屋面光伏電站設(shè)計優(yōu)化第1頁/共39頁目錄1、光伏發(fā)電站的分類2、與建筑結(jié)合的光伏發(fā)電3、屋面光伏電站設(shè)計概要4、屋面光伏電站設(shè)計優(yōu)化第2頁/共39頁

1、光伏發(fā)電站的分類及其應(yīng)用第3頁/共39頁1.1光伏電站的分類光伏發(fā)電系統(tǒng)分類第4頁/共39頁根據(jù)裝機容量確定光伏電站的等級根據(jù)國際能源機構(gòu)（IEA）的分類如下：1、小規(guī)模（100kW以下）2、中規(guī)模（100kW-1MW）3、大規(guī)模（1MW-10MW）4、超大規(guī)模（10MW以上）根據(jù)電網(wǎng)接入電壓確定光伏電站的等級

1、根據(jù)國家電網(wǎng)發(fā)展（2009）747號文件分類如下：

2、小模（接入0.4kV電網(wǎng)的PV電站,裝機容量一般不大于200kW）

3、中規(guī)模（接入10-35kV電網(wǎng)）

4、大規(guī)模（接入66kV及以上電網(wǎng)）

第5頁/共39頁2、與建筑結(jié)合的光伏發(fā)電第6頁/共39頁2.1常見的與建筑結(jié)合的安裝方式屋頂建材型遮陽罩型百葉窗型墻壁設(shè)置型墻壁建材型窗建材型采光窗型屋頂墻壁窗其它屋頂傾斜角度設(shè)置型屋頂平鋪設(shè)置型第7頁/共39頁與建筑結(jié)合的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)（BIPV）特點：1、并網(wǎng)點在配電側(cè)；2、采用“可逆流”并網(wǎng)方式（電流是雙向的，可以從電網(wǎng)取電，也可以向電網(wǎng)送電）；3、分“上網(wǎng)電價”并網(wǎng)方式（雙價制）和“凈電表計量”方式（平價制）。①太陽電池②開關(guān)/保護/防雷③電纜④并網(wǎng)逆變器⑤電度表（光伏電量）第8頁/共39頁屋頂平鋪設(shè)置型第9頁/共39頁屋頂傾斜角度設(shè)置型第10頁/共39頁屋頂建材型第11頁/共39頁墻壁設(shè)置型第12頁/共39頁窗建材型第13頁/共39頁采光窗型第14頁/共39頁遮陽罩型第15頁/共39頁3、屋面光伏電站設(shè)計概要第16頁/共39頁3.1項目建議書、可行性研究階段1、項目商談、調(diào)查2、確定容量3、確定并網(wǎng)點4、系統(tǒng)串并聯(lián)設(shè)計5、設(shè)備選型6、電氣原理圖7、陣列角度設(shè)計8、陣列布置圖9、陰影計算10、推算發(fā)電量第17頁/共39頁3.2初步設(shè)計1、確定并網(wǎng)點（由相關(guān)資質(zhì)單位所做的接入系統(tǒng)報告確定）2、系統(tǒng)串并聯(lián)設(shè)計3、主設(shè)備選型4、電氣原理圖5、陣列角度設(shè)計6、陣列布置圖7、陰影計算8、推算發(fā)電量第18頁/共39頁3.3施工圖設(shè)計1、設(shè)備接線圖（設(shè)備間關(guān)系、線纜類型、長度、結(jié)點方式）2、設(shè)備位置圖（設(shè)備相對位置、體積、之間距離）3、系統(tǒng)走線圖（走線路徑-線纜長度型號）4、線纜選型（壓降、容量、損耗率、類型：護套、阻燃、屏蔽、軟硬）5、設(shè)備細(xì)化選型（附加模塊、連接端子、環(huán)境要求、通信方式等）6、防雷設(shè)計（防雷等級、避雷針、避雷帶、引下線、電力與通信防雷保護器）7、配電設(shè)計（防逆流、三相平衡調(diào)節(jié)、峰值功率控制、保護功能等）8、基礎(chǔ)設(shè)計（基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)穩(wěn)定性；地基摩擦力與附著力）9、支架強度計算（風(fēng)壓、積雪、地震）10、支架部件、裝配詳圖（零件三維裝配圖、部件加工用詳圖）11、系統(tǒng)效率計算（線損、設(shè)備損耗、環(huán)境損耗、其它損耗）第19頁/共39頁第20頁/共39頁第21頁/共39頁4、屋面光伏電站設(shè)計優(yōu)化第22頁/共39頁4.1光伏工藝設(shè)計優(yōu)化4.1.1光伏工藝設(shè)備布置4.1.1.1太陽電池組件布置1、根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度計算出最佳安裝傾角，可根據(jù)項目所選建筑屋面場地面積，避開女兒墻、屋面建構(gòu)筑物及設(shè)備所產(chǎn)生的陰影，確定項目的安裝容量；2、根據(jù)逆變器選型進(jìn)行組件組串設(shè)計，對于較大面積屋頂，在布置時可根據(jù)組件組串?dāng)?shù)將一個組串放置在一排，避免因組件組串所產(chǎn)生的前后排組件跨接為一串，可減少組件防水接頭的數(shù)量及損耗。第23頁/共39頁陣列角度設(shè)計陣列角度設(shè)計的要素：1、當(dāng)?shù)鼐暥?、方位角3、周圍環(huán)境（有無相鄰建筑、樹木等的遮擋）4、風(fēng)速5、塵污6、積雪（設(shè)定45度以上傾角，能使20~30cm厚的積雪靠自重滑落）7、經(jīng)驗校正系數(shù)第24頁/共39頁陰影計算第25頁/共39頁陰影計算第26頁/共39頁按照國家標(biāo)準(zhǔn)公式計算間距：當(dāng)光伏電站功率較大，需要前后排布太陽電池方陣，或當(dāng)太陽電池方陣附近有高達(dá)建筑物或樹木的情況下，需要計算建筑物或前排方陣的陰影，以確定方陣間的距離或太陽電池方陣與建筑物的距離。一般確定原則：冬至當(dāng)天早9：00至下午3：00太陽電池方陣不應(yīng)被遮擋。計算公式如下：光伏方陣陣列間距或可能遮擋物與方陣底邊垂直距離應(yīng)不小于D：式中：為緯度(在北半球為正、南半球為負(fù))；H為光伏方陣陣列或遮擋物與可能被遮擋組件底邊高度差。

