光伏发电项目初步方案设计 目录 1.太阳能资源分析... .................................................................................................. ... 2
2.光伏组件选择及安装面积 ... .................................................................................... 2
3.汇流箱选择 ... ........................................................................................................... . 4
4.逆变器选择 ... ........................................................................................................... . 6
5.电源管理 ... .......................................................................................................... ... 10
6.系统连接 ... .......................................................................................................... ... 11
7. 避雷、防雷及接地保护... .................................................................................. ... 12
8.工程概算清单 ... ..................................................................................................... . 13
9.发电量预测 ... ....................................................................................................... .. 14
1.太阳能资源分析 项目地理位置南京江宁开发区，地处北纬 32 度，东经 118.8 度，查询当地 日照，再求近十年单位面积月日照辐射总量。考虑到组件自清洁等因素，参考 10-30 度倾角分析。
表 1-1 当地光照数据
水平面 15 度倾角 25 度倾角 当 月 太 阳 日 当 月 太 阳 日 日照峰值 当 月 太 阳 日 照峰值小 均辐射量 均辐射量 小时数 均辐射量 时数 kWh/㎡/d 1 月 2 月 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10 月 11 月 12 月 年平均 年总数
2.20 2.37 3.21 4.08 4.31 3.34 3.47 3.81 3.47 3.34 2.26 1.96 3.16 kWh/㎡/d 2.59 2.59 3.40 4.16 4.26 3.28 3.42 3.83 3.62 3.72 2.61 2.33 3.32 h 80.3 72.5 105.4 124.8 132.1 98.4 106.0 118.7 108.6 115.3 78.3 72.2 101.1 1212.7 kWh/㎡/d 2.79 2.68 3.44 4.12 4.14 3.17 3.32 3.76 3.63 3.87 2.78 2.52 3.35 h 86.5 75.0 106.6 123.6 128.3 95.1 102.9 116.6 108.9 120.0 83.4 78.1 102.1 1225.1 倾斜面光伏阵列表面的太阳辐射量:
从气象站得到的资料，一般为水平面上的太阳辐射量，须换算成光伏 阵列倾斜面的辐射量，才能进行光伏系统发电量的计算。
计算日辐射量的公式:
Rβ= S×[sin(α-β)/sinα] + D
式中：
Rβ— 倾斜方阵面上的太阳总辐射量
D — 散射辐射量,假定 D 与斜面倾角无关;
S — 水平面上的太阳直接辐射量
β— 方阵倾角 α— 中午时分的太阳高度角.
对于北半球地理纬度=Φ 的地区, α 与太阳赤纬角 δ 的关系如下:
α= 900 -φ+δ
其中, δ=23.45*sin[360*(284+N)/365](度),
N为一年中某日的日期序号，如 1 月 1 日的 N=1,2 月 1 日的 N=32, 12 月 31 日的 N=365 等。
2.光伏组件选择及安装面积 表 2-1 光伏组件技术参数表
太阳电池种类 太阳电池组件型号 指标 峰值功率 开路电压（Voc） 短路电流（Isc） 工作电压（Vmppt） 工作电流（Imppt） 尺寸 重量 峰值功率温度系数 开路电压温度系数 短路电流温度系数 单晶硅太阳电池 ZXM180W36VL12501 单位 数 据 Wp 180 V 43.2 A 5.6 V 36 A 5.0 mm 1580×808×45 kg 15.5 %/K －（0.5±0.05） mV/K －（155±10） %/K 0.06±0.01
