淺談太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)工程的實施

摘 要：在深圳軟件大廈樓頂上安裝了太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)。把太陽能光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)用到大型建筑中，對于深圳這個高樓林立的海濱之城具有重大意義。筆者作為業(yè)主代表，參加了該工程的設(shè)計和施工過程。本文從深圳氣象條件、系統(tǒng)設(shè)計及太陽能電池組件方陣安裝等方面介紹了該工程的相關(guān)實施經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng) 太陽能電池組件 逆變器 并網(wǎng)

1 前 言

在可再生能源里，太陽能的穩(wěn)定性、可持久性、數(shù)量、設(shè)備成本、利用條件等諸多有利因素考使其將成為最為理想的可再生能源。

應(yīng)用太陽能光伏發(fā)電突出了深圳軟件大廈發(fā)電工程綠色節(jié)能環(huán)保的理念。

2 設(shè)計實施

2.1 深圳地區(qū)的太陽輻照量

深圳地處廣東南部沿海，年平均日照時數(shù)為2120.5小時，太陽年輻射量5404.9 MJ /（m2.年）。軟件大廈位于深圳市（22°N，114°E），在軟件大廈屋頂安裝太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng).太陽能電池組件方陣采用正向朝南安裝，組件安裝傾角為10°。

2.2 深圳軟件大廈太陽能光伏發(fā)電工程

深圳軟件大廈是新建項目，位于深圳市高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)中區(qū)。為深圳市綠色建筑試點示范工程。

軟件大廈太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)總安裝容量為204KWp，系統(tǒng)年輸出電量約為229249 kWh/年。整個光伏系統(tǒng)的組成主要包括太陽電池組件、并網(wǎng)逆變器、匯線盒、屋面交流控制箱、配電室交流配電柜、若干動力電纜連接線、安裝鋼構(gòu)架及監(jiān)控系統(tǒng)。

2.2.1 系統(tǒng)要求

深圳軟件大廈太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的建設(shè)必須滿足國際綠色建筑認(rèn)證體系（LEED）及國家建設(shè)部《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》GBT50378-2006的要求。在不干擾屋頂設(shè)備及屋頂綠化的情況下，采用鋼構(gòu)架進(jìn)行安裝，最大限度的利用屋頂空間設(shè)置太陽能電池方陣。

2.2.2 設(shè)計遵循的標(biāo)準(zhǔn)

1、IEC61646--2008 非晶薄膜光伏組件（PV）–設(shè)計鑒定和定型

2、SJ/T11127-1997 光伏（PV）發(fā)電系統(tǒng)的過電壓保護(hù)—導(dǎo)則

3、IEC1724：1998 光伏系統(tǒng)性能監(jiān)測，測量，數(shù)據(jù)交換和分析導(dǎo)則

4、GB/T19939-2005 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)要求國家標(biāo)準(zhǔn)

5、GB/T18479-2001 地面用光伏（PV）發(fā)電系統(tǒng)-概述和導(dǎo)則

6、GB/T13869-92 用電安全導(dǎo)則

7、GB/T50052-95 供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范

8、GB50217-94 電力工程電纜設(shè)計規(guī)范

9、GB50057-94 建筑物防雷設(shè)計規(guī)范（2000年版）

10、IEC61727：2004 光伏（PV）系統(tǒng)電網(wǎng)接口特性

2.2.3 系統(tǒng)設(shè)計

軟件大廈太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)安裝在屋頂，在系統(tǒng)的方案設(shè)計中充分考慮整個光伏系統(tǒng)的荷重，抗風(fēng)能力和系統(tǒng)的發(fā)電效率等綜合因素。

在經(jīng)過繁雜的設(shè)計、論證、調(diào)整、修改后，最后確定在屋面安裝3000平方米的太陽能電池組件方陣，整個光伏系統(tǒng)共采用2040塊100Wp的非晶薄膜太陽電池組件，5串*408并，以及33臺太陽能光伏并網(wǎng)逆變器，總安裝容量為204kWp。整個光伏系統(tǒng)分成33個子系統(tǒng)，每個子系統(tǒng)配置1臺并網(wǎng)逆變器，同時由1套數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)完成對整個軟件大廈光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與遠(yuǎn)程監(jiān)控。

整個軟件大廈光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)采用多點并網(wǎng)的方式進(jìn)行運行并網(wǎng)，分成四部分分別與配電室的4個市電聯(lián)絡(luò)點連接。光伏子系統(tǒng)通過與光伏專用匯線盒、并網(wǎng)逆變器、屋面交流控制箱連接后，最終與配電室的市電聯(lián)絡(luò)點連接，實現(xiàn)光伏系統(tǒng)的并網(wǎng)運行。

整個光伏系統(tǒng)的安裝支架采用NLF系列支架.支架采用熱鍍鋅鋼材料，抗風(fēng)能力達(dá)到150kMPH。所用鋼材除了熱鍍鋅層外，外層又噴涂了醇酸紅丹防銹底漆和醇酸面漆以防鹽霧腐蝕。

