一．社会背景
受金融危机的影响，世界各国不约而同地选择了新能源作为经济增长新引擎。新能源产业已经成为新一轮国际竞争的战略制高点，绿色经济革命将成为深刻改变人类进程的重要基因，引领第四次产业革命。实现“低碳”增长不仅是未来经济可持续发展的必由之路，更是金融后危机时代提升企业、区域经济、乃至国家综合竞争力和争夺话语权的关键。
我国是能源生产和消费大国，开发利用新能源与可再生能源已成为我国缓解能源供需矛盾、减轻环境污染、调整能源结构的重要举措。在众多的新能源中，太阳能作为一种取之不尽、用之不竭的清洁能源，极具增长潜力。同时太阳能具备环保、经济的特点，也决定了太阳能将有更广泛的应用。
二、太阳能光伏发电系统简介
1、 太阳能光伏发电原理
太阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应
当晶片受光后，PN结中，N型半导体的空穴往P型区移动，而P型区中的电子往N型区移动，从而形成从N型区到P型区的电流。然后在PN结中形成电势差。
2、太阳能光伏系统组成
太阳能光伏发电系统主要由太阳能光伏电池组，光伏系统电池控制器，蓄电池和交直流逆变器是其主要部件。其中的核心元件是光伏电池组和控制器。各部件在系统中的作用是：
光伏电池：光电转换。
控制器：作用于整个系统的过程控制。光伏发电系统中使用的控制器类型很多，如2点式控制器，多路顺序控制器、智能控制器、大功率跟踪充电控制器等，智能型控制器适用于较大型的光伏电站和通信系统。
蓄电池：蓄电池是光伏发电系统中的关键部件，用于存储从光伏电池转换来的电力。
交直流逆变器：由于它的功能是交直流转换，因此这个部件最重要的指标是可靠性和转换效率。并网逆变器采用最大功率跟踪技术，最大限度地把光伏电池转换的电能送入电网。
三、10KW太阳能光伏发电站系统方案
现场资源和环境条件
光伏系统方案
1设计总则
（1）太阳能光伏发电系统在原有的线路基础上增加，采取尽量不改造原有回路的原则。因此，将光伏系统的并网点选择在并网点的低压配电柜上。
（2）考虑到并网系统在安装及使用过程中的安全及可靠性，在并网逆变器直流输入加装直流配电接线箱。
（3）并网逆变器采用三相四线制的输出方式。
2电池组件及方阵支架的设计
2.1电池组件
选用型号为120（34）P1447x663，主要参数为：输出峰值功率120Wp、峰值电压17V、峰值电流7.05、开路电压22V、短路电流7.5A。
太阳能电池由18块串联成1路，共5路，需要120Wp规格组件90块方阵总功率为：120x18x5=10800Wp。
太阳能电池方阵的主要技术参数为：
（1）工作电压306V，开路电压396V；
（2）工作电流35A，短路电流37.5A；
（3）转换效率大于14%；
（4）工作温度-40℃～90℃。
太阳能电池方阵的主要特点：
（1）采用高效率晶体硅太阳电池片，转换效率高：≥14%；
（2）使用寿命长：≥25年，衰减小；
（3）采用无螺钉紧固铝合金边框，便于安装，抗机械强度高；
（4）采用高透光率钢化玻璃封装，透光率和机械强度高；
（5）采用密封防水的多功能接线盒。
2.2方阵支架及光电场设计
太阳能电池支架采用混凝土标桩、槽钢底框、角钢支架（见支架基础图、支架加工图），支架倾角30度。
3 逆变器
逆变器采用最大功率跟踪技术，最大限度地把太阳能电池板转换的电能送入电网。逆变器自带的显示单元可显示太阳能电池方阵电压、电流，逆变器输出电压、电流、功率，累计发电量、运行状态、异常报警等各项电气参数。同时具有标准电气通讯接口，可实现远程监控。具有可靠性高、具有多种并网保护功能（比如孤岛效应等）、多种运行模式、对电网无谐波污染等特点。
根据以上要求选用德国进口Line Back ∑10KW并网逆变器。本逆变器的特征如下：
（1）无变压器，实现了小型轻量化。
