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        耒陽太平風(fēng)電場生產(chǎn)樓屋頂光伏項目方案設(shè)計及成效概算

        2021-03-19 03:37:34樊磊明國家電投集團北京新能源投資有限公司
        環(huán)球市場 2021年4期
        關(guān)鍵詞:耒陽方陣太陽電池

        樊磊明 國家電投集團(北京)新能源投資有限公司

        一、系統(tǒng)整體方案設(shè)計

        1.逆變器選型

        光伏并網(wǎng)逆變器是光伏電站的核心設(shè)備之一,其基本功能是將光伏電池組件輸出的直流電轉(zhuǎn)換為交流電。

        光伏并網(wǎng)逆變器可以分為大功率集中型逆變器和小型組串式逆變器兩種。根據(jù)本工程裝機容量考慮采用小型組串式逆變器。目前市場上應(yīng)用最為廣泛的小型組串式逆變器為20kW級,這個容量等級的逆變器技術(shù)成熟、供應(yīng)充足、價格也較為合理,因此本次按單機20kW逆變器選擇(見表1)。

        表1 逆變器主要技術(shù)參數(shù)表

        2.光伏子方陣設(shè)計

        多晶硅組件選用260型多晶硅光伏組件,為了保證系統(tǒng)安全可靠運行,根據(jù)耒陽多年最低氣溫為-12℃,最高氣溫40.6℃的氣象資料,考慮電池組件工作時的溫度上升。光伏系統(tǒng)在-12.5℃-+60℃的情況下能夠正常工作。

        根據(jù)《光伏發(fā)電站設(shè)計規(guī)范(GB50797-2012)》中數(shù)據(jù),可以算出,光伏組件串聯(lián)數(shù)量應(yīng)該18≤N≤21 塊,可選擇18、19、20、21塊組件作為一串。因為啟動電壓、接線方式及屋頂狀況等因素,本項目以18個電池組件為一個組件串。

        3.光伏方陣及陣列間距設(shè)計

        采用固定式方陣,根據(jù)子方陣設(shè)計的18塊組件為一組串,每個屋面支架方陣由18塊電池組件組成,剛好滿足一串子方陣數(shù)量,輸出電壓554V,組串輸出功率4680W。

        陣列間距設(shè)計。電站總平面布置方案按電池板方陣尺寸和相應(yīng)電池板個數(shù)進行規(guī)劃布置。按照經(jīng)驗,電池組件間的間距要滿足以下條件:如果在太陽高度角最低的冬至那一天,從當(dāng)?shù)貢r間午前9時至午后3時之間,其電池板組件的影子互相不影響,則對陣列的電池板陣輸出沒有影響。

        耒陽電場生產(chǎn)樓長27米,寬9.5米,按照組件正面東南144度設(shè)計,組件仰角為30度,每個支架設(shè)置兩排,每排9塊布置,共計8列,144塊光伏組件,考慮運輸破損及備件問題,增加16塊備件,合計160塊。8列組件支架之間相互用鋼管做連接,使8列成為一個整體,每列兩端用角鐵固定件與屋頂女兒墻做固定(女兒墻高度50cm,固定點16個),第一列與第八列橫向面與GIS室外墻和女兒墻做固定(固定點8個)。

        4.接線方案設(shè)計

        本期光伏電站項目裝機規(guī)模37.44kW,初步設(shè)計為2組逆變器發(fā)電,集中并網(wǎng),逆變器安裝在GIS室東側(cè)一樓樓梯下墻上。

        屋面發(fā)電區(qū)的每個組串直流輸出由阻燃電纜穿線槽敷設(shè)方式集中接至逆變器輸入側(cè)。逆變器整流逆變后輸出400V三相交流電,經(jīng)電能計量表通過三相四線電纜匯至380V配電柜,最后并入35kV站用接地變低壓400V側(cè)。

        表2 電氣一次、二次設(shè)備表

        二、電纜敷設(shè)設(shè)計

        1.電纜敷設(shè)及電纜防火

        交流電纜以3*16+1*10三相四線制電纜為主,線路由逆變器出線,經(jīng)35kV配電室東側(cè)電纜溝道進入,可將線纜順至380V配電柜電纜溝道,從而接到380V配電柜。

