江苏安科瑞电器制造有限公司

解决方案

建筑光伏发电系统

      建筑光伏发电系统是将建筑与光伏发电结合的一种新型的、具有广阔发展前景的发电和能源综合利用方式,是应用太阳能发电的一种新概念。简单地讲就是将太阳能光伏发电方阵安装在建筑的围护结构外表来提供电力。太阳光照射在太阳电池上产生光生伏打效应,产生直流电。太阳电池连接起来并封装在不同的材料上构成组件,组件通过电气的串并联方式连接成光伏方阵,光伏方阵输出的直流电经过逆变器转变为交流电并入电网,实行“自发自用、余电上网、就近消纳、电网调节”的运营模式,能够有效解决电力在升压及长途运输中的损耗问题。
      光伏组件可以通过多种方式集成到建筑中。大体上可以分为两类:一类是光伏方阵与建筑的结合。另一类是光伏方阵与建筑的集成,如光电瓦屋顶、光电幕墙和光电采光顶等。在这两种方式中,光伏方阵与建筑的结合是一种常用的形式,特别是与建筑屋面的结合。我们认为光伏建筑一体化,需要将光伏组件融合到建筑中,成为建筑的整体结构的一部分。建筑一体化的光伏组件代替传统的建筑材料,降低光伏发电的成本。它并不占用额外的空间,在人口稠密的城市也能使用。设计良好的一体化系统也能够提高市场的接受程度,为业主塑造良好的社会形象,是太阳能利用的较好形式。
1.2引用标准

《光伏发电站设计规范》
GB50797-2012
《光伏发电站接入电力系统技术规定》
GB/Z19964-2005
《光伏(PV)系统电网接口特性》
GB/T20046-2006
《供配电系统设计规范》
GB50052-2009
《低压配电系统设计规范》
GB50054-2011
《建筑物防雷设计规范》
GB50057-2010
《建筑设计防火规范》
GB50016-2006
《建筑抗震设计规范》
GB50011-2010
《并网光伏系统》
IEC61727-2004
《光伏系统过电压保护》
 IEC61173
《民用建筑太阳能光伏系统应用技术规范》 
JGJ 203-2010
《建筑物电气装置 第7-712部分特殊装置或场所的要求太阳能光伏(PV)电源供电系统》
GB/T-16895.32-2008
《光伏(PV)发电机组装置和安全要求》
IEC62548
《光伏系统过电压保护》
IEC6117
《低压熔断器 第6部分 太阳能光伏系统保护用熔断体的补充要求》
GB/T13539.6-2013

2 光伏发电系统方案
2.1单相并网发电系统
2.1.1适用场合
      适用于小型建筑光伏系统,例如家庭屋顶光伏系统、小型商用光伏系统,装机容量一般小于10kW,也可结合中功率逆变器配合使用,并网电压为220V。
2.1.2系统组成
      系统由光伏组件、交流配电箱、单相并网光伏逆变器、计量仪表、通信监控、连接电缆等组成。
2.1.3系统特点
●针对每个组件实现MPPT功能,实际发电效果佳。
●环境适应性强,对组件一致性要求低。
●直流侧布线简单,无需汇流设备。
●系统冗余运行能力强,扩展方便。
2.1.4系统结构图

2.1.5一次方案图

2.2三相组串并网发电系统
2.2.1适用场合
      在三相组串并网发电系统中,发电量一般在10~200KW,适用于中型建筑光伏系统,各光伏组串允许安装朝向不同、规格不同。
2.2.2系统组成
      系统由光伏组件、组串式光伏并网逆变器、交流配电柜、连接线缆等组成。
2.2.3系统特点
●每路光伏组串的逆变器都可实现各自的MPPT功能,整体效率不受组串间差异影响,实际发电效果较好。
●系统具有一定的冗余运行能力。
●可分散就近并网,减少直流电缆使用。
●维护方便,便于管理。
2.2.4系统结构图

2.2.5一次方案图

2.3 三相集中并网发电系统
2.3.1适用场合
      三相集中并网发电系统一般发电量在200~1000KW,适用电压为380V或升压至10KV及以上,这种发电系统适用于大型厂房类屋顶发电项目,要求建筑屋顶形状规则,无遮挡物。
2.3.2系统组成
      系统由光伏组件、直流汇流箱、直流配电柜(可选)、集中式光伏并网逆变器、交流配电柜、并网柜、升压装置、连接线缆等组成。
2.3.3系统特点
● 系统无冗余能力;
● 直流侧需较多直流电缆;
● 集中并网,便于管理;
● 对于集中式并网发电系统,可提供直流光伏汇流箱,直流防雷柜。
2.3.4系统结构图

