江蘇唯益換熱器股份有限公司分布式光伏電站

項目概況

項目所在地是江蘇省鎮(zhèn)江市丹陽市金潤大道西江蘇唯益換熱器股份有限公司生產(chǎn)廠房彩鋼瓦屋頂、廠區(qū)食堂混凝土屋頂及新建車棚棚頂。本光伏發(fā)電系統(tǒng)采用單晶硅 450Wp光伏組件，計劃裝機容量為 0.8991MWp，擬采用發(fā)電方式為：“自發(fā)自用，余電上網(wǎng)”，并網(wǎng)電壓等級為 0.4kV低壓并網(wǎng)。

設備選型

組件：

由表比較可以得出

采用 550Wp 組件組成 0.8991MWp 光伏陣列所使用的組件數(shù)量較少，組件數(shù)量少意味著占地面積少，電纜、支架用量就會降低，投資就會減少，但是因本項目為多點低壓并網(wǎng)項目，1000V 低壓并網(wǎng)逆變器直流 MPPT 輸入電流為26A左右，主流大功率 500Wp 及單片功率 500Wp 以上的單晶硅組件最佳功率點電流為 13A 以上，短路電流為 14A 左右，超出了逆變器 MPPT 最大輸入電 流，因此本項目選擇 450Wp 單晶硅組件。

逆變器：

本項目為屋面電站，屋面零散，且為低壓并網(wǎng)，組串式逆變器有助于節(jié)省集電線路電纜成本，且 MPPT數(shù)量較多，能減少由于集電線路距離導致的直流側(cè)的并聯(lián)配，提升發(fā)電量，結(jié)合本項目實際情況，宜選用 50kW組串式逆變器、100kW組串式逆變器。

彩鋼瓦屋面支架設計：

彩鋼瓦屋面光伏支架采用輕質(zhì)材料作為支架及基礎，采用合適的夾具和導 軌。夾具與屋面完全符合，牢固可靠。支架結(jié)構(gòu)采用鋁合金支架系統(tǒng)，鋁合金材 料要求選用6005-T5;所有鋁合金材質(zhì)的材料進行陽極氧化處理，陽極氧化后的 膜厚為15μm;組件與導軌、組件與壓塊、壓塊與導軌進行連接的螺栓采用 304-2B 材質(zhì)的不銹鋼螺栓。

設計方案

組串設計原則：

1 太陽電池組件串聯(lián)形成的組串，其輸出電壓的變化范圍必須在逆變器正常工作的允許輸入電壓范圍內(nèi)。

2 每個逆變器直流輸入側(cè)連接的太陽電池組件的總功率應大于該逆變器的額定輸入功率，且不應超過逆變器的最大允許輸入功率。

3 太陽電池組件串聯(lián)后，其最高輸出電壓不允許超過太陽電池組件自身最高允許系統(tǒng)電壓。

4 太陽能電池板至逆變器的直流部分電纜通路應盡可能短，以減少直流損耗。

太陽電池組件串設計：

本工程所選逆變器的最高允許輸入電壓為 1100V，輸入電壓MPPT滿載工作范圍為 550V～850V。 組件工作的溫度范圍是 -40℃ ～ +85℃ ，環(huán)境溫度按照-10℃~50℃，計算出組件的串聯(lián)數(shù)15≤N≤18，根據(jù)逆變器最佳輸入電壓以及電池組件工作環(huán)境等因素進行修正后，最終確定單晶硅太陽電池組件的串聯(lián)組數(shù)為N=18。

組串方陣設計：

本項目組件采用450Wp高效單晶硅組件，共安裝組件1998片，峰值功率 899.1kWp，每18片組件1個組串，共111個組串，每7個組串接入1臺50kW組串式逆變器;每14個或15個組串接入1臺100kW組串式逆變器，每4個逆變器接入1臺400V交流并網(wǎng)柜，兩個并網(wǎng)柜布置于廠區(qū)生產(chǎn)廠房一樓配電房，出線分別接入配電房1#、2#變壓器低壓側(cè)母線并網(wǎng)。