若倾角在 25°，2 块组件横放。
N 一般确定原则：最短日照日当天早9：00至下午3：00太阳能电池组件方阵不 应被遮挡。
计算公式如下：
D=cosβ×L，L=H/tanα，α=arcsin(sinφsinδ+cosφcosδcosω)，即等于： D=cosβ×H/tan[arcsin(0.648cosφ-0.399sinφ)] 太阳高度角的公式：sinα=sinφsinδ+cosφcosδcosω 太阳方位角的公式：sinβ=cosδsinω/cosα 式中：φ 为当地纬度：本地为北纬 32 度； δ 为太阳赤纬，冬至日的太阳赤纬为-23.5 度；
ω 为时角，上午 9:00 和下午 3:00 的时角为±45 度。 D= mm。
折算到每平米装机量 P1=2*180/（1.58*（1.62*cos25°+D）） 总面积 A=P 总/P1=
m2。
3.汇流箱选择 表 3-1 选用汇流箱主要技术参数
型号
PVS-8
PVS-16
汇流箱参数见下述各主要设备选择表。
最大光伏阵列电压
最大光伏阵列并联输入路数
每路熔丝额定电流(可更换)
输出端子大小
防护等级
环境温度
环境湿度
宽 x 高 x 深
重量
标准配件
标准配件
直流总输出空开
光伏专用防雷模块
可选配件*
串列电流监测
防雷器失效监测
通讯接口 1000Vdc 8 12A/16A/20A PG21 IP65 -25～+60℃ 0～99％ 600x500x180mm 16kg 1000Vdc 16 12A/16A/20A PG21 IP65 -25～+60℃ 0～99％ 600x500x180mm 27kg 是 是 是 是 是 是 RS485 是 是 RS485
大大简化系统布线 满足室外安装的使用要求
宽直流电压输入范围，最大接入开路电压可达 1000V 光伏专用直流保险丝 光伏专用高压防雷器 维护简易快捷
可根据用户需要进行定制修改（体积、接入路数、直流保险丝等）
4.逆变器选择 光伏并网发电系统 是由光伏组件(方阵)、光伏并网逆变电源、及计量装置 组成。光伏组件(方阵)将太阳能转化为直流电能，直接通过并网逆变器，将直流 电能转化为于电网同频同相的交流电能馈入电网。
光伏并网逆变电源是光伏并网发电系统的核心组成部分，它将太阳能发出的
直流电能转化为交流电能馈入电网。
装机容量 1000kWp，选用 4 台 SG250K3（250kW）型并网逆变器即可，并 网逆变器主要参数见下述各主要设备选择表。SG250K3 采用低频隔离变压器设 计。输入电压的范围大，保证了接入的光伏阵列有了更多的组合方式。采用光纤 隔离技术，抗干扰能力强。优化的电路和结构设计，提高系统散热效率，增强系 统稳定性。增强的防护功能，相比教于普通逆变器，增加了直流接地故障保护。 专为大型光伏并网电站设计。
表 4-1 选用并网型逆变器主要技术参数 技
术参数： 型号 直流侧参数 最大直流电压 最大功率电压跟踪范围 最大直流功率 最大输入电流 最大输入路数 交流侧参数 输出功率 额定电网电压 允许电网电压 额定电网频率 允许电网频率 总电流波形畸变率 功率因素 系统 最大效率 欧洲效率 防护等级 夜间自耗电 允许环境温度 冷却方式 允许相对湿度 允许最高海拔 显示与通讯 显示 标准通讯方式 可选通讯方式 液晶触摸屏 RS485 以太网/GPRS 97.1%（含变压器） 96.5%（含变压器） IP20（室内） <100W -25~+55℃ 风冷 0~95%，无冷凝 6000 米 250kW 400Vac 310~450Vac 50Hz~60Hz 47~51.5Hz/57~61.5Hz < 3% (额定功率) ≥0.99（额定功率） 880Vdc 450~820Vdc 275kWp 600A 8 SG250K3
机械参数 宽 x 高 x 深 净重 2400x2180x850mm 2400kg 性能特点：
¾ 宽直流输入电压范围，最高可达 1000V（可选） ¾ 最大功率点跟踪（MPPT）效率>99.9% ¾ 真彩触摸屏人机界面 ¾ 先进的 IGBT 功率器件 ¾ 最高转换效率达 97.1% ¾ 完善的保护功能
¾ 模块化设计，方便安装与维护 ¾ 多语种触摸屏监控与控制界面 ¾ 适应严酷的电网环境 ¾ 辅助电加热（可选） ¾ 适应高海拔应用（<6000 米） ¾ 使用德国品牌机柜，优质、美观
¾ 低电压穿越、无功功率可调、有功功率降额等功能（可选） ¾ 欧盟 CE 认证，意大利 DK5940 认证，金太阳认证
通 讯： ¾ RS485/以太网/GPRS 通讯接口 ¾ 电脑监控软件 安 全： ¾ 完善的保护功能：过压保护，短路保护，孤岛保护，过热保护，过载保护，
直流接地保护
¾ 符合标准：EN61000-6-2， EN61000-6-4， EN50178， RD1663/ 2000
光伏电池组件最佳工作电压（Vmp）36V，开路电压（Voc）43.2V。 温度下降时组件电压会上升，以最低气温-10℃考虑，支路可能的最大电压 =43.2+35×0.165=49V。
逆变器最大耐压 880V，可以串联数=880/49=17。
正常工作时，支路工作电压为 17×36=612V，在并网逆变器 MPPT 电压 450～ 820V 范围内，保证了方阵的效率运行。(再验证下低温和高温时有没超过 MPPT 范围)。
单逆变器接 80 个 17 串阵列，单系统装机容量为 244.8kWp，输入最大电流 为：80×5.6A＝504A。
