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整縣推進丨電站設計注意事項有哪些？

發(fā)布時間:

2021-08-26

屋頂分布式光伏電站可利用民用建筑安裝幾千瓦到幾十個千瓦，也可利用商場、單位、工廠等屋頂建設幾十個千瓦到幾十個兆瓦的電站。由于屋頂分布式光伏電站不占用土地資源，能產(chǎn)生綠色電力，裝機規(guī)模大小不限，且發(fā)電電力能夠就近消納等優(yōu)點，得到國家的大力支持。近期國家能源局正式啟動整縣屋頂分布式光伏開發(fā)試點，目前整縣推進工作正在如火如荼的進行，整縣推進的屋頂分布式光伏電站在設計過程中需要注意哪些方面? ? ? 整縣推進光伏發(fā)電站特點 整縣推進的光伏發(fā)電站主要是在利用建筑屋頂和其他外圍護結構表面安裝光伏發(fā)電陣列，因此這類電站有以下幾方面的特點： 1、分布式光伏電站主要是安裝在建筑屋頂或建筑其它表面上。 2、整縣推進的光伏發(fā)電站整體規(guī)?？赡鼙容^大，但是單元電站建設規(guī)模通常比較小(幾千萬到幾兆瓦)，電站分布相對碎片化，可能會對陣列支架、光伏組件尺寸以及逆變器的容量多樣化和數(shù)量各異等提出更多的要求。 3、接入方式通常是用戶側(cè)電網(wǎng)接入，且接入電壓通常是220V/380V，個別大中型工商業(yè)屋頂電站的接入電壓可能會是10kV的中壓。 ? ? 電站設計注意事項 鑒于以上特點，在整縣推進光伏發(fā)電站的設計和建設過程中應注意以下事項： 1、安裝在不同朝向和傾角的建筑表面的光伏組件的發(fā)電情況有很大差異，因此，在組件的連接和匹配以及逆變器配套等方面都有不同的要求。建議不同建筑表面的光伏陣列宜分別安裝使用獨立的逆變器。依據(jù)當前建筑表面的光伏陣列容量，朝向，傾角差異選擇合適的逆變器。避免不同朝向和屋頂?shù)谋砻婀夥嚵泄灿靡慌_逆變器而導致相互干擾和影響。 ? ? ▲不同的光伏陣列分別采用獨立的逆變器 2、注意建筑屋頂結構對光伏陣列的遮陰問題，盡量避免遮陰對光伏發(fā)電的影響。由于我國人口較多，城鄉(xiāng)建筑相對較密集，建筑之間相互遮陰的現(xiàn)象比較普遍。在選擇安裝光伏的建筑屋頂?shù)臅r候，要認真觀察周邊的環(huán)境，盡量避免遮陰對光伏發(fā)電的影響。 ? 3、安裝在屋頂?shù)墓夥嚵幸浞挚紤]基礎和支架的牢固可靠，還要考慮原建筑屋頂?shù)某休d能力以及支架與屋頂?shù)慕Y合問題，光伏陣列及其支架底座與建筑梁、柱的結合必須滿足屋頂結構的抗荷載力，靜態(tài)承重，動態(tài)承重(抗風能力)等要求。在沿?；蛴袕婏L的地區(qū)的平屋頂上建造光伏發(fā)電站要注意光伏基礎和支架的抗風問題，建議盡量使用條形混凝土基礎，也可采用混凝土獨立基礎。嚴禁在屋頂上打膨脹螺栓固定支架，以免破壞原屋面防水結構?；炷粱A的鋼筋和連接支架的螺栓必須與混凝土一次澆筑成型，不能使用膨脹螺栓固定。安裝于屋頂或其他建筑外圍護結構的光伏陣列和支架必須符合建筑的防雨要求，不能損壞原建筑的防雨層。 ? ? ▲條形混凝土基礎示意圖 4、在經(jīng)常有災害性颶風的地區(qū)安裝光伏發(fā)電系統(tǒng)，可適當降低光伏陣列的安裝傾角，或減少陣列組件的并排數(shù)量來降低陣列安裝高度，增加抗風能力。 ? ? ▲適當降低傾角，增強抗風能力 5、光伏建筑一體化設計另一個需重視的問題是光伏系統(tǒng)和組件支架和外邊框的接地及防雷及安全問題。由于光伏組件安裝于建筑屋頂或其他外圍護結構表面，較容易被雷擊，要將光伏支架和光伏組件金屬外框與建筑同電位接地，以確保設備和人身安全。光伏支架的防雷接地應與原建筑屋頂避雷系統(tǒng)相連接，屋頂光伏支架的接地應連接在建筑屋頂接地的接地引入線附近，不要接到引閃器或避雷圈上附近。 ▲光伏系統(tǒng)防雷接地示意圖 6、光伏陣列的布局要便于日后維護和清潔陣列表面，要預留便捷的維護通道。 ▲預留便捷的維護通道 7、建筑屋頂上的光伏發(fā)電陣列可適當放寬對陣列朝向的要求。根據(jù)研究分析，對于緯度30度以下的地區(qū)，光伏發(fā)電陣列朝向朝東或朝西偏差20度，對光伏發(fā)電的影響只有不到2%，且緯度越低，光伏陣列的安裝傾角就越低，朝向?qū)Πl(fā)電的影響就越小。因此當某些建筑朝向不是正南時，如果朝向偏差不大，可按照建筑屋頂?shù)某蛟O計和安裝光伏發(fā)電陣列。 8、將光伏組件安裝在建筑外墻特別是南墻上發(fā)電是一個大膽的設想，可以達到建筑外墻裝飾和發(fā)電兩種效果，但是低緯度地區(qū)南墻垂直面上太陽能輻射分量較少，會嚴重影響光伏陣列的發(fā)電量，特別是夏季由于太陽高度角較高，垂直墻體表面輻射量更差?？茖W計算證明，在南墻面安裝光伏幕墻比較適合于在高緯度地區(qū)(緯度36度以上)，低緯度地區(qū)垂直墻體表面發(fā)電效果相對較差。 9、相比大規(guī)模地面應用的并網(wǎng)光伏電站，光伏屋頂發(fā)電上網(wǎng)的接入是比較簡單的，同時其發(fā)出的電量也基本是用戶側(cè)網(wǎng)內(nèi)甚至是本建筑內(nèi)部消耗。部分項目接入會涉及到用戶側(cè)電網(wǎng)環(huán)境，在設計的時候不僅要考慮上一級變壓器的容量的大小，當網(wǎng)內(nèi)建設了過多的光伏發(fā)電站時，要充分考慮變壓器內(nèi)側(cè)網(wǎng)內(nèi)電壓的波動，必須保證用戶的用電安全和光伏發(fā)電逆變器的正常運轉(zhuǎn)，盡量將光伏發(fā)電站的接入點靠近變壓器附近，避免電網(wǎng)電壓過高或過低造成逆變器過壓或欠壓保護導致頻繁脫網(wǎng)。屋頂電站還要考慮末端電站并網(wǎng)接入的線纜長度和線纜的線徑，避免長距離傳輸造成線損和壓降，影響發(fā)電收益。