第27頁/共39頁假設(shè)某光伏電站選用的太陽電池組件單塊峰值功率為230Wp,工作電壓為37V,尺寸為1652×990×45mm；選用單臺功率為500kW的逆變器,其直流輸入范圍為420V~850V，最大輸入電壓為880V。考慮溫度變化會引起組件電性能變化，經(jīng)計算單個組串中的組件串聯(lián)數(shù)可選為21塊，該組串的輸出功率為4.83kW,輸出電壓為777V,每臺逆變器通過匯流箱并聯(lián)接入104個這樣的組件串。

在組件單個串聯(lián)電路中，要求其中每塊組件的工作電流要相同。在并聯(lián)電路中，要求每個組件串的電壓要相同，否則會影響整個系統(tǒng)的效率。（木桶效應(yīng)）

組件的串并聯(lián)設(shè)計第28頁/共39頁組件的串并聯(lián)設(shè)計上圖為組件串的接線圖，組件串通常采用U或U連接，這樣可以節(jié)省電纜，節(jié)約成本。第29頁/共39頁4.1.1.2支架布置1、對于老建筑，在安裝支架之前，可根據(jù)屋面情況決定是否進(jìn)行屋面防水層的修復(fù)。2、支架立柱應(yīng)架設(shè)在屋面梁上；3、支架的架設(shè)若遇屋面排氣孔等設(shè)備，可作適當(dāng)微調(diào)，但必須保證后排組件不被前排組件遮擋；4、對于硬屋面，支架立柱可直接假設(shè)在屋面上，而不采用混凝土支墩，可避免因支墩而造成的屋面防水層的破壞，并縮短施工時間；第30頁/共39頁4.1.2光伏工藝設(shè)備選型4.1.2.1太陽電池組件選型一、金太陽示范工程要求1、單晶硅組件效率不低于15％（目前市場上單晶組件較難達(dá)到），多晶硅組件不低于14％，非晶硅組件效率不低于6％；2、晶體硅組件衰減率2年內(nèi)不高于2％、10年內(nèi)不高于10％、25年內(nèi)不高于20％；非晶硅薄膜組件衰減率2年內(nèi)不高于4％、10年內(nèi)不高于10％、25年內(nèi)不高于20％；3、組件使用壽命不低于25年，組件整體質(zhì)保期不低于5年，功率衰減質(zhì)保期不低于25年。第31頁/共39頁二、太陽電池組件選型要點1、轉(zhuǎn)換效率1）電池芯片轉(zhuǎn)換效率2）組件轉(zhuǎn)換效率2、組件尺寸3、功率偏差4、組件衰減率5、工藝技術(shù)1）一體化生產(chǎn)2）生產(chǎn)工藝細(xì)節(jié)6、生產(chǎn)時間第32頁/共39頁二、太陽電池組件選型要點7、應(yīng)用業(yè)績1）實際運行情況2）各個權(quán)威機構(gòu)認(rèn)定（TUV、CE、UL、金太陽認(rèn)證，并符合國家強制性標(biāo)準(zhǔn)要求）8、最大串聯(lián)電壓9、玻璃、邊框、接線盒、線纜10、絕緣電阻11、生產(chǎn)材料原產(chǎn)地（電池片、EVA、TPT等）12、組件外觀（電池片色差程度、硅膠密封性等）第33頁/共39頁4.1.2.2逆變器選型要點1、安全可靠

1）可靠的“孤島效應(yīng)”防護手段

2）完善的并網(wǎng)保護功能

3）可靠的地震，雷擊，對地短路等防護措施2、高電能質(zhì)量

1）優(yōu)質(zhì)的純正正弦波輸出2）低諧波分量3、高效電能轉(zhuǎn)換率

1）內(nèi)含MPPT功能

2）高電能轉(zhuǎn)換效率（峰值、平均值）4、簡明的人機交互方式

1）內(nèi)置顯示屏與指示燈（顯示當(dāng)前發(fā)電電量，累計發(fā)電電量，故障信息等）

2）內(nèi)附通信功能（LAN/RS232/485通信接口）5、智能自動運行能力

1）自動與電網(wǎng)同步

2）自動電壓調(diào)整功能

3）直流側(cè)電壓寬輸入范圍6、節(jié)能低噪音

1）較低的自我消耗電力

2）較低的噪音第34頁/共39頁電氣原理圖第35頁/共39頁4.1.2.3固定支架選型1、根據(jù)太陽電池組件及支架自身固定荷重，風(fēng)壓，雪壓，地震荷重等因素進(jìn)行計算，選定固定支架型號。2、支架的材質(zhì)一般選擇熱鍍鋅鋼，其價格比較低，且使用壽命可達(dá)20年以上。但根據(jù)業(yè)主要求可選冷鍍鋅鋼或者鋁合金等。3、支架的傾斜角度一般設(shè)為