如何设计光伏( Solar) 电站 ? 设计光伏系统的分步指南 2025-07-14

如何设计光伏(太阳)电站? 设计光伏系统的逐步指南

光伏发电(英語:Photovoltaic (PV) power generation)特指一种使用光伏模块直接将太阳能转化为电力的发电系统.

这是发电和全面利用能源的一种新的和有希望的方法。 它主张在当地发电、在当地连接电网和在当地转换能源的原则。 这种方法不仅有效地提高了同样规模的光电站的发电能力,而且解决了电压增压和长途输电过程中的失电问题.

• ** ** 光伏发电系统的成本构成**

光电发电系统由模块、安装结构、反转器、辅助材料和建筑组成。 其中,模块占费用的大多数,而安装结构只占较小部分,如下图所示。

******* 分布式光伏发电具有以下特点:**

** 适度小输出功率**

一般来说,分布式光电发电项目的容量在几千瓦以内。

与集中式发电站不同,光电发电站的规模对其发电效率影响不大,因此对其经济可行性影响不大. 小型光电系统的投资收益不一定低于大型系统。

** 低污染和重大环境效益**

分布式光电发电项目在运行期间不产生噪声,不会造成空气或水污染.

** 部分减少当地电力短缺**

然而,分布式光电发电的能量密度相对较低,每平方米的功率输出只有100瓦左右. 此外,适合安装光电模块的有限屋顶面积意味着它不能从根本上解决电力短缺问题。

** 同时发电和消费**

大型地面电站在增压后通过连接输电网发电,仅作为发电设施运行. 相比之下,分布式光电发电连接到配电网,允许同时发电和消耗,重点是局部消耗.

***3 设计原则

** 导言**

使用分布式光伏系统是实现节能减排的有效手段. 随着技术的持续发展,分布式光伏系统日益成熟. 相关技术标准和规格,如GB/T 19939-2005"光伏发电系统的网格连接技术要求"和GB/T 29319-2012"光伏发电系统的网格连接逆变器技术要求",为分布式光伏系统的设计,安装和运行提供技术支持.

** 安全**

分布式光伏系统的设计必须符合国家有关标准和行业规定,确保系统安全. 闪电保护和地面设计是防止设备损坏和确保人员安全的关键方面。 该系统的设计还必须考虑到环境因素和操作安全,以尽量减少风险。

** 经济效益**

分布式光伏系统的经济利益是巨大的. 通过利用闲置的屋顶或开放的发电空间,可以减少对传统能源的依赖,降低电费,并提供稳定的投资回报。

** 环境影响**

分布式光伏发电对环境的影响最小. 它有助于减少温室气体排放和空气污染,促进可持续发展和环境保护。

** 应用实例**

近年来,分布式光伏系统在各地区的住宅、商业和工业环境中得到广泛应用。 成功的案例研究显示了其可行性和有效性,为今后的项目提供了宝贵的经验。

• ** ** 系统设计**

** 项目概览**

该项目利用约30平方米的有效屋顶面积,包括12个260Wp光电模块。 安装结构由寿命为30年的铝合金组成. 总装机容量为3.12KWp,用于屋顶分布式光电发电系统。

系统使用3KW Omnik PV反转器将DC功率转换为220V AC功率,然后连接到220V线,导致拥有者现有的室内分配箱. 从那里起,它通过220V线连接到业主的低压配电网络,使得电力输送能够通向市电网.

** 项目地点**

项目位于湖北省东北部洪安县,大别山南坡. 东接马昌,西接达武,南接黄皮(武汉),北接信阳(河南). 全县距省会武汉80公里.

平均无霜期为每年236.4天. 年均降水量1116.2毫米,夏季降雨量占总量的一半. 年均降雪时间为8.3天,平均相对湿度为77%,平均风速为博福特级3级. 年平均日照持续时间为1,998.8小时,占可能日照时数的45%. 该区被列为三级太阳能资源区.

• **5 光伏(太阳能)系统设计

** PV**(太阳能电池板)** 模块选择**

这个项目使用260P-60多晶硅太阳能电池模块,额定功率为260Wp.