（2）功能模块化，可根据需要制定出合理的安装模块。
（3）有自立运行功能。停电时自动进行自立运行，向负荷供电。
（4）自立运行或者并网运行时有相同容量的功率。
（5）由显示单元，可显示输出功率、累计电量、运行状态及异常等内容。
（6）带有通信功能，使用GS标准计量软件，可由PC机计量其电流、电压等值。
（7）可全自动运行。
（8）主要技术参数为：
额定容量：10KVA；
直流额定电压：300V，直流额定电流：37A；
直流电压输入范围：160V―480V；
交流输出功率因数0.99，频率50Hz，三相AC220V；
输出电流失真度：THD＜5％，各次THD＜3％；
逆变器效率＞90%。
4.配电室设计
由于并网发电系统没有蓄电池及太阳能充放电控制器及交直流配电系统，因此，如果条件允许的话可以将并网发电系统逆变器放在并网点的低压配电室内，否则只要单独建一座4~6平米的低压配电室就可以了。
5.光伏发电系统的防雷
为了保证系统在雷雨等恶劣天气下能够安全运行，要对这套系统采取防雷措施。主要有以下几个方面：
（1）地线是避雷、防雷的关键，在进行配电室基础建设和太阳电池方阵基础建设的同时，选择光电厂附近土层较厚、潮湿的地点，挖一个2米深地线坑，采用40扁钢，添加降阻剂并引出地线，引出线采用35mm2铜芯电缆，接地电阻应小于4欧姆。
（2）在配电室附近建一避雷针，高15米，并单独做一地线，方法同上。
（3）太阳电池方阵电缆进入配电室的电压为DC220V，采用PVC管地埋，加防雷器保护。此外电池板方阵的支架应保证良好的接地。
（4）并网逆变器交流输出线采用防雷箱一级保护（并网逆变器内有交流输出防雷器）。
6.系统建设及施工
项目的施工包括：配电室及太阳电池支架的基础制作、配电室，太阳电池支架制作安装、太阳能电池方阵的安装、电气设备的安装调试、系统的并网运行调试。
6.1施工顺序
基础及配电室土建施工－太阳电池支架制作安装－太阳电池方阵安装调试—电气仪表设备安装调试－并网运行调试－试运行—竣工验收。
6.2施工准备
6.2.1技术准备
技术准备是决定施工质量的关键因素，它主要进行以下几方面的工作：
（1）先对实地进行勘测和调查，获得当地有关数据并对资料进行分析汇总，做出切合实际的工程设计。
（2）准备好施工中所需规范，作业指导书，施工图册有关资料及施工所需各种记录表格。
（3）组织施工队熟悉图纸和规范，做好图纸初审记录。
（4）技术人员对图纸进行会审，并将会审中问题做好记录。
（5）会同建设单位和设计部门对图纸进行技术交底，将发现的问题提交设计部门和建设方，并由设计部门和建设方做出解决方案（书面）并做好记录。
（6）确定和编制切实可行的施工方案和技术措施，编制施工进度表。
6.2.2现场准备
（1）物资的存放
准备一座临时仓库：主要贮存并网发电系统的逆变器、太阳电池、太阳电池支架、线缆及其它辅助性的材料。
（2）物资准备
施工前对太阳能电池组件、方阵支架、并网逆变器等设备进行检查验收，准备好安装设施及使用的各种施工所需主要原材料和其他辅助性的材料。
7.设备安装部分
7.1太阳电池组件安装和检验
预埋太阳电池阵列架基柱，检查其横列水平度，符合标准再进行铁架组装。检测单块电池板电流、电压，合格后进行太阳电池组件的安装。最后检查接地线、铁架紧固件是否紧固，太阳电池组件的接插头是否接触可靠，接线盒、接插头须进行防水处理。检测太阳电池组件阵列的空载电压是否正常，此项工作应由组件提供商技术人员完成。
7.2总体控制部分安装
参照产品说明书的要求，对并网逆变器、太阳电池组件、交流电网的低压配电室按相应顺序连接，观察并网逆变器的各项运行参数，并做好相应记录，将实际运行参数和标称参数做比较，分析其差距，为以后的调试做准备。
8.检查和调试
（1）根据现场考察的要求，检查施工方案是否合理，能否全面满足要求。
