常州信息职业技术学院419KWp微网示范工程初步方案

第1页中天光伏技术有限公司ZHONGTIANPHOTOVOLTAICTECHNOLOGYCO.,LTD.常州信息职业技术学院41.9kWp微网初步设计方案中天光伏技术有限公司二0一三年五月第2页中天光伏技术有限公司ZHONGTIANPHOTOVOLTAICTECHNOLOGYCO.,LTD.1、项目基本情况介绍1.1概况本项目重点培养常州信息技术学院学生对市场主流光伏组件、电站建设和微网等知识了解和掌握，本电站设计寿命为25年。1.2项目概况目前，世界能源结构中人类主要利用的是化石能源，其中石油、天然气、煤炭的消费构成分别为47%、23%和27%。而根据目前所探明的储量和消费量计算，这些能源资料仅可供全世界大约消费170年吧。具体来说，油将在40年内耗尽，天然气将在,60年内用光，煤炭也只够使用200年。我国一次能源状况也和世界相仿，据估计，目前我国石油剩余可采储量为32.736亿吨，可供开采20年；天然气剩余可采储量11704亿立方米，可供开采60年；煤炭剩余可采储量为1145亿吨，可供开采不足百年。中国和世界能源储量年限在当今世界化石能源的逐渐减少，环境污染和环境压力的日益严重，可再生能源的开发得到了普遍的重视。第3页中天光伏技术有限公司ZHONGTIANPHOTOVOLTAICTECHNOLOGYCO.,LTD.过度开采石化能源对环境严重破坏根据国家大力发展可再生能源的精神，基于可再生能源开发的良好政策，为响应国家新能源建设号召，加快国内光伏发电规模化应用。根据江苏省“十二五规划”中：推进资源节约及常州市“十二五规划”，本工程属新建分布式光伏电站，包括微网系统及相应的智能光伏支架配套设施。2.项目建设的意义2.1先进光伏教学研究基地新能源产业是一门新兴行业，也是近十年快速发展的产业，能源安全关系到国家安全，虽然现在国内光伏组件受到欧美“双反”政策影响，行情跌到低谷，但人类能源危机时刻面临危机，光伏做为新能源最有前景必将受到世人重视，未来两三年会迎来一个高速增长期。中天科技集团新能源产业放眼未来，高瞻远瞩，提前布局新能源产业板块，光伏高技术含量的产品;系统集成、光伏背板材料、储能锂电池、新能源住宅、光伏系统电气配套产品等。中天科技集团愿协助常州信息职业技术学院建设光伏教学研究基地，培养光伏企业急需高素质人才，紧密与企业市场需求结合，全面掌握光伏电站建设过程和微网系统，努力将常州信息职业技术学院光伏实验基地创办成“产、学、研”合作典范，为社会提供高素质专业的光伏人才，解决企业招聘不到合适光伏人才的困境。第4页中天光伏技术有限公司ZHONGTIANPHOTOVOLTAICTECHNOLOGYCO.,LTD.2.2常州信息职业技术学院光伏实验基地建设规划本光伏实验基地重在节约办学、理论与实践相结合，不追求大规模电站建设，需要研究各种光伏组件产品特征及智能光伏自动跟踪支架，跟踪分布式光伏系统中重要分支之-微网，这也是未来智能电网支撑部分。电站涉及以下内容：1、高效多晶硅太阳能组件；2、高效单晶硅太阳能组件；第5页中天光伏技术有限公司ZHONGTIANPHOTOVOLTAICTECHNOLOGYCO.,LTD.第6页中天光伏技术有限公司ZHONGTIANPHOTOVOLTAICTECHNOLOGYCO.,LTD.3、非晶/微晶太阳能组件；采用世界一流的生产设备和制造工艺，平均稳定转换效率达到9%。该系列产品尺寸为1.1m×1.3m,此产品采用白色PVB膜进行封装，如果采用Nails安装方式进行安装时，可以采用不带变压器的逆变器，提高系统转化效率并降低BOS成本，也是非晶薄膜组件世界最转换效率。4、斜单轴自动跟踪支架；第7页中天光伏技术有限公司ZHONGTIANPHOTOVOLTAICTECHNOLOGYCO.,LTD.5、双轴自动跟踪支架；第8页中天光伏技术有限公司ZHONGTIANPHOTOVOLTAICTECHNOLOGYCO.,LTD.6、微网中天科技微网是新能源与智能电网的完美结合，大力体现了节能减排思想，是真正绿色、环保、实用的新能源技术，在清洁能源利用方面具有标杆意义。