工业电气与配电设计工业电气设计配电设计知识、心得及实战经验分享公众号壹工商业电价高，在工商业屋顶上安装光伏，从理论上讲投资收益高，但是，光伏发电和负载用电不一定同步，如果光伏发电功率超过负载用电功率，多余的电量全部以脱硫电价卖给电网公司，则价值会大打折扣，这时如果适当接入一部分储能，把多余的电量储存起来，等电价高峰时再放出来，还可作为紧急备用电源使用，光伏的价值就可以放大。
如何设计一套合适储能系统，这里面的学问很深，要深入了解客户的实际用电情况，做一对一方案定制。
一、接到客户指令5月，古瑞瓦特接到江苏一位客户电话，该公司计划安装一套100kW光伏+储能的项目，需设计一套方案，要求让投资最大化，如果投资收益高，方案可行，将马上实施。
客户给出具体的要求：总投资不超过60万，成本回收期不超过6年。
古瑞瓦特立马跟踪了解了客户的实际用电情况和电费清单。
二、项目基本情况和电价项目为一工业厂房，生产汽车零配件，早上8点开工，下午18点收工，中午12点到13.30点休息。
开工期间功率没有大的波动，功率约在80kW左右，休息时间有少量负载，功率约为20kW,18：00到22：00有时加班，功率在20kW以下，一天的用电量在800度左右，一年工作时间为280天左右,有85天是节假日，一般不安排生产，只有一些监控和照明的负载，约10kW。
该地区电网不太稳定，每年停电约20次，工厂有一镀膜真空炉，功率为50kW,每次镀膜时间为1小时，中间不允许停电，否则产品全部报废，每一炉产品价值1000元，还有一些监控和办公设备，功率大约为10kW。
根据这些情况，我们设计一个并离网光伏储能系统。
江苏省的峰谷电价如下图，燃煤脱硫电价是0.391元/度。
江苏省的太阳能资源的年均总辐射量在1200~1500kWh/m2之间，属于太阳能资源3类区“很丰富带”，平均年利用小时约1050小时左右。
三、方案设计了解客户的用电情况、用电价格和光照情况后，开始按照客户的要求进行方案设计。
工作日采用防逆流方案，光伏发电优先给负载使用，负载用不完先储存到蓄电池里面，到下午光照不好时再放出来;节假日采用自发自用余量上网的方式;蓄电池在工作期间保存50度以上的电量，以备停电时急用。
1、组件设计：光伏组件选用340块300W单晶组件，共102kW，采用20串17并的方式接入逆变器，预计平均每天可以发320度电，按照目前的行情，组件、支架、电缆、直流汇流箱加起来约25万。
2、储能逆变器：选用古瑞瓦特HPS100kW并离网光储一体机，该设备集成光伏充电控制、逆变、市电充电、并网发电、离网发电等多种功能。
3、蓄电池设计：根据计算，在光照最好的时候，中午12时到13.30时休息时段，以及光照最好的时段，光伏功率会大于负载功率，估算大约可以存储能150度电，因此设计为210V节2V600AH的铅炭电池，总容量252度，按0.6的放电深度，可使用电量约150度，成本约20万。
三部分设备加上建造成本，低于60万，符合客户要求。
★储能逆变器各阶段工作状态如下：1、早上有光照时，光伏方阵给蓄电池组充电，直到8.00为止;2、工作日采用防逆流方案，光伏发电优先给负载使用，负载用不完储存到蓄电池里面，如果光伏功率低于负载功率，蓄电池放电，光伏和蓄电池可同时向负载供电。
3、当检测到有电网存在时，蓄电池放电深度设计为0.6，当蓄电池低于这个值的电压时，就不再对外放电，保存一部分电量做后备使用，当检测到没有电网时，储能系统进入离网状态，蓄电池放电深度设计为0.85，大约还有60度电还可以使用。
4、节假目采用自发自用余量上网的方式，蓄电池保持充满电状态。
30-150KW三相光储一体机HPS系列适用于中小型商用光储系统和微电网系统，可用于削峰填谷，能量时移，后备电源等，可支持光伏、电池、电网和负载同时接入触摸屏设计★支持铅蓄电池/锂电池支持双机并联★多种工作模式可设定并离网不间断切换★内置工频隔离变压器支持RS485或CAN通信★完善的逆变器及电池保护四、投资收益计算2018年之后，组件、逆变器、蓄电池等设备价格下降了很多，这样整个系统初装费用约为58万元，铅炭蓄电池是系统最贵的一部分，也是寿命最短的设备，但铅炭电池寿命到了后还可以回收，价格约为销售价的20%。
计算收益：光伏平均每天发电320度，自用280天，可设定大部分时间都在峰值时间放出，按1.0元每度综合价格算，每年收益约为9万元;节假日光伏余量上网为85天，以脱硫电价0.391元卖给电网公司，总费用为1万元。
