DB15 T 1340-2018 光伏提水机组技术规范.pdf

1、ICS 27.160 F12 备案号： 58078-2018 DB15 内 蒙 古 自 治 区 地 方 标 准 DB15/T 1340 2018 光伏提水机组技术规范 Specification of photovoltaic pumping system 2018 - 02 - 05 发布 2018 - 05 - 05 实施 内蒙古自治区质量技术监督局 发布 DB15/T 1340 2018 I 目 次 前言 . II 1 范围 . 1 2 规范性引用文件 . 1 3 术语和定义 . 1 4 光伏提水机组的组成、型号和分类 . 2 5 光伏提水机组技术要求 . 3 6 光伏提水机组的 试验方

2、 法 . 7 7 包装运输 . 9 附录 A（资料性附录） 我国主要城市日照辐射最佳倾角参数表 . 11 附录 B（规范性附录） 跟踪式光伏阵列方 位角、最佳倾角计算方法 . 12 附录 C（规范性附录） 光伏提水机组性能测试方法 . 15 DB15/T 1340 2018 II DB15/T 1340 2018 III 前 言 本标准按照 GB/T 1.1-2009给出的规则起草。 本标准由内蒙古自治区新能源和可再生能源标准化技术委员会（ SAM/TC22）提出并归口。 本标准起草单位：水利部牧区水利科学研究所 、 内蒙古自治区产品质量检验研究院 。 本标准主要起草人：朱俊峰、侯诗文、 王星

3、天、吴永忠、王世锋、李亮、曹亮、刘文兵、查咏、程 荣香、刘伟、李红、郝伟罡、焦瑞 、 宋飞永 。 DB15/T 1340 2018 1 光伏提水机组技术规范 1 范围 本标准规定了光伏提水机组型号、技术要求、试验方法、包装运输等方面的内容。 本标准适用于 100 kW以下的光伏提水机组。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本文件。 GB/T 3214 水泵流量的测定方法 GB 4208 外壳防护等级 (IP代码 ) GB/T 9535 地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型 GB/T

4、 12785 潜水电泵 试验方法 GB/T 22473 储能用铅酸蓄电池 GB 50009 建筑结构荷载规范 GB 50011 建筑抗震设计规范 GB 50017 钢结构设计规范 GB 50205 钢结构工程施工质量验收规范 GB 50797 光伏发电站设计规范 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件 3.1 光伏阵列 photovoltaic array 将光伏组件以一 定的排列方式组合起来 (如方阵列，圆形阵列等 )以便于更好的采集光能用于发 电，提高 光能利用率 。 3.2 最大功率跟踪 maximum power point tracking 控制器能够实时侦测太阳能板的发电电压，

5、并追踪最高电压电流值，使系统以最高的效率对蓄电 池充电。 3.3 光伏阵列的额定电压 rated voltage of photovoltaic array DB15/T 1340 2018 2 在规定的工作条件下，依据 同一类型太阳电池组件的特性选定其输出电压，使这一类太阳电池组 件的输出功率都接近于最大功率，这个电压叫额定电压。 3.4 光伏阵列的峰值功率 peak power of photovoltaic array 光伏阵列在标准测试条件下的额定最大输出功率。 3.5 辐照强度 irradiation intensity 表示太阳辐射强弱的物理量，即点辐射源在给定方向上发射的在单位立

6、体角内的辐射通量。 3.6 水泵入口总水头 pump inlet total water head 水泵入口处单位重量的液体所具有的机械能 。 3.7 水泵出口总水头 pump outlet total water head 水泵出口处单位重量的液体所具有的机械能。 4 光伏提水机组的组成、型号和分类 4.1 光伏提水机组的组成 光伏提水机组由光伏组件、支架、控制系统、蓄电池组（如有）和水泵等组成。 4.2 光伏提水机组的型号组成 PVP - - - - 水泵出水口公称直径 （ mm） 额定流量 （ m3/h） 额定扬程 （ m） 光伏网阵峰值总功率（ kW） 电流形式 （ AC/交流， DC

7、/直流） 光伏提水 图 1 光伏提水机组型号组成图 4.3 光伏提水机组的分类 DB15/T 1340 2018 3 4.3.1 按电能传递路线应分为以下两类： 光伏阵列直接驱动的提水机组； 蓄电池（组）储能的提水机组。 4.3.2 按水泵驱动电机的电流形式应分为以下两类： 由直流电动机驱动水泵的提水机组； 由交流电动机驱动水泵的提水机组。 4.3.3 按水泵工作原理应分为以下两类： 离心泵提水机组，包括普通离心泵和专用离心泵； 容积泵提水机组，包括活塞泵、螺杆泵和其它泵。 5 光伏提水机组技术要求 5.1 工作条件 5.1.1 太阳能资源条件 全年日照时数应不小于 2200 h；全年太阳总辐

