分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與施工

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1、分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與施工鮑其龍，史蘇明（單位：常州天合光能有限公司，常州213031）中文摘要：隨著能源危機(jī)的加劇和環(huán)境保護(hù)的壓力，可再生、清潔能源在常規(guī)能源系統(tǒng)中的地位凸顯，而太陽能是目前可知的最清潔、安全和可靠的可再生能源來源之一。發(fā)展和推廣太陽能能源應(yīng)用已上升至國家戰(zhàn)略層面規(guī)劃，將會(huì)對(duì)我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展模式產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。以分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)為代表的太陽能能源應(yīng)用，以其清潔、環(huán)保、無污染和儲(chǔ)量極豐富等特性已受到中國乃至世界的青睞。如何建設(shè)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用隨之成為大家關(guān)注的焦點(diǎn)，對(duì)于分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和施工，可以結(jié)合事先現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的數(shù)據(jù)，進(jìn)行組件排布、支架結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)和電氣結(jié)構(gòu)

2、設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)時(shí)需考慮建筑屋面的承載力、結(jié)構(gòu)、朝向等因素，合理優(yōu)化設(shè)備間的電氣匹配性及防雷保護(hù)，須嚴(yán)格參照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行分部分項(xiàng)施工、調(diào)試及并網(wǎng)。關(guān)鍵詞：分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)；屋頂分布式；設(shè)計(jì)與施工；并網(wǎng)發(fā)電0. 引言當(dāng)前，隨著全球人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，對(duì)能源的需求與日俱增?；茉词侨蛳牡闹饕茉矗茉吹拇罅?、廣泛使用，帶來了日益嚴(yán)重的“副產(chǎn)品”：環(huán)境污染，氣候變暖，生態(tài)惡化。以煤炭和石油為標(biāo)志的化石能源作為不可再生資源，悲觀的估計(jì)還有約100年、樂觀估計(jì)還有200年可供人類繼續(xù)使用，這迫切需要人類開發(fā)可再生資源。在可再生資源中，風(fēng)能、地?zé)崮?、核聚變能以及太陽能是主要的存在形式。太陽能以?/p>

3、潛在資源120000TW，實(shí)際可開采資源高達(dá)600TW被認(rèn)為是最清潔、安全和可靠且唯一能夠保證人類未來需求的能量來源。在我國，特別是以北京為首的大型城市霧霾嚴(yán)重，中央政府為此計(jì)劃投入2.2萬億元治理大氣污染，政府對(duì)生態(tài)問題重視已經(jīng)提升到一個(gè)高度，建設(shè)生態(tài)中國、美麗中國等內(nèi)容相繼提出，前期高投入、高消耗、高排放、低效率的粗放型擴(kuò)張的經(jīng)濟(jì)增長方式已難以為繼，這也迫切需要轉(zhuǎn)變發(fā)展模式和發(fā)展途徑。國家能源局2012年9月12日正式發(fā)布太陽能發(fā)電發(fā)展“十二五”規(guī)劃，其中將太陽能發(fā)電“十二五”規(guī)劃目標(biāo)定調(diào)為2100萬千瓦，其中光伏和光熱發(fā)電分別為2000萬千瓦和100萬千瓦。同時(shí)，規(guī)劃明確提出將發(fā)展分布式

4、光伏發(fā)電作為未來國內(nèi)光伏市場(chǎng)應(yīng)用的重要領(lǐng)域，并從體制和相關(guān)扶持政策上督促地方政府、電網(wǎng)和發(fā)電企業(yè)積極落實(shí)。結(jié)合分布式發(fā)電的發(fā)展和需求以及實(shí)施分布式發(fā)電系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)，我們起草了本文作為分*作者簡介：鮑其龍，男，南京人，碩士，主要研究方向?yàn)楣夥a(chǎn)品、系統(tǒng)相關(guān)質(zhì)量、商務(wù)、運(yùn)營和服務(wù)等，；史蘇明，男，鎮(zhèn)江人，學(xué)士，主要研究方向?yàn)楣夥a(chǎn)品、系統(tǒng)相關(guān)質(zhì)量、服務(wù)、技術(shù)支持等，；布式光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、施工的指南，同時(shí)也可作為行業(yè)同類項(xiàng)目籌建、施工安裝及交付執(zhí)行過程的重要參考。1. 概述分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)（如下圖1.1所示）是利用屋頂上安裝的太陽能光伏組件通過“光生伏特”效應(yīng)將太陽能直接轉(zhuǎn)換為電能，

5、在室內(nèi)或室外安裝逆變器以及連接設(shè)備的線纜、電度表等，經(jīng)過逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電、供用戶使用并與電網(wǎng)連接并網(wǎng)運(yùn)行的光伏發(fā)電系統(tǒng)，是一種新型的、具有廣闊發(fā)展前景的發(fā)電和能源綜合利用方式。它倡導(dǎo)就近發(fā)電，就近并網(wǎng)，就近轉(zhuǎn)換，就近使用的原則，省去蓄電池，不僅可以大幅度降低造價(jià)、有效提高同等規(guī)模光伏電站的發(fā)電量，而且具有更高的發(fā)電效率和更好的環(huán)保性能，同時(shí)還有效解決了電力在升壓及長途運(yùn)輸中的損耗問題。圖1.1分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)簡視分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)一般安裝在建筑屋頂上，由于國內(nèi)目前環(huán)境、住宅結(jié)構(gòu)、材料等諸多因素的差異，如何有效進(jìn)行分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和施工成為研究的重點(diǎn)。鑒于目前分布式發(fā)展的

6、需求，本文提出了分布式標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、施工理念，既可以滿足一般建筑屋面分布式光伏系統(tǒng)的建設(shè)需求，也適用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的建筑屋面分布式系統(tǒng)建設(shè)。2. 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)前，要仔細(xì)聽取用戶的意見，并結(jié)合周圍環(huán)境和住宅結(jié)構(gòu)等，以事先調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)（主要步驟參考下圖2.1），合理有效利用屋面進(jìn)行太陽能陣列的排布，根據(jù)屋面結(jié)構(gòu)、材料及環(huán)境等因素綜合采用符合要求的支架結(jié)構(gòu)，最后對(duì)整個(gè)系統(tǒng)電氣安裝及引線、走線、監(jiān)控等進(jìn)行優(yōu)化。圖2.1分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程2.1. 事先調(diào)查事先調(diào)查也稱事前現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，由于住宅屋頂?shù)男螤?、結(jié)構(gòu)、材料等各不相同，在屋頂上敷設(shè)太陽能組件需要對(duì)安裝條件進(jìn)行仔細(xì)研究，研

7、究范圍參考以下內(nèi)容：用戶方面：用電需求、安裝場(chǎng)地、位置、預(yù)算、時(shí)間、設(shè)計(jì)、外形等；房屋方面：結(jié)構(gòu)、材料、載荷、強(qiáng)度、形狀、施工方法、方位角、傾斜角、日照條件等；電氣設(shè)備：買電合同、引線路徑、走線路徑、配電盤位置、并網(wǎng)點(diǎn)位置、安裝場(chǎng)所、接地方式等；作業(yè)環(huán)境：材料存放保管位置與方式、搬運(yùn)路徑與方式、周圍障礙物、作業(yè)水電、安全與消防等、排水通風(fēng)等；自然環(huán)境：暴雨、臺(tái)風(fēng)、雷擊、泥石流、鹽害、公害、沙層等；2.2. 設(shè)計(jì)條件整理在進(jìn)行設(shè)計(jì)前需要對(duì)事先調(diào)查的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，綜合數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)；一方面可以形成比較準(zhǔn)確的光伏系統(tǒng)成本報(bào)價(jià)；另一方面在光伏系統(tǒng)的設(shè)備布置上要和業(yè)主現(xiàn)場(chǎng)協(xié)商，達(dá)成一致意見，避免盲目設(shè)計(jì)造