PV 网格反转器选择

由于该项目涉及住宅分布式系统,网格连接电压为AC220V,因此选择了单相光电反转器.

** 现场选择**

对于住宅和家庭分布的光电发电系统,一般选在屋顶或空地上。 因此,此处不考虑大规模自然条件(太阳辐射,地理位置,交通,水源)和网格连接条件(距离连接点,连接点间隔等).

环境因素更直接地影响住宅和家庭分布式光电发电系统的选址。 主要考虑因素包括:

A. 阴影障碍的存在(短期和长期) B. 是否存在盐损害或污染 C. 冬季雪、冰、闪电和其他灾害

对于这个项目,安装在业主的屋顶上,附近没有高大的建筑,因此在设计布局过程中不需要进行影子分析.

** 光电阵列的斜角和方向**

为了最大限度地提高项目的回报率和简化安装,同时确保美学吸引力,专业光电模拟软件分析显示,这个位置的最佳太阳倾斜角度是26度,正向南面。

这确保了该系统的发电在年度周期内得到最大限度的利用。

考虑到光电升降结构强度、系统成本和屋顶面积利用率等因素,对倾斜角度作了调整,以减少风力照射、增强结构强度、降低成本和改善空间利用率,同时不大幅降低发电量(不超过1%)。

分析建议采用约17度(与屋顶的南向斜坡相对应)的推荐斜角.

** 光电阵列之间的平面间距**

为了实现最佳的年发电和最大限度的屋顶利用,光电阵列之间的间隔应防止在冬季上午9点至下午3点(12月22日或23日)之间相互遮蔽。 这种间隔被认为是最佳的.

专业光电软件模拟显示,在相邻阵列的最低点之间倾斜角为17度,最小间隔为5米,在冬日的指定时间内有效避免了相互阴影.

** 光电阵列的系列-帕拉尔设计**

在分布式光电池发电系统中,太阳能电池模块被连续连接,形成字符串. 系列连接增加了系统的DC电压,以匹配反转器的输入电压范围,确保系统在反转器的限度内在不同太阳辐射和温度条件下运行.

对于这个项目,反转器的最大DC电压(最大阵列开路电压)为550V,最大功率点跟踪(MPPT)范围为70–550V,每平行连接一个MPPT通道.

采用12个260W多晶硅太阳能电池模块,每个模块额定操作电压为31.2V,开路电压为38V,初步设计需要12个模块进行系列设计.

在标准试验条件下(25±2°C,1000W/m2太阳辐照),十二模串的额定操作电压为374.4V,开路电压为456V,两者均在反转器允许的输入范围内,确保正常运行.

在各种条件下:

*在-10°C的极端低温下,最大功率点电压为12×31.2×(0.35%×35+1)=420.3V,满足550V最大MPPT输入电压要求.

*在42°C的极端高温下,操作电压为12×31.2×(-0.35%×17+1)=352.1V,满足70V最低MPPT输入电压要求.

计算系统电压损失2%,设计完全符合操作要求.

经核实,系列单元数确认为12个.

** 电子系统设计**

基于光电模块选择,反转选择,以及系列平行设计,这个光电发电项目的电气系统是按照所有者低压连接要求设计的.

** 照明保护和地面设计**

并网的光电发电系统的基本组件包括:太阳能电池阵列,光电组合箱,箱式变压器,以及反转器.

太阳能电池阵列的安装结构由金属制成,并占据很大空间,一般安装在空地. 在雷暴期间,它特别容易受到雷击. 鉴于光电模块和反转器的成本很高,有效的闪电和防潮对避免经济损失至关重要。

电网连接光电站的关键闪电保护措施包括:

*外部闪电保护装置,如闪电棒,条纹,和网,以减少闪电流进入建筑物的电磁效应和保护结构.

• 光电设备和建筑地面系统使用电镀钢互相连接,在焊接点进行抗腐蚀处理。 这会降低整体的地面阻力,并形成等效的表面,尽量减少闪电造成的过压.

• 水平地面电极埋深至少0.5米(低于霜线),并采用交叉夹网连接。 地下连接必须用防腐蚀胶带包裹.