2.3.5一次方案图

3 产品介绍
3.1 并网逆变器
3.1.1 AMI-250单相并网光伏微型逆变器
概述
      该系列产品采用DSP控制芯片,有一路的直流输入,经过双路交错并联反激升压后进入逆变电路,再经过滤波器并网。在双路交错并联反激中实现MPPT控制、升压和隔离的功能。逆变电路可以把直流变成交流,滤波器可以减小纹波。本产品采用电力线载波通讯技术,可以实现各个模块的检测和数据采集。
技术指标

 外形及安装尺寸(mm)

3.1.2 AMI-C微逆集中管理单元
概述
      AMI-C微逆集中管理单元是针对屋顶太阳能、小型光伏电站系统中使用微型逆变器时进行集中能量控制与管理的设备。使用电力线载波通信收集每台微型逆变器的数据,存储于设备内部,提供网络接口、RS485接口,用户可使用组态系统连接,或通过浏览器直接查看设备监控的每台微型逆变器的运行状况。
型号说明

技术参数

外形及尺寸(单位:mm)
 

集中管理单元安装尺寸示意图

去耦模块安装尺寸示意图

接线端子
主体模块

去耦模块

3.1.3 ASI系列组串式逆变器
概述
      ASI系列光伏逆变器主要适用于商业、工业屋顶及中小型光伏电站建设。逆变器采用先进的拓扑结构和领先的逆变控制技术,可达到高达97.8%的转换效率,提高光伏系统整体效率。具有可靠的电网支持能力,高防水防尘等级以及非常宽的组件电压接入范围,因此不仅可以应用于商业屋顶及商业电站系统,也可应用于兆瓦级的大型电站的设计。
技术指标

外形及安装尺寸(mm)

3.2 APV-M系列光伏汇流箱
概述
      在光伏发电系统中,数量庞大的光伏电池组件进行串并组合达到需要的电压电流值,提高发电效率。APV-M系列智能光伏汇流箱主要作用就是对光伏电池阵列的输入进行一级汇流,用于减少光电池阵列接入到逆变器的连线,优化系统结构,提高可靠性和可维护性。在提供汇流防雷功能的同时,还监测了光电池板运行状态,汇流后电流、电压、功率,防雷器状态、直流断路器状态采集,继电器接点输出等功能,并带有风速、温度、辐照仪等传感器接口功能供客户选择,装置标配有RS485接口,可以把测量和采集到的数据上传到监控系统。
技术参数

外形尺寸与结构

  

 3.3APG系列光伏直流防雷柜
概述
      光伏直流防雷柜是对直流电能进行汇总、监控、保护的功能柜(一般指汇总直流负荷的柜),直流防雷柜可以将多路直流输入汇总成一路直流电流输出,每路均带保护装置(断路器、熔断器等)、防反二极管、防雷器等,可以对每路电压、电流、防雷状态进行监控,通过RS485接口远程通讯把测量和采集到的数据和设备状态上传。
型号说明
                   

技术指标
                                                                       

外形尺寸(单位:mm)

4 Acrel-2000 V8.0光伏电站电力监控系统
4.1 概述
      太阳能光伏电站现场设备主要由光伏电池阵列、汇流箱、低压直流柜、逆变柜、交流低压柜、升压变压器等组成,最后产生的高压交流并入电网。针对光伏发电每个环节电力参数检测的需要,安科瑞公司推出了AGF系列光伏汇流采集装置、  PZ系列直流检测仪表及ACR系列电力质量分析仪,分别应用于汇流箱、直流柜及交流柜中,并通过Acrel-2000 V8.0光伏电站电力监控系统实现后台集中监控。
4.2 参照标准
GB50062-2008 《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》 
DL/T 5137-2001 《电测量仪表装置设计技术规程》
DL/T 720-2013 《电力系统继电保护柜、屏通用技术条件》  
JB/T9568-2000   《电力系统保护、继电器及自动装置通用技术条件》  
GBl4285-2006    《继电保护和安全自动装置技术规程》
GB7261-2008  《继电器及继电保护装置基本试验方法》 
DL5003-2005    《电力系统调度自动化设计技术规程》 
DL/T476-12   《电力系统实施数据通信应用层协议》
DL478-2010    《静态继电保护及安全自动装置通用技术条件》
GB/T13730-2002 《地区电网采集与监控系统通用技术条件》  
GB/T15145-2008 《微机线路保护装置通用技术条件》  
GB/T 13729-2002 《远动终端通用技术条件》
GB/T 14429-2005  《远动设备及系统总则》
DL/T 634-2009 《远动设备和系统 传输规约 基本远动任务配套标准》
CGC/GF002-2010 《光伏汇流箱技术规范》           
4.3组网示意图

