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整縣推進(jìn)丨電站設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)有哪些？

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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(gè)千瓦，也可利用商場(chǎng)、單位、工廠等屋頂建設(shè)幾十個(gè)千瓦到幾十個(gè)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(jī)規(guī)模大小不限，且發(fā)電電力能夠就近消納等優(yōu)點(diǎn)，得到國(guó)家的大力支持。近期國(guó)家能源局正式啟動(dòng)整縣屋頂分布式光伏開(kāi)發(fā)試點(diǎn)，目前整縣推進(jìn)工作正在如火如荼的進(jìn)行，整縣推進(jìn)的屋頂分布式光伏電站在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要注意哪些方面? ? ? 整縣推進(jìn)光伏發(fā)電站特點(diǎn) 整縣推進(jìn)的光伏發(fā)電站主要是在利用建筑屋頂和其他外圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面安裝光伏發(fā)電陣列，因此這類(lèi)電站有以下幾方面的特點(diǎn)： 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(jìn)的光伏發(fā)電站整體規(guī)?？赡鼙容^大，但是單元電站建設(shè)規(guī)模通常比較小(幾千萬(wàn)到幾兆瓦)，電站分布相對(duì)碎片化，可能會(huì)對(duì)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(gè)別大中型工商業(yè)屋頂電站的接入電壓可能會(huì)是10kV的中壓。 ? ? 電站設(shè)計(jì)注意事項(xiàng) 鑒于以上特點(diǎn)，在整縣推進(jìn)光伏發(fā)電站的設(shè)計(jì)和建設(shè)過(guò)程中應(yīng)注意以下事項(xiàng)： 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(dú)立的逆變器。依據(jù)當(dāng)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_(tái)逆變器而導(dǎo)致相互干擾和影響。 ? ? ▲不同的光伏陣列分別采用獨(dú)立的逆變器 2、注意建筑屋頂結(jié)構(gòu)對(duì)光伏陣列的遮陰問(wèn)題，盡量避免遮陰對(duì)光伏發(fā)電的影響。由于我國(guó)人口較多，城鄉(xiāng)建筑相對(duì)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(shí)候，要認(rèn)真觀察周邊的環(huán)境，盡量避免遮陰對(duì)光伏發(fā)電的影響。 ? 3、安裝在屋頂?shù)墓夥嚵幸浞挚紤]基礎(chǔ)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(jié)合問(wèn)題，光伏陣列及其支架底座與建筑梁、柱的結(jié)合必須滿足屋頂結(jié)構(gòu)的抗荷載力，靜態(tài)承重，動(dòng)態(tài)承重(抗風(fēng)能力)等要求。在沿?；蛴袕?qiáng)風(fēng)的地區(qū)的平屋頂上建造光伏發(fā)電站要注意光伏基礎(chǔ)和支架的抗風(fēng)問(wèn)題，建議盡量使用條形混凝土基礎(chǔ)，也可采用混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)。嚴(yán)禁在屋頂上打膨脹螺栓固定支架，以免破壞原屋面防水結(jié)構(gòu)?；炷粱A(chǔ)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(hù)結(jié)構(gòu)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(chǔ)示意圖 4、在經(jīng)常有災(zāi)害性颶風(fēng)的地區(qū)安裝光伏發(fā)電系統(tǒng)，可適當(dāng)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(lái)降低陣列安裝高度，增加抗風(fēng)能力。 ? ? ▲適當(dāng)降低傾角，增強(qiáng)抗風(fēng)能力 5、光伏建筑一體化設(shè)計(jì)另一個(gè)需重視的問(wèn)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(wèn)題。由于光伏組件安裝于建筑屋頂或其他外圍護(hù)結(jié)構(gòu)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(shè)備和人身安全。光伏支架的防雷接地應(yīng)與原建筑屋頂避雷系統(tǒng)相連接，屋頂光伏支架的接地應(yīng)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(hù)和清潔陣列表面，要預(yù)留便捷的維護(hù)通道。 ▲預(yù)留便捷的維護(hù)通道 7、建筑屋頂上的光伏發(fā)電陣列可適當(dāng)放寬對(duì)陣列朝向的要求。根據(jù)研究分析，對(duì)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(duì)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(dāng)某些建筑朝向不是正南時(shí)，如果朝向偏差不大，可按照建筑屋頂?shù)某蛟O(shè)計(jì)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(gè)大膽的設(shè)想，可以達(dá)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(yáng)能輻射分量較少，會(huì)嚴(yán)重影響光伏陣列的發(fā)電量，特別是夏季由于太陽(yáng)高度角較高，垂直墻體表面輻射量更差。科學(xué)計(jì)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(duì)較差。 9、相比大規(guī)模地面應(yīng)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(jiǎn)單的，同時(shí)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(xiàng)目接入會(huì)涉及到用戶側(cè)電網(wǎng)環(huán)境，在設(shè)計(jì)的時(shí)候不僅要考慮上一級(jí)變壓器的容量的大小，當(dāng)網(wǎng)內(nèi)建設(shè)了過(guò)多的光伏發(fā)電站時(shí)，要充分考慮變壓器內(nèi)側(cè)網(wǎng)內(nèi)電壓的波動(dòng)，必須保證用戶的用電安全和光伏發(fā)電逆變器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，盡量將光伏發(fā)電站的接入點(diǎn)靠近變壓器附近，避免電網(wǎng)電壓過(guò)高或過(guò)低造成逆變器過(guò)壓或欠壓保護(hù)導(dǎo)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(zhǎng)度和線纜的線徑，避免長(zhǎng)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(gè)千瓦，也可利用商場(chǎng)、單位、工廠等屋頂建設(shè)幾十個(gè)千瓦到幾十個(gè)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(jī)規(guī)模大小不限，且發(fā)電電力能夠就近消納等優(yōu)點(diǎn)，得到國(guó)家的大力支持。近期國(guó)家能源局正式啟動(dòng)整縣屋頂分布式光伏開(kāi)發(fā)試點(diǎn)，目前整縣推進(jìn)工作正在如火如荼的進(jìn)行，整縣推進(jìn)的屋頂分布式光伏電站在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要注意哪些方面?