屋頂分布式光伏電站可利用民用建筑安裝幾千瓦到幾十個千瓦，也可利用商場、單位、工廠等屋頂建設幾十個千瓦到幾十個兆瓦的電站。由于屋頂分布式光伏電站不占用土地資源，能產(chǎn)生綠色電力，裝機規(guī)模大小不限，且發(fā)電電力能夠就近消納等優(yōu)點，得到國家的大力支持。近期國家能源局正式啟動整縣屋頂分布式光伏開發(fā)試點，目前整縣推進工作正在如火如荼的進行，整縣推進的屋頂分布式光伏電站在設計過程中需要注意哪些方面?

 

 

整縣推進光伏發(fā)電站特點

整縣推進的光伏發(fā)電站主要是在利用建筑屋頂和其他外圍護結構表面安裝光伏發(fā)電陣列，因此這類電站有以下幾方面的特點：

1、分布式光伏電站主要是安裝在建筑屋頂或建筑其它表面上。

2、整縣推進的光伏發(fā)電站整體規(guī)?？赡鼙容^大，但是單元電站建設規(guī)模通常比較小(幾千萬到幾兆瓦)，電站分布相對碎片化，可能會對陣列支架、光伏組件尺寸以及逆變器的容量多樣化和數(shù)量各異等提出更多的要求。

3、接入方式通常是用戶側(cè)電網(wǎng)接入，且接入電壓通常是220V/380V，個別大中型工商業(yè)屋頂電站的接入電壓可能會是10kV的中壓。

 

 

電站設計注意事項

鑒于以上特點，在整縣推進光伏發(fā)電站的設計和建設過程中應注意以下事項：

1、安裝在不同朝向和傾角的建筑表面的光伏組件的發(fā)電情況有很大差異，因此，在組件的連接和匹配以及逆變器配套等方面都有不同的要求。建議不同建筑表面的光伏陣列宜分別安裝使用獨立的逆變器。依據(jù)當前建筑表面的光伏陣列容量，朝向，傾角差異選擇合適的逆變器。避免不同朝向和屋頂?shù)谋砻婀夥嚵泄灿靡慌_逆變器而導致相互干擾和影響。

 

 