8、成以后的分歧，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致延誤工期，造成經(jīng)濟(jì)糾紛。1.要能保證在冬至日的日出后1.5h至日落前1.5h之間，不會(huì)有前排方陣對(duì)后排方陣造成陰影遮擋問題。2.考察安裝光伏系統(tǒng)的地點(diǎn)是否合適。3.對(duì)于整個(gè)光伏系統(tǒng)的設(shè)備布置以及后期的光伏系統(tǒng)的安裝進(jìn)行初步的估計(jì)。2.3. 組件排布設(shè)計(jì)太陽能電池組件的方位角與傾斜角選定是太陽能光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)最重要的因素之一。所謂方位角一般是指東西南北方向的角度。對(duì)于太陽能光伏系統(tǒng)來說，方位角以正南為0，由南向東向北為負(fù)角度，由南向西向北為正角度，如太陽在正東方向時(shí)，方位角為-90，在正西方時(shí)方位角為90。方位角決定了陽光的入射方向，決定了不同朝向的建筑物的采光狀況。傾

9、斜角是地平面（水平面）與太陽能電池組件之間的夾角。傾斜角為0時(shí)表示太陽能電池組件為水平設(shè)置，傾斜角為90時(shí)表示太陽能電池組件為垂直設(shè)置。方陣間距同樣是太陽能光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)最重要的因素之一。方陣間距是指前后光伏組件陣列之間的距離，間距的大小直接影響系統(tǒng)的發(fā)電效率、建設(shè)成本和投資回報(bào)。過小的間距會(huì)造成相鄰陣列的光線遮擋，形成熱斑并降低系統(tǒng)效率；過大的間距會(huì)降低建設(shè)場(chǎng)地面積的利用率，變相降低系統(tǒng)整體收益。2.3.1方位角太陽電池方陣的方位角（請(qǐng)參考下圖2.2）是方陣的垂直面與正南方向的夾角（向東偏設(shè)定為負(fù)角度，向西偏設(shè)定為正角度）。一般情況下，方陣朝向正南（即方陣垂直面與正南的夾角為0）時(shí)，太陽電池

10、發(fā)電量是最大的。在偏離正南（北半球）30度時(shí)，方陣的發(fā)電量將減少約1015；在偏離正南（北半球）60時(shí)，方陣的發(fā)電量將減少約2030。但是，在晴朗的夏天，太陽輻射能量的最大時(shí)刻是在中午稍后，因此方陣的方位稍微向西偏一些時(shí)，在午后時(shí)刻可獲得最大發(fā)電功率。在不同的季節(jié)，太陽電池方陣的方位稍微向東或西一些都有獲得發(fā)電量最大的時(shí)候。圖2.2：方位角示意圖2.3.2 傾斜角傾斜角（請(qǐng)參考下圖2.3）是太陽電池方陣平面與水平地面的夾角，并希望此夾角是方陣一年中發(fā)電量為最大時(shí)的最佳傾斜角度。一年中的最佳傾斜角與當(dāng)?shù)氐牡乩砭暥扔嘘P(guān)，當(dāng)緯度較高時(shí)，相應(yīng)的傾斜角也大。和方位角一樣，在設(shè)計(jì)中也要考慮到屋頂?shù)膬A斜角的

11、限制條件。對(duì)于正南（方位角為0度），傾斜角從水平（傾斜角為0度）開始逐漸向最佳的傾斜角過渡時(shí)，其日射量不斷增加直到最大值，然后再增加傾斜角其日射量不斷減少。特別是在傾斜角大于5060以后，日射量急劇下降，直至到最后的垂直放置時(shí)，發(fā)電量下降到最小。方陣從垂直放置到1020的傾斜放置都有實(shí)際的例子。對(duì)于方位角不為0度的情況，斜面日射量的值普遍偏低，最大日射量的值是在與水平面接近的傾斜角度附近。圖2.3：傾斜角示意圖以上所述為方位角、傾斜角與發(fā)電量之間的關(guān)系，對(duì)于具體設(shè)計(jì)某一個(gè)方陣的方位角和傾斜角還應(yīng)綜合地根據(jù)安裝場(chǎng)所的經(jīng)緯度以及屋面朝向，進(jìn)一步同實(shí)際情況結(jié)合起來考慮合理設(shè)計(jì)最佳傾斜角和方位角。2.

12、3.3 方陣間距光伏陣列間距的確定原則是冬至日當(dāng)天9:00至15:00，光伏陣列不會(huì)相互遮擋，一般按以下方式確定最小間距。首先按式（1）和式（2）計(jì)算出地區(qū)太陽高度角和方位角。sin=sinsin+coscoscos（1）sin=cossin/cos（2）式中：為緯度，為太陽赤緯，為時(shí)角，然后由式（3）確定陣列間距： D=cosH/tan （3）式中：D為陣列間距；H為陣列高度太陽高度角請(qǐng)參考下圖2.4，方位角請(qǐng)參考下圖2.5，赤緯角請(qǐng)參考下圖2.6，時(shí)角請(qǐng)參考下圖2.7 圖2.4：太陽高度角示意圖 圖2.5：太陽方位角示意圖 圖2.6：赤緯角示意圖 圖2.7：時(shí)角示意圖附注：1、 太陽高度角

13、為太陽方向與水平面的夾角；2、 太陽方位角為太陽方向的水平投影偏離南向的角度；3、 赤緯角又稱太陽赤緯，是地球赤道平面與太陽和地球中心的連線之間的夾角，相當(dāng)于黃赤交角，是2326。赤緯角以年為周期，在+23 27與-23 27的范圍內(nèi)移動(dòng)，成為季節(jié)的標(biāo)志。每年6月21日或22日赤緯達(dá)到最大值+23 27稱為夏至，該日中午太陽位于地球北回歸線正上空，是北半球日照時(shí)間最長、南半球日照時(shí)間最短的一天。在南極圈中整天見不到太陽，而在北極圈內(nèi)整體太陽不落，這樣北半球就出現(xiàn)相對(duì)較熱的天氣，而南半球出現(xiàn)較冷的氣候。隨后赤緯角逐漸減少至9月21日或22日等于零時(shí)全球的晝夜時(shí)間均相等為秋分。至12月21日或22

14、日赤緯減至最小值-23 27為冬至，此時(shí)陽光斜射北半球，晝短夜長而南半球則相反。當(dāng)赤緯角又回到零度時(shí)為春分即3月21日或22日；4、太陽時(shí)角，日面中心的時(shí)角，即從觀測(cè)點(diǎn)子午圈沿赤道量至太陽所在時(shí)圈的角距離。以地球?yàn)槔?，在地球上，同一時(shí)刻，對(duì)同一經(jīng)度，不同緯度的人來說，太陽對(duì)應(yīng)的時(shí)角是相同的。單位時(shí)間地球自轉(zhuǎn)的角度定義為時(shí)角w，規(guī)定正午時(shí)角為0，上午時(shí)角為負(fù)值，下午時(shí)角為正值。地球自轉(zhuǎn)一周360度，對(duì)應(yīng)的時(shí)間為24小時(shí)，即每小時(shí)相應(yīng)的時(shí)角為15度。2.4. 支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.4.1 支架材質(zhì)支架的材質(zhì)一般是根據(jù)使用環(huán)境和使用壽命選取的，光伏系統(tǒng)支架材料通常為鋼結(jié)構(gòu)和鋁合金結(jié)構(gòu)，或者兩者混合。1)

15、鋁合金：質(zhì)量輕是它的優(yōu)點(diǎn)也是缺點(diǎn)，承載能力低，最常用的是6063型號(hào)的鋁材，其優(yōu)勢(shì)為耐腐蝕和外觀美觀，在屋面上可以避免維護(hù)的成本，主要應(yīng)用于家庭；2) 不銹鋼：這是最常見的光伏支架材料，材料選擇冷彎型鋼，特點(diǎn)為在組合附件的配合下安裝方便,維護(hù)成本相對(duì)較低，同時(shí)成型工藝成熟，并且種類多樣，規(guī)格和防腐蝕性能上都有突出的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)鹽害等抵抗性強(qiáng)，一般在潮濕環(huán)境或海邊等區(qū)域選擇使用；2.4.2 支架強(qiáng)度支架的強(qiáng)度要能承受自重、組件重量和風(fēng)壓的最大負(fù)荷。太陽能電池陣列用支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)考慮的荷重主要有固定荷重、風(fēng)壓荷重、積雪荷重及地震荷重；此外，也有因溫度變化產(chǎn)生的“溫度荷重”,但與其他荷重相比很小，一般忽

