小型并网太阳能发电系统设计盘点_逆变器的选择_系统报价

小型并网太阳能发电系统设计
(一)、小型并网太阳能发电系统的构成
小型并网太阳能发电系统主要由下列部分构成:
太阳能电池模组;
太阳能电池板支架;
直流配电箱(含防雷模块及信号);
太阳能并网逆变器;
交流配电箱(含防雷模块、计量表及ATS);
屋顶避雷针、接地网、等电位、设备防雷;
太阳能发电系统的监控(包括直流配电箱、太阳能并网逆变器、分布式交流配电箱、电力防雷器件、低压配电系统、发电输电状况等)。
1、客户对系统的要求
该太阳能发电系统用于屋顶太阳能并网电源系统;
太阳能功率为3kW,以用户自用电为主,多余电能送给电网;
该系统采用屋顶斜面安装架构或平屋顶标准支架安装架构;
2、系统方案
该太阳能发电系统供率很小,仅为3kW,因此,并网点为家庭电源并网接入。
方案电路图如下:
由3kWp并网逆变器构成的3kW系统示意图
(二)太阳能电池板与太阳能电池模组的选择
对于标准型太阳能发电系统,我们可以选用单晶硅太阳能电池板或多晶硅太阳能电池板。一般情况下,当建设空间受限或场地成本较高时,优先选用效率高的单晶硅或多晶硅太阳能电池板。
为减少电力电缆的布线及线路复杂度及系统的可用性,本设计尽量采用功率大的太阳能板,并网逆变器可考虑户内安装,设计如下:
根据所选用的并网逆变器模块规格,允许输入的直流电压范围为150Vdc-450Vdc,最大功率为2kWp或3kWp,太阳能方阵采取串联和/或并联方式,接入并网逆变器,其设计如下:
1、太阳能电池板串联
对于3kW系统,太阳能电池板串联后构成一组,其开路电压不能超过并网逆变器的最高输入电压,且能尽量地提高太阳能板串联后的输出电压,以便满足逆变器最大功率输出,选择由9块165Wp薄膜电池板串联,则:
每组最高开路输出电压:29.13Vdc X 9 = 262.2Vdc
每组额定输出电压: 22.8Vdc X 9 = 205.2Vdc
每组额定输出功率: 165Wp X 9 = 1485Wp
每台逆变器总输出功率:1485Wp X 2 = 2970Wp
光伏组件的选型
为了有效利用太阳光,必须选择光电转换效率高的光伏组件作为系统的发电单元。项目采用了 SKY-190M 型的单晶硅太阳能电池组件,其参数见表 1。
表 1 单晶硅 SKY-190M 的主要参数
2、采用3kW并网型逆变器构成3kW系统
输入为2路各1.65kW输入,如下图所示:
采用3kW并网逆变器的电路
此时,并网逆变器每路输入功率为:1.485kW X 1 = 1.485kW (<1.8kW)
每台并网逆变器实际输出功率为:1.485kW X 2 = 2.97kW
(三)分布式直流配电箱设计
分布式直流配电箱是将太阳能电池组矩阵的直流输出,按照太阳能控制器的要求分成若干个符合控制器输入电压及电流要求组,并通过该配电箱汇合后集中将电能送入太阳能控制器。因为太阳能电池组放置在室外,为避免被其它物体遮挡阳光,通常放置在最高处,很容易遭受到雷电袭击,因此,太阳能电池模组需要做好雷电防护。该分布式直流配电箱内部配置了防雷模块,以保护太阳能控制器免受雷电袭击。
其中,对防雷器件,采用带辅助触点的器件,当雷电造成防雷器件损坏后,辅助触点闭合,可以给出故障信号,同时因为雷击大电流流经直流电缆,导致保护熔丝熔断,防止再次雷击造成后面设备(如防逆二极管模块及并网逆变器)的损坏。当雷击故障发生后,维护人员收到监控发出的故障及定位信息,能及时对损坏器件进行更换修复。
当太阳能电池板开路、熔丝熔断或防逆二极管损坏,造成一组太阳能方阵没有输出,通过对逆变器的输入状况分析,可以告警并定位故障。
直流配电箱与并网型逆变器使用数量相同,如下:
(四)并网型光伏逆变器设计与选用
逆变器的选择
并网逆变器是光伏发电系统的核心部件和技术关键。并网逆变器可将光伏组件发出的直流电转换为交流电,并且还可以对转换的交流电的频率、电压、电流、相位、有功和无功、电能品质(电压波动、高次谐波)等进行控制。项目根据安装容量选择SUG3000逆变器,采用世界先进的高频技术,最大转换率97.2%,MPPT跟踪精度高达99.5%。最大功率点电压可达500V,可串联更多的电池板,减少直流端损耗;高品质的产品和全天候室内外应用。IP65的保护等级可以保证设备在各种恶劣环境下仍然稳定工作。
所选并网逆变器为户外型,采用分散式逆变并网供电模式,每台可接入14串或2串165W多晶硅太阳能电池板:
3kW系统采用3 kW并网逆变器时:
太阳能并网发电逆变器模组
(五)交流配电箱设计
交流配电箱用来隔离太阳能并网发电系统与市电,并提供雷电防护与电力计量。
该交流配电箱可以每路接入1台并网型逆变器,为了保护电力线路不遭受雷电袭击,采用了8/20μs,40kA的防雷模块,对每相进行雷电防护。
(六)、防雷设计
太阳能系统的防雷,包括避雷针、引下线、接地体、等电位、气象站、电源线路及信号线路防雷。
本设计仅为家庭用户安装太阳能发电装置,一般屋顶均安装有避雷网,但由于太阳能板外框为尖锐金属体,很容易通过太阳能板外框受到雷电直接袭击,为了防护太阳能系统,应在屋顶最高部位安装避雷针,并通过避雷网直接接地,同时,太阳能板外框也需要通过避雷网接地。
为了防止感应雷电对太阳能板,直流配电箱,并网逆变器,交流配电箱以及通过市电线路对用电设备的雷电损坏,在直流配电箱和交流配电箱内分别安装了防雷器件。
(七)、工程用材料
设备齐备后,现场工程包括:太阳能支架、电力电缆、信号电缆、工程五金材料等需要准备,材料的用量取决于现场状况。