在防雷設(shè)計上，屋面太陽能鋼結(jié)構(gòu)與大廈防雷接地引下線進(jìn)行可靠的電氣連接，整個鋼結(jié)構(gòu)形成可靠的電氣通路，太陽能電池組件金屬框、電池組件安裝支架和屋面鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行可靠的電氣連接。

2.2.4 系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)指標(biāo)

（一）、電能質(zhì)量要求

（1）并網(wǎng)電壓偏差：三相電壓的允許偏差為額定電壓的7%，單相電壓的允許偏差為額定電壓的+7%，-10%。

（2）并網(wǎng)頻率偏差：并網(wǎng)后的頻率允許偏差值為 0.2HZ。

（3）諧波和波形畸變：系統(tǒng)設(shè)計的總諧波電流小于4%。

（4）功率因數(shù)： 設(shè)計所選用SMA并網(wǎng)逆變器的功率因數(shù)為1。

（5）電壓不平衡度：并網(wǎng)運行時，三相電壓不平衡度小于2%，短時小于4%。

（6）直流分量：當(dāng)并網(wǎng)運行時，逆變器向電網(wǎng)饋送的直流電流分量小于其交流額定值的1%。

（二）、并網(wǎng)保護(hù)要求

（1）過/欠電壓保護(hù)：當(dāng)電網(wǎng)接口處的電壓超出偏差允許值時，并網(wǎng)逆變器進(jìn)入離網(wǎng)狀態(tài)，光伏系統(tǒng)停止向電網(wǎng)送電。

（2）過/欠頻率保護(hù)：當(dāng)電網(wǎng)接口處頻率超出頻率偏差允許值時，并網(wǎng)逆變器內(nèi)置的過/欠頻率保護(hù)將在0.2S內(nèi)動作，將光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)斷開。

（3）防孤島效應(yīng)：當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)失壓狀態(tài)，防孤島效應(yīng)保護(hù)將會在0.2S內(nèi)動作，使光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)斷開。

（4）恢復(fù)并網(wǎng)：當(dāng)超限狀態(tài)導(dǎo)致光伏系統(tǒng)停止向電網(wǎng)送電后，系統(tǒng)在電網(wǎng)的電壓和頻率恢復(fù)正常范圍后（20S～5Min可調(diào)）向電網(wǎng)送電。

（5）防雷和接地：光伏系統(tǒng)和并網(wǎng)接口設(shè)備的防雷和接地，嚴(yán)格按照SJ/T11127<<光伏（PV）發(fā)電系統(tǒng)過電壓保護(hù)--導(dǎo)則>>中的規(guī)定執(zhí)行。

（6）短路保護(hù)：并網(wǎng)逆變器對電網(wǎng)設(shè)置有短路保護(hù)裝置，即當(dāng)電網(wǎng)短路時，逆變器的過電流小于額定電流的150%，并會在0.1S以內(nèi)將光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)斷開。

（7）隔離保護(hù)：光伏系統(tǒng)并網(wǎng)逆變器交流輸出與電網(wǎng)連接的配電柜內(nèi)，嚴(yán)格做好光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)的隔離保護(hù)措施。

（8）逆向功率保護(hù)：系統(tǒng)在不可逆流的并網(wǎng)方式下工作，當(dāng)檢測到供電變壓器次級處的逆流為逆變器額定輸出的5%時，逆向功率保護(hù)將會在0.5～2S內(nèi)使光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)斷開。

3 實施經(jīng)驗總結(jié)

軟件大廈太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)工程完成安裝調(diào)試，經(jīng)試運行3個月后通過竣工驗收。以下問題需要總結(jié)：

（1）在設(shè)計過程中，應(yīng)對系統(tǒng)的運行和維護(hù)做全面的考慮。在本項目中設(shè)計沒有考慮對電池組件的清潔維護(hù)通道，且電池組件的面積較大，這樣就給對電池組件的清潔工作帶來了很大的不便。

（2）加強(qiáng)對構(gòu)件加工單位和施工單位對太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的培訓(xùn)和制定相關(guān)的加工要求和工藝標(biāo)準(zhǔn)，以避免因為構(gòu)件加工和安裝工藝對系統(tǒng)的性能產(chǎn)生很大的影響。

（3） 太陽能專業(yè)人員和建筑專業(yè)人員應(yīng)經(jīng)常協(xié)調(diào)，建筑物的設(shè)計變更應(yīng)盡量避免對太陽能電池方陣的影響，尤其是在太陽能電池方陣周圍追加設(shè)備（暖通管道、空調(diào)室外機(jī)等） 時，應(yīng)注意設(shè)備陰影及排氣溫度對方陣的影響。

（4）由于并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的運行將會影響電網(wǎng)的正常運行，因此并網(wǎng)方式需提前與相關(guān)供電部門溝通，并網(wǎng)的實施需在得到供電部門的許可后方可實施。

4 結(jié)束語

太陽能光伏發(fā)電技術(shù)在深圳的應(yīng)用還剛起步，相信在國家和地方政府的大力支持下，這一事業(yè)一定會得到蓬勃發(fā)展。我們還將結(jié)合深圳這個大都市的環(huán)境和特點，發(fā)展建筑一體化太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)

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