（2）根据设计要求、供货清单，检查配套元件、器材、仪表和设备是否按照要求配齐，供货质量是否符合要求。对一些工程所需的关键设备和材料，可视具体情况按照相关技术规范和标准在设备和材料制造厂或交货地点进行抽样检查。
（3）现场检查验收：检查太阳电池组件方阵水泥基础、配电室施工质量是否符合要求，并做记录。此项工作应由组件提供商技术人员完成。
（4）调试是按设备规格对已完成安装的设备在各种工作模式下进行试验和参数调节。系统调试按设备技术手册中的规定和相关安全规范进行，完成后须达到或超过设备规格所包含的性能指标。如在调试中发现实际性能和手册中的参数不符，设备供应商须采取措施进行纠正，达标后才具备验收条件。
9.光伏电站建设流程图
2、 系统的主要设备
|
序号 |
名称 |
规格 |
单位 |
数量 |
备注 |
|
1 |
太阳能电池组件 |
120W |
块 |
90 |
|
|
2 |
支架线缆 |
套 |
5 |
||
|
3 |
逆变器 |
10KW |
台 |
1 |
并网型3相4线 |
|
4 |
接线箱 |
台 |
1 |
||
|
5 |
避雷器及接地设备 |
套 |
1 |
避雷针高15米 |
|
|
6 |
配电室 |
平方米 |
4-6 |
太阳能光伏电站系统概算
|
名称 |
规格 |
数量 |
单价 |
总金额 |
备注 |
|
太阳能光伏组件 |
120W |
90 |
单晶硅 |
||
|
太阳能专用逆变器 |
10KW |
1 |
|||
|
接电箱 |
1 |
||||
四、经济和社会效益
太阳能光伏发电是独立的系统：它是由采集太阳光，转化为电能，通过控制和逆变设备，把直流电转换成为目前家庭用的220V的交流电，采用控阀式免维护密封太阳能专用蓄电池作为储能装置，能有效地为用户在任意时间提供电力。这种独立的光伏电站目前主要应用于与国家电网离得比较远的别墅，边远山区，城市郊区，农村，边防等。
系统优点：
（1） 结构简单，体积小且轻，使用方便，免维护
（2）易安装，易运输，建设周期短，一次性投资，长期受益，无辐射，无污染，节能环保。
（3）清洁能源，安全，无噪声，零排放；
（4）可靠性高，寿命长，可长25年；
（5）太阳能几乎无处不有，所以光伏发电应用范围广，；
（6）转换效率高。
节能减排：
一般发电量的计算都是平均值，也就是说在太阳能系统计算中，每天都是晴天。这样的话，实际每天有10个小时的光照，但是计算中有效光照可能只有4个小时（地区不同，此数值不同）。
10KW的太阳能光伏电站一般可以按10000W*0.6（各种损耗后的最佳利用比）*4（日平均有效光照）=24000WH (24度电)
10KW太阳能光伏电站平均每天发电24度，在寿命期25年之内共计可发电219000度。
据环保专家测算：每节约1度电，就相应节约0.35公斤标准煤、4升净水，同时减少0.272公斤碳粉尘、0.997公斤CO2、0.03公斤SO2。
10KW太阳能监控系统使用寿命为25年，发219000度电，可达到以下环保指标：
1、节标准煤：0.35kg×219000÷1000=76.65吨。
2、减少碳粉尘：0.272kg×219000÷1000=59.57吨。
3、减少CO2排放：0.997kg×219000÷1000=218.34吨。
4、减少SO2排放：0.03kg×219000÷1000=6.57吨。
5、节水：4升×219000÷1000=876吨净水。
由此可见，太阳能光伏电站应用于运行，将充分推进了可再生能源的开发和利用，体现了节能减排政策的优越性，而且可以彰显我们环保节能新理念，这对我们建设资源节约型、环境友好型城市，实现绿色转型，将有着极为重要的意义。
广州三赫太阳能科技有限公司 市场部 沈经理
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