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光伏发电设计全流程解析
伴随碳达峰、碳中和“双碳”政策大力推行,以及新能源市场的利好,目前多个城市在
大力推进光伏发电项目,本篇文章简要介绍光伏发电的整体知识点。
【项目建设原则】
1.了解当地光伏项目备案要求。
一般情况下,咨询清楚是否需向能源局、住建局、供电局登记报备。登记报备内容应包
含:光伏系统所在地、所有权人及对接联系人、装机容量、光伏组件类型与数量、安装形式、
安装位置及安装面积等信息。
2.光伏发电系统应与总体建筑工程统一规划,同步设计,同步施工,同步验收。
【设计过程】
一.系统分类
一般情况下,需首先根据项目情况确认光伏系统的类型,本篇文章介绍的系统类型为并
网带储能装置的光伏系统。
二、太阳能资源分析
地球上太阳能资源的分布与各地的纬度、海拔高度、地理状况和气候条件有关。资源度
一般以全年总辐射量和全年日照总时数表示。我国总面积2/3以上地区年日照时数大于
2000h,是太阳能资源丰富的国家,具有发展太阳能的优越条件。
可将中国划分为4个太阳能资源带:
1)太阳能资源丰富带:地区年平均太阳总辐射量达6700MJ/m2以上。这一地区主要为青海
西部和西藏西部等地,尤以西藏西部最为丰富。
2)太阳能资源较富带:地区年平均太阳总辐射量为5400~6700MJ/m2。这一地区主要包括
青海东部、西藏东部、新疆南部、宁夏、甘肃北部、内蒙古西部、云南西部等地。
3)太阳能资源一般带:地区年平均太阳总辐射量为4200~5400MJ/m2。这一地区主要包括
新疆北部、内蒙古东部、山东、江西、河南、河北、黑龙江、吉林、辽宁、陕西、甘肃东南
部、湖南、湖北、安徽、广东、广西、福建、浙江、江苏、云南东部、海南、台湾等地区。
4)太阳能资源贫乏带:地区年平均太阳总辐射量小于4200MJ/m2。这类地区位于四川、贵
州两省部分地区,是我国太阳能资源最少的地区。
三.设计容量计算
1.按照用电负荷总容量占比,满足规范或标准要求。
以湖北某地为例,根据项目总用电负荷确定光伏发电装机容量:
根据电气设计图纸中的数据,该项目中商业及办公楼的用电总量及光伏安装容量如下表:
1.按照配建面积计算。
以宁波为例,根据项目总用电负荷确定光伏发电配建面积:
总建筑面积≥15万㎡的住宅小区,配建指标计算如下:
表1户均光伏计算因子
住宅项目光伏组件配建总面积计算公式:S≥Exn,其中n—住宅总户数。
四.设计系统
光伏发电系统一般包含光伏方阵、光伏汇流设备(包括光伏汇流箱、直流配电柜和直流电缆
等)、逆变器、交流配电设备、升压变、储能及控制装置、布线系统及监测系统等设备组成。
1)光伏组件选择
本篇文章中项目组件拟采用目前行业常用的270Wp多晶硅太阳能电池组件(晶硅太阳能光
伏组件具有电池转换效率高,稳定性好,寿命长,与同等容量太阳能电池组件所占面积小,
价格低廉等优点);逆变器选用组串逆变器,并选择配套交流配电柜。
图1多晶光伏组件图
光伏组件串联数量计算公式为:
其中:
KV—光伏组件的开路电压温度系数;
KV’—光伏组件的工作电压温度系数,如果产品无此数据,用KV代替;
N—光伏组件的串联数量(取整数);
t—光伏组件工作条件下的极限低温(℃),根据项目所在城市的气象资料数据取值;
t’—光伏组件工作条件下的极限高温(℃),根据项目所在城市的气象资料数据取值;
Vdcmax—逆变器允许的最大直流输入电压(V);
Vmpptmax—逆变器MPPT的电压最大值(V);
Vmpptmin—逆变器MPPT的电压最小值(V);
Voc—光伏组件的开路电压(V);
Vpm—光伏组件的工作电压(V)。
由以上公式,并根据光伏并网逆变器满载MPPT电压范围520~800Vdc及最大直流电压
1000Vdc,组件串列按照主要以19块太阳能电池组件串联进行设计,屋顶安装的光伏阵列为
5个串列;5个串列接入一台光伏并网逆变器输入端。根据光伏并网逆变器输入端有2路
MPPT通道,让发电量大大提升,通道装配5套输入防水接线端子,即5个光伏串列直接接
入一台逆变器的MPPT通道,通道接入5个串列。
2)光伏阵列安装角度计算
借助辅助设计软件PVSYST进行数据分析如下:
从上图数据分析可知,进行固定倾角安装,全年获得最大能效的角度为方位角为0,倾
角为19度,但考虑安装容量的最大化及与建筑的一体化,本次项目为南
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