8、射量应不小于 1000 kW h/（ m2 a） 。 5.1.2 水质条件 光伏提水机组在下列水质条件下应能连续、可靠地工作 ： 水的温度 应在 4 -40 ； 固体物质含量 （按质量计）应不大于 0.01 %； 固体物质颗粒应不大于 0.2 mm； 5.1.3 环境条件 光伏提水机组在下列条件下应能连续、可靠地工作： 温度， -25 C +50 C； 湿度，最湿月份月平均最高相对湿度为 90 %； 海拔高度，低于 1500 m 的地区。 光伏提水机组在其他环境中运行时，应由生产厂家和用户共同商定其环境条件。 5.2 一般性 能要求 5.2.1 光伏提水机组的扬程和流量应满足用户的需求。 5.

9、2.2 机组的效率应不小于 4 %。 5.2.3 光伏提水机组的可靠性系数应不小于 90 %。 5.2.4 光伏提水机组应具备下列防雷措施： DB15/T 1340 2018 4 太阳电池方阵和控制室设备、金属物、电缆的金属屏蔽层应可靠接地，每个设备都应单独接地， 不应串联后再接到接地干线上，接地电阻不大于 10 ，控制器光伏输入端每一路均应装设避雷 模块，防雷电感应 ； 对于低压 220 V/380 V 在每条回路的出线和零线上装设低压阀型避雷器，防雷电波侵入 ； 对于容量大于 10 kW 的光伏泵站应在泵站 5m 内架设避雷针，防直击雷 。 5.2.5 光伏提水机组电力线路、电气设备、控制

10、柜外壳及二次回路之间的绝缘电阻应大于 1 M 。 5.2.6 光伏提水机组的支架应有可靠的接地装置，其接地电阻应小于 10 。 5.2.7 光伏提水机组应配备必要的安全标识。 5.3 装机容量 5.3.1 最大峰值水功率按公式（ 1）计算： HgQN sf m a x6.31 （ 1） 式中： sfN 峰值水功率， W； 水密度， kg/m3; g 重力加速度， m/s2； maxQ 水泵峰值流量 ， m3/h； H 系统总扬程 ， m。 5.3.2 光伏提水机组水泵峰值功率按公式（ 2）计算： 321 sfkkkNNpf （ 2） 式中： pfN 提水机组峰值水功率 ， W； 1k 流量修正

11、系数 ， 1k 的值按表 1 选取； 2k 提水机具形式修正系数 ； 对于容积泵：流量大于等于 5 m3/h 时， 2k 等于 0.75 0.85；流量小于 5 m3/h 时， 2k 等于 0.65 0.75。 对于离心泵：流量大于等于 5 m3/h 时， 2k 等于 0.85 0.95；流量小于 5 m3/h 时， 2k 等于 0.70 0.85。 3k 电力传动形式修正系数 。 DB15/T 1340 2018 5 对于直流传动系统， 3k 等于 0.80 0.90；对于交流传动系统， 3k 等于 0.70 0.80。 表 1 流量修正系数 1k 修正系数 流量 m3/h 2 2 5 5

12、10 10 1k 0.70 0.75 0.80 0.85 5.3.3 光伏阵列容量按公式（ 3）计算： 54kk NN pf （ 3） 式中： N 光伏阵列的容量， W； 4k 太阳能资源修正系数 ， 4k 的值按表 2选取； 5k 光伏 阵列跟踪太阳方式修正 系数 ， 5k 的值按表 3选取 。 表 2 太阳能资源修正系数 4k 修正系数 太阳能资源 1740 kW h/（ m2 a） 1400 1740 kW h/（ m2 a） 1160 1400 kW h/（ m2 a） 1160 kW h/（ m2 a） 4k 0.9 0.8 0.7 0.6 表 3 光伏阵列跟踪太阳方式修正 系数 5

13、k 修正系数 跟踪方式 固定式 单轴跟踪式 双轴跟踪式 5k 1 1.1 1.15 1.17 1.22 5.4 光伏组件 5.4.1 光伏组件应符合 GB/T9535 中的规定。 5.4.2 光伏组件主要性能参数在标准测试条件（即大气质量 AM1.5、 1000 W/m2 的辐照度、 25 的电 池工作温度）下应满足如下要求 ： 峰值功率：标称峰值功率 3 %； DB15/T 1340 2018 6 寿命及功率衰减：光伏组件正常条件下的使用寿命 应 不低于 25 年，在 10 年使用期内输出功率 应 不低于 90 %的标准功率，在 25 年使用期限内输出功率 应 不低于 80 %的标准功率。光