16、略不計(jì)。固定荷重G：組件質(zhì)量和支撐物自身質(zhì)量的總和；風(fēng)壓荷重W：加在組件上的風(fēng)壓力和加在支撐物上的風(fēng)壓力的總和；積雪荷重S：與組件面垂直的積雪荷重；地震荷重K：加在支撐物上的水平地震力；1) 雪載荷a) 我國建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB 50009規(guī)定，屋面水平投影面上的雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值，應(yīng)按下式計(jì)算Sk=rS0式中：Sk：雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值（kN/m2）；r：屋面積雪分布系數(shù)；S0：基本雪壓（kN/m2）?；狙簯?yīng)按該規(guī)范附錄中附表給出的50年一遇的雪壓采用。b) 美國建筑及其它結(jié)構(gòu)最小設(shè)計(jì)荷載規(guī)定，斜度小于1/12的平屋面的雪荷載按下式計(jì)算：Pf=CeCtIPg式中：Pf ：雪荷載；系數(shù)，美國本土為0.7

17、，阿拉斯加為0.6；Ce為暴露系數(shù)；Ct為熱力系數(shù)；I為重要性系數(shù)；Pg為地面雪荷載。地面雪荷載系基于雪荷載超過的年概率為2%（即平均重現(xiàn)期50年）的數(shù)值。2) 風(fēng)載荷a) 我國建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB 50009規(guī)定，垂直于建筑物的風(fēng)力載荷值應(yīng)按下式計(jì)算：Wk=zsz0式中： Wk：風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（kN/m2）；z：高度z處的風(fēng)振系數(shù)；s：風(fēng)荷載體型系數(shù)；z：風(fēng)壓高度變化系數(shù)；0：基本風(fēng)壓（KN/m2）?；撅L(fēng)壓應(yīng)按該規(guī)范附錄中附表給出的50年一遇的風(fēng)壓采用，但不得小于0.3kN/m2。b) 美國建筑及其它結(jié)構(gòu)最小設(shè)計(jì)荷載規(guī)定，在z高度的風(fēng)速壓力按下式計(jì)算：Qz=0.00256Kz( IV )2式

18、中：Qz為風(fēng)速壓力；Kz為風(fēng)速壓力暴露系數(shù)；I為重要性系數(shù)；V為基本風(fēng)速；規(guī)范要求使用的基本風(fēng)速至少為70mph，設(shè)計(jì)風(fēng)荷載至少為10Ib/ft2 (0.48kN/m2), 基本風(fēng)速V系基于風(fēng)速超過的年概率為0.02（即平均重現(xiàn)期50年）的數(shù)值。3) 地震載荷a) 我國建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB50011規(guī)定，采用底部剪力法時(shí)，各樓層可僅考慮一個(gè)自由度，結(jié)構(gòu)的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值；應(yīng)按下列公式確定：FEK= 1 Geq式中：FEK為結(jié)構(gòu)總水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值；1為水平地震影響系數(shù)值，可取水平地震影響系數(shù)最大值max； Geq為結(jié)構(gòu)等效總重力荷載，單質(zhì)點(diǎn)應(yīng)取總重力荷載代表值。下表為不同地震烈度下水平地震影

19、響系數(shù)最大值：地震影響6789多遇地震0.040.08(0.12)0.16（0.24）0.32罕遇地震0.50（0.72）0.90（1.2）1.4括號(hào)中數(shù)值分別用于設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.15g和0.30g的地區(qū)。地震烈度為8和9度需考慮豎向地震作用，9度時(shí)的高層建筑，其豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)按按下列公式確定；樓層的豎向地震作用效應(yīng)可按各構(gòu)件承受的重力荷載代表值的比例分配，并乘以增大系數(shù)1.5。FEvk=a v max Geq式中：FEvk為結(jié)構(gòu)總豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值；a v max為豎向地震影響系數(shù)的最大值，可取水平地震影響系數(shù)最大值a max的65%；Geq為結(jié)構(gòu)等效總重力荷載，可取總重力荷載

20、代表值的75%?？芍?.650.750.49即為豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值與水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值之比。b) 美國建筑及其它結(jié)構(gòu)最小設(shè)計(jì)荷載ANSI A58.1規(guī)定，結(jié)構(gòu)構(gòu)件和非結(jié)構(gòu)部件上的側(cè)向（即水平）地震力按下式計(jì)算：Fp=Z I Cp Wp式中：Fp為側(cè)向地震力；I 為重要性系數(shù)，一般公用發(fā)電廠I =1.0；Cp為水平力系數(shù)，與建筑部件連接或放置在建筑內(nèi)的設(shè)備或機(jī)械Cp =0.3；Wp 為該部件的重量；Z為地震區(qū)域系數(shù)，表22給出在美國的數(shù)值：地震區(qū)域Z4133/423/813/1601/8美國地震區(qū)域1、2、3、4分別相當(dāng)我國地震烈度6、7、8、9度。2.4.3 使用壽命支架的使用壽命因材質(zhì)而異，

21、因在外界環(huán)境中長期使用，一般要求使用具有鋼鐵1025倍耐腐蝕作用的熱浸鍍鋅方法進(jìn)行防護(hù)；2.4.4 螺栓、螺母螺栓、螺母材質(zhì)采用SUS304、SWCH810、SS400、S35C，高強(qiáng)度螺栓一般使用SWCH1245、SS490、S35C。2.4.5 尺寸公差產(chǎn)品尺寸公差設(shè)計(jì)一般參考GB18001804-79公差與配合，但設(shè)計(jì)時(shí)需結(jié)合實(shí)際需求，注意不必要的提高尺寸產(chǎn)品精度會(huì)增加產(chǎn)品成本。2.5. 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)建筑屋面的構(gòu)造千差萬別（參考下圖2.8），按照形狀來區(qū)分，主要可以分為坡屋面（帶有一定傾斜度的屋面）和平屋面（傾斜度基本為0的屋面）兩類。圖2.8：屋面外形構(gòu)造圖在不同形狀屋頂上按照最佳方位角和

22、傾斜角來制造支架的話，會(huì)增加設(shè)計(jì)難度、加大支架成本和重量、增加屋面的載荷及強(qiáng)度負(fù)荷。同時(shí)在利用現(xiàn)有的地形和有效面積，應(yīng)盡量避開周圍建、構(gòu)筑物或樹木等產(chǎn)生的陰影。綜合考量以上因素，坡屋面系統(tǒng)一般采取與屋面平行的安裝方式(請(qǐng)參考下圖2.9)，平屋面一般采取最佳方位角與傾斜角的安裝方式(請(qǐng)參考下圖2.10)。 圖2.9：坡屋面安裝圖示圖2.10：平屋面安裝圖示1) 坡屋面坡屋面光伏系統(tǒng)組件安裝一般采取與屋面平行，利用支撐金屬件、支架、緊固件等與屋面結(jié)構(gòu)固定牢靠，直接放置在防火、防火的屋面上的安裝方式（參考下圖2.11）。圖2.11：坡屋面支架及組件安裝簡視圖2) 平屋面坡屋面光伏系統(tǒng)組件安裝一般采取

23、最佳方位角與傾斜角的安裝方式，在屋面結(jié)構(gòu)層上采用混凝土澆筑，要使基座預(yù)埋件與屋頂主體結(jié)構(gòu)的鋼筋焊接或連接，如果受到結(jié)構(gòu)限制無法進(jìn)行焊接或連接的，應(yīng)采取措施加大基座與屋頂?shù)母街?，并采用鐵線拉緊法或支架延長固定等加以固定（參考下圖2.12）。圖2.12：平屋面支架及組件安裝簡視圖在進(jìn)行方陣基礎(chǔ)、方陣支架設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮到承重、抗風(fēng)、抗震等因素，在沿海地區(qū)還要考慮防臺(tái)風(fēng)、防潮濕、防鹽霧腐蝕等。方陣支架安裝前應(yīng)涂防腐涂料，對(duì)外露的金屬預(yù)埋件應(yīng)進(jìn)行防腐防銹處理，防止預(yù)埋件受損而失去強(qiáng)度。方陣支架連接用的緊固件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采用不銹鋼，如果設(shè)計(jì)采用鍍鋅件，則必須符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求，達(dá)到保證其壽命和防腐緊固的目