 

 

整縣推進(jìn)光伏發(fā)電站特點(diǎn)

整縣推進(jìn)的光伏發(fā)電站主要是在利用建筑屋頂和其他外圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面安裝光伏發(fā)電陣列，因此這類(lèi)電站有以下幾方面的特點(diǎn)：

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(jìn)的光伏發(fā)電站整體規(guī)模可能比較大，但是單元電站建設(shè)規(guī)模通常比較小(幾千萬(wàn)到幾兆瓦)，電站分布相對(duì)碎片化，可能會(huì)對(duì)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(gè)別大中型工商業(yè)屋頂電站的接入電壓可能會(huì)是10kV的中壓。

 

 

電站設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

鑒于以上特點(diǎn)，在整縣推進(jìn)光伏發(fā)電站的設(shè)計(jì)和建設(shè)過(guò)程中應(yīng)注意以下事項(xiàng)：

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(dú)立的逆變器。依據(jù)當(dāng)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_(tái)逆變器而導(dǎo)致相互干擾和影響。

 

 

▲不同的光伏陣列分別采用獨(dú)立的逆變器

2、注意建筑屋頂結(jié)構(gòu)對(duì)光伏陣列的遮陰問(wèn)題，盡量避免遮陰對(duì)光伏發(fā)電的影響。由于我國(guó)人口較多，城鄉(xiāng)建筑相對(duì)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(shí)候，要認(rèn)真觀察周邊的環(huán)境，盡量避免遮陰對(duì)光伏發(fā)電的影響。

 

3、安裝在屋頂?shù)墓夥嚵幸浞挚紤]基礎(chǔ)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(jié)合問(wèn)題，光伏陣列及其支架底座與建筑梁、柱的結(jié)合必須滿足屋頂結(jié)構(gòu)的抗荷載力，靜態(tài)承重，動(dòng)態(tài)承重(抗風(fēng)能力)等要求。在沿?；蛴袕?qiáng)風(fēng)的地區(qū)的平屋頂上建造光伏發(fā)電站要注意光伏基礎(chǔ)和支架的抗風(fēng)問(wèn)題，建議盡量使用條形混凝土基礎(chǔ)，也可采用混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)。嚴(yán)禁在屋頂上打膨脹螺栓固定支架，以免破壞原屋面防水結(jié)構(gòu)。混凝土基礎(chǔ)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(hù)結(jié)構(gòu)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(chǔ)示意圖

4、在經(jīng)常有災(zāi)害性颶風(fēng)的地區(qū)安裝光伏發(fā)電系統(tǒng)，可適當(dāng)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(lái)降低陣列安裝高度，增加抗風(fēng)能力。

 

 

▲適當(dāng)降低傾角，增強(qiáng)抗風(fēng)能力

5、光伏建筑一體化設(shè)計(jì)另一個(gè)需重視的問(wèn)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(wèn)題。由于光伏組件安裝于建筑屋頂或其他外圍護(hù)結(jié)構(gòu)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(shè)備和人身安全。光伏支架的防雷接地應(yīng)與原建筑屋頂避雷系統(tǒng)相連接，屋頂光伏支架的接地應(yīng)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(hù)和清潔陣列表面，要預(yù)留便捷的維護(hù)通道。

▲預(yù)留便捷的維護(hù)通道

7、建筑屋頂上的光伏發(fā)電陣列可適當(dāng)放寬對(duì)陣列朝向的要求。根據(jù)研究分析，對(duì)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(duì)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(dāng)某些建筑朝向不是正南時(shí)，如果朝向偏差不大，可按照建筑屋頂?shù)某蛟O(shè)計(jì)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(gè)大膽的設(shè)想，可以達(dá)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(yáng)能輻射分量較少，會(huì)嚴(yán)重影響光伏陣列的發(fā)電量，特別是夏季由于太陽(yáng)高度角較高，垂直墻體表面輻射量更差?？茖W(xué)計(jì)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(duì)較差。

9、相比大規(guī)模地面應(yīng)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(jiǎn)單的，同時(shí)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(xiàng)目接入會(huì)涉及到用戶側(cè)電網(wǎng)環(huán)境，在設(shè)計(jì)的時(shí)候不僅要考慮上一級(jí)變壓器的容量的大小，當(dāng)網(wǎng)內(nèi)建設(shè)了過(guò)多的光伏發(fā)電站時(shí)，要充分考慮變壓器內(nèi)側(cè)網(wǎng)內(nèi)電壓的波動(dòng)，必須保證用戶的用電安全和光伏發(fā)電逆變器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，盡量將光伏發(fā)電站的接入點(diǎn)靠近變壓器附近，避免電網(wǎng)電壓過(guò)高或過(guò)低造成逆變器過(guò)壓或欠壓保護(hù)導(dǎo)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(zhǎng)度和線纜的線徑，避免長(zhǎng)距離傳輸造成線損和壓降，影響發(fā)電收益。