        直流電纜擬采用光伏發(fā)電ZRC級阻燃電纜至逆變器、均采用電纜穿管敷設(shè),逆變器柜下孔洞及穿墻孔洞均采用防火堵料進行封堵。本工程大部分為直流電纜,直流電流切斷困難,易引發(fā)火災(zāi)。本工程按電力防火規(guī)程和國家消防法規(guī),設(shè)置二氧化碳滅火器4組。

        2.附表

        如表2所示。

        三、項目概算

        考慮到屋頂防水保護,對耒陽屋頂光伏項目支架的支腿部分采用絕緣墊作為緩沖,光伏組件安裝情況是一組支架需要用16個支撐,8列組串方陣大概需要128塊絕緣墊。

        關(guān)口表采用380V正泰三相電子式電表(型號DTS634),和大功率三相 LCD紅外直接式電表(型號DTS63415(60)A)。

        組串電纜:估算生產(chǎn)樓屋頂面積約為256平方米,8列組串方陣布置采用直流電纜敷設(shè),其距離約為300米,正負極兩相需要購買4平方直流電纜600米即可(各300米紅黑纜)。

        從逆變器到400V配電柜采用3*16+ 1*10三相四線制電纜約60米。

        防火泥需要10千克。

        逆變器采用華為SUN2000-20KTL型逆變器,兩臺。

        項目屬于修舊利廢,組件及支架均來自公司所屬各光伏場站,其他材料需采購,設(shè)備安裝均由場站職工自行安裝,人工成本為零,項目計劃投資2.56萬元。

        四、項目收益

        理論年發(fā)電量=年平均太陽輻射總量*電池總面積*光電轉(zhuǎn)換效率,計算如下:

        年平均太陽輻射總量3900(參考相鄰場站)

        電池總面積=144*1.9=273.6m2

        光電轉(zhuǎn)換效率:17.5%

        理論年發(fā)電量=3900*273.6*17.5%=186732MJ=186732*0.28

        kwh=52284.96kwh

        影響發(fā)電量的因素:

        1.實際輸出功率。太陽電池板輸出的直流功率是太陽電池板的標稱功率。在現(xiàn)場運行的太陽電池板往往達不到標準測試條件,輸出的允許偏差是5%,因此,在分析太陽電池板輸出功率時要考慮到0.95的影響系數(shù)。

        2.溫度。當(dāng)溫度升高時,光伏組件的輸出功率會下降,其峰值溫度系數(shù)大概在0.38-0.44%之間。對于晶體硅組件,當(dāng)光伏組件內(nèi)部的溫度達到50-75℃時,它的輸出功率降為額定的89%,在分析太陽電池板輸出功率時要考慮到0.89的影響系數(shù)。

        3.積灰遮擋。光伏組件表面灰塵的累積,會影響太陽照射到電池板表面的輻射強度,同樣會影響太陽電池板的輸出功率。據(jù)相關(guān)文獻報道,此因素會對光伏組件的輸出產(chǎn)生7%的影響,在分析太陽電池板輸出功率時要考慮到0.93的影響系數(shù)。

        4.光照、線損??紤]到太陽輻射的不均勻性、光伏組件的不匹配性和線損等影響因素,太陽電池板輸出功率系數(shù)按0.95計算。

        5.安裝角度。并網(wǎng)光伏電站考慮安裝角度因素折算后的效率為0.88。

        所以實際發(fā)電效率如下:

        0.95*0.89*0.93*0.95*0.88=65.7%

        系統(tǒng)預(yù)估實際年發(fā)電量=理論年發(fā)電量*實際發(fā)電效率= 52284.96*65.7% = 34351.22度。

        按當(dāng)前購網(wǎng)電價每度0.58元計算,年收益約為=34351.22度*0.58元/度=19923.7元 ≈1.99萬元。

        五、結(jié)束語

        通過設(shè)計、核算,可以得出耒陽太平風(fēng)電場生產(chǎn)樓屋頂光伏項目既實現(xiàn)了修舊利廢,也為風(fēng)場創(chuàng)造了效益,切實可行。

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