24、的。2.6. 電氣設(shè)計(jì)分布式光伏系統(tǒng)并網(wǎng)又稱用戶側(cè)并網(wǎng)，用戶側(cè)并網(wǎng)的光伏系統(tǒng)一般在低壓側(cè)（400/230V）并入電網(wǎng)。分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)電氣系統(tǒng)（參考下圖2.13）主要包括：直流部分、交流部分和監(jiān)測(cè)與顯示部分。圖2.13：電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.6.1直流部分直流部分電氣設(shè)計(jì)一般包括：組件選配、方陣串并聯(lián)方式和電纜選用。1) 對(duì)于并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)來說，發(fā)電電量和用戶使用電量之間沒有相互限制的關(guān)系，系統(tǒng)容量和方陣大小由安裝場(chǎng)所面積決定。2) 設(shè)計(jì)單個(gè)方陣串并聯(lián)組件數(shù)量和方陣間連接方式時(shí)，需考慮交流部分逆變器的相關(guān)參數(shù)（如：最大輸入開路電壓、最大輸入電流、最大輸入功率、最大額定功率、MPP模式下輸入電壓

25、等，參考下圖2.14），使得最終直流端輸入電流、電壓、功率能與逆變器較好的契合。圖2.14：逆變器參數(shù)示意圖3) 電纜線徑需符合直流端輸入電流和交流端輸出電流最大承載值的要求，同時(shí)具備較好的耐候性。1) 組件選配組件選配主要考慮以下幾點(diǎn)：a) 外觀顏色：分布式系統(tǒng)作為建筑的一部分，對(duì)光伏系統(tǒng)方陣的外觀提出了一定的要求，通常要求方陣組件顏色均勻一致、邊框顏色、背板顏色等等；類型單晶多晶非晶硅銅銦硒薄膜CIS碲化鎘薄膜CdTe非晶/單晶異質(zhì)結(jié)HIT顏色深藍(lán)或黑天藍(lán)紅棕、藍(lán)、紫藍(lán)深灰、黑墨綠、黑深藍(lán)、黑b) 使用壽命：組件作為直接將光能轉(zhuǎn)換成電能的元件，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)有壽命和穩(wěn)定性方面的要求；組件壽

26、命的選擇主要參考電站的設(shè)計(jì)壽命，目前晶硅組件的壽命一般為25年30年，非晶硅組件壽命1520年以上； c) 發(fā)電效率：在能夠長期工作的前提下，穩(wěn)定的電能輸出也成了衡量光伏系統(tǒng)質(zhì)量好壞的重要指標(biāo)，以下各類光伏產(chǎn)品的發(fā)電效率供參考：晶硅非晶硅銅銦硒薄膜CIS碲化鎘薄膜CdTe非晶/單晶異質(zhì)結(jié)HIT非晶/微晶組件效率1318%46%811%710%1516%89%d) 尺寸形狀：分布式系統(tǒng)因受安裝場(chǎng)所可利用長度和寬度上的限制，需要挑選合適尺寸的組件進(jìn)行安裝設(shè)計(jì)。e) 耐候性能：光伏系統(tǒng)長期在戶外獨(dú)立的運(yùn)行，需要對(duì)環(huán)境具備一定的承受能力，良好的耐候性是保證光伏系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的前提，一般要求組件通過國際、

27、國內(nèi)相關(guān)環(huán)境測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)并取得相關(guān)證書。2) 方陣串并聯(lián)方式光伏方陣通過對(duì)單塊太陽電池組件進(jìn)行適當(dāng)?shù)拇?、并?lián)，以滿足不同的需要。a) 組件串聯(lián)時(shí)，兩端電壓為各單塊組件電壓之和，電流等于各組件中最小的電流；并聯(lián)時(shí)，總電流為各單塊組件電流之和，電壓取平均值。b) 方陣串聯(lián)時(shí)，兩端電壓為各方陣電壓之和，電流等于各方陣中最小的電流；并聯(lián)時(shí)，總電流為各方陣電流之和，電壓取平均值。3) 電纜選配分布式光伏發(fā)電電纜一般要求按照電壓等級(jí)、滿足持續(xù)工作允許的電流、短路熱穩(wěn)定性、允許電壓降、經(jīng)濟(jì)電流密度及敷設(shè)環(huán)境條件因素等進(jìn)行選配。由于光伏發(fā)電系統(tǒng)自身的特點(diǎn)，經(jīng)常需要在惡劣的環(huán)境中工作，所以光伏系統(tǒng)電纜選擇時(shí)需考慮如

28、下因素：a) 電纜的絕緣性能;b) 電纜的耐熱阻燃性能;c) 電纜的防潮，防光;d) 電纜的敷設(shè)方式;e) 電纜芯的類型(銅芯，鋁芯);f) 電纜的大小規(guī)格。不同的部件之間的連接，由于環(huán)境和要求的不同，選擇的電纜也不相同：a) 元件與元件之間的連接：必須進(jìn)行UL測(cè)試，耐熱90，防酸，防化學(xué)物質(zhì)，防潮，防曝曬。b) 方陣內(nèi)部和方陣之間的連接：可以露天或者埋在地下，要求防潮、防曝曬。建議穿管安裝，導(dǎo)管必須耐熱90。c) 室內(nèi)接線(環(huán)境干燥)：可以使用較短的直流連線。電纜大小規(guī)格設(shè)計(jì)，必須遵循以下原則a) 方陣內(nèi)部和方陣之間的連接，選取的電纜額定電流為計(jì)算所得電纜中最大連續(xù)電流的1.56倍。b) 交

29、流負(fù)載的連接，選取的電纜額定電流為計(jì)算所得電纜中最大連續(xù)電流的1.25倍。c) 逆變器的連接，選取的電纜額定電流為計(jì)算所得電纜中最大連續(xù)電流的1.25倍。d) 考慮溫度對(duì)電纜的性能的影響。e) 考慮電壓降不要超過2%。f) 適當(dāng)?shù)碾娎|尺徑選取基于兩個(gè)因素，電流強(qiáng)度與電路電壓損失。計(jì)算公式為：線損 = 電流 電路總線長 線纜電壓因子(可由電纜制造商處獲得)2.6.2 交流部分交流部分電氣設(shè)計(jì)一般包括：逆變器選配、組件和逆變器的匹配、系統(tǒng)的電力布置方式、光伏系統(tǒng)其他器件選擇和防雷接地保護(hù)1) 逆變器選配逆變器的工作原理(請(qǐng)參考下圖2.15)： a) 直流電可以通過震蕩電路變?yōu)榻涣麟姡?b) 得到的

30、交流電再通過線圈升壓（這時(shí)得到的是方形波的交流電）；c) 對(duì)得到的交流電進(jìn)行整流得到正弦波。圖2.15：逆變器工作原理圖逆變器類型根據(jù)工作方式可分為并網(wǎng)逆變器和不并網(wǎng)逆變器；根據(jù)逆變器內(nèi)部結(jié)構(gòu)可分為帶隔離變壓器的逆變器（低頻工頻變壓器和高頻變壓器）和不帶變壓器的逆變器；根據(jù)接入的光伏系統(tǒng)的不同可分為組串逆變器和集中逆變器。無隔離變壓器的并網(wǎng)逆變器(請(qǐng)參考下圖2.16)：a) 省去了笨重的工頻變壓器，效率高達(dá)97%以上，重量輕、結(jié)構(gòu)簡單；b) 但是由于沒有電氣隔離，太陽能組件兩極有電網(wǎng)電壓，對(duì)人身安全不利；c) 影響電網(wǎng)質(zhì)量，直流易傳入交流側(cè)，使電網(wǎng)直流分量過大。圖2.16：無隔離變壓器逆變器工