14、伏组件 第 1年内输出功率衰减率 应小于等于 3 %；光伏组件前 3年内累计输出功率衰减 应小于等于 5 %。 5.5 光伏支架 5.5.1 固定支架式光伏阵列最佳倾角参照附录 A 中最佳倾角值选取。 5.5.2 跟踪支架式光伏阵列方位角、最佳倾角的确定方法参照附录 B： 单轴跟踪支架系统：以固定光伏阵列的最佳倾斜角，随着太阳轨迹位置的变换而改变方位角， 计算其接收到的太阳总辐射量； 双轴跟踪支架系统：随着太阳轨迹位置的变换而改变方位角和倾角，计算其接收到的太阳总辐 射量。 5.5.3 光 伏阵列行间距 应 按公式（ 4）计算，太阳电池方阵行间距见图 2。 ）（ tgLL Zs 1)c o s

15、 ()c o t ( （ 4） 式中： sL 行间距，前排方阵前端到后排方阵前端的距离， m； 冬至日上午 9 时太阳方位角，； L 组件垂直高度， m。 图 2 太阳电池方阵行间距示意图 5.5.4 光伏支架的设计 风荷载、雪荷载和温度荷载应按 GB50009 中 25 年一遇的荷载数值取值 。 5.5.5 光伏支架材料宜采用钢材，材质的选用和支架设计应符合 GB50017 的规定 。 5.5.6 光伏支架系统抗震等级参考 GB50011 丙类建筑规定要求。 DB15/T 1340 2018 7 5.5.7 光伏支架的腐蚀处理参考 GB50797 的规定。 5.6 配套水泵 5.6.1 水泵

16、效率应不小于 45 %。 5.6.2 在正常使用条件下，水泵的平均无故障工作时间应不少于 2500 h。 5.6.3 防水电缆应满足下列要求： 电缆对水的绝缘电阻应不低于 100 M ； 常温下（ 20 -25 ），电流为额定值，电缆的电压降应不大于额定电压的 5 %。 5.7 蓄 电池 5.7.1 光伏提水机组配套的蓄电池应符 GB/T 22473 的规定。 5.7.2 配备蓄电池的容量应至少满足用户两天的用水量。 5.7.3 常温下（ 20 -25 ），蓄电池的循环寿命应不小于 3000 次。 5.7.4 蓄电池应设置保温、防水、防盗、防液体渗漏等功能的保护设施。 5.8 控制系统 5.8

17、.1 光伏提水机组控制系统应具备以下功能： 最大功率跟踪； 机组启动与停止； 调节光伏阵列输出电流、电压、功率； 显示主要运行参数 。 5.8.2 控制系统应设置合适的开关装置，以便满足维护、实验、故障检测、修理等需要。 5.8.3 控制系统在发生故障时应能保护光伏组件、水泵及其他电气元件不受损坏，应提供由于超载和 短路时的过电保护。 5.8.4 应考虑安装和运行期间导线所能承受的机械应力。 5.8.5 直接接触带电部件的保护应达到 GB4208 中 IP23 的规定。 6 光伏提水机组的 试验方法 6.1 试验 内容 辐照强度； 光伏组件性能参数； 流量； 扬程； DB15/T 1340 2

18、018 8 机组输出特性； 机组效率 。 6.2 试验 仪器 6.2.1 试验 仪器主要包含太阳能辐射测量、电参数测量、水力学特性测量三类测试仪器。 6.2.2 水力学特性 试验 仪器精度等级应不大于 1.5 级，太阳能辐射测量、电参数测量 试验 仪器精度等 级应不大于 0.5 级。 6.2.3 试验 仪器、仪表及工具应在检定及校正的有效期内。 6.2.4 选择的仪器应使所测值在仪器测量范围的 20 % 90 %之内。 6.2.5 光伏提水机组 试验 仪器布置见图 3。 说明： 1 辐照强度测量仪； 2 压力表； 3 流量计； 4 记录仪； 5 流量调节阀； 6 潜水泵。 图 3 光伏提水机组

