1、光伏系统设计培训光伏系统设计培训主主 要要 内内 容容光伏发电系统分类光伏发电系统分类12前期勘查前期勘查3光伏系统设计方法光伏系统设计方法4标准方案设计及案例介绍标准方案设计及案例介绍5PVSYSTPVSYST应用应用一、光伏发电系统分类一、光伏发电系统分类1.1 1.1 光伏发电系统分类光伏发电系统分类1.2 1.2 分布式光伏发电的几个特征分布式光伏发电的几个特征特征一：位于用户附近特征一：位于用户附近特征三：接入配电网并在当地消纳特征三：接入配电网并在当地消纳特征四：单点容量不超过特征四：单点容量不超过6MW（多点接入以最大为准）（多点接入以最大为准）渔光互补渔光互补/农光互补单点接入
2、容量不超过农光互补单点接入容量不超过20MW特征二：特征二：10kV及以下接入及以下接入 渔光互补渔光互补/农光互补为农光互补为35kV（66kV）及以下接入注：注：目前的分布式光伏发电一般是指并网型系统，不包括离网系统。1.2 1.2 分布式光伏发电原理图分布式光伏发电原理图二、前期勘测二、前期勘测2.12.1 分布式电站前期勘测分布式电站前期勘测2.22.2 地面电站前期勘测地面电站前期勘测n 地理位置n 自然条件n 经纬度坐标n 周围情况n 交通运输2.1.1 厂址情况厂址情况2.1 2.1 分布式电站现场勘测分布式电站现场勘测2.1 2.1 分布式电站现场勘测分布式电站现场勘测2.1.
3、2 屋面情况屋面情况n 混凝土屋顶二、户用系统勘察设计2.1.2 屋面情况屋面情况直立锁边结构n 彩钢屋顶角驰结构T型结构2.1 2.1 分布式电站现场勘测分布式电站现场勘测二、户用系统勘察设计2.1.2 屋面情况屋面情况瓦下结构细节图瓦下结构n 瓦屋顶波形瓦威尼斯瓦和瓦平瓦2.1 2.1 分布式电站现场勘测分布式电站现场勘测n 屋顶可利用面积n 障碍物情况（尺寸、大小）；n 女儿墙高度；2.1.2 屋面情况屋面情况2.1 2.1 分布式电站现场勘测分布式电站现场勘测2.1.3 配电情况配电情况n 配电间位置n 现有电力配电结构n 负载供电电压n 负荷用电量、用电情况n 当地电价n 变压器数量
4、、容量n 确定并网点位置n 开关大小、位置2.1 2.1 分布式电站现场勘测分布式电站现场勘测 n 确定逆变器安装位置n 规划线路走线方向n 确认光伏阵列到逆变器走线n 确认逆变器到配电箱（并网点）走线2.1.4 线缆路线线缆路线2.1 2.1 分布式电站现场勘测分布式电站现场勘测光伏系统现勘信息收集表屋顶地点房屋产权归属（房产证、土地证或其它证明文件复印件）业主联系人&联系方式屋面部分屋面类型*平屋顶 斜屋顶 混凝土 琉璃瓦 片瓦 其它 屋面所在建筑物朝向*建筑图纸建筑图 结构图 屋面尺寸*屋面障碍物情况*无 一般 较多 多 建筑物楼层或高度*周围是否有高达建筑物遮挡*有 无 2.1.5 收
5、资单收资单注：*是必须收集的资料2.1 2.1 分布式电站现场勘测分布式电站现场勘测并网配电部分电网公司意见*符合并网要求（附证明文件）不符合并网要求 总配电箱位置*并网线路路径室内 并网线路距离*电力公司是否指定并网配电箱的采购*是否配电箱位置*用电量及电价情况年均用电量kWh白天日均用电量kWh用电价格第一阶梯元/kWh第二阶梯元/kWh物业同意的证明文件物业同意的证明文件*已取得（已取得（）未取得（未取得（）业务人员业务人员:注：*是必须收集的资料2.1.5 收资单收资单2.1 2.1 分布式电站现场勘测分布式电站现场勘测2.2.1 电站选址电站选址2.2 2.2 地面电站现场勘测地面电
6、站现场勘测光伏电光伏电站选址站选址气象气象施工条施工条件件土地性土地性质质电力接电力接入入地形地地形地质质交通交通n 光伏发电项目的特点是装机灵活、安装简单，不需要燃料输入，对站址的场地平整要求高平整要求高，并且发电功率与当地日照强度、大气质量、环境温度相关。2.2.1 电站选址电站选址2.2 2.2 地面电站现场勘测地面电站现场勘测山地场址说几个需要注意的问题山地场址说几个需要注意的问题1）观察山体的山势走向观察山体的山势走向，是南北走向还是东西走向；山体应是东西走向，必须有向南的坡度。另外，周围有其他山体遮挡的不考虑。可以按两个山体距离高于山体高度3倍以上来粗略估计。2）冲击沟和敏感物（坟