中天除了具备微网设计能力外，在核心硬件方面也具备了开发与生产能力，中天先后与国内多所高等院校合作进行相关技术攻关，微网控制系统（中央控制器）、微网配电柜、储能控制系统、储能控制柜、快速开关系统及汇流箱等一系列产品都实现了自制，并且中天也拥有这些核心设备的完整知识产权，是真正依靠自身的技术，实现了提供微网系统一体化解决方案的目标。本项目微网技术在实现了削峰填谷、功率交换等多达8种基本模式的同时，进行大胆的技术创新：1）中天微网实现了与电网的随时并网、离网功能（主动、被动）；2）高速开关的隔离功能，电网事故时，微电网可将重要负荷快速隔离并进行独立供电，电网恢复后，自动检测并网，整个过程实现了无缝切换；2）在并网/离网状态下都可以进行微电网的自启动；4）实现了系统自治经济运行，保证电能质量的前提下，能够在指定时间以指定功率运行，创造峰谷电价收益（谷电充电，峰电放电）；5）对不同等级的负荷进行智能管理，在故障状态下，优先保证重要负荷供电不间断；6）可根据电网需求进行响应，向电网输送/吸收电能，接受调度。7）中天微网实现了削峰填谷、功率交换等多达8种基本控制策略模式，满足各种工况的实际运行需求，在保障电能质量安全和供电可靠性的前提下，进行大胆的技术创新，追求客户经济效益的最大化。中天光伏技术有限公司现已建设完成多个微电网示范工程，其中两个被作为中国太阳能光伏电站应用工程经典案例收集发表。业内专家一致认为，中天微网已达到国内领先、国际先进水平。我们根椐光伏电站建设工程难易度，不耽误教学科研进度，采取分三期，第一期建造屋顶用户侧并网光伏电站：多晶硅太阳能方阵装机容量29.4KWp，单晶硅太阳能方阵装机容量3.12KWp，非晶/微晶太阳能方阵容量4.48KWp，共37KW装机容量。第二期建设地面自动跟踪支架并网光伏站：2.45KWp斜单轴自动跟踪支架和2.45KWp双轴自动跟踪支架。第9页中天光伏技术有限公司ZHONGTIANPHOTOVOLTAICTECHNOLOGYCO.,LTD.第三期建设41.9KWp微网电站,通过储能控制策略对学校河边照明亮化工程，提供综合全面的电能质量解决方案，实现平滑功率输出、削峰填谷、参与系统调频、暂态有功出力紧急响应、暂态电压紧急支撑等功能，为学校电力电网系统中发挥出调峰、电压补偿、频率调节、电能质量管理等重要作用，确保了系统安全、稳定、可靠的运行，以达很好教研示范工程效果。2.3项目所在地气象地理条件常州市位于江苏省南部，属于长江下游地区，北靠长江，南临太湖太湖流域水网平原，位于江苏省南部，长江三角洲中心地带，北携长江，南衔太湖，东望东海，与上海、南京、杭州皆等距相邻，扼江南地理要冲，与苏州、无锡联袂成片。北纬31°09′-32°04′、东经119°08′-120°12′。常州老城区南接武进区。武进区环抱常州老城区，南濒太湖，衔滆湖（西太湖），南接宜兴，东邻无锡、江阴，西毗金坛衔长荡湖（洮湖）、丹阳，西南毗溧阳。常州新北区北接长江。常州是中国唯一城区被东经120度经线穿越的较大的城市，为此，常州市把东经120度经线确定为城市东部的主要景观轴线。濒临东海，属于北亚热带海洋性气候，常年气候温和，雨量充沛，四季分明。常州春末夏初时多有梅雨发生，夏季炎热多雨，最高气温度常达36℃以上，冬季空气湿润，气候阴冷。境内地势西南略高，东北略低，高低相差2.5米左右。地貌类型属高沙平原，山丘平圩兼有。南为天目山余脉，西为茅山山脉，北为宁镇山脉尾部，中部和东部为宽广的平原、圩区。A表示项目所在地第10页中天光伏技术有限公司ZHONGTIANPHOTOVOLTAICTECHNOLOGYCO.,LTD.2.4项目现场可用屋面区域状况：学校屋顶建光伏安装环境实景1学校屋顶建光伏安装环境实景2第11页中天光伏技术有限公司ZHONGTIANPHOTOVOLTAICTECHNOLOGYCO.,LTD.