5kWp 光伏离网发电系统设计方案二零一六年元月目录一、太阳能离网发电系统简介及建设容参数 (3)1.1 太阳能离网发电系统简介 (3)1.2 建设位置参数 (3)1.3 项目用户负载参数 (4)二、相关规和标准 (5)三、系统组成与原理 (6)3.1 光伏太阳能离网发电系统组成 (6)3.2 光伏太阳能离网发电系统主要组成 (7)3.3 离网系统原理示意图 (7)四、离网发电系统方案设计过程 (8)4.1 方案简介 (8)4.2 使用具体要求信息 (8)4.3 蓄电池设计选型 (9)4.4组件设计选型 (14)4.5 离网逆变器设计选型 (18)4.6 控制器设计选型 (20)4.7 交直流断路器 (21)4.8 电缆设计选型 (23)4.9 方阵支架 (23)4.10 配电室设计 (24)4.11 接地及防雷 (24)4.12 数据采集检测系统 (25)五、设备配置清单及详细参数 (26)六、系统建设及施工 (26)6.1 施工顺序 (26)6.2 施工准备 (27)6.3 工程施工 (28)七、系统安装及调试 (28)7.1 太阳电池组件安装和检验 (28)7.2 总体控制部分安装 (30)7.3 检查和调试 (30)八、工程预算分析报告 (31)8.1 投资估算容 (31)8.2 工程预算 (31)九、运行及维护注意事项 (33)9.1 日常维护 (33)9.2 注意事项 (36)一、太阳能离网发电系统简介及建设容参数1.1 太阳能离网发电系统简介独立光伏电站是独立光伏系统中规模较大的应用。
它的主要特点就是集中供电，如在一个十几户的村庄就可建立光伏电站来利用太阳能，当然这是在该村庄地理位置较偏远，无法直接利用电力公司电能的情况下，所能用到的方法。
用这种方式供电便于统一管理和维护。
而户用系统是采用分散供电的方式提供电能，如果要在该村庄安装户用光伏系统，这样每一户都得需这么一套光伏系统，它比起独立光伏电站来，所需的元器件规格要小，控制器、逆变器和蓄电池及负载都比较小，但是独立光伏电站和户用光伏系统基本结构是完全一致的。
太阳能光伏建筑一体化（Building Integrated Photovoltaic——BIPV）是应用太阳能发电的一种新形式，简单的讲就是将太阳能发电系统和建筑的围护结构外表面如建筑幕墙、屋顶等有机的结合成一个整体结构，不但具有围护结构的功能，同时又能产生电能供本建筑及周围用电负载使用。
还可通过建筑物输电线路离网发电，向电网提供电能。
太阳能光伏方阵与建筑的结合由于不占用额外的地面空间，是光伏发电系统在城市中广泛应用的最佳安装方式，因而备受关注。
1.2 建设位置参数1、项目名称：；2、项目地点：省市；3、经度：114°30’，纬度：30°60’；4、平均海拔高度：23.3m；1.3 项目用户负载参数用户平均日用电量如下表所列清单：二、相关规和标准光伏离网逆变系统的制造、试验和验收可参考如下标准：GB/T 18479-2001 《地面用光伏(PV)发电系统导则》GB/T 20046-2006 《光伏(PV)系统电网接口特性》GB2297-89 《太伏能源系统术语》GB/T 18210-2000 《晶体硅光伏方阵I－V 特性的现场测量》GB/T 20514-2006 《光伏系统功率调节器效率测量程序》GB/T 20513-2006 《光伏系统性能监测测量、数据交换和分析导则》GBT 18911- 2002 IEC 61646：1999 《地面用薄膜光伏组件设计鉴定和定型》GBT 20047.1 2006 《光伏(PV)组件安全鉴定+第一部分结构要求》GB/T 14285-2006 《继电保护和安全自动装置技术规程》GB4064-1984 《电气设备安全设计导则》GB/T 14549-1993 《电能质量公用电网谐波》DL5027-1993 《电力设备典型消防规程》EN50178 《用于电力安装的电气设备》《中华人民国消防法》《电力监管条例》(国务院令〔2005〕第432 号)《中华人民国电力法》《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法》的通知关于加快推进太阳能光电建筑应用的实施意见（财建[2009]128 号）三、系统组成与原理3.1 光伏太阳能离网发电系统组成光伏太阳能离网发电系统组成主要包括：太阳能电池板（阵列）、控制器、蓄电池、逆变器、用户（即照明负载）等组成。
其中，太阳能电池组件和蓄电池为电源系统，控制器和逆变器为控制保护系统，负载为系统终端。
（1）太阳能电池板：太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。
其作用是将太阳的辐射能量转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。
太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本；（2）太阳能控制器：太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。
在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。
