【干货】300kw村级光伏电站系统典型设计全过程

300kw村级光伏电站系统典型设计全过程

　　2018年3月7日，国家能源局印发了《2018年能源工作指导意见的通知》，指出年内将下达村级光伏扶贫电站规模约1500万千瓦，惠及约200万建档立卡贫困户。从2016年的2GW、43万户到2017年的4GW、71万户，再到2018年的15GW、200万户，村级光伏扶贫电站已然成为打好精准脱贫攻坚战的重要手段。

　　目前光伏扶贫项目正在火热的进行中，本文从组件排布配置、逆变器信息、线缆、发电量预测及实际项目发电情况等方面，希望详细为大家介绍300kW村级光伏电站的系统设计，进行整体方案分享。

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　　设计过程

　　1、项目简介

　　对于村级电站的建设，首先需要考虑到当地变压器容量，并估算允许接入的光伏系统容量。一般按30%容量计算，但不同地区要求不同，可咨询当地电网公司来设计接入容量。

　　电站地址宜选用未利用地或者与农业、牧业、渔业相结合的用地，最好为靠近电网、运维方便的地段。安装朝向应选择正南、南偏西30°以内的朝向。组件倾角可以以下公式进行计算：

　　θ=0.76 * Φ+3.1°，±2°;其中：θ为组件倾斜角，Φ为当地纬度。

　　当然如果能够采用计算机辅助设计软件，可以进行太阳能倾斜角的快速优化的计算。

　　2、组件选型和安装配置

　　考虑到占地面积、银行放款条件以及全寿命周期的收益，此次示例设计方案选择1000片325W多晶组件。组件参数如下：

▲表1组件规格参数

　　STC(标准测试环境)：辐射度1000W/m2 ，电池温度25℃，大气质量AM1.5

　　NOCt(电池片标称温度工作条件)：辐射度800W/m2 ，电池温度20℃，大气质量AM1.5，风速1m/s。

　　该扶贫电站项目以1000片325W组件进行设计，因此现场施工用地约4000m2左右，现场排布如下：

▲图1方阵排布图

　　3、 逆变器的选择

　　作为扶贫项目的设计，给光伏逆变器的性能提出了高需求，包括直流侧超配和交流侧过载能力。GCI-60K-4G是一款性价比很高的低压并网产品，具备4路MPPT每路MPPT最大可接入3串组件，直流超配可达1.2倍以上，交流输出具备1.1倍的过载能力，可以适用不同光资源区域的配置要求。其具体参数如下：

▲图2逆变器外观图

▲表2 GCI-60K-4G逆变器电气参数表

　　4 、线缆的选择

　　1、直流侧线缆

　　直流线缆多为户外铺设，需要防紫外线、防晒、防潮、防寒等，因此分布式光伏系统中的直流线缆一般选择光伏专用直流线缆，考虑到直流插接件和光伏组件输出电流，目前常用的光伏直流电缆为PV1-F 1*4mm²。

▲图3直流线缆

　　2、交流侧线缆

　　交流线缆主要用于逆变器交流侧至交流汇流箱或交流并网柜，可选用YJV型电缆。长距离铺设还要考虑到电压损失和载流量大小，60kW三相机交流线缆推荐使用YJV-0.6/1kV4*35mm2 +1*25mm2，汇流后线缆推荐使用YJV-0.6/1kV 3*300mm2+1*150mm2。

▲表3 交流线缆选型表

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　　设计方案图及清单表

　　1、布局接线方案

　　现场按照逆变器安装容量分为5个小阵列，每个阵列接入一台GCI-60K-4G锦浪逆变器，最后以五汇一汇流箱进行交流汇流后就近并入电网，布线方案如下：

▲图4方阵布局接线示意图

　　其中逆变器接入关键参数如下：

　　①每串组件开路电压和工作电压在SOC条件下分别约为912V和744V，满足逆变器安全和运行电压需求;