三、光伏系统技术方案3.1光伏发电技术简介光伏发电系统是利用太阳电池半导体材料的“光伏效应”将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统。当阳光照射到太阳电池表面时，太阳电池吸收光能，产生光生“电子－空穴对”。在电池内建电场作用下，光生电子和空穴对被分离，电池两端出现异号电。荷的积累，即产生“光生电压”。若在内建电场的两侧引出电极并接上负载，则“光生电流”从负载上流过，从而获得功率输出。这样，太阳的光能就通过太阳电池直接转换成了可以付诸实用的直流电能。光伏发电系统的容量为标准测试条件（StandardTestCondition）下的太阳电池总容量。标准测试条件指：太阳电池片温度为25℃、AM1.5光谱、表面直射辐照强度为1,000瓦/平方米。实际输出功率受太阳辐照强度、环境温度、尘土覆盖率、线路损耗和逆变效率等因素影响。3.2运行方式光伏发电系统基本上可分为两类，即：独立运行的光伏发电系统和并网运行的光伏发电系统，本项目设计采用380V低压侧并网运行方式。3.2.1独立运行光伏系统独立运行的光伏发电系统原理框图如图13所示：图13独立运行并网光伏发电系统原理框图由于太阳光辐射能属于能量密度低、不稳定的能源，独立运行的光伏发电系统必须配备蓄电池作为储能装置，以保证负载的稳定供电性。3.2.2并网运行光伏系统在有公共电网的地区，光伏发电系统一般与电网连接，即采用并网运行方第12页中天光伏技术有限公司ZHONGTIANPHOTOVOLTAICTECHNOLOGYCO.,LTD.式。按有无储能装置，并网光伏发电系统又可分为带蓄电池储能和无蓄电池储能两种。在电网不稳定地区或者负载用电时间段不固定情况，光伏系统可采用带蓄电池储能的并网运行方式来提高重要负载的供电可靠性。从投资服务中心实际用配电情况综合考虑，带储能的并网光伏系统有以下几点技术应用优势。1）负荷转移：从技术角度来讲，负荷转移和调峰类似，但它的实现应用是以光伏并网用户使用分时计费市电为基础的。许多负荷高峰并不是发生在光伏系统发电充足的白天，而是发生在光伏发电高峰期以后，储能系统可在负荷低谷时将光伏系统发出的电能储存起来而不是完全送入电网，待到负荷高峰时再使用，这样，储能系统和光伏系统配合使用可以减少用户在对峰时市电的需求，使用户获得更大的经济利益。2）负荷响应：为保证在负荷高峰时电网可以安全可靠的运行，电网会选定一些高功率的负荷进行控制，使它们在负荷高峰期时交替工作，当这些电力用户配置光伏储能系统后，则可以避免负荷响应策略对上述高功率设备的正常运行带来的影响。负荷响应控制系统需要光伏储能电站和电网之间至少有一条通讯线路。3）断电保护：光伏储能系统一个重要的好处就是可以为用户提供断电保护，即。在用户无法得到正常的市电供应时，可以由光伏系统提供用户所需电能。这种有意实现的电力孤岛对用户和电网来说都是有好处的，它既可以允许电网在用电高峰时切掉部分电力负荷，又可以使电力用户在没有市电供应时保持正常工作。3.3并网模式按是否允许光伏发电系统的功率馈入电网，光伏发电系统的并网模式可分为直接并网模式和带功率流向检测的并网模式。3.3.1直接并网模式此种模式的系统框图参见图13，为国际上普遍采用的并网方式。在正常情况下，光伏系统产生的电能主要被附近负荷消耗，当负荷功率小于光伏发电系统输出功率时，多余的电能将馈入电网。3.3.2带功率流向检测的并网模式第13页中天光伏技术有限公司ZHONGTIANPHOTOVOLTAICTECHNOLOGYCO.,LTD.此种模式的系统原理框图如图14所示，在国内采用较多。由于目前我国电力管理部门尚无针对光伏发电系统的上网标准和相关政策，因此国内大多数已建成的并网光伏系统都被要求其产生的电能完全由本地负载消耗，当发电功率大于负荷功率时，通过功率流向检测，切除光伏发电系统，以防止光伏系统的电能馈入电网。显然这种并网方式将损失相当一部分电能。图14带功率保护的并网光伏发电系统原理框图3.3.