7、头、牛羊圈）等。2.2.1 电站选址电站选址2.2 2.2 地面电站现场勘测地面电站现场勘测山地场址说几个需要注意的问题山地场址说几个需要注意的问题3）山体坡度大于山体坡度大于25 的一般不考虑的一般不考虑。山体坡度太大会导致：施工难度会很大，施工机械很难上山作业土建工作难度也大项目造价会大大提高未来维护（清洗、检修）难度大2.2.1 电站选址电站选址2.2 2.2 地面电站现场勘测地面电站现场勘测山地场址说几个需要注意的问题山地场址说几个需要注意的问题4）基本地质条件。）基本地质条件。目测有一定厚度的土层。看断层或被开挖的断面看一下土层到底有多厚，土层下面是什么情况。如果是目测半米一下是坚硬
8、的坚硬的大石头大石头，那将来基础的工作量就会特别大。2.2.2 气象搜集气象搜集2.2 2.2 地面电站现场勘测地面电站现场勘测搜集初选站址的周围气象站气象站历史观测数据：各月日照辐射量、海拔高度、风向、平均风速及最大风速、年降雨量、极端最低气温、最高气温、全年平均雷暴次数以及其他灾害性天气发生频率的统计结果。2.2.3 土地性质土地性质2.2 2.2 地面电站现场勘测地面电站现场勘测 1）在全国土地二调图上，不是基本农田农田、基本林地林地等不可用地类；2）未压覆矿，涉军事、文物、保护区、水源地等环境敏感地；3）光伏项目占地大，要核实可用土地的面积满足要求。（因小部分土地不能用而进行土地调规）
9、2.2.4 地形地质地形地质2.2 2.2 地面电站现场勘测地面电站现场勘测地理位置地理位置 电站拟选址距离变电站及城市等用电中心越近越 好，这样可以减少大量电能在运输过程中的损耗。交通运输便利，有利于建站施工安装及运行维护管理。土地类型土地类型 太阳能辐射能量密度低，光伏电站需要很大面积的廉价土地，如戈壁、半固定沙漠、荒坡、盐碱地等。耕地、草原等土地利用价值大的地区不宜开发。地形地形 光伏电站要建在地势平坦、开阔且周围没有高大建筑物、树木、电线杆等能投影到太阳能光伏组件上的遮蔽物。坡度越小越好，最好不要高于30坡向朝向正南方向，附近无发生滚石、山体滑坡、洪水的危险。因为固定式光伏组件在北半球
10、朝南架设能够接收到的太阳能辐射最多。面积面积 光伏电站占地面积较大，基本判断值为：1万千瓦占地约300-600亩。水源水源 要落实水源的远近，是否充足，水质情况。2.2 2.2 地面电站现场勘测地面电站现场勘测常年阴雨2.2 2.2 地面电站现场勘测地面电站现场勘测雾霾2.2 2.2 地面电站现场勘测地面电站现场勘测地形平坦、开阔2.2.5 电网接入电网接入2.2 2.2 地面电站现场勘测地面电站现场勘测 1）接入系统的电压等级 2）核实接入间隔 3）送出线路长度 4）当地电网公司政策 5）当地电网消纳或限电情况等329号文在容量管理方面强调了落实“电网接入”“电力消纳评价”因此，业主在备案前
11、需要落实：2.2.5 电网接入电网接入2.2 2.2 地面电站现场勘测地面电站现场勘测当地电网的地理接线图（接线图上有所在县或地级市的所有35kV及以上变电站、线路的情况）。2.2.5 电网接入电网接入2.2 2.2 地面电站现场勘测地面电站现场勘测拟接入的变电站考察变电站电气主接线图照片接入变电站的接入间隔接入变电站的送出线路的型号；变电站的主要设备的铭牌（主变压器、屋外配电装置等）电气主接线图三、光伏系统设计方法三、光伏系统设计方法3.1 3.1 光伏组件倾角设计光伏组件倾角设计1、分别计算各倾角倾斜面上的全年辐射量，取最大值。安装倾角倾斜角度倾斜面上总辐射量（kWh/m/a)281629