4.4系统设计参数

4.5系统功能

 ● 系统运行主画面
  监控系统提供功能选择画面,并对光伏阵列现场环境进行实时监测与显示,如室外温度值、湿度百分比、光照度及阵列表面温度值等;  


● 系统运行监视和控制
  监控系统可分区域实时监测各光伏阵列的充电电压及电流、蓄电池电压及温度等信息,并对故障点进行异常显示与报警提示;

    

 

● 逆变器用电趋势曲线分析
  监控系统可绘制显示逆变器电压—时间曲线、功率—时间曲线等,直流侧输入电流实时曲线、交流侧逆变输出电流曲线,并采集与显示日发电量等电参量;

    

 

● 历史数据管理
  监控系统可针对光伏发电现场的各种事件进行记录,如:通讯采集异常、开关变位、操作记录等,时间记录支持按类型查询,并可对越限报警进行更改设置;

   

● 日发电趋势分析
  监控系统对光伏发电的发电量可形成月棒图及年度棒图显示,并折算成二氧化碳、二氧化硫减排量值;并可查看太阳辐射强度趋势曲线、风速变化趋势曲线显示;

 

5 典型案例
■安科瑞-江阴南闸街道东盟路5号厂房   100.45kWp光伏发电项目
      本项目采用多晶硅电池组件,共采用245w的多晶硅组件410块,容量总计100.45kW。
      系统采用智能型微逆(AMI-250微型并网逆变器)与组串式逆变器(ASI-2000TL)相结合的方案。其中250W的智能型微逆205个,功率为51.25KW,组串式逆变器采用2台20kW与1台12kW,功率52kW,以上逆变器功率总计103.25kW,通过逆变器变成交流后经室外防雷汇流箱汇流,经交流配电柜,接至厂区用户变电配电房的低压侧母线。发电系统图如下图所示:

      本项目装机总容量为100.45kWp,理论年发电量10.7万kWh,可大幅度节约电费和减少二氧化碳的排放。
设备清单如下:

6 光伏并网电站收益
6.1商用光伏并网电站收益
应用:适用安装于企业、工业、酒店医院、地面、海岛等商业单位。
安装优点:有效的与屋顶结合,设计美观,安装方便,节约运营成本,减少碳、氮、硫等有害气体的排放,保护环境。
安装容量:30kW-6000kW
投资回报

工、商光伏电站发电量与发电收益表(以上海地区为例)
电站规模
50kW
200kW
500kW
800kW
10000kW
占地面积(㎡)
500.00
2000.00
5100.00
8200.00
11000.00
日平均发电量(kWh)
158.12
632.46
1518.15
2529.84
3162.30
年发电量(kWh)
57711.98
230847.90
577119.75
923391.60
1154239.50
25年总发电量(万kWh)
129.72
581.89
1297.22
2075.55
2594.43
上海地区光伏电站收益=业主用电电价1.2元/kWh+国家补贴0.42元/kWh(补贴20年+上海地区补贴0.25元/kWh(补贴5年)
年发电量收益(万元)
10.79
43.17
107.92
172.67
215.84
前五年发电量收益(万元)
53.00
211.99
529.98
847.97
1059.96
25年发电量收益(万元)
236.67
946.66
2366.66
3786.66
4733.32
投资回报期(年)
4-5
4-5
4-5
4-5
3.5-4.2

6.2户用光伏并网电站收益
应用:适用安装于独栋别墅、连排别墅、个人用户屋顶、阳光房、阳台、车棚等场合。
安装优点:有效与屋顶结合、设计美观、有助于屋顶的遮阳防雨,延长屋顶寿命,安装方便。
安装容量:1KW-30KW
投资回报

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