19、测试仪器布置图 6.2.6 流量 试验 仪器安装位置应满足下列要求： 测试仪器位于管道顺直段； 测试仪器上游顺直段长度不小于 10 倍管径； 测试仪器下游顺直段长度不小于 6 倍管径； 采用称重法测量流量时应符合 GB/T 12785 的规定。 DB15/T 1340 2018 9 6.3 试验 方法 6.3.1 应使机组处于正常工作状态，辐照强度变化幅度不大于 2 %、其它参数变化幅度不大于 5 %时， 方可进行 试验 。 6.3.2 光伏组件参数的测试按 GB/T9535 中的规定进行。 6.3.3 流量的测试按 GB/T3214 进行。 6.3.4 扬程的测试方法见附录 C。 6.3.5

20、 机组输出特性的测试方法见附录 C。 6.3.6 效率的测试方法见附录 C。 6.4 检测报告应符合下列规定： 6.4.1 在 试验 完成后，应将所测取的数据进行整理分析，编写出测试报告。 6.4.2 检测报告至少应包括下列内容： 标题； 测试机构的名称与地址； 测试报告的唯一性标识和每页及总页数； 测试地点、日期； 对所采用测试方法的标识，或对所采用的任何非标准方法的明确说明； 环境条件； 被测试样机的说明和明确标识； 使用的仪器设备； 测试和导出的结果； 对测试报告内容负责人员的签字、职务或等效标识。 7 包装运输 7.1 包装 7.1.1 光伏组件包装应采取保护措施，使其表面玻璃板和电源

21、接头不受损伤。 7.1.2 水泵包装应采取柔性支撑，以减轻运输中振动对轴承的影响。 7.1.3 机组其他各部件应分别包装 ， 并符合相应产品包装要求和运输要求。 7.1.4 包装箱外 应印刷或 贴有 “ 小心轻放 ” 、“怕 湿 ”、 “ 向上 ” 等 标志 。 7.2 运输 7.2.1 运输时应掌握以下数据： 设备的三视图和外形尺寸； 机组的重量和中心位置； DB15/T 1340 2018 10 货物的吊点位置； 货物支重面的尺寸； 固定方式和加固方案。 7.2.2 光伏提水机组固定及包装方式应满足运输对货物重量和外形尺寸的超限规定。 7.2.3 运输方案应考虑运输安全性并减少 装卸次数。

22、 DB15/T 1340 2018 11 附 录 A （资料性附录） 我国主要城市日照辐射最佳倾角参数表 表 A.1 我国主要城市日照辐射最佳倾角参数表 单位：度 城市 纬度 最佳倾角 op 城市 纬度 最佳倾角 op 城市 纬度 最佳倾角 op 哈尔滨 45.68 +3 长春 43.90 +1 沈阳 41.77 +1 北京 39.80 +4 天津 39.10 +5 呼和浩特 40.78 +3 太原 37.78 +5 乌鲁木齐 43.78 +12 西宁 36.75 +1 兰州 36.05 +8 银川 38.48 +2 西安 34.30 +14 上海 31.17 +3 南京 32.00 +5 合

23、肥 31.85 +9 杭州 30.23 +3 南昌 28.67 +2 福州 26.08 +4 济南 36.68 +6 郑州 34.72 +7 武汉 30.63 +7 长沙 23.13 +6 广州 23.13 -3 海口 20.03 +12 南宁 22.82 +5 成都 30.67 +2 贵阳 26.58 +8 昆明 25.02 -3 拉萨 29.70 -3 DB15/T 1340 2018 12 附 录 B （规范性附录） 跟踪式光伏阵列方位角、最佳倾角计算方法 B.1 方位角的计算 B.1.1 跟踪系统太阳方位角 按公式（ B.1）计算： co sco s/)s ins in( s inco

24、 s ZZa （ B.1） 式中： Z 太阳高度角，； 当地纬度，； 太阳赤纬角，。 B.1.2 太阳高度角 Z 按公式 (B.2）计算 ： co sco sco ss ins ins in Z (B.1） B.2 最佳倾角的确定 B.2.1 根据水平面太阳总辐射量结果，计算出不同角度（ 10 60间隔 1）倾斜面上各月太阳总辐 射量。比较倾斜面不同倾角的月平均太阳总辐照量计算结果，得出全年最大太阳总辐照量时对应的倾角， 即为光伏阵列最佳倾斜角。同时也适用固定安装光伏 阵列 最佳倾角的计算。 B.2.2 太阳光入射角 按公式（ B.3）计算： s i nc o ss i ns i nc o s