12、301631321632341631361629381625注、以固定地点为例。3.1 3.1 光伏组件倾角设计光伏组件倾角设计（引自GB 50797-2012 光伏发电站设计规范）3.1 3.1 光伏组件倾角设计光伏组件倾角设计2、采用PVsyst软件计算3.2 3.2 光伏组件间距计算光伏组件间距计算光伏组件间距计算原则（GB 50797-2012 光伏发电站设计规范）保证全年9:0015:00（当地真太阳时）时段内前、后、左、右互不遮挡，即冬至日当天9:0015:00时段内前、后、左、右互不遮挡。3.2 3.2 光伏组件间距计算光伏组件间距计算赤纬角：地球赤道平面与太阳和地球中心的连线之
13、间的夹角。其中n为积日从1月1日开始计算的天数，1月1日为1，冬至日赤纬角为-23273.2 3.2 光伏组件间距计算光伏组件间距计算太阳高度角：太阳光的入射方向和地平面之间的夹角。为当地纬度时角：从太阳正午时=0算起，上午为负，下午为正，数值等于离正午的时间（小时）乘以153.2 3.2 光伏组件间距计算光伏组件间距计算方位角：天体在方位上与地平面正南方向所夹的角3.2 3.2 光伏组件间距计算光伏组件间距计算近似公式：3.2 3.2 光伏组件间距计算光伏组件间距计算sin399.0cos648.0arcsintan707.0HD 为当地地理纬度，H为阵列前排最高点与后排组件最低位置的高度差
14、）组件间距不能小于D；倾角小于最佳倾角时，倾斜面上辐射量减小，但是组件间距变小，单位面积安装容量增加。3.3 3.3 组件倾角、间距、容量的关系组件倾角、间距、容量的关系北京地区PVsyst计算倾角容量关系表安装倾角倾斜面辐射量（kWh/m/a)安装间距装机容量（W/m）2715261.636.643015321.76353315331.9233.493615322.0732.243915282.2231.16辐照度对辐照度对Isc的影响较大的影响较大，对Voc的影响较小，通常可以近似认为辐照度与Isc成正比例关系3.4 3.4 光伏组串设计光伏组串设计辐照度对组件的影响3.43.4光伏组串设
15、计光伏组串设计温度对组件的影响温度的变化，影响最大的是开路电压。设计原则（1）光伏组件串联形成的组串，其输出电压的变化范围必须在逆变器正常工作的允许输入电压范围内。（2）每个逆变器直流输入侧连接的光伏组件的总功率应大于该逆变器的额定输入功率，且不应超过逆变器的最大允许输入功率。（3）光伏组件串联后，其最高输出电压不允许超过光伏组件自身最高允许系统电压及逆变器最大允许的直流电压。3.4 3.4 光伏组串设计光伏组串设计根据GB50797-2012光伏发电站设计规范要求：（Vdcmax=1000v kv采用规组件格书上的功率温度系数。3.33.3光伏组串设计光伏组串设计3.33.3光伏组串设计光伏
16、组串设计铂阳63W组件参数Voc=89V Vpm=70V kv=-0.367%Kv=-0.279%t=-25 t=60 500kW逆变器基本参数Vdmax=1000V Vmppmin=460V Vmppmax=850VW发电单元的发电量（kWh）P光伏发电站装机容量（W）t年峰值日照小时数（h）光伏发电站综合效率1 光伏方阵效率2 逆变器效率3 交流并网效率3.5 3.5 发电量计算发电量计算四、标准方案设计及案例介绍四、标准方案设计及案例介绍4.1中高纬度地区(纬度20)1MW地面组件排布及电缆敷设平面布置图1MW单元采用63Wp的组件17820块，装机容量1.123MWp。光伏阵列主体单元
17、采用纵三排布的安装方式,为全固定式支架安装。4.1中高纬度地区(纬度20)地面电站设计说明1MW单元分为220个子阵列，每个子阵列81块组件，根据组件特性，考虑温度为零下30，经分析采用9串串9并并为一个方阵，采用3套3汇1/2的汇流套件汇流后作为一路接入汇流箱。每16个阵列接入一个16路的汇流箱,每7个汇流箱接入一台500KW的逆变器,共2台500kw的逆变器。这两台逆变器经过一个双分裂变压器后,接入交流并网柜。接入电压等级视具体项目而定。4.1中高纬度地区(纬度20)地面电站光伏系统原理图4.2低纬度地区(纬度20）1MW地面电站（铂阳）组件排布及电缆敷设平面布置图1MW单元采用63Wp的