单逆变器配 PVS-16 汇流箱 5 台，单个汇流箱输入线数为 16。单汇流箱单路 熔断丝电流 12 或 16A（根据本地实际情况定）。
在汇流箱后再接直流配电柜，该配电柜可以集成在逆变器的直流一侧，具有 汇流功能。
5.电源管理 Ⅰ 软件能实现实时监控数据，以及数据保存功能
Ⅱ 用户可自行进行安全参数设置，使设备的运行更加安全 Ⅲ 可实现电量、故障报表打印、备份等功能
Ⅰ.系统构成 ● 光伏阵列
6.系统连接 包括太阳电池组件、支承结构(支架及基础等)、接线箱、电缆电线等； ● 直流-交流逆变设备
包括直流屏、配电柜、并网逆变器等； ● 升压并网设施
包括升压变压器、户外真空断路器、高压避雷器等； ● 控制检测系统
包括系统控制装置、数据检测及处理与显示系统、远程信息交换设备等； ● 附属设施
防雷及接地装置、清洁设备、监控房、围栏、通道等。
太阳能光伏发电系统由光伏组件、汇流箱、直流监测配电箱、并网逆变器、 上网配电系统及自动化系统组成。根据相关并网技术原则，直流逆变为 380V 交 流后，通过升压变压器升压至 10kV（或 38kW）接入当地电网。
1).场地防雷
7. 避雷、防雷及接地保护 ◆ 目的： 使发电场及附属设施免遭直接雷击。 ◆ 方式： 避雷针 避雷带。 ▼ 避雷针： ★ 30 米高的避雷针，被保护物高度 5 米：
◢ 单支避雷针保护半径为＝35 米 ◢ 两支避雷针的保护间距＝175（米）
★ 大面积防护，须采用网点结构，布建多座避雷塔，会遮挡太阳辐射。 ▼
避雷带：
★ 将金属导体沿被保护物顶部轮廓敷设，并保持适当距离，消引雷电荷、 避
免直接雷击。
★ 阵列支架本身就是金属导体，只要将支架良好接地，即可达到防雷效
果。
2).电网线路防雷
●直流侧的防雷： 逆变器内部有防雷系统； ●交流侧的防雷： 使用符合国家标准的避雷器。 3).系统接地保护设计
●雷电保护系统的接地电阻应符合 DL/T 620-1997《交流电气装置的过电压保 护和绝缘配合》的要求；
(一般不应大于 10Ω，在高土壤电阻率地区的接地电阻不应大于 30Ω)。 ●线路接地系统应符合 DL/T 621-1997 《交流电气装置的接地 》以及 DL499-92《农村低压电力技术规程》的技术要求(一般不应大于 4Ω )；
●干旱戈壁滩的土层电阻率高，应设置多个接地坑，放入长效降阻剂，埋设
水平接地网以降低接地电阻。
名 称 设计、评审 预备项 光伏组件 组件支架 逆变器 汇流箱 直流防雷配电柜 交流防雷配电柜 监控系统 变压器 电缆 其他电气系统 建筑工程 安装、监理、调试、 培训等
运输 不可预测项 总 计
4 20 4 4 1 1 5440 数量
8.工程概算清单 规格
说明
180Wp 总装机 979.2kWp(固定) 热镀锌钢支架(固定式)
SG250K3 PVS-16 250kW 定制 250kW 定制
国产 国产
含软硬件，包括控制检测与数据传输
0.4KV/35-38.5KV
1000kVA
避雷器、互感器、断路器等 土建及配套设施等 人员投入
1).光伏阵列效率 η1:
9.发电量预测 ◆ 光伏阵列在 1000W/㎡太阳辐射强度下,实际的直流输出功率与标称功率之 比。
光伏阵列在能量转换与传输过程中的损失包括：
▂ 组件匹配损失:对于精心设计、精心施工的系统，约有 4%的损失； ▃ 太阳辐射损失:包括组件表面尘埃遮挡及不可利用的低、弱太阳辐射损失, 取值 5%；
▅ 偏离最大功率点损失:如温度的影响、最大功率点跟踪(MPPT)精度等.取值 4%；
█ 直流线路损失:按有关标准规定，应小于 3%。
得：η1 = 96% × 95% × 96% × 97% = 85%
2).逆变器的转换效率 η2：
◆ 逆变器输出的交流电功率与直流输入功率之比。 对于大型并网逆变器，可取 η1 = 95%。
3). 交流并网效率 η3：
◆ 从逆变器输出至高压电网的传输效率,其中最主要的是变压器的效率。可取 η3 = 95%。
● 系统的总效率等于上述各部分效率的乘积： η = η1×η2×η3 = 85%×95%×95% = 77%
举例：
依据：◆ 敦煌地区太阳辐射量 ◆ 系统组件总功率 8MWp ◆ 系统效率 77% ● 光伏阵列倾角等于 40°，固定式安装
◆ 年发电量约 1,392 万千瓦小时；
◆ 25 年的总发电量约为 3.2 亿千瓦小时，年平均发电 1,280 万千瓦小时
(按 25 年输出衰减 15%计算)。
若按要求以 25 年衰减 20%计算
按年递减（0.8%）
工作年份 第 1 年 第 2 年 第 3 年 第 4 年 第 5 年 第 6 年 第 7 年 第 8 年 第 9 年 第 10 年 第 11 年 第 12 年 第 13 年 第 14 年 第 15 年 第 16 年 第 17 年 第 18 年 第 19 年 第 20 年 第 21 年 第 22 年 第 23 年 第 24 年 年发电量（万 kWh） 1392.0 1380.9 1369.8 1358.9 1348.0 1337.2 1326.5 1315.9 1305.4 1294.9 1284.6 1274.3 1264.1 1254.0 1243.9 1234.0 1224.1 1214.3 1204.6 1195.0 1185.4 1175.9 1166.5 1157.2
第 25 年
总计 1147.9 31655.4
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