GB-

《交流电气装置的接地设计规范》GB-

《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》DL/T-

《光伏发电站防雷技术要求》GB/T-

《光伏（PV）发电系统过电压保护—导则》SJ/T-

《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》GB-

《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》GB/T-

2.9.2、电站接入系统方案

2.9.3电气一次

本电站装机容量约为9.3MWp。项目逆变器布置于光伏区支架上，低压交流并网柜（箱）放置在厂区原有配电房旁边。根据现场勘查情况，该布局不影响厂区生产，可满足本项目要求。

2.9.4电气二次设计

（1）线路保护

并网点及公共连接点的断路器应具备短路瞬时、长延时保护功能和分励脱扣、欠压脱扣功能，并具备反映故障及运行状态辅助接点，并网点断路器还应具备检有压合闸功能。

（2）防孤岛检测装置

V电压等级不配置防孤岛检测及安全自动装置，采用具备防孤岛能力的逆变器。

（3）电能计量

按并网点数量配置并网电能表，便于计费补偿，本次采用8个并网点，分别安装6块光伏并网电能表，装设于并网点表箱内，并预留安装用电信息采集器的位置。另在原厂区关口计量点设关口计量电能表（与原有电表计共用）。电能表精度要求不低于1.0级，有关电流互感器、电压互感器的精度需分别达到0.2S、0.5级。

（4）系统通信

在每个光伏并网点处配置一套用电信息采集终端装置，采用无线传输方式实现电量、功率、电流、电压等信息的远传。

（5）监控方式选择

针对本项目0.4kV分散并网的特点，可以选择配置后台监控系统或直接利用逆变器的自带监控系统两种模式。

从技术上考虑，2种方案都可行。

从经济性考虑，采用逆变器厂家自带监控系统有助于降低项目建设期投资成本。

2.10土建设计

2.10.1、设计安全标准

根据《建筑抗震设计规范》（GB－）、《光伏发电站设计规范》（GB-）的规定。光伏支架可归类为构筑物，结构安全等级为三级。

本项目光伏设备均布置于未利用上，光伏初步设计配重荷载按0.7KN/m2考虑。

本项目在配重基础通过直接放置在地表表面，不破坏原有的生态土壤层，若后续有细微的沉降可以通过立柱来调节高度。

2.10.2、设计依据

《混凝土结构设计规范》（GB-）（版）

《建筑结构荷载规范》（GB-）

《建筑抗震设计规范》（GB-）(版)

《构筑物抗震设计规范》（GB-）

《建筑设计防火规范》（GB－）

《建筑地基基础设计规范》（GB-）

《钢结构设计规范》（GB-）

《门式钢架轻型房屋钢结构技术规范》（GB-）

《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB-2）

《光伏发电站设计规范》(GB-)

2.10.3、基础设计

光伏导轨设计依据《光伏发电站设计规范》GB-进行设计，风荷载、雪荷载和温度荷载按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB中25年一遇的荷载数值取值。支架风荷载体型系数取1.3。光伏电站不考虑地震作用，位移计算采用各荷载分项系数均应取为1.0；承载力计算时，当地荷载分项系数按下表采用。

图5.1-7载荷分项系数图

支架设计时考虑恒载0.2kN/㎡，25年一遇的风荷载0.26kN/㎡，雪荷载0.28kN/㎡，支架受力设计的主要影响因素为风荷载，在各种荷载组合下，支架基础应满足规范对抗拔、稳定性等各项指标要求。

支架基础采用C25混凝土，内部配置钢筋。

图5.1-8支架基础示意图

2.11、发电量测算

结合***实际情况，发电量测算如下：

图5.1-9发电量测算图

四、投资及运费费用分析

***光伏建设项目投资费用如下表

图5.1-10主材价格图

图5.1-11总单瓦成本图

从上表可以得知***屋顶分布式光伏建设总投资金额为.91万元，年运维费用按照0.03元/W每年进行计算，年总运维费用为0.03*W/=元。