31、作原理圖工頻隔離變壓器并網(wǎng)逆變器(請(qǐng)參考下圖2.17)：a) 使用工頻變壓器進(jìn)行電壓變換和電氣隔離，結(jié)構(gòu)簡單、抗沖擊性能好，安全性高；b) 系統(tǒng)效率相對(duì)無變壓器低，約為95%左右，而且笨重。圖2.17：工頻隔離變壓器逆變器工作原理圖高頻隔離變壓器并網(wǎng)逆變器(請(qǐng)參考下圖2.18)：a) 使用隔離變壓器進(jìn)行電氣隔離，重量輕，模塊化，系統(tǒng)效率達(dá)95%左右；b) 由于隔離DC/AC/DC的功率等級(jí)一般較小，所以該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)集中在5KW以下；c) 高頻DC/AC/DC的工作頻率較高，一般為幾十KHz,或更高，系統(tǒng)的EMC比較難設(shè)計(jì)。圖2.18：高頻隔離變壓器逆變器工作原理圖組串并網(wǎng)逆變器(請(qǐng)參考下圖2.1

32、9)：a) 光伏系統(tǒng)被分解成幾個(gè)并聯(lián)的組串，每個(gè)組串被連接到一個(gè)特定的逆變器；b) 每個(gè)組串逆變器都有單獨(dú)的最大峰值跟蹤，通過降低不匹配和局部陰影二引起的損失來增加能量的產(chǎn)出；c) 降低了系統(tǒng)的成本，增加了系統(tǒng)的可靠性；圖2.19：組串并網(wǎng)逆變器結(jié)構(gòu)示意圖集中并網(wǎng)逆變器(請(qǐng)參考下圖2.20)：a) 光伏系統(tǒng)由許多并聯(lián)的光伏組串構(gòu)成，在直流側(cè)連接到一個(gè)集中的逆變器；b) 高效率、低成本；c) 系統(tǒng)能量產(chǎn)出受光伏模塊的不匹配和局部陰影的影響而降低；d) 能量產(chǎn)出依賴一個(gè)部件，可靠性受限制;e) 集中逆變器失效會(huì)導(dǎo)致整個(gè)光伏系統(tǒng)停運(yùn)。圖2.20：集中并網(wǎng)逆變器結(jié)構(gòu)示意圖分布式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)采用并網(wǎng)逆變

33、器。為達(dá)到最大發(fā)電效率，逆變器都具有最大功率點(diǎn)MPPT跟蹤功能，因此在選配逆變器時(shí)一定要考慮影響逆變器MPPT的諸多因素，主要有：a) 太陽能組件：不同類型、型號(hào)太陽能組件具有不同的電氣參數(shù)（參考下圖2.21），輸出功率不同；圖2.21：組件電氣參數(shù)圖b) 安裝位置：不同的陣列安裝位置，由于朝向因素受到的光照條件不同，輸出功率也不一樣。圖2.22：不同朝向屋面太陽輻照量對(duì)比圖因此在選配逆變器時(shí)需注意：a) 相同太陽能組件、相同串并聯(lián)連接、安裝在同一建筑面，選擇一臺(tái)功率匹配的逆變器。b) 為了安全，盡量選擇帶隔離變壓器功能的逆變器；2) 組件和逆變器的匹配光伏系統(tǒng)組件和逆變器匹配需參考以下原則：

34、a) 陣列的輸入電壓不能大于逆變器工作電壓范圍（考慮溫度：最高溫度時(shí)最佳工作電壓不低于光伏逆變器的MPPT最小電壓，否則會(huì)出現(xiàn)功率失真；最低溫時(shí)開路電壓不能高于光伏逆變器的最大輸入電壓，否則可能會(huì)損壞逆變器。）b) 陣列的輸入功率不要大于逆變器的最大輸入功率；c) 陣列的電壓工作范圍最好配置在逆變器效率較高的點(diǎn)；d) 陣列的輸入電流不要超過逆變器的直流輸入限制電流閥值；e) 逆變器和光伏組件的類型是否匹配。3) 系統(tǒng)的電力布置方式屋頂光伏組件和方陣所輸出的電流，經(jīng)過逆變器轉(zhuǎn)換成可供居民使用的交流電，亦可切換到外部電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)傳輸，為保證系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行，還需要綜合考慮防雷保護(hù)、電能檢測(cè)和數(shù)據(jù)

35、傳輸顯示的設(shè)計(jì)。4) 光伏系統(tǒng)其他器件選擇a) 旁路元件一般在構(gòu)成太陽能陣列的每個(gè)太陽能電池組件上都安裝旁路元件，多數(shù)使用二極管，以防陰影遮擋造成“熱斑效應(yīng)”損壞組件（參考下圖2.23）?！盁岚咝?yīng)”:太陽能電池組件中某一部分電池因樹葉、鳥糞、灰層等形成陰影，該部分電池不發(fā)電，且電阻變大。此時(shí)，串聯(lián)回路中的全部電壓加在這個(gè)電池上，被作為電阻在回路中發(fā)熱，產(chǎn)生高溫，使它本身和周圍的EVA變色，引起內(nèi)部材料膨脹，如果溫度繼續(xù)升高，甚至?xí)?dǎo)致整個(gè)組件破損。圖2.23：旁路二極管工作原理b) 斷路開關(guān)斷路開關(guān)是為了維護(hù)、檢查太陽能陣列、逆變器、電能表和智能檢測(cè)裝置，或者替換、維修某部分異常元件時(shí)，切斷

36、系統(tǒng)電流的裝置，一般要求具備能切斷太陽能陣列最大直流電流、切斷電網(wǎng)最大交流電流的能力。5) 防雷接地通常雷擊有兩種主要形式：直擊雷和感應(yīng)雷。1) 直擊雷：帶電的云層與大地上某一點(diǎn)之間發(fā)生迅猛的放電現(xiàn)象。直擊雷對(duì)大地的電壓低則幾兆伏，高則數(shù)10MV甚至更高，雷云對(duì)大地一次閃擊放電的峰值電流平均約為30多KA，它的瞬時(shí)功率為1091012W以上，由于瞬時(shí)功率很大，它的破壞力非常大。直擊雷防護(hù)技術(shù)（參考下圖2.24）以避雷針、避雷帶、避雷網(wǎng)、避雷線為主要，其中避雷針是最常見的直擊雷防護(hù)裝置。圖2.24：直擊雷防護(hù)及雷云與地面電氣示意圖2) 感應(yīng)雷：靜電感應(yīng)雷（參考下圖2.25）：帶電云層由于靜電感應(yīng)

37、作用，使地面某一范圍帶上異種電荷。當(dāng)直擊雷發(fā)生以后，云層帶電迅速消失，而地面某些范圍由于散流電阻大，以致出現(xiàn)局部高電壓，電磁感應(yīng)雷（參考下圖2.25）：由于直擊雷放電過程中，強(qiáng)大的脈沖電流對(duì)周圍的導(dǎo)線或金屬物產(chǎn)生電磁感應(yīng)發(fā)生高電壓以致發(fā)生閃擊的現(xiàn)象。圖2.25：感應(yīng)雷雷云與設(shè)備電氣示意圖在PV系統(tǒng)中一般采?。罕芾揍槪ㄆ鳎⒗擞课掌?、防雷變壓器三種保護(hù)措施。2.6.3 電表與檢測(cè)顯示電表與檢測(cè)顯示部分電氣設(shè)計(jì)包括：電能表、數(shù)據(jù)采集、傳輸和顯示。1) 電能表電能表選型需符合當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)條件。按接入相線，電能表主要可分為單相、三相兩種電能表（參考下圖2.26）； 單相電表 三相電表圖2.26：電能表圖

