屋面光伏电站设计优化

屋面光伏电站设计优化第1页/共39页目录1、光伏发电站的分类2、与建筑结合的光伏发电3、屋面光伏电站设计概要4、屋面光伏电站设计优化第2页/共39页

1、光伏发电站的分类及其应用第3页/共39页1.1光伏电站的分类光伏发电系统分类第4页/共39页根据装机容量确定光伏电站的等级根据国际能源机构（IEA）的分类如下：1、小规模（100kW以下）2、中规模（100kW-1MW）3、大规模（1MW-10MW）4、超大规模（10MW以上）根据电网接入电压确定光伏电站的等级

1、根据国家电网发展（2009）747号文件分类如下：

2、小模（接入0.4kV电网的PV电站,装机容量一般不大于200kW）

3、中规模（接入10-35kV电网）

4、大规模（接入66kV及以上电网）

第5页/共39页2、与建筑结合的光伏发电第6页/共39页2.1常见的与建筑结合的安装方式屋顶建材型遮阳罩型百叶窗型墙壁设置型墙壁建材型窗建材型采光窗型屋顶墙壁窗其它屋顶倾斜角度设置型屋顶平铺设置型第7页/共39页与建筑结合的并网光伏发电系统（BIPV）特点：1、并网点在配电侧；2、采用“可逆流”并网方式（电流是双向的，可以从电网取电，也可以向电网送电）；3、分“上网电价”并网方式（双价制）和“净电表计量”方式（平价制）。①太阳电池②开关/保护/防雷③电缆④并网逆变器⑤电度表（光伏电量）第8页/共39页屋顶平铺设置型第9页/共39页屋顶倾斜角度设置型第10页/共39页屋顶建材型第11页/共39页墙壁设置型第12页/共39页窗建材型第13页/共39页采光窗型第14页/共39页遮阳罩型第15页/共39页3、屋面光伏电站设计概要第16页/共39页3.1项目建议书、可行性研究阶段1、项目商谈、调查2、确定容量3、确定并网点4、系统串并联设计5、设备选型6、电气原理图7、阵列角度设计8、阵列布置图9、阴影计算10、推算发电量第17页/共39页3.2初步设计1、确定并网点（由相关资质单位所做的接入系统报告确定）2、系统串并联设计3、主设备选型4、电气原理图5、阵列角度设计6、阵列布置图7、阴影计算8、推算发电量第18页/共39页3.3施工图设计1、设备接线图（设备间关系、线缆类型、长度、结点方式）2、设备位置图（设备相对位置、体积、之间距离）3、系统走线图（走线路径-线缆长度型号）4、线缆选型（压降、容量、损耗率、类型：护套、阻燃、屏蔽、软硬）5、设备细化选型（附加模块、连接端子、环境要求、通信方式等）6、防雷设计（防雷等级、避雷针、避雷带、引下线、电力与通信防雷保护器）7、配电设计（防逆流、三相平衡调节、峰值功率控制、保护功能等）8、基础设计（基础结构、基础稳定性；地基摩擦力与附着力）9、支架强度计算（风压、积雪、地震）10、支架部件、装配详图（零件三维装配图、部件加工用详图）11、系统效率计算（线损、设备损耗、环境损耗、其它损耗）第19页/共39页第20页/共39页第21页/共39页4、屋面光伏电站设计优化第22页/共39页4.1光伏工艺设计优化4.1.1光伏工艺设备布置4.1.1.1太阳电池组件布置1、根据当地经纬度计算出最佳安装倾角，可根据项目所选建筑屋面场地面积，避开女儿墙、屋面建构筑物及设备所产生的阴影，确定项目的安装容量；2、根据逆变器选型进行组件组串设计，对于较大面积屋顶，在布置时可根据组件组串数将一个组串放置在一排，避免因组件组串所产生的前后排组件跨接为一串，可减少组件防水接头的数量及损耗。第23页/共39页阵列角度设计阵列角度设计的要素：1、当地纬度2、方位角3、周围环境（有无相邻建筑、树木等的遮挡）4、风速5、尘污6、积雪（设定45度以上倾角，能使20~30cm厚的积雪靠自重滑落）7、经验校正系数第24页/共39页阴影计算第25页/共39页阴影计算第26页/共39页按照国家标准公式计算间距：当光伏电站功率较大，需要前后排布太阳电池方阵，或当太阳电池方阵附近有高达建筑物或树木的情况下，需要计算建筑物或前排方阵的阴影，以确定方阵间的距离或太阳电池方阵与建筑物的距离。一般确定原则：冬至当天早9：00至下午3：00太阳电池方阵不应被遮挡。计算公式如下：光伏方阵阵列间距或可能遮挡物与方阵底边垂直距离应不小于D：式中：为纬度(在北半球为正、南半球为负)；H为光伏方阵阵列或遮挡物与可能被遮挡组件底边高度差。