其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项；（3）蓄电池：一般为铅酸电池，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。
其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。
（4）离网逆变器：在很多场合，都需要提供220VAC、110VAC 的交流电源。
由于太阳能的直接输出一般都是12VDC、24VDC、48VDC、110VDC、220VDC。
为能向220VAC 的电器提供电能，需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能，因此需要使用DC-AC 逆变器。
在某些场合，需要使用多种电压的负载时，也要用到DC-DC逆变器，如将24VDC 的电能转换成5VDC 的电能（注意，不是简单的降压）。
3.2 光伏太阳能离网发电系统主要组成主要组成如下：（1）光伏电池组件及其支架；（2）太阳能控制器；（3）蓄电池（组）；（4）离网逆变器；（5）系统的通讯监控装置；（6）系统的防雷及接地装置；（7）土建、配电房等基础设施；（8）系统的连接电缆及防护材料。
3.3 离网系统原理示意图下图为离网系统原理示意图：离网系统示意图四、离网发电系统方案设计过程4.1 方案简介本太阳能离网发电系统因考虑全年平均用电量，将系统设计成全年发电量均衡，以此设计组件阵列倾角等参数。
本太阳能离网发电系统将采用分布式离网的设计方案，该5kWp 的离网发电系统，通过控制器将电能储存到蓄电池，再连接到离网逆变器，并通过逆变器将直流电转化成交流电供应交流负载使用。
另外，系统可选择`配置1 套监控装置，可采用RS232/RS485 或Ethernet（以太网）的通讯方式，实时监测离网发电系统的运行参数和工作状态。
4.2 使用具体要求信息（1）要求连续使用阴雨天数：2 天；（2）负载类型：220Vac 负载；（3）日用电量：根据用户电器设备功耗表统计，假设用户电器全额总功率为8210W，日均用电量为18420Wh，按照60%的同时使用率计算，得出电器总功率为4926W，日均用电量为11052Wh。
日均负荷平均耗电量时，增加5%的预期负荷留量，所以日均耗电总量为：11052Wh×1.05≈11.6kWh。
4.3 蓄电池设计选型蓄电池容量计算是根据系统日用电量、自给天数、逆变器效率以及蓄电池放电深度决定。
蓄电池的容量选择是家用太阳能光伏系统的关键问题之一，是本系统中维护成本最高的，所以合理选择蓄电池容量是非常重要的。
平均放电率计算公式一：加权平均负载工作时间=Σ（负载功率×工作时间）/Σ负载功率=11052Wh/4926W=2.24h平均放电率（小时）=（自给天数×负载工作时间）/最大放电深度=（2×2.24h）/0.8=5.6h蓄电池容量计算公式一：CAP=(DL)/(DOD×ηout×V) =（2×11.6kWh）/（0.85×0.9×220V）≈137.85Ah——CAP：电池容量，Ah；D：存电可用天数；L：最大平均日用电量，kWh；DOD：蓄电池放电深度；ηout：从许能系统到负载见的总效率；V：系统电压，V；计算中，逆变器日均效率取0.92，蓄电池充电控制器效率取0.96。
所以，ηout=逆变器日均效率×蓄电池充电控制器效率=0.92×0.96=0.9。
蓄电池容量计算公式二：蓄电池容量=（日均耗电量×自给天数）/（蓄电池放电深度×逆变器效率×系统电压）=（11.6kWh×2）/（0.85×0.85×220V）≈146Ah——蓄电池放电深度：取0.85；逆变器效率：取0.85；系统电压：220V；自给天数:2天；蓄电池容量计算公式三：CAP=（QL×D）/（V×η1×η2×η3×η4）=（11.6kWh×2）/（220V×0.85×0.85×0.98×0.92）≈162Ah——QL：日均耗电量，Ah；D：连续阴雨天数，2 天；V：系统电压，V；η1：蓄电池放电深度，0.85；η2：逆变效率，0.85；η3：输出线损，0.98；η4：蓄电池放电效率，0.92；蓄电池容量计算公式四：蓄电池容量C=（P×t×D）/（V×K×η2）=（11.6kWh×2）/（220V×0.7×0.85）≈177Ah——C：蓄电池组的容量，Ah；P：负载的功率，W；t：负载每天的用电小时数，h；D：连续阴雨天数（一般为2～3 天），取值2 天。
V：蓄电池组的额定电压，V；K：蓄电池的放电系数，考虑蓄电池效率、放电深度、环境温度、影响因素而定，一般取值为0.4～0.7。
该值的大小也应该根据系统成本和用户的具体情况综合考虑；η2：逆变器的效率，取值0.85；蓄电池容量计算公式五：蓄电池容量Bc=（A×QL×NL×To）/（Cc×V）=（1.4×11.6kWh×2×1）/（220V×0.85）≈174Ah——A：为安全系数，根据情况在1.2-1.4 之间选取，取1.4；QL：为负载的日平均耗电量，kWh；V：系统电压，V；NL：为该地区最长连续阴雨天数，取2 天；To：为温度修正系数，一般在0℃以上取1，-10℃以上取1.1，-10℃以下取1.2；Cc：蓄电池放电深度，取0.85；本系统中可以选用天津蓝天公司的铅酸电池或欧赛公司的锂电池。