　　②每串组件额定功率在SOC下为6.5kW，此次示例设计每台逆变器接入10串组串，每台接入组件容量65kW，超配比1.08。具体接入方法如下：

　　MPPT1 : 20块/串，接3串;

　　MPPT2 : 20块/串，接3串;

　　MPPT3 : 20块/串，接2串;

　　MPPT4 : 20块/串，接2串;

　　每2串或3串接入一台逆变器，接入总功率为13kW或19.5kW，低于逆变器最大额定输入功率要求(22.5KW);

　　当然也可根据现场需求做更高超额配比，例如每台接入11串组串，每台接入组件容量71.5kW，超配比1.19。具体接法如下：

　　MPPT1 : 20块/串，接3串;

　　MPPT2 : 20块/串，接3串;

　　MPPT3 : 20块/串，接3串;

　　MPPT4 : 20块/串，接2串;

　　2、电气接线方案

　　该项目电气接线方案如图所示，每台逆变器采用10串组串接入，20块/串，最后接入1台五汇一的交流汇流箱，就近并网。

▲图5电气接线示意图

　　3、材料清单表　

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　　系统安装施工

　　1、支架安装方案

　　针对扶贫电站设计，可使用螺旋地桩方式对不同地质适应性强，操作简便。且横梁强度高，固定稳，组件安装方便。如果项目地有其它要求和考虑，可根据项目实际情况采用其它支架安装方案做针对性设计。

▲图6组件支架固定图

　　2、逆变器安装

　　

▲图7逆变器安装规范图

　　多台逆变器的安装需注意逆变器间的安装间隙以保证散热要求，逆变器支架安装应符合要求，建议参考配套提供的逆变器使用说明书，实现正确规范安装。

　　建议逆变器安装在组件下方的支架上，这样满足逆变器遮阴散热散热的同时，也减小了安装逆变器支架的成本。

　　3、直流线缆制作和接线

▲图8光伏直流线缆制作和接线工具

▲图9光伏直流线缆

　　注：为了确保直流连接器的使用寿命，请使用专业扭力扳手拧紧直流端子。(拧的过紧端子内部可能产生裂痕，缩短端子使用寿命)

　　4、交流线缆接线

▲图10交流线缆制作和连接示图

　　5、COM连接器制作

▲图11 COM连接器制作示图

　　6、接地措施

　　规范的系统接地可以保障电站的安全性，该项目建议在电站架网下挖1.5m网状深沟，在埋入50*5mm钢包铜或扁钢形成接地网络，并且地线接到组件的支架上，同时组件边框也必须接到支架上，整体接地电阻应小于 4Ω。注意：逆变器需要单独做保护接地。

▲图12系统接地示意图

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　　收益计算

　　1、发电量估算

▲图13山东省光照时数图

　　装机容量325kW，PR=80%，山东地区的光照按照全年每天4.2小时计算，(参照——全国各省峰值日照时数)，全年发电估计时间为1533小时，预估该项目首年发电量498225度。首年衰减为2.5%，25年末最低功率为80%。首年衰减为2.5%，25年末最低功率为80%。

　　注：按照25年衰减至80%计算，25年累计发电量超过1068万度电。

　　2、实际应用案例

　　该电站实际装机容量350kW，3月23日峰值功率291.47kW，当天发电量1834.5kW。

▲峰值并网功率-291.47kW(3.23)

▲当日发电量-1834.5kWh(3.23)

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　　结论

　　300千瓦左右的装机容量的扶贫电站还是比较普遍的，通过典型设计的分享让大家对光伏系统的前端设计有了很好的了解，设计的目的希望能够指导施工，让施工有序，通过施工还可以对设计方案进行验证，从而高质量的完成电站的建设。

各种新型晶体硅电池工艺对比

安装光伏电站怎样选组件?