第27页/共39页假设某光伏电站选用的太阳电池组件单块峰值功率为230Wp,工作电压为37V,尺寸为1652×990×45mm；选用单台功率为500kW的逆变器,其直流输入范围为420V~850V，最大输入电压为880V。考虑温度变化会引起组件电性能变化，经计算单个组串中的组件串联数可选为21块，该组串的输出功率为4.83kW,输出电压为777V,每台逆变器通过汇流箱并联接入104个这样的组件串。

在组件单个串联电路中，要求其中每块组件的工作电流要相同。在并联电路中，要求每个组件串的电压要相同，否则会影响整个系统的效率。（木桶效应）

组件的串并联设计第28页/共39页组件的串并联设计上图为组件串的接线图，组件串通常采用U或U连接，这样可以节省电缆，节约成本。第29页/共39页4.1.1.2支架布置1、对于老建筑，在安装支架之前，可根据屋面情况决定是否进行屋面防水层的修复。2、支架立柱应架设在屋面梁上；3、支架的架设若遇屋面排气孔等设备，可作适当微调，但必须保证后排组件不被前排组件遮挡；4、对于硬屋面，支架立柱可直接假设在屋面上，而不采用混凝土支墩，可避免因支墩而造成的屋面防水层的破坏，并缩短施工时间；第30页/共39页4.1.2光伏工艺设备选型4.1.2.1太阳电池组件选型一、金太阳示范工程要求1、单晶硅组件效率不低于15％（目前市场上单晶组件较难达到），多晶硅组件不低于14％，非晶硅组件效率不低于6％；2、晶体硅组件衰减率2年内不高于2％、10年内不高于10％、25年内不高于20％；非晶硅薄膜组件衰减率2年内不高于4％、10年内不高于10％、25年内不高于20％；3、组件使用寿命不低于25年，组件整体质保期不低于5年，功率衰减质保期不低于25年。第31页/共39页二、太阳电池组件选型要点1、转换效率1）电池芯片转换效率2）组件转换效率2、组件尺寸3、功率偏差4、组件衰减率5、工艺技术1）一体化生产2）生产工艺细节6、生产时间第32页/共39页二、太阳电池组件选型要点7、应用业绩1）实际运行情况2）各个权威机构认定（TUV、CE、UL、金太阳认证，并符合国家强制性标准要求）8、最大串联电压9、玻璃、边框、接线盒、线缆10、绝缘电阻11、生产材料原产地（电池片、EVA、TPT等）12、组件外观（电池片色差程度、硅胶密封性等）第33页/共39页4.1.2.2逆变器选型要点1、安全可靠

1）可靠的“孤岛效应”防护手段

2）完善的并网保护功能

3）可靠的地震，雷击，对地短路等防护措施2、高电能质量

1）优质的纯正正弦波输出2）低谐波分量3、高效电能转换率

1）内含MPPT功能

2）高电能转换效率（峰值、平均值）4、简明的人机交互方式

1）内置显示屏与指示灯（显示当前发电电量，累计发电电量，故障信息等）

2）内附通信功能（LAN/RS232/485通信接口）5、智能自动运行能力

1）自动与电网同步

2）自动电压调整功能

3）直流侧电压宽输入范围6、节能低噪音

1）较低的自我消耗电力

2）较低的噪音第34页/共39页电气原理图第35页/共39页4.1.2.3固定支架选型1、根据太阳电池组件及支架自身固定荷重，风压，雪压，地震荷重等因素进行计算，选定固定支架型号。2、支架的材质一般选择热镀锌钢，其价格比较低，且使用寿命可达20年以上。但根据业主要求可选冷镀锌钢或者铝合金等。3、支架的倾斜角度一般设为