38、示工作原理（參考下圖2.27）：圖2.27：電能表工作原理圖示當(dāng)把電能表接入被測(cè)電路時(shí)，電流線圈和電壓線圈中就有交變電流流過，這兩個(gè)交變電流分別在它們的鐵芯中產(chǎn)生交變的磁通；交變磁通穿過鋁盤，在鋁盤中感應(yīng)出渦流；渦流又在磁場(chǎng)中受到力的作用，從而使鋁盤得到轉(zhuǎn)矩（主動(dòng)力矩）而轉(zhuǎn)動(dòng)。負(fù)載消耗的功率越大，通過電流線圈的電流越大，鋁盤中感應(yīng)出的渦流也越大，使鋁盤轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩就越大。即轉(zhuǎn)矩的大小跟負(fù)載消耗的功率成正比。功率越大，轉(zhuǎn)矩也越大，鋁盤轉(zhuǎn)動(dòng)也就越快。鋁盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，又受到永久磁鐵產(chǎn)生的制動(dòng)力矩的作用，制動(dòng)力矩與主動(dòng)力矩方向相反；制動(dòng)力矩的大小與鋁盤的轉(zhuǎn)速成正比，鋁盤轉(zhuǎn)動(dòng)得越快，制動(dòng)力矩也越大。當(dāng)主動(dòng)力矩

39、與制動(dòng)力矩達(dá)到暫時(shí)平衡時(shí)，鋁盤將勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。負(fù)載所消耗的電能與鋁盤的轉(zhuǎn)數(shù)成正比。鋁盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)計(jì)數(shù)器，把所消耗的電能指示出來。2) 檢測(cè)和顯示檢測(cè)和顯示部分（參考下圖2.28）主要是依靠數(shù)據(jù)采集儀測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度、太陽輻射、瞬時(shí)發(fā)電量和總發(fā)電量數(shù)據(jù)，通過無線或有線通信技術(shù)傳輸給遠(yuǎn)程系統(tǒng)予以顯示。圖2.28：數(shù)據(jù)檢測(cè)和顯示構(gòu)成圖3 施工分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成設(shè)備到場(chǎng)后即可安排系統(tǒng)工程施工，主要施工步驟參考以下流程圖3.1。圖3.1分布式光伏系統(tǒng)施工流程圖4 設(shè)計(jì)與施工實(shí)例我們?cè)鵀榻K省連云港市東?？h設(shè)計(jì)并建設(shè)了381.22KW的連片分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)工程，工程利用東?？h青湖鎮(zhèn)青南小區(qū)屋頂建設(shè)

40、光伏電站，青南小區(qū)共有居民128戶及村委會(huì)1戶。現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查了解到建筑屋頂屋面結(jié)構(gòu)及承載力可以滿足使用要求，總規(guī)劃安裝容量381.22KW，根據(jù)建筑物分布情況，光伏組件分散布置在各個(gè)建筑物屋頂，所發(fā)直流電經(jīng)過逆變后低壓220V接入每戶居民電表進(jìn)線側(cè)。4.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)根據(jù)小區(qū)建筑物的分布情況：1、 整個(gè)電站分為112個(gè)2.94KW發(fā)電子系統(tǒng)與16個(gè)2.695KW發(fā)電子系統(tǒng)以及村委會(huì)1個(gè)8.82kW子系統(tǒng)（3x2.94kW），其中128個(gè)子系統(tǒng)配置1臺(tái)3kW逆變器和1臺(tái)并網(wǎng)配電箱，村委會(huì)子系統(tǒng)配置3臺(tái)3kW逆變器和1臺(tái)并網(wǎng)配電箱。2、 逆變器與并網(wǎng)配電箱采用壁掛式。3、 工程共選用245Wp多晶硅組件1

41、556塊，根據(jù)逆變器電氣特性計(jì)算，組件每12塊或11塊組件為一組串。4、 根據(jù)小區(qū)建筑物特點(diǎn)，光伏組件采用沿屋頂坡度平鋪的方式，組件方位角與建筑屋面方位一致，組件與組件之間間隙為20mm。5、 光伏組件采用鋁合金型材，材料型號(hào)根據(jù)當(dāng)?shù)仫L(fēng)荷載計(jì)算，保證支架滿足25年運(yùn)行期要求。支架形式與小區(qū)屋頂緊密結(jié)合，達(dá)到美觀和安全的統(tǒng)一。6、 組串電纜選用光伏專用電纜PV-F1-4mm2。7、 逆變器外殼、交流柜及進(jìn)出戶保護(hù)套管均就近接地，室外安裝設(shè)備均就近打接地極，接地電阻小于10歐，進(jìn)出建筑的電氣線路接地線均與建筑內(nèi)PE母線可靠連接。8、 屋頂組件、支架作可靠電氣連接，組件支架采用BVR-1*16 mm

42、2軟銅線與接地銅相連，組件采用6 mm2軟銅線與支架相連。9、 各級(jí)配電箱內(nèi)設(shè)置浪涌保護(hù)裝置，防止系統(tǒng)過電壓。10、 每棟建筑的并網(wǎng)點(diǎn)均應(yīng)設(shè)置并網(wǎng)斷路器、計(jì)量裝置。計(jì)量及并網(wǎng)方式按供電部門要求執(zhí)行。11、 采用無線通訊技術(shù)將系統(tǒng)發(fā)電量數(shù)據(jù)上傳至顯示設(shè)備。系統(tǒng)采用自發(fā)自用余電上網(wǎng)的方式，屋頂?shù)墓夥M件方陣經(jīng)過串聯(lián)接入逆變器逆變后經(jīng)并網(wǎng)配電箱，再接入到小區(qū)每戶居民電表進(jìn)線側(cè)。工程電氣部分，包括光伏發(fā)電系統(tǒng)（含逆變器、配電裝置）、防雷、過電壓保護(hù)與接地、電纜敷設(shè)及防火封堵等。調(diào)度通訊部分在接入系統(tǒng)中設(shè)計(jì)，站內(nèi)預(yù)留安裝場(chǎng)所。4.2系統(tǒng)施工4.2.1基礎(chǔ)工程工藝流程（參考下圖3.1）：圖3.1：基礎(chǔ)工程

43、施工流程圖4.2.1.1 施工面清理將準(zhǔn)備施工的屋面清理打掃及必要的修補(bǔ)（參考下圖3.2）。圖3.2：施工面清理、打掃圖4.2.1.2 測(cè)量及安裝點(diǎn)定位 按照系統(tǒng)安裝設(shè)計(jì)圖紙確定屋面安裝點(diǎn)的位置，并清晰標(biāo)注（參考下圖3.3、3.4）； 圖3.3：基準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)量及定位示意圖圖3.4：測(cè)量及安裝點(diǎn)定位施工圖4.2.1.3 打孔及植筋（坡屋面一般采用常規(guī)膨脹螺栓、平屋面一般采用膨脹掛鉤螺栓）；1) 采用工業(yè)電錘在定位點(diǎn)進(jìn)行打孔，選擇一個(gè)與膨脹螺栓的脹緊圈（管）相同直徑的合金鉆頭，孔的深度應(yīng)不大于螺栓的長度，不得打穿屋頂。然后用氣筒或氣泵將所打植筋孔內(nèi)灰塵吹凈，清理干凈孔內(nèi)雜質(zhì)，孔內(nèi)不應(yīng)有灰塵或明水等；2

44、) 把膨脹螺栓套件一起下到孔內(nèi)，不要把螺帽擰掉，防止孔鉆的比較深時(shí)螺栓掉進(jìn)孔內(nèi)而不好往外取。接著把螺帽擰緊，感覺膨脹螺栓比較緊而不松動(dòng)后再擰下螺帽。3) 沿膨脹螺絲（螺桿）向安裝孔中注入結(jié)構(gòu)膠進(jìn)行密封，膠量應(yīng)與安裝孔上表面齊平。（參考下圖3.5、3.6、3.7）。圖3.5：屋面打孔及螺栓固定圖示圖3.6：坡屋面打孔及螺栓固定施工圖圖3.7：平屋面打孔及螺栓固定施工圖4.2.1.4 支座位置固定1) 坡屋面：待結(jié)構(gòu)膠凝固后，在周圍涂刷防水涂料進(jìn)行保護(hù)，將支座固定件按設(shè)計(jì)要求和方向?qū)?zhǔn)螺絲裝上并緊固（參考下圖3.8）。圖3.8：坡屋面支座固定施工圖2) 平屋面：按照設(shè)計(jì)混凝土尺寸（以300mm*3