　　光伏发电走进寻常百姓家，百姓成为电老板，投资电站有收益，发电国家有补贴，躺在家里太阳替你来赚钱!经过几年的发展，光伏电站终于火了，慢慢变成了人们投资的重点选择项目。可是，现在市场上光伏质量差次不齐，价格也是千差万别，面对这样的市场真不知道选择什么厂家品牌、代理公司。《光伏天地》告诉您该怎样操作，选择一个性价比好的安装方向。

　　太阳能光伏组件主要分为A、B、C级板。A级板为最佳，B级稍次一点，C级板就是回收板，通俗来讲就是翻新的旧板。A级板还可以细分为A+、A、A-三个等级，B类一样。不同等级的太阳能板，成本的差距非常大，直接造成光伏电站销售价格的差异。光伏板作为家庭电站的核心，其产品的质量直接影响其使用寿命、发电量、衰减率等重要参数。

　　上图为组件背板的贴标，基本可以看出原厂组件的质量标准

　　纸做的组件有木有?

　　当然并不是所有的光伏板都会把等级标注出来的，以次充好的光伏板就会出现了，例如一般是真实的光伏板，一半是废纸，最后外面包裹上钢化玻璃;这样的一块光伏板，它的发电量只会有正常光伏板发电量的一半，但是外观上却分毫不差。

　　降级光伏电池板

　　这些组件从哪里来的?

　　按照平时掌握的情况来看，主要的来源是两个大的方面。一是部分厂家联营生产或是代理公司贴牌生产。有的生产厂家为了缓解财务紧张，和一些小厂联营，把不合格的小厂手工生产的组件贴上大厂的标识，共同谋利。另有一些小组件厂家为打开销路，违法贴牌生产名牌产品，导致产品质量达不到正规厂家的A级标准。还有一些代理为谋取利益，请小厂生产便宜的组件，贴上品牌出售。业主不了解这些产品底细，便在代理的忽悠下安装了这样的板子，此类板子刚安装1-5年内一般不会出现问题，但随着时间的增长，5年以上会出现衰减不合格不达标，发电量直线下降，为业主造成损失。二是在市场上收购的不合格组件产品再加工出售。一些为了利益在社会上收购一些损坏、拆卸、降级、低效组件，贴牌或换牌后再出售，谋取不义之财。以下是微信群里收购和出售组件的，这样的消息太多太多了哈!!

　　真不知道高价收购这些组件干嘛去了?你懂的，套路太深了!

　　选择什么样的组件?

　　作为业主光伏板当然得选择正规厂家产品，他们具有产品认证和产品各项检测证书，品质有保证，避免“诉说无门”的状况，毕竟安装光伏电站是要使用20年以上的，一分价钱一分货”的道理大家都明白!

　　一看组件的生产商。看是不是国家工信部公示的《符合<光伏制造行业规范条件>企业名单(第六批)》(这个很重要)，入围合格共计235家企业。有句俗话“大树底下好乘凉”，这应该是国家工信部经过考察审定，向国人公示的光伏制造的好企业，大品牌组件的质保和售后服务有保证，选择这样的品牌应该没错吧?(本号曾专门出过一期名单，回头再出一次，供查询)

　　二是看生产企业基地。也就是说看近几年企业是把主要力量放在扩张上还是放在研发和抓质量上。想想看，同样的企业如果有很多生产基地和生产企业，也有好多联营厂，是不是比较难管理?如果生产基地少是不是便于管理和把控。

　　三是看品牌声誉。从对光伏组件的考查来看：大品牌A级组件发电量在一个地区基本在一个层次，发电量差别不是太大，品牌之间的差别主要是科技差别和质量差别，工艺差别和生产厂家的区别非常小。因此，选择品牌时要看售后服务怎么样，看是否有代理服务商，售后是否有保障，选择售后好的品牌那是绝对没有错的!