25、c o s)c o ss i ns i nc o s( c o s s i n)c o ss i nc o sc o s( s i nc o s (B.3） 式中： 当地纬度，； 方阵倾角，； 倾斜面的方位角，； 时角， 按公式（ B.4）确定。 015)12( ST (B.4） 式中： ST 每日时间 (0h 24h)，时角上午为正，下午为负，太阳在正午时（是当地太阳时为 12 点） 00 ，每 1 小时相差 150 。 DB15/T 1340 2018 13 太阳赤纬角，按公式 (B.5）确定。 )365284360s in (45.23 0 n (B.5） 式中： n 1 年中的日期序号

26、，从每年 1 月 1 日算起。 B.2.3 当 0 ， 0 时，可从公式 (B.6）中得到水平面的太阳光入射角 0 为： c o sc o sc o ss ins inc o s 0 (B.6） B.2.4 倾斜面上接受到的太阳辐射包括直射辐射、散射辐射和地面反射辐射，按公式（ B.7）计算： gdb IIII （ B.7） 式中： I 倾斜面上太阳总辐射量 ,MJ/ m2； bI 倾斜面直射辐射量 , MJ/m2； dI 倾斜面天空散射辐射量 , MJ/m2； gI 倾斜面地面反射辐射量 , MJ/m2。 B.2.5 则倾斜面与水平面上接受到的直射辐射分别按公式（ B.8）和（ B.9） 计

27、算： cosnb II (B.8） 00 cosnb II (B.9) 式中： nI 垂直与太阳光线平面上的直射辐射强度， J/m2 min。 倾斜面直射辐射量按公式（ B.10）计算： 00coscos bb II (B.10） 式中： 0bI 水平面上 接受到的直射辐射强度，一般情况，我们可以从气象站获得。 B.2.6 反射辐射量 gI 按公式 (B.11）计算： )c o s1(2/1 szg II (B.11） DB15/T 1340 2018 14 B.2.7 散射辐射量 dI 按公式 (B.12）计算： )c o s1(2/1 ssd II (B.12） 式中： 地表反射率，不同地

28、形的地表反射率按表 B.1 选取 ； szI 水平面总辐射 ,MJ/m2； 光伏阵列倾角 , MJ/m2； ssI 水平面的散射辐射， MJ/m2，可从气象站获得水平面上总辐射和散射辐射的数据。 表 B.1 不同 地形地表反射率 土地类型 干燥黑土 湿黑土 干灰色地面 湿灰色地面 草地 干砂地 0.14 0.08 0.27 0.11 0.20 0.18 DB15/T 1340 2018 15 附 录 C （规范性附录） 光伏提水机组性能测试方法 C.1 扬程 C.1.1 离心泵的扬程按公式（ C.1） （ C.3）进行计算： 水泵入口总水头： gvgpZH 2 21 1 111 （ C.1）

29、水泵出口总水头： gvgpZH 2 22 2 222 （ C.2） 水泵扬程： 12 HHH （ C.3） 式中： H 扬程， m； Z 到基准面的距离， m； p 压力， N/m2； 水密度， kg/m3； g 重力加速度， 9.8 m/s2； v 水的流速， m/s 。 下标“ 1”代表泵入口截面，“ 2”代表泵出口截面。 C.1.2 对于潜水泵， 01Z 、 01v ， 2p 为水泵基准面到水面的液体压力。 C.2 机组输出特性 C.2.1 在整个测试范围内，其测点次数不应少于 15次。并同步测取其辐照强度、流量及扬程，然后按 公式（ C.4）及（ C.5）进行计算。 3 1 3 n I

30、I n i i （ C.4） 310 gQHPwat （ C.5） 式中： I 时距 30 s 内辐照强度平均值， kW/m2； DB15/T 1340 2018 16 iI 瞬时辐照强度， kW/m2； n 测点次数，次； watP 输出水功率， kW； 水密度， kg/m3； g 重力加速度， 9.8 m/s2; Q 时距 30 s 内的平均流量， m3/s； H 时距 30 s 内的平均扬程， m。 C.2.2 根据测试结果，绘制输出特性曲线 )(IfPwat 。 C.3 效率与使用可靠性系数 C.3.1 效率按公式（ C.6）计算： SIPwat （ C.6） 式 中： 光伏提水机组效率， %； watP 输出水功率， kW； I 时距 30 s 内辐照强度平均值， kW/m2； S 光伏方阵在太阳光线垂直平面内的投影面积， m2。 根据测试、计算结果，做出机组效率特性曲线 )(If 。 C.3.2 使用可靠性系数按公式（ C.7）计算： %1 0 0 MW WTT TK （ C.7） 式中： K 使用可靠性系数， %； WT 累计工作时间， h； MT 累计故障时间， h。