电网停电会给工厂带来较大损失，一次损失1000元。
加装储能系统，可作为备用电源使用，一年可挽回损失2万元，这样一年可为公司创造12万的价值。
不到5年就可以收回成本。
贰5kW户用光伏储能系统设计方案 附详细清单自2018年以来，快速发展的中国储能市场正在创造与日俱增的设备采购需求和项目开发机会。
紧跟这一市场趋势，积极开发新的储能产品应用于储能市场，包括交流耦合逆变器、单相储能逆变器和三相储能逆变器。
本文重点介绍了单相储能逆变器Sunfree 5kW户用储能系统方案设计。
户用储能系统介绍户用储能系统结构包括：光伏组件、储能电池、储能逆变器、并网及计量设备、公共电网、家庭负载及重要负载等。
PV能量优先满足重要负载用电，其次给电池充电，最后流向家庭负载，多余再流向电网。
工作原理1）上午，光照充足PV能量先供给负载，家庭负载最大程度消耗光伏发电量，剩余电量将由蓄电池储存；光照不足，电池补充电能给负载。
2）下午，在满足家庭负载消耗及蓄电池充满后，剩余电量将馈送到电网。
3）在没有阳光情况下，蓄电池通过逆变器逆变成交流电供负载使用。
4）电池不能满足负载用电需求时，电网将补充电量供负载使用。
产品性能1. 智能高效• 存储余电、提高光伏发电自用率• 双向储能设计、PV、市电可给电池充电• 可灵活配置铅酸电池和锂电池• 充电控制和逆变一体化设计• 同时兼容离网和并网模式2. 操作灵活• Wi-Fi/以太网/GPRS/RS485多种通讯模式可选• 峰谷时间段可设置，自动削峰填谷• 通过电脑和手机实现本地/远程控制• 电容式感应按键操作及LCD显示，人机交互更加便利稳定3. 安全可靠• IP65高防护等级，适合户外安装• 3段/2段充电控制，保证电池寿命• 自然散热，降低单点故障率技术参数系统配置1）组件选取300Wp晶硅组件18块，9块/串*2并联接入1台5kW并离网一体机逆变器（单相），逆变器输出220V电压，50Hz的正弦波交流电，通过并网计量箱与电网实现并网。
2）电池根据下表分析得出家庭一天常用的总负载为：10.064KW，电池选用规格为：12V、200Ah的蓄电池12pcs，采用4串3并的方式通过直流DC开关接入5KW并离网一体机逆变器，电池总容量：28.8KWh,考虑蓄电池的放电深度(DOD=70%)，电池转化效率94%，实际可使用的容量为：18.95KWh，可维持家庭用电1.9天。
家庭负载分析表备注：①、空调日耗电量与环境温度、设定温度有关；②、冰箱日耗电量与储存食物的多少、箱内控制温度的高低、开门次数多少、时间长短而变化。
3）逆变器单台功率5KW并离网一体机逆变器sunfree 5K。
主要设备材料表叁用户侧1MW离网光伏储能电站设计一、光伏储能项目设计1.项目负载：2.项目实施内容1MW光伏供电系统1MWp独立光伏电站系统集成，包括设计、制造、采购、运输及储存、建筑、施工安装、调试试验及检查、竣工、试运行、整套系统的性能保证的考核验收、技术和售后服务、人员培训等一揽子工作，同时也包括所有材料、备品备件以及相关技术资料等。
二.本项目设计内容1.深入了解用电需求；预测电力负荷，确定太阳能电站的装机容量；勘测电压配电线路走向、电站的具体站址的选择；2.确定本项目建设所需的各项主要技术、安装、费用，做初步设计。
3.太阳能电站的装机容量的确定、主要用电负荷、以及室外低压配电系统等部分初步设计。
三.无电区用电负荷测算1.负荷测算太阳能项目主要用电负载包括面粉加工系统、玉米加工系统、家畜养殖系统、海盐制造系统、孵化系统、食用油制造系统、办公室系统相关电气设备的电力负载等，共计886.78kw。
2.供电方案的选择太阳能与柴油发电、火电等相比较它有洁净、环保、日常维护费用小等优点。
柴油和火力发电需每日消耗大量的柴油和煤炭；既消耗能源又污染环境。
因此该项目初拟定采用太阳能发电，主要是因为太阳能是一种清洁、可再生的新能源，有利于保护当地的生态环境。