　　四看性价比。现在从宣传角度来看，有些代理商追求过高的价格，还振振有词的宣传高价才能有高质量，但这种话听听还是可以的，作为业主不仅要看质量，也要看价格，还要看服务，更要综合考虑高的性价比，考虑电站的度电成本，考虑投资的年收益率。

　　五看物有所用。如果你想在自家屋顶上安装光伏电站，属于投资性质，建议选择大品牌、质量好、服务到位的品牌A级组件，安装市场价格应在6元左右比较合理;如果你是一两个月临时用电，安装在库区、厂房、工房、车库等地方，或是用在路灯上，主要解决临时用电问题，那就可以选择能用就行的B级板就可以，哈哈越便宜越好哟!

石墨烯“黑科技”现身，光伏产业链迈向完善

　　近年来，在政策扶持的驱动下，我国光伏市场爆发，光伏发电成本快速下降，用户侧光伏发电平价上网的目标正在逐步实现，而光伏产业技术创新正是实现这一目标的内生动力。利用好石墨烯“黑科技”这种材料将使得我国光伏产业获益无穷。

　　近日，正信光电科技股份有限公司(以下简称“正信光电”)宣布石墨烯“黑科技”在光伏组件上首次实现产业化应用，石墨烯镀膜等高科技系列产品首次亮相。相较于常规组件产品，采用石墨烯镀膜技术制备的石墨烯高效组件透光率提高到94.3%，组件输出功率可增加0.5%～1%，其特有的自清洁功能还可减少运维费用。事实上，这已不是我国首个石墨烯产业线，近期，山东恒力天能新材料科技有限公司(下称“恒力天能”)太阳能项目第一条生产线也已投产。“业内形势一片大好。”正信光电总裁王迎春相信，凭借我国在石墨烯产品上的创新和逐渐形成的产业链优势，必将在未来高新技术产业竞争中取得先手。

“黑科技”的突破

　　2018年，我国光伏产业继续呈现稳步上升的发展态势，技术发展的主要方向则是如何提高发电效率和降低成本，而石墨烯镀膜正是符合光伏产业技术发展的一项先进技术。“石墨烯最大的特点在于它可将提高玻璃透光率与玻璃自清洁能力融为一体，不会因提高自清洁性而损失透光率，这为光伏行业提供了突破性的技术解决方案，石墨烯镀膜技术还为用户带来了发电效率的提升和运维成本的大幅降低。”正信光电技术质量总经理王栋介绍说。

　　国家应对气候变化战略研究和国际合作中心原主任李俊峰研究员表示，石墨烯镀膜技术特有的自清洁能力可让终端用户收获更多的发电量，减少组件清洗维护的成本，降低组件出现热斑效应问题的风险。

　　据王迎春介绍，正信光电已开发出石墨烯12栅常规、石墨烯12栅双玻、石墨烯5栅常规与双玻等石墨烯光伏组件，目前公司已初步具备500MW石墨烯镀膜玻璃组件的配套生产能力，计划今年年底产能进一步扩大到2GW，2019年底达到5GW左右。

　　在技术创新的过程中，产学研的深度合作是先进技术快速产业化应用的关键，据中科大吕鹏博士介绍，石墨烯镀膜玻璃技术是正信光电与中国科技大学合作开发的成果。石墨烯是一种神奇的材料，在太阳能领域有十分广泛的应用前景，玻璃镀膜技术只是其中的应用之一，也是石墨烯在光伏行业首个实现产业化应用的技术。今后双方还会在双面组件背面玻璃、正面玻璃双面镀膜以及高效电池等方面展开深入合作，开发出更多的以石墨烯为核心的高效光伏新产品。

　　中国可再生能源学会光伏专业委员会秘书长吕芳建议，正信光电在石墨烯镀膜技术上还要持续做5方面的探索：优化镀膜配方，使镀层折射系数达到最优，进一步提升光学增益和组件功率;研究石墨烯镀膜工艺，向形成蛾眼结构、纳微结构的渐变折射系数方向努力，制备更好的减反射镀膜;持续研究石墨烯氧化或还原态的性能改变，提升超亲水自洁性能;石墨烯改性提升超疏水性能，开发出适合于干旱缺水地区的易清洁镀膜;研究与钛系光触媒结合的技术，形成更广泛的光触媒技术。

