屋頂分布式光伏發電技術方案的探討

李　憶（華電電力科學研究院，浙江杭州310030）

屋頂分布式光伏發電技術方案的探討

李憶（華電電力科學研究院，浙江杭州310030）

伴隨社會經濟發展速度的提升和工業產業發展進程的加快，使得當今社會人們在生產生活中對電力能源的消耗量也在不斷增加，開發新的節約型、可再生能源勢在必行。太陽能作為一種新型的清潔能源，而屋頂分布式的光伏發電就是可以將太陽能轉為電能的有效手段，將其廣泛應用到工業企業生產中，對于解決工業電能消耗大，建設節約型社會具有重要意義。對此，本文以屋頂分布式光伏發電為立足點，對其具體的技術設計方案進行研究。

分布式；光伏發電；技術方案

引言

現階段，分布式的光伏發電項目已經被廣泛的應用到了工業產業園區屋頂，工業廠房屋頂，辦公樓屋頂等面積較大的大型房屋建筑工程中。這樣一來，不僅可以有效的降低這些企業單位應用電力能源的成本，形成節能性的電網系統，還可以有效的提升相關行業產業的經濟收益與投資回報率。由于光伏發電方式在未來擁有十分廣闊的發展前景，而相關企業單位要想促進此類發電項目的順利發現，對其設計形式和技術方案等進行細致的研究勢在必行。

1　光伏發電系統的基本構成

所謂的分布式光伏發電，其主要指的是通過應用電力用戶周邊的屋頂、院落和建筑體等具有可建設性質空間，建設一些容量較小的光伏發電系統，該系統主要分為并網式和離網式兩種。其中，離網式發電系統主要是由直流箱、太陽能電池組成的方陣、逆變器和能源儲蓄裝置等設備組成。并網式發電系統主要是由交流配電箱、逆變器、直流配電箱和電池方陣等其他并網設備裝置構成。

2　光伏發電方案準備工作基本內容

①對發電系統建設現場所處的海拔、經緯度、風流動速度、太陽輻射程度、氣溫和地震強度等資料進行細致調查；②明確建設場地中各類型建筑實際接地情況和雷暴發生頻率與具體時間；③在設計技術方案時，擬定出建筑現場實際可適用的建設面積、建筑物屋頂實際坡度以及單位荷載力等，確保技術方案中各項數據的合理性；④掌握建設區域內電力用戶設備參數、電網構成、設備建設地點布置以及電源接入點實際位置等信息；⑤在建設并網式的光伏發電系統時，技術人員還需要對接入電壓具體等級、短路線路電力流通情況等信息有所了解和掌握。

3　光伏發電系統的設計方案

3.1合理選擇發電系統類型

一般情況下，個人電力用戶和以家庭為單位的電力用戶其在日常生活中的耗電量相對較小，白天時太陽能的輻射量先谷底較高，所以，在住宅區域建設光伏發電系統可以獲得較高的太陽能，承受的負荷作用力較小。因為住宅區在夜晚的用電量相對較高，但此時太陽能輻射量相對較低，這就使得光伏發電系統在夜晚時經常會出現發電不足的情況。而并網光伏發電系統的成功建設，就很好的解決了這一問題，使發電系統可以不依靠電能儲備裝置就能夠滿足個人和家庭的電能使用量。因此，在城市住宅區域中，技術人員需要應用并網發電系統，從而有效防止電力能源浪費情況的出現，消除在發電系統在充電和放電過程中的能源消耗，對建設場地的合理面積進行合理應用，進而有效的減少了發電系統中對電力設備的使用數量，減少發電系統的成本投入。

3.2選擇合適的光伏電池

從技術角度上來看，光伏電池主要可以被劃分為多晶硅、單晶硅、聚光電池和薄膜電池等形態。現階段，光伏電池在我國市場中最為常見的類型主要有單晶硅、薄膜電池和多晶硅單重，聚光電池的使用頻率相對較小。在這三種光伏電池類型中，其轉換效率最高的就是單晶硅電池，但此種電池的建設成本也是最高，且本身的制作工藝相對較為復雜，在生產過程中對能源的消耗量最大［1］。多晶硅電池本身的轉換效率雖然低于單晶硅電池，但本身的制作工藝卻比較簡單便利，在生產過程中對于能源的消耗量也較低，所以，在光伏電池市場中也擁有最高占有率。薄膜電池同以上兩種電池類型相比，本身轉換效率最低，但其生產成本也最低，這使得已經受到了光伏電池市場的廣泛關注。此種電池類型的應用，對于提升光伏發電系統本身的穩定性具有極高的積極意義。