45、00mm為例）及設(shè)計(jì)要求準(zhǔn)備澆筑用模具及鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)尺寸應(yīng)小于混凝土模具尺寸。將準(zhǔn)備好的模具架設(shè)與預(yù)埋膨脹掛鉤外圍，保證每排模具上下邊均在一條直線上。將植筋鋼筋網(wǎng)與膨脹掛鉤形成連接后往模具中注入混泥土進(jìn)行澆筑，澆筑過程需用振蕩器將混凝土搗實(shí)，直至與模具上平面齊平。利用模板定位并埋入緊固螺絲，將混凝土基礎(chǔ)表面抹平。待混凝土固化后，拆除模具，在基礎(chǔ)表面用水泥和固化膠配置好涂刷一遍，保證基礎(chǔ)表面平整、光滑、美觀、無氣泡、氣孔（參考下圖3.9、3.10、3.11）圖3.9：平屋面基礎(chǔ)配筋結(jié)構(gòu)圖圖3.10：平屋面基礎(chǔ)預(yù)埋件尺寸、結(jié)構(gòu)圖圖3.11：平屋面植筋及基礎(chǔ)制作施工圖例4.22支架結(jié)構(gòu)工程工藝流程

46、（參考下圖3.12）：圖3.12：支架結(jié)構(gòu)施工工藝流程圖1) 坡屋面用棉線牽引并兩端固定做為基準(zhǔn)線，可采用增加墊片的方式調(diào)整腳支撐使其在水平（沿棉線）方向上是一條直線；腳支撐安裝結(jié)束后，進(jìn)行橫梁的安裝，每組橫梁間距尺寸需符合設(shè)計(jì)要求及組件安裝孔尺寸要求。將橫梁放到腳支撐上、預(yù)緊，用棉線將其帶直，將不平的地方調(diào)平；用水平尺將安放組件的橫梁面調(diào)至一個(gè)平面上，將調(diào)平后的橫梁擰緊（參考下圖3.13、3.14、3.15）。圖3.13：坡屋面支架排布圖圖3.14：坡屋面支架結(jié)構(gòu)圖圖3.15：坡屋面支架安裝施工圖2) 平屋面待混凝土基礎(chǔ)養(yǎng)護(hù)期結(jié)束后，清除預(yù)制基礎(chǔ)上的雜質(zhì)。將腳支撐對(duì)準(zhǔn)預(yù)埋螺絲按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行

47、安裝緊固。需對(duì)支撐進(jìn)行直線度和垂直度的調(diào)節(jié)，可用棉線牽引并兩端固定做為基準(zhǔn)線，保證支撐在水平（沿棉線）方向上是一條直線；用水平尺對(duì)后支撐進(jìn)行找平，保證其在垂直方向上是一條直線。預(yù)緊、調(diào)平后，對(duì)支撐進(jìn)行復(fù)緊，達(dá)到規(guī)定的扭力矩，確保強(qiáng)度。腳支撐安裝結(jié)束后，進(jìn)行橫梁的安裝，每組橫梁間距尺寸需符合設(shè)計(jì)要求及組件安裝孔尺寸要求。將橫梁放到腳支撐上、預(yù)緊，用棉線將其帶直，將不平的地方調(diào)平；用水平尺將安放組件的橫梁面調(diào)至一個(gè)平面上，將調(diào)平后的橫梁擰緊（參考下圖3.16、3.17、3.18、3.19）。圖3.16：平屋面支架排布圖示圖3.17：平屋面基礎(chǔ)及支架結(jié)構(gòu)截面圖圖3.18：平屋面支架俯視、背視圖圖3.

48、19：平屋面支架安裝施工圖用防水涂料沿混凝土基礎(chǔ)底部四周均勻涂刷，確保各基礎(chǔ)防水材料涂刷范圍一致，防水層平均厚度符合應(yīng)設(shè)計(jì)要求，最小厚度不應(yīng)小于設(shè)計(jì)厚度的80%，防水層無滲漏和積水現(xiàn)象（參考下圖3.20）。 圖3.20：平屋面防水施工圖4.2.3組件安裝工程工藝流程（參考下圖3.21）：圖3.21：組件安裝施工流程圖1) 搬運(yùn)、安裝組件拆箱后，單片搬運(yùn)應(yīng)由兩人協(xié)同作業(yè)，以防磕、碰、劃傷組件；組件安裝前應(yīng)看清型號(hào)，確保不同型號(hào)的組件沒有混裝在一起。組件放到支架上后，一人應(yīng)扶住組件以防滑落，另一人按照設(shè)計(jì)要求用邊壓塊和中壓塊把組件預(yù)緊在支架上（參考下圖3.22、3.23）。圖3.22：組件安裝壓接

49、示意圖圖3.23：組件安裝施工圖2) 調(diào)平、調(diào)直對(duì)預(yù)緊的組件進(jìn)行調(diào)平、調(diào)直，使各組件間距一致，各行各列件齊平在一個(gè)水平面上，調(diào)節(jié)好之后將組件擰緊（參考下圖3.24、3.25）。圖3.24：方陣排布縮略圖圖3.25：方陣排布施工圖4.2.4直流側(cè)電氣工程工藝流程（參考下圖3.26）：圖3.26：直流側(cè)電氣施工流程圖1) 電氣管道敷設(shè)與固定按照規(guī)劃及設(shè)計(jì)要求制作電氣管道，并用線夾及自攻釘將其固定在屋面及墻面上，電纜管道應(yīng)與排水管道分離。彎頭、爬坡及下坡處需將電氣管道按照穿越角度折彎處理，使管道的可以較好的緊縛在建筑物上（參考下圖3.27、3.28）。圖3.27：電氣管道固定簡視圖圖3.28：電氣管

50、道敷設(shè)與固定施工圖2) 電纜敷設(shè)與連接架設(shè)電纜盤，應(yīng)有人負(fù)責(zé)松盤，其余人拉動(dòng)電纜至接線處，將放到位的電纜用線鉗剪短；用細(xì)鋼絲從電氣管道一側(cè)穿入直至穿出，將準(zhǔn)備好的電纜（火線、零線、地線）一并沿管道拉出（參考下圖3.29）；圖3.29：電氣管道敷設(shè)與連接施工圖3) 接插件制作參照MC4接插件手冊(cè)在專人的指導(dǎo)下，剝離線纜并將接線端子與電纜用壓線鉗壓好，線頭剝線時(shí)，長度應(yīng)按接線孔徑的深度進(jìn)行，不宜過長露銅。將壓接好的接線端子插入接插件底部并鎖死，擰緊螺帽（參考下圖3.30）。圖3.30：接插件制作施工圖4) 電路連接與檢查將各屋面方陣組件按照設(shè)計(jì)規(guī)劃進(jìn)行組串連接，并用萬用表檢查器組串電壓是否符合要求

51、；若測(cè)試異常，應(yīng)由專業(yè)電工檢查組件及線路連接并排除故障。每塊組件邊框均開有防雷接地孔，方陣相鄰組件間、組件與支架用接地線進(jìn)行連接，方陣支架需與接地扁鐵連接，確保連接可靠、牢固（參考下圖3.31）。圖3.31：電路測(cè)試與連接施工圖5) 逆變器安裝根據(jù)廠商提供的逆變器底座尺寸制作相應(yīng)的墻面安裝孔定位模具，并在相應(yīng)位置描點(diǎn)、標(biāo)識(shí)并開孔。在開好的孔中植入膨脹螺母，用螺絲將逆變器底座緊固定在墻體上，在規(guī)劃的位置安裝逆變器（參考下圖3.32）。圖3.32：逆變器安裝施工圖6) 防雷、接地保護(hù)與接地電阻測(cè)試按照設(shè)計(jì)規(guī)劃，挖設(shè)接坑、敷設(shè)、掩埋接地扁鐵及制作接地樁，接地扁鐵應(yīng)垂直與接地樁焊接在一起，盡量選擇碎土