▲不同的光伏陣列分別采用獨立的逆變器

2、注意建筑屋頂結構對光伏陣列的遮陰問題，盡量避免遮陰對光伏發(fā)電的影響。由于我國人口較多，城鄉(xiāng)建筑相對較密集，建筑之間相互遮陰的現(xiàn)象比較普遍。在選擇安裝光伏的建筑屋頂?shù)臅r候，要認真觀察周邊的環(huán)境，盡量避免遮陰對光伏發(fā)電的影響。

 

3、安裝在屋頂?shù)墓夥嚵幸浞挚紤]基礎和支架的牢固可靠，還要考慮原建筑屋頂?shù)某休d能力以及支架與屋頂?shù)慕Y合問題，光伏陣列及其支架底座與建筑梁、柱的結合必須滿足屋頂結構的抗荷載力，靜態(tài)承重，動態(tài)承重(抗風能力)等要求。在沿?；蛴袕婏L的地區(qū)的平屋頂上建造光伏發(fā)電站要注意光伏基礎和支架的抗風問題，建議盡量使用條形混凝土基礎，也可采用混凝土獨立基礎。嚴禁在屋頂上打膨脹螺栓固定支架，以免破壞原屋面防水結構。混凝土基礎的鋼筋和連接支架的螺栓必須與混凝土一次澆筑成型，不能使用膨脹螺栓固定。安裝于屋頂或其他建筑外圍護結構的光伏陣列和支架必須符合建筑的防雨要求，不能損壞原建筑的防雨層。

 

 

▲條形混凝土基礎示意圖

4、在經(jīng)常有災害性颶風的地區(qū)安裝光伏發(fā)電系統(tǒng)，可適當降低光伏陣列的安裝傾角，或減少陣列組件的并排數(shù)量來降低陣列安裝高度，增加抗風能力。

 

 

▲適當降低傾角，增強抗風能力

5、光伏建筑一體化設計另一個需重視的問題是光伏系統(tǒng)和組件支架和外邊框的接地及防雷及安全問題。由于光伏組件安裝于建筑屋頂或其他外圍護結構表面，較容易被雷擊，要將光伏支架和光伏組件金屬外框與建筑同電位接地，以確保設備和人身安全。光伏支架的防雷接地應與原建筑屋頂避雷系統(tǒng)相連接，屋頂光伏支架的接地應連接在建筑屋頂接地的接地引入線附近，不要接到引閃器或避雷圈上附近。

▲光伏系統(tǒng)防雷接地示意圖

6、光伏陣列的布局要便于日后維護和清潔陣列表面，要預留便捷的維護通道。

▲預留便捷的維護通道

7、建筑屋頂上的光伏發(fā)電陣列可適當放寬對陣列朝向的要求。根據(jù)研究分析，對于緯度30度以下的地區(qū)，光伏發(fā)電陣列朝向朝東或朝西偏差20度，對光伏發(fā)電的影響只有不到2%，且緯度越低，光伏陣列的安裝傾角就越低，朝向?qū)Πl(fā)電的影響就越小。因此當某些建筑朝向不是正南時，如果朝向偏差不大，可按照建筑屋頂?shù)某蛟O計和安裝光伏發(fā)電陣列。

8、將光伏組件安裝在建筑外墻特別是南墻上發(fā)電是一個大膽的設想，可以達到建筑外墻裝飾和發(fā)電兩種效果，但是低緯度地區(qū)南墻垂直面上太陽能輻射分量較少，會嚴重影響光伏陣列的發(fā)電量，特別是夏季由于太陽高度角較高，垂直墻體表面輻射量更差。科學計算證明，在南墻面安裝光伏幕墻比較適合于在高緯度地區(qū)(緯度36度以上)，低緯度地區(qū)垂直墻體表面發(fā)電效果相對較差。

9、相比大規(guī)模地面應用的并網(wǎng)光伏電站，光伏屋頂發(fā)電上網(wǎng)的接入是比較簡單的，同時其發(fā)出的電量也基本是用戶側(cè)網(wǎng)內(nèi)甚至是本建筑內(nèi)部消耗。部分項目接入會涉及到用戶側(cè)電網(wǎng)環(huán)境，在設計的時候不僅要考慮上一級變壓器的容量的大小，當網(wǎng)內(nèi)建設了過多的光伏發(fā)電站時，要充分考慮變壓器內(nèi)側(cè)網(wǎng)內(nèi)電壓的波動，必須保證用戶的用電安全和光伏發(fā)電逆變器的正常運轉(zhuǎn)，盡量將光伏發(fā)電站的接入點靠近變壓器附近，避免電網(wǎng)電壓過高或過低造成逆變器過壓或欠壓保護導致頻繁脫網(wǎng)。屋頂電站還要考慮末端電站并網(wǎng)接入的線纜長度和線纜的線徑，避免長距離傳輸造成線損和壓降，影響發(fā)電收益。