支架結(jié)構(gòu)方案：

本工程混凝土屋面組件排布擬采用單排組件支架，組件傾角為 23°，組件

最低點離屋面不小于 0.3m。結(jié)構(gòu)支架采用薄壁鋼結(jié)構(gòu)支架，支架立柱斜梁均采用 U 型鋼，立柱與預制混凝土支墩中預埋 U 型螺栓通過定制底座采用螺栓連接，預制混凝土支墩下設 SBS 防水卷材。支架檁條采用 U 型鋼兼做組件導軌，組件通過壓塊與檁條固定。

系統(tǒng)方案:

本工程規(guī)劃裝機容量為0.8991MWp，采用分塊發(fā)電、集中并網(wǎng)方案。電池組件采用450Wp單晶組件，彩鋼瓦屋面采用順坡平鋪、混凝土屋面采用最佳傾角為23°固定安裝在支架上，車棚組件安裝于檁條上兼做車棚頂，方位角與原有建筑保持一致。每個子方陣由若干路太陽電池組串并聯(lián)而成。每個太陽電池子方陣由太陽電池組串、逆變設備、匯流并網(wǎng)設備構(gòu)成。

收益分析

發(fā)電收入：

發(fā)電收入是上網(wǎng)電量和上網(wǎng)電價的乘積，電站建設正常發(fā)電后上網(wǎng)電量逐年遞減，正常運行期內(nèi)多年平均上網(wǎng)電量為 83.0324萬kWh。

根據(jù)政策要求，電廠新建光伏電站上網(wǎng)綜合電價為 0.6345 元/kWh，計算期內(nèi)發(fā)電收入總額為 1165.58 萬元。

系統(tǒng)安全

屋面防水：

對于漏水嚴重區(qū)域屋面，覆蓋防水卷材;局部漏水區(qū)域，采用一體防水卷材 局部噴涂;對于結(jié)構(gòu)本身產(chǎn)生的裂縫的漏水，采用注漿密封的方式。

防雷、接地及過電壓保護設計：

1 光伏陣列區(qū)接地及防雷

光伏組件邊框應采用黃綠線或不銹鋼雙向穿刺片(混凝土屋面)接地，組件 安裝檁條應直接與接地網(wǎng)連接。光伏電池方陣支架接地。每臺組串式逆變器輸出均設防雷保護裝置，可有效避免雷擊和電網(wǎng)浪涌導致 設備的損壞，所有的機柜要有良好的接地。并網(wǎng)柜布置于原變配電房內(nèi)，與原變配電房接地系統(tǒng)可靠連接。

該接地采用方孔接地網(wǎng)，接地電阻按《交流電氣裝置的接地設計規(guī)范》 GB50065-2011 中的規(guī)定進行選擇應不大于4Ω。在光伏陣列區(qū)域等設置避雷帶， 防止直擊雷。接地網(wǎng)壽命按 30 年計算。接地裝置符合《交流電氣裝置的過電壓保護和絕 緣配合》GB/T50064-2014 和《電氣裝置安裝工程施工及驗收規(guī)范》中的規(guī)定。

2 絕緣配合

根據(jù)《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》GB/T50064-2014，對于 110kV 及以下設備，主要考慮以雷電沖擊作用電壓為基礎來確定主要設備的絕緣水平， 即雷電沖擊耐受電壓和短時工頻耐受電壓。根據(jù)避雷器的保護水平，經(jīng)濟合理的 確定主要設備的絕緣水平。

光伏電站繼電保護：

1 逆變器保護

并網(wǎng)逆變器為制造廠成套供貨設備，設備中包含有欠電壓保護、過電壓保護、

低頻保護、孤島保護、短路保護等功能。

2 并網(wǎng)開關保護

1)過載長延時反時限保護、短路短延時反時限保護、短路短延時定時限保

護、短路瞬時保護、接地故障保護功能;

2)整定功能;

3)過載報警功能;

4)故障記憶功能、觸頭損耗指示、MCR 功能;

3 火災報警系統(tǒng)

4 安防系統(tǒng)

5 (施工)消防系統(tǒng)

運維方案

建設期結(jié)束后光伏發(fā)電系統(tǒng)項目部職能轉(zhuǎn)變?yōu)轫椖窟\營，項目建設人員和精簡人員承擔項目運營管理工作，成立光伏發(fā)電系統(tǒng)運營部門。運營公司做好光伏發(fā)電系統(tǒng)運行和日常維護及定期維護工作，光伏發(fā)電系統(tǒng)的大修、電池組件的清洗、電池組件鋼支架油漆的維修養(yǎng)護、綠化養(yǎng)護、衛(wèi)生保潔等工作均采用外委方式進行，以減少管理成本，提高經(jīng)濟效益。

