太陽能光伏發電系統的設計與施工

摘要：太陽能作為可再生、最原始、最安全、最環保、最直接的新能源，越來越受到人們的青睞，太陽能光伏發電正成為我國可再生能源的一支生力軍。

關鍵詞：太陽能光伏發電；分類；設計；施工

1、太陽能光伏發電系統的分類

1.1小型太陽能供電系統：系統中只有直流負載且負載功率比較小，適用于偏遠地區，解決偏遠無電地區家庭的基本照明問題。

1.2簡單直流系統：系統中負載為直流負載且對負載的使用時間沒有特別的要求，負載主要是白天使用，直接利用太陽能光伏電池組件給負載供電，常用于光伏水泵系統及一些白天臨時設備用電設施中。

1.3大型太陽能供電系統：系統的負載功率較大，需要配備較大的太陽能光伏電池組件和較大的蓄電池組，常用于通信、遙測、監測設備電源，農村的集中供電站等領域。

1.4交流、直流供電系統：系統能同時為直流和交流負載提供電力，系統結構上增加逆變器，用于將直流電轉換為交流電以滿足交流負載的需求。

1.5并網系統：系統將太陽能光伏電池組件產生的直流電經過并網逆變器轉換成符合市電電網要求的交流電后直接接入公共電網，并網系統中光伏電池組件產生的電力除供給交流負載外，多余的電力反饋給電網。

1.6混合供電系統：該系統中除使用太陽能光伏電池組件外，還使用了燃油發電機作為備用電源，綜合利用各種發電技術的優點，避免各自的缺點。

1.7并網混合供電系統：該系統是太陽能光伏電池組件、市電及備用燃油發電機的綜合利用，其工作方式是將市電和光伏電池組件電源并行工作。對本地負載而言，如果太陽能光伏電池組件產生的電能足夠負載使用，它將直接使用太陽能光伏電池組件產生的電能供給負載的需求，并將多余的電能反饋給電網；若太陽能光伏電池組件產生的電能不夠負載使用，則啟動市電以滿足要求；若市電發生故障且光伏電池組件產生的電能不夠負載使用，系統則自動斷開市電并啟動燃油發電機組，以滿足負載的使用。

2、光伏系統及主要部件選型

2.1光伏與建筑結合形式選型

光伏與建筑的結合分為BAPV和BIPV兩種形式。BAPV也稱為光伏附著設計，即不改變建筑物結構形式，只是將光伏組件固定在建筑物上；BIPV是通過專門設計使光伏組件與建筑物良好結合。按JGJ203-2010第4.1.1條的含義，新建建筑應采用BIPV，既有建筑上裝設光伏組件不大可能滿足BIPV條件，所以筆者認為應選擇BAPV形式。

2.2光伏組件選型

目前，光伏組件包括晶硅組件、薄膜組件和聚光組件三類。其中晶硅組件在光電轉化率（15%～20%）、技術成熟度等方面仍然占有明顯優勢；薄膜組件雖成本較低，但光電轉化率較低（5%～8%）；聚光組件光電轉化率達40%，但需冷卻裝置，占用體積和整體造價方面是其劣勢所在。因此，通常情況下宜選擇晶硅組件。晶硅組件又可再細分為單晶硅組件和多晶硅組件，前者光電轉化率更高一些、性能也更穩定，一般情況下應選擇單晶硅組件。

2.3逆變器選型

逆變器分組串式和集中型兩種型式。前者適于小型或大型分散并網光伏電站，特點是可以分散安裝，安裝位置靈活；后者適于大中型光伏電站，特點是占地面積小，線纜用量少，監控維護方便。另外，還需要根據輸入功率、電壓、電流、直流路數等參數選擇合適的逆變器。

3、太陽能光伏發電系統施工

3.1支架基礎施工

（1）通常方陣基座施工時，采用澆筑混凝土的方式，混凝土基地離地高度與水平偏差遵循設計規范，固定電池方陣基座時采用地腳螺栓，保證埋設和外漏滿足設計要求。地腳螺栓混凝土澆筑完成后要做好養護處理，至少在5d以上。當混凝土澆筑完成后需要檢測其強度，保證混凝土凝固強度滿足安裝要求后，方才開始安裝光伏發電系統機架。

（2）安裝系統支架時注意一下幾個方面：方陣機架的方位角與傾斜角滿足設計要求；安裝中控制底部的水平度，其水平度誤差控制在3mm/m內，當誤差超過這個范圍，需要進行調平處理，一般采用墊鐵調整；保證機架固定表面平整光滑，避免損壞電池片；固定機架時為保證其可靠性，應該加裝防松墊片，施工中這點需要格外重視；太陽能電池方陣帶有對日跟蹤裝置，該部分容易出現問題.

3.2組件安裝要點

組件安裝中注意以下細節：安裝前核對組件參數是否符合設計要求，進行測量檢查確保性能符合要求，同時測量組件開路電壓與短路電流，確保系統安裝完成后符合預期設計目標；將工作參數相似相近的組件安裝在同一方陣中，避免組件參數相差太遠出現干擾影響，提供方陣發電效率。安裝太陽能面板時小心仔細，避免與周圍設施碰撞，或是面板間出現磕碰，保證安裝質量。安裝前使用太陽能面板邊框預制安裝連接，連接過程中采用螺絲釘，連接過程中注意緊密度，同時按照使用標準做好放松處理；當發現太陽能面板與固定機架配合不緊密時，可以通過墊片等進行墊平處理，保證兩者之間緊密連接；機架上安裝太陽能組件時，應該盡可能的保持平衡，為保證系統正常運行，機架與太陽能組件之間保持8mm以上的空隙，這樣當其處于工作狀態時能盡快散熱，避免不必要故障的出現.

3.3線纜連接與防雷要點

布設發電系統連接線纜時遵循以下原則：先簡后復、先外后內的布設順序。線纜布設時還需要注意下面問題：線纜布設在墻和支架銳角邊緣處，要做好線纜防護處理，避免線纜受到損害；注意線纜走向和固定方式，不能出現線纜打折或解扣情況，注意線纜布設松緊度，不能過緊或過松；盡可能將同一電路的饋線與回線絞合起來，避免線纜間出現電磁干擾，影響線纜的正常傳輸。最后做好發電系統的防雷接地處理，保證避雷針接地線纜與發電系統支架間維持一定距離。

4、結束語

總之，我國已形成相對完善的太陽能光伏發電系統設計技術，在實際中發揮著重要作用，有效緩解了我國電能不足情況。但是太陽能光伏發電技術的應用還受到很多因素的制約，希望可以繼續研究，提高行業技術水平，讓太陽能光伏技術更加廣泛應用。

參考文獻：

[1]杏輝，邵雅婷，張曉俊.太陽能便攜式多功能電源設計與實現[J].科技創新導報，2016（09）：78.

[2]張曉俊，邵雅婷，太陽能光伏發電一體系統設計與實現[J].信息化研究，2017（03）