四.系统特点：1.长期工作运行费、维修和维护费用低，几乎接近零；2.设计合理，运行稳定不会产生停电、断电事故；3.电源清洁、无污染、无二次能耗，是真正的“绿色能源”；4.系统的应用领域广泛，可靠性高，使用寿命长；5.安装、使用简单，操作安全、简便；6.系统的扩建工程实施方便，并且与其他能源互补性能好；7.高新技术含量高，开发、应用前景十分广阔；8.结构简单，体积小且轻；9.容易安装、易运输，建设周期短；10.容易启动，维护简单，随时使用，保证供应；11.可靠性高，寿命长；12.太阳能无处不在，只要有太阳，就会有电；六.发电量的预算系统的发电量根据软件、考虑当地的气象资料预测为：电站功率为1MWp。
通过测算平均每年可发电：171.8万度/年。
五.社会效益经测算，本项目每年可以达到社会效益如下表：1）燃煤发电场发电1千瓦时会排放1千克温室气体,其中CO2 0.814KG,SO2 及CH4等温室气体 0.186KG,灰渣0.029KG,1棵树成长周期约吸收0.96吨的CO2；2）工业煤的发热量20900KJ/KG；电发热量3600KJ/KG；燃油发热量41310KJ/KG；3）2008年，全国6000千瓦及以上电厂供电标准煤耗为349克/千瓦时 4)CO2减排，按04年减排指数，或者按照04年供电标准煤耗370g/KWh计算，均为0.814Kg/KWh六.太阳能项目供电设计方案1.系统说明：根据提供的环境资料和负载功率及使用的条件，1MW的太阳能电站每天的平均发电量约为4700度，而886.78kw的负载每天24小时用电约是21283度，远远不够的。
因此选择设计1MW瓦的光伏系统，只能满足一部分的负载使用，蓄电池选择保证连续3个阴雨天的配置。
2.1MW光伏离网供电系统设计方案充分利用当地的太阳能资源，系统采用独立电站技术，需要安装蓄电池组，独立发电虽然投资较并网系统较大，但也有多种优点，比如使用蓄电池组，可以与大电网分开，晚上或阴雨天阳光不足时，该系统能单独供电，较适合远离大电网由于距离较长而无法覆盖的地区。
2.1光伏离网系统原理图2.2光伏离网供电系统设备：除增加了充电、逆变等控制装置外，还需要考虑蓄电装置（蓄电池）。
2.3离网系统的效率在负载用电量较小时，蓄电池一直保持充满的状态，即使外界的阳光再好，也不会进行充电，太阳能的使用效率有所降低。
2.4蓄电池的配置由于负载较大，无法按全负载配比蓄电池，且塞内加尔雨季较长，因此蓄电池配置负载按约150KW左右的计算：2.4.1负载日用电量为：（150000W×24小时）÷230V≈15652Ah2.4.2满足3个连续阴雨天气系统正常用电的蓄电池容量：系统安装地点的最低气温在-10℃以下，选取蓄电池的温度系数为1.2，蓄电池的保险系数为1.1，由于采用铅酸蓄电池，其放电深度最大应为80%，蓄电池的总容量应为：(15652Ah×3(天)×1.1)×1.2÷0.80≈77478Ah2.4.3电压等级DC 220V→AC 400V蓄电池组采用全密封免维护蓄电池，按电站负载计算蓄电池用量：选择蓄电池为：2V /2000AH 4400只，蓄电池寿命5～6年。
3.系统配置表七.光伏支架系统的设计1.电池方阵结构设计及主要技术要求方阵支撑结构设计包括安装方式设计、底部支撑结构设计、方位角设计、支架倾角设计、阵列间距设计以及支承结构的基础、结构、零件的设计等内容。
需根据总体技术要求、地理位置、气候条件、太阳能辐射资源、场地条件等具体情况来进行。
2.安装方式设计：该项目采用固定方式安装，安装在楼顶地面上，基础采用混凝土预埋的方式，支架结构采用国标型钢，表面进行热镀锌处理，增强支架结构稳固性能，同时增强其支架表面的抗腐蚀能力，可有效的提高结构及系统的寿命，电池板支架结构采用三角形结构形式增强其稳定性，该支架结构具有良好的抗风性能，可抵御40米/秒的风力。
3.支架倾角的设计支架结构采用固定倾角的设计思想，倾角的选择以项目所在的各月平均水平面辐照量作为依据，通过专业设计软件对倾角的变化而引起的其相应倾斜面上辐照量的变化情况，选择其倾角平面上辐照量最大的作为倾斜面，其倾角作为该项目太阳能电池板的最佳倾角约为15度，该倾角即为该太阳能光伏发电量最大的倾角。
4.混凝土基础太阳能组件支架基础的布置和选型是根据建造场地的地形和基础持力层情况确定的。
根据场地情况和太阳能电池组件支架情况，采用钢筋混凝土独立基础，混凝土：根据设计需要, 预制混凝土构件混凝土强度等级为C30～C40，现浇混凝土结构为C25～C30，素混凝土垫层为C10。
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