3.3光伏電池支架選擇的合理性

目前，我國現有的光伏電池支架主要分為跟蹤式和固定式兩種。其中，陽光跟蹤式又可以被劃分為水平單軸、豎直單軸、雙軸和傾斜單軸四種跟蹤式支架系統。同固定式電池支架相比，跟蹤式支架本身在運行過程中能夠增加發電系統30%的輸出功率，但在增加輸出的同時，每千瓦電力輸出又會增加大約零點六元的成本投入，以及設備維護工作任務量和維護工作技術難度。但因為屋頂分布式光伏發電系統在建設過程中，其安裝的機械設備本身的工作功率都在千瓦級一下，而住宅區的電力用戶在日常生產工作過程中也不會經常性對這些機械設備進行維護，所以，通過綜合分析考慮后，筆者建議技術人員在制定方案時盡可能選擇固定式的電池支架。此外，在選擇電池支架時，技術人員還需要從風荷載力、抗震能力、防腐能力、雪荷載力等方面的要求，以此來滿足光伏發電系統對電池支架設備25年使用壽命提出的要求［2］。

3.4設計組件角度

對光伏發電系統來講，光伏電池等組件安裝角度的設計是保證整個發電系統是否可以獲得最佳發電量的重要因素。一般情況下，電池方陣安裝角度主要可以被劃分為傾斜角和方位角兩種角度。由于太陽在不同季節峰值的產生方位具有一定的差異。例如，在夏季午后這段實踐，太陽峰值產生的照射方位屬于偏西，不是正南方向［3］。此外，受建筑物屋頂建設方位角度的影響，考慮到躲避太陽照射帶來的陰影和其他因素的影響，要想確保方位角負荷值最大，就需要確保發電系統中各組件傾斜角同光伏電池本身的出力峰值處于同一角度。只有這樣，才能夠保證光伏發電系統本身的發電能力受太陽照射角度和峰值的影響一直處于最低的狀態，提升發電系統本身的作用力。

3.5其他材料的選擇和設計

①技術人員可以按照匯流箱本身進線回路的數量為依據，選擇光伏發電系統中電池的陣列規模，且在選擇過程中需要按照建設現場的實際情況來布置電池陣列，盡可能減少電能的直流損耗量［4］。②工作人員要以光伏電池的直流電壓、串并聯設計方案和電池功率輸出來選擇逆變器，確保逆變器設備可以滿足并網發電系統設計要求。③在選擇線路電纜時，要按照并網系統電壓實際等級和需要輸出的光伏電能容量來選擇。

3.6光伏發電的并網設計

在設計并網發電系統時，技術人員需要按照國家電網單位發布的相關政策規定來制定其技術方案。對于一些適合展開分布式光伏電網項目的地區，技術人員可以直接向業務提供并網檢測、接入發電系統技術方案制定和設備調試等發電系統建設全過程免費服務。與此同時，業主也可以邀請當地的研究單位派遣專業人員設計發電系統的技術方案。

4　結束語

總而言之，隨著我國現代化發展建設速度的提升與科學技術的不斷發展，使得光伏發電在我國經濟市場中的重要性在不斷提升，其發展空間在不斷的拓展。由于分布式光伏發電項目的推出屬于優化我國能源結構體系的重要手段，是當前我國電力企業內部技術人員日常工作中的重要內容。此外，建設光伏發電系統，對促進我國電網公司可持續發展，為我國社會經濟發展建設提供新能源等工作的順利進行具有重要意義。

［1］林洪波.屋頂分布式光伏發電技術方案的探討［J］.河南科技，2015，02：120～122.

［2］王 穎，文福拴，趙 波，等.高密度分布式光伏接入下電壓越限問題的分析與對策［J］.中國電機工程學報，2016，05：1200～1206.

［3］邢合萍，路 濤，施江鋒.屋頂分布式光伏發電系統關鍵電氣設備熱點測試評估技術研究與探討［J］.質量與認證，2016，03：64～65+69.

［4］張立斌.屋頂分布式光伏發電設計［J］.華北電力技術，2014，01：13～15+19.

［5］張立斌，高 楊，許 芳.分布式光伏發電項目優化研究［J］.智能電網，2014，02：52～57.

TM615

A

2095-2066（2016）26-0046-02

2016-9-1

李 憶（1986-），女，工程師，碩士研究生，從事風電場、光伏電站設計工作。