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整縣推進丨電站設計注意事項有哪些？
發布時間:
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，能產生綠色電力，裝機規模大小不限，且發電電力能夠就近消納等優點，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? ? ? 整縣推進光伏發電站特點 整縣推進的光伏發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、整縣推進的光伏發電站整體規模可能比較大，但是單元電站建設規模通常比較小(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量各異等提出更多的要求。 3、接入方式通常是用戶側電網接入，且接入電壓通常是220V/380V，個別大中型工商業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的表面光伏陣列共用一臺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電的影響。由于我國人口較多，城鄉建筑相對較密集，建筑之間相互遮陰的現象比較普遍。在選擇安裝光伏的建筑屋頂的時候，要認真觀察周邊的環境，盡量避免遮陰對光伏發電的影響。 ? 3、安裝在屋頂的光伏陣列要充分考慮基礎和支架的牢固可靠，還要考慮原建筑屋頂的承載能力以及支架與屋頂的結合問題，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，靜態承重，動態承重(抗風能力)等要求。在沿海或有強風的地區的平屋頂上建造光伏發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、在經常有災害性颶風的地區安裝光伏發電系統，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電陣列可適當放寬對陣列朝向的要求。根據研究分析，對于緯度30度以下的地區，光伏發電陣列朝向朝東或朝西偏差20度，對光伏發電的影響只有不到2%，且緯度越低，光伏陣列的安裝傾角就越低，朝向對發電的影響就越小。因此當某些建筑朝向不是正南時，如果朝向偏差不大，可按照建筑屋頂的朝向設計和安裝光伏發電陣列。 8、將光伏組件安裝在建筑外墻特別是南墻上發電是一個大膽的設想，可以達到建筑外墻裝飾和發電兩種效果，但是低緯度地區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(緯度36度以上)，低緯度地區垂直墻體表面發電效果相對較差。 9、相比大規模地面應用的并網光伏電站，光伏屋頂發電上網的接入是比較簡單的，同時其發出的電量也基本是用戶側網內甚至是本建筑內部消耗。部分項目接入會涉及到用戶側電網環境，在設計的時候不僅要考慮上一級變壓器的容量的大小，當網內建設了過多的光伏發電站時，要充分考慮變壓器內側網內電壓的波動，必須保證用戶的用電安全和光伏發電逆變器的正常運轉，盡量將光伏發電站的接入點靠近變壓器附近，避免電網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。屋頂電站還要考慮末端電站并網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，能產生綠色電力，裝機規模大小不限，且發電電力能夠就近消納等優點，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?
整縣推進光伏發電站特點
整縣推進的光伏發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、整縣推進的光伏發電站整體規模可能比較大，但是單元電站建設規模通常比較小(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量各異等提出更多的要求。
3、接入方式通常是用戶側電網接入，且接入電壓通常是220V/380V，個別大中型工商業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的表面光伏陣列共用一臺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電的影響。由于我國人口較多，城鄉建筑相對較密集，建筑之間相互遮陰的現象比較普遍。在選擇安裝光伏的建筑屋頂的時候，要認真觀察周邊的環境，盡量避免遮陰對光伏發電的影響。
3、安裝在屋頂的光伏陣列要充分考慮基礎和支架的牢固可靠，還要考慮原建筑屋頂的承載能力以及支架與屋頂的結合問題，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，靜態承重，動態承重(抗風能力)等要求。在沿海或有強風的地區的平屋頂上建造光伏發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、在經常有災害性颶風的地區安裝光伏發電系統，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電陣列可適當放寬對陣列朝向的要求。根據研究分析，對于緯度30度以下的地區，光伏發電陣列朝向朝東或朝西偏差20度，對光伏發電的影響只有不到2%，且緯度越低，光伏陣列的安裝傾角就越低，朝向對發電的影響就越小。因此當某些建筑朝向不是正南時，如果朝向偏差不大，可按照建筑屋頂的朝向設計和安裝光伏發電陣列。
8、將光伏組件安裝在建筑外墻特別是南墻上發電是一個大膽的設想，可以達到建筑外墻裝飾和發電兩種效果，但是低緯度地區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(緯度36度以上)，低緯度地區垂直墻體表面發電效果相對較差。
9、相比大規模地面應用的并網光伏電站，光伏屋頂發電上網的接入是比較簡單的，同時其發出的電量也基本是用戶側網內甚至是本建筑內部消耗。部分項目接入會涉及到用戶側電網環境，在設計的時候不僅要考慮上一級變壓器的容量的大小，當網內建設了過多的光伏發電站時，要充分考慮變壓器內側網內電壓的波動，必須保證用戶的用電安全和光伏發電逆變器的正常運轉，盡量將光伏發電站的接入點靠近變壓器附近，避免電網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。屋頂電站還要考慮末端電站并網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，影響發電收益。
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