18、组件17040块，装机容量1.059MWp。光伏阵列主体单元采用纵三排布的安装方式,为全固定式支架安装。注：主要应用于东南亚热带地区，国内不采用4.2 低纬度地区(纬度20）地面电站设计说明1MW单元分为142个子阵列，每个子阵列120块组件,根据组件特性,考虑温度为0,经分析,采用10串12并为一个方阵，采用3套4汇1/2的汇流套件汇流后作为一路接入汇流箱。每12个阵列接入一个12路的汇流箱,每6个汇流箱接入一台500KW的逆变器,共2台500kW的逆变器。这两台逆变器经过一个双分裂变压器后,接入交流并网柜。接入电压等级视具体项目而定。注：主要应用于东南亚热带地区，国内不采用4.2 低纬度地
19、区(纬度20）地面电站光伏系统原理图4.4 总平设计案例4.4.1 上海全筑420kWp分布式电站分2个厂房屋顶。1#120kWp,2#300kWp采用30kW组串式逆变器14台。光伏组件组串后直接接入逆变器。1#厂房光伏组件设计25一串，4台逆变器 2#厂房光伏组件设计25一串，10台逆变器。4.4 总平设计案例1#厂房4.4.1 上海420kWp分布式电站4.4 总平设计案例2#厂房4.4.1 上海全筑420kWp分布式电站4.4 总平设计案例4.4.1 上海420kWp分布式电站4.4 总平设计案例4.4.2 青海50MW地面电站占地约3200亩系统分成50个1MW的并网发电单元，每个并
20、网发电单元经1台升压变压器升压到35kV，以5回35kV进线接入35kV开关站，从35kV开关站出2回35kV线路接入110kV汇集站实现并网。4.4 总平设计案例4.4.2 青海50MW地面电站4.3.1 相邻光伏组件间距及检修通道问题同一支架两组件间的间距为20mm，组件支架间预留1m2m的检修通道4.3 分布式光伏电站 还需注意的几个问题 混凝土屋顶需要考虑原有的防水措施，彩钢瓦要考虑瓦型、朝向等因素 还要考虑抗风、防震、消防、避雷等。混凝土屋顶的使用年限较长，一般情况下能保证光伏电站25年的运营期；彩钢瓦的使用年限一般在15年左右，需要考虑一笔电站转移费用。北京地区4.3.2屋顶的类型
21、、承载力、使用年限问题光伏组件单体面积大，越高风荷载越大，相关费用越高施工难度大，二次搬运费用高运行维护费用高考虑可利用面积时，要充分考虑女儿墙、屋顶构筑物和设备的遮挡1m多高的女儿墙，周边的广告牌，布满中央空调和太阳能热水器的屋顶，可利用面积都会远低于实际面积一般年份越久的屋顶，可利用面积的比例越少。10000平米的可利用面积可安装容量（欧瑞康组件）：彩钢瓦：600kW 混凝土：400kW4.3.3 建筑物高度及屋顶可利用面积问题接入方式分：单点接入和多点接入；电压等级一般分：380V和10kV。对于不同接入方式、电压等级，电网公司的管理规定是不一样的。电网公司接收接入申请受理到告知业主接入
22、系统方案确认单的时间为：单点并网项目20个工作日、多点并网项目30 个工作日。以380 V接入的项目，接入系统方案等同于接入电网意见函；以10 kV接入的项目，则要分别获得接入系统方案确认单、接入电网意见函，根据接入电网意见函开展项目备案和工程设计等工作，并在接入系统工程施工前，要将接入系统工程设计相关资料提交客户服务中心，根据其答复意见开展工程建设等后续工作。4.3.4 接入方式和电压等级问题五、软件应用五、软件应用常用软件PVSYST以某分布式电站为例介绍PVSYST的应用5.1、初步设计5.1、深化设计本项目位于上海市青浦区朱家角镇工业园区内,北纬3106,东经12103。该项目选用我司MiaSole CIGS 150W的组件2800块，装机容量为420kW。组件敷设在彩钢板屋面上，屋面南北侧坡度斜角度大约为5，南北侧各安装210kW。28块组件为一串，共100串，南北侧各50串，选用30kW逆变器14台。仿真结果（一）：仿真结果（二）：仿真结果（三）：逆变器导入方法：