52、進(jìn)行回添。扁鐵掩埋深度和地樁深度需符合國標(biāo)及相關(guān)法律法規(guī)要求。每排接地扁鐵選擇若干點(diǎn)做接地電阻測(cè)試，接地電阻需符合國標(biāo)及相關(guān)法律法規(guī)要求（參考下圖3.33、3.34）。圖3.33：防雷與接地保護(hù)電氣原理圖圖3.34：防雷與接地保護(hù)施工及測(cè)試圖4.2.5交流側(cè)電氣工程工藝流程（參考下圖3.35）：圖3.35：交流側(cè)電氣工程施工流程圖由專業(yè)的電工進(jìn)行電網(wǎng)、電表及逆變器的線路連接，逆變器交流輸出端需設(shè)置有浪涌保護(hù)器及電路斷接元器件，以符合設(shè)計(jì)要求及國標(biāo)規(guī)定（參考下圖3.36、3.37）。圖3.36：光伏發(fā)電設(shè)備電氣結(jié)構(gòu)圖圖3.37：光伏發(fā)電設(shè)備、線路連接施工圖4.2.6測(cè)量與顯示為監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，

53、了解系統(tǒng)發(fā)電量，綜合評(píng)價(jià)設(shè)備效率和可靠性，本項(xiàng)目采用電網(wǎng)公司提供的電度表對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的發(fā)電量進(jìn)行測(cè)量，并通過獨(dú)立的太陽能發(fā)電系統(tǒng)監(jiān)視器予以記錄和顯示（參考下圖3.38）。圖3.38：測(cè)量與顯示設(shè)備示意圖4.2.7并網(wǎng)調(diào)試工藝流程（參考下圖3.39）圖3.39：并網(wǎng)調(diào)試施工流程圖1) 并網(wǎng)準(zhǔn)備為保證順利并網(wǎng)，在正式并網(wǎng)調(diào)試前要對(duì)電氣部分施工進(jìn)行多次復(fù)查，并作復(fù)查記錄。1) 編寫并網(wǎng)啟動(dòng)方案，主要內(nèi)容包括：a) 項(xiàng)目簡介、啟動(dòng)范圍；b) 啟動(dòng)前應(yīng)具備條件；c) 安全措施、送電技術(shù)措施、應(yīng)急預(yù)案；d) 并網(wǎng)工作人員及職責(zé)部署。2) 召集設(shè)備廠家代表、施工方代表、監(jiān)理召開并網(wǎng)啟動(dòng)會(huì)議，與會(huì)各方進(jìn)行技術(shù)交

54、底，明確并網(wǎng)流程及各方職責(zé)，形成會(huì)議紀(jì)要，與會(huì)各方簽字。3) 培訓(xùn)相關(guān)運(yùn)維人員2) 并網(wǎng)調(diào)試與試運(yùn)行在系統(tǒng)安裝及連接完成之后，對(duì)其進(jìn)行預(yù)調(diào)試，確保整個(gè)系統(tǒng)可以正常的運(yùn)行、使用及并網(wǎng)發(fā)電。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，逆變器紅色故障指示燈會(huì)預(yù)警，此時(shí)應(yīng)通知廠家參與檢修并排除故障。預(yù)調(diào)試成功后，由電網(wǎng)公司進(jìn)行隨后的并網(wǎng)調(diào)試、測(cè)試和確認(rèn)（參考下圖3.40）。為保障用戶及周邊居住環(huán)境安全，需在逆變器外加裝防護(hù)罩。圖3.40：并網(wǎng)調(diào)試與試運(yùn)行圖示3) 并網(wǎng)檢測(cè)最終并網(wǎng)檢測(cè)需由電力部門認(rèn)可的機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)和確認(rèn)，檢測(cè)內(nèi)容包括：電能質(zhì)量測(cè)試；a) 電壓異常（擾動(dòng)）響應(yīng)特性測(cè)試；b) 頻率異常（擾動(dòng)）響應(yīng)特性測(cè)試；c) 通

55、用性能測(cè)試:防雷和接地測(cè)試、電磁兼容測(cè)試、耐壓測(cè)試、抗干擾能力測(cè)試、安全標(biāo)識(shí)測(cè)試。4.2.8節(jié)能減排光伏發(fā)電是一種清潔的能源利用形式，既不直接消耗資源，同時(shí)又不釋放污染物、廢料，不產(chǎn)生溫室氣體破壞大氣環(huán)境，也不會(huì)有廢渣的堆放、廢水排放等問題，有利于保護(hù)周圍環(huán)境，是一種綠色可再生能源。本項(xiàng)目通過建設(shè)381.22KW太陽能光伏電站，利用太陽能進(jìn)行發(fā)電。項(xiàng)目的建設(shè)，將在節(jié)省燃煤、減少CO2、SO2、NOX、煙塵、灰渣等污染物排放效果上，起到積極的示范作用。根據(jù)國際能源署(IEA)世界能源展望2007，中國的CO2排放指數(shù)為：0.814kg/kWh，同時(shí)，我國火電廠每發(fā)電上網(wǎng)1kWh，需消耗標(biāo)準(zhǔn)煤30

56、5g，排放6.2克的硫氧化物(SOx)（脫硫前統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)）2.1克的氮氧化物(NOx)（脫氮前統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)），對(duì)環(huán)境和生態(tài)造成不利的影響。青南小區(qū)屋頂光伏電站裝機(jī)容量約為381.22KW，25年內(nèi)年平均上網(wǎng)電量約為41.94萬kWh，與相同發(fā)電量的火電廠相比，每年節(jié)約標(biāo)煤約128噸，減輕排放溫室效應(yīng)性氣體二氧化碳341.4噸，每年減少排放大氣污染氣體SOx約2.6噸、NOx約0.88噸。5 結(jié)論與傳統(tǒng)的發(fā)電方式相比，分布式光伏系統(tǒng)發(fā)電的優(yōu)勢(shì)十分明顯，主要是：1) 損耗小、安裝在用電側(cè)。分布式能源系統(tǒng)供應(yīng)與需求在最短的距離內(nèi)平衡，輸配電損耗很小。2) 清潔、環(huán)保。采用太陽能發(fā)電，發(fā)電系統(tǒng)基本無污染排放

57、；同時(shí)，由于分布式光伏系統(tǒng)發(fā)電的電壓等級(jí)比較低、就近供電，減少了大容量遠(yuǎn)距離高電壓輸電線的建設(shè)，不但減少了高壓輸電線的電磁污染，也減少了高壓輸電線的征地面積和線路走廊，減少了對(duì)線路下樹本的砍伐，有利于環(huán)保。3) 運(yùn)行靈活，安全可靠。分布式光伏系統(tǒng)發(fā)電方式靈活，在公用電網(wǎng)故障時(shí)，可自動(dòng)與公用電網(wǎng)斷開，獨(dú)立向用戶供電，提高了用戶自身的用電可靠性；當(dāng)所在地的用戶出現(xiàn)故障時(shí)，可主動(dòng)與公用電網(wǎng)斷開，減小了對(duì)其他用戶的影響。4) 電能質(zhì)量高，由于分布式光伏系統(tǒng)發(fā)電設(shè)施通?？梢跃偷卣{(diào)整電壓和電流波形，保證了較高的電能質(zhì)量。5) 系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性好。由于高效、低損耗和無污染排放，分布式能源系統(tǒng)具有明顯的經(jīng)濟(jì)性。將分布式光伏系統(tǒng)接入傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)，既可以滿足電力系統(tǒng)和用戶的特定要求，又可以提高系統(tǒng)的靈活性、可靠性和安全性。6) 解決無電地區(qū)用電困難問題。我國許多邊遠(yuǎn)及農(nóng)村地區(qū)遠(yuǎn)離大電網(wǎng)，難以從大電網(wǎng)向其供電。采用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)不失為一種優(yōu)選的方法參考文獻(xiàn)：1太陽光電協(xié)會(huì) 2004 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與施工 改編2版