維護管理方案：

由于光伏陣列面積較大，在陣列中設避雷針出現(xiàn)陰影對陣列的影響較大，根據(jù)有關條款的規(guī)定，綜合考慮后確定本光伏發(fā)電系統(tǒng)光伏陣列中不再配置避雷針，主要通過太陽電池陣列采取電池組件和支架與站區(qū)接地網(wǎng)連接進行直擊雷保護。為防止雷電侵入波和內(nèi)部過電壓的損壞電氣設備，箱式變、直流配電柜內(nèi)均逐級裝設避雷器。

電池組件維護采用日常巡檢、定期維護、經(jīng)常除塵、清洗。

輔助技術(shù)方案:

1 環(huán)境監(jiān)測方案

為了保證光伏電站的正常運行及數(shù)據(jù)分析，在光伏電站內(nèi)布置一套環(huán)境監(jiān)測 儀，該裝置由風速風向傳感器、日照輻射表、測溫探頭、控制盒及支架組成，可 以實時測量風速風向、光伏組件表面溫度、環(huán)境溫度及太陽光總輻射。

2 組件清洗方案

光伏組件上的污濁對發(fā)電量影響顯著，主要表現(xiàn)為：一是會影響光線的透射 率，進而影響組件表面接收到的輻射量;二是組件表面的污濁因為距離電池片的 距離很近，會形成陰影，并在光伏組件局部形成熱斑效應，進而降低組件的發(fā)電 效率，甚至燒毀組件。

本光伏電站所處環(huán)境的主要污染源為鳥屎及少量小沙石。電站運行過程中必 須對電池組件進行清洗，以保證電池組件的發(fā)電效率和防止由于污垢引起的熱斑 對電池組件造成燒毀。

光伏陣列的電池組件表面的清洗可分為定期清洗和不定期清洗。

定期清洗一般每兩個月進行一次，制定清洗路線。清洗時間安排在日出前或 日落后。不定期清洗分為惡劣氣候后的清洗和季節(jié)性清洗。惡劣氣候分為大風或雨雪后的清洗。每次大風天氣后應及時清洗。雨雪后應及時巡查，對落在電池面組件上的泥點和積雪應予以清洗。季節(jié)性清洗主要指春秋季位于候鳥遷徙線路下的發(fā)電區(qū)域，對候鳥糞便的清洗。在此季節(jié)應每天巡視，發(fā)現(xiàn)電池組件被污染的應及時清洗。日常維護主要是每日巡視檢查電池組件的清潔程度。不符合要求的應及時清洗，確保電池面組件的清潔。

由于本項目為屋頂光伏電站，人工清洗比較困難，故本項目考慮組件清洗系 統(tǒng)，沖洗系統(tǒng)水源由廠區(qū)現(xiàn)有給水系統(tǒng)接入，具體接入點由現(xiàn)場確定。安裝太陽 能的屋面處實測水壓不應小于0.15MPa，若實際水壓不滿足清洗需求應增設管道 加壓泵。加壓泵設置在給水接入起點處。沖洗系統(tǒng)新建配水管網(wǎng)供水至各快速取 水閥，每個取水閥最大可覆蓋半徑30m的圓形區(qū)域，水閥間距根據(jù)屋面現(xiàn)狀及太 陽板布置方式確定，不大于46m。配備水軟管及配套沖洗水槍，沖洗光伏板時由 維護人員攜帶配套軟管就近連接取水閥，使用軟管及配套水槍進行人工清洗。保 溫材料采用高發(fā)泡橡塑泡棉,難燃B1級。保溫層45mm厚，保護層采用0.3mm鋁合 金薄板。配水管道系統(tǒng)中設置泄水閥，檢修時放空管道存水。在冬季氣溫低于5℃ 時，不適宜用水沖洗時間段應打開泄水閥放空水管內(nèi)的存水，防止管道凍裂。屋頂太陽能電池板清洗水排水系統(tǒng):電池板清洗時，盡量不采用清潔劑等化學藥劑,不采用化學清洗的廢水可直接排入屋面的雨水系統(tǒng)，對于局部重污染區(qū)域，可采用環(huán)保清洗劑，人工局部擦拭。

來源：交谷太陽能公眾號