光伏行业的“自我调整”

　　中国光伏产业经历了跌宕起伏、惊心动魄的发展历程，大浪淘沙，早年创业的一些光伏企业如今已经破产重组或销声匿迹，而留下来的企业可谓是业内的佼佼者。业内人士指出，正是这些留下来的光伏企业持续不断在做创新的事情，才避免了简单模仿和盲目扩张者的多桀命运，行稳致远到如今。

　　光伏技术进步的最终目标归根到底在于降低光伏发电度电成本。因此，带着对石墨烯的好奇和一个个“问号”，中国经济导报记者进行了深入挖掘。不同于社会上大部分以石墨烯为时髦概念但并未产业化应用的一些公司，正信光电这次推出的新品主要是基于石墨烯镀膜玻璃与多主栅技术叠加的新型光伏组件，其性价比自然是很关键的指标。

　　据了解，目前市场上也有光伏玻璃自清洁技术，但并未得到普及化应用，究其原因，主要在于这种技术自清洁以牺牲玻璃透过率为代价，需要对常规玻璃的镀膜工艺进行较大调整，工艺不成熟、品质不稳定，成本过高。正信光电的石墨烯镀膜工艺与常规镀膜玻璃并没有很大区别，并且采用了水相体系镀膜液，更加环保，易于推广。正信光电石墨烯镀膜玻璃透光率达到94.3%以上，版面硬度大于3H，通过超亲水性和光触媒效果双重保证了玻璃的自清洁效果。

　　多主栅技术是行业公认的一种性价比很高的技术，它不但能提高组件功率，同时还能大大减少银浆用量、降低隐裂带来的损失。正信光电12主栅技术在电池图形设计、组件封装以及生产制程等多方面进行创新，电流在细栅上传导距离缩短，降低了串联电阻、隐裂热阻以及效率衰减，增加了组件功率和寿命，但综合生产成本基本没有增加。

　　据王栋介绍，在传统单、双玻组件生产工艺基础上，正信光电石墨烯多主栅组件将现有多主栅电池技术、石墨烯应用技术PERC、N型双面、黑硅电池工艺等现行前沿技术相融合，为产业加速实现降本增效再添动力。

产业化进程提速

　　不仅石墨烯新产品陆续落地，其产业化进程也在提速。近期，恒力天能太阳能项目第一条生产线投产，这是国内首条全自动工业化量产的石墨烯有机太阳能光电子器件(以下简称“石墨烯OPV”)生产线。在山东力推石墨烯资源高质化利用的背景下，这种新型材料的产业化应用又落下一子。

　　“石墨烯产业目前的瓶颈，是难以批量生产、价格高昂，导致原料供应不足，下游产品应用工业化量产近乎空白。”美国恒力国际控股有限公司(恒力天能母公司)中国区执行总裁钱东伟坦言，石墨烯OPV仅是恒力天能产业化应用的第一步，未来在下游产品的应用上，还有很多方向。

　　“比如，石墨烯RO反渗透膜可以用于提高海水淡化的效率，改善污水处理的效果，用于海上漏油的回收。”钱东伟说，“集团投资的水处理项目，已经与国内有关港口管理部门合作，将开发石墨烯海上漏油回收系统。”

　　首条全自动量产石墨烯OPV生产线面世了，这意味着一直无法量产的被称为“黑金”“新材料之王”的石墨烯产品终于解决了这一世界性的难题。石墨烯凭借其特殊的物理结构和特质，在多个领域都将带来革命性的变革，一旦量产必将成为下一个万亿元级的产业。

　　石墨烯售价非常高，目前国内的售价在2000元/克以上，是黄金价格的数倍。另一方面，中国石墨矿储量5500多万吨，占全世界的77%左右。业内人士表示：“中国的石墨烯技术已经逐渐全球领先，无论是石墨矿原材料还是石墨烯技术都拥有绝对的话语权。”