对于这个项目,闪电保护设计包括外部保护(击落导体)和内部保护(突袭保护).

** 灯光保护设计说明:**

• 外部保护:光电阵列的金属部件(挂载结构,模块框架等)与现有的屋顶闪电保护条相连,使用横向地面电极.

• 内部保护:在网格反转器的AC输出中,中,活,地面电线之间安装一个二级突袭保护器. 突起保护者的地面终端通过水平地面电极与地面网络(现有或新安装)连接.

• **6 收入分析

关键参考文献 :

1.建设项目经济评价方法和参数(第三版)(2006年7月国家发展改革委和建设部发布),国务院关于试行固定资产投资项目基本建设制度的通知以及其他有关国家政策.

2.湖北省政策.

1. 国家现行贷款利率、税收条例和有关规定。

财务评价

该项目的静态投资总额为28,100日元,项目寿命为20年(1个月施工期和20年运营期)。 资本比率为100%,第一年为基年. 折旧期为20年,剩余价值率为5%.

其他财务参数以国家法规或行业标准为依据.

** 主要经济和技术指标**

没有

项目

单位

数值

页:1

安装能力共计

kWp 时速

3.12 联合国

2个

20年累计发电

kWh 时

83 690个

3个

年平均发电量

kWh 时

2,81个

页:1

最大功率

千瓦

{\fn黑体\fs22\bord1\shad0\3aHBE\4aH00\fscx67\fscy66\2cHFFFFFF\3cH808080}你觉得怎么样

页:1

年平均有效使用时数

页:1

4.7.

6个

单位地区年平均供电量

千瓦时/平方米

1.69 联合国

页:1

20年年平均电力供应

kWh 时

第6.39条

第8条

等效满载小时

小时/千瓦时

0.42(20岁)

第9条

每千瓦小时平均电费

日/千瓦时

0.25(5岁)

10个

单位初始投资

日/千瓦时

0.567.

第11条

年均利润

百分比(%)

3.58.

第12条

内部返回率

百分比(%)

6.37.

注:对于小型住宅分布式发电,国家免征增值税。

该项目总装机容量3.12KWp,20年累计发电量63,690kWh. 其运行方式为"自行消费,向电网充电过量",自耗率达到70%. 股本内部收益率为6.37%,回报期为7.76年.

• **7 环境效益

竣工后,3.12KW光伏发电站平均每年发电3,123千瓦时(计算在25年内). 按每千瓦发电350g标准煤的理论消耗计算,节能减排效益如下:

表:环境影响评估指标

** 指标**

** 单位**

** 价值**

** 单位改划**

** 价值**

** 标准煤当量(tce)**

** 排放系数(25吨/年)**

** 二氧化硫排放(2007年)**

千克/千瓦时

0.35.

笔记

1.09 国家

27.33 联合国

** 分布式光伏系统**

千克/千瓦时

页:1

页:1

3.12 联合国

78.08.

** 分布式光伏系统**

克/千瓦时

3.35 国家

页:1

0.01 (简体中文).

0.26 (简体中文).

CO2 减少

克/千瓦时

859.845 (韩语).

页:1

2.69 联合国

67.13 联合国

** 减少SO2**

克/千瓦时

8.03.

页:1

0.03.

0.63.

注释:

*"kgce/kWh"译为"kgce每kWh"(kgce每千瓦时标准煤当量).

*"tce"代表"吨煤当量".

• 数值按规定翻译,“t”表示公吨,“g/kWh”表示每千瓦时克。

• 保留表格结构和单位,以便清楚和一致。

3.12KW屋顶分配的PV扶贫项目的总投资为28 100日元,年发电量约为3 184千瓦小时,年收入约为3 200日元。

因此,分布式家庭光电系统不仅提供稳定的投资回报和出色的节能和减排效果,而且有效地解决低收入人口的收入问题,实现有的放矢的减贫。

[东南亚采取多种措施发展光伏工业] (/blog/58.html)

• [过去

欧洲住房储存市场增长率放缓,海外市场不断扩大

(/blog/32.html).

• [过去

东南亚采取多种措施发展光伏工业

(/blog/58.html)