國家能源集團上海電力有限公司屋頂光伏電站

項目業(yè)主為國家能源集團上海電力有限公司，項目地位于上海天鴻置業(yè)投資有限公司開(kāi)發(fā)的長(cháng)風(fēng)地區2號(西)地塊1幢商業(yè)寫(xiě)字樓，總裝機容量為48kWp。

本系統主要是光伏組件及其支架、組串式逆變器、0.4kV光伏并網(wǎng)柜、監控通信、防雷接地、交直流電纜、土建等基礎以及其他相關(guān)輔材。

設備選型

晶硅類(lèi)太陽(yáng)能電池由于制造技術(shù)成熟、產(chǎn)品性能穩定、使用壽命長(cháng)、光電轉化效率相對較高的特點(diǎn)，被廣泛應用于大型并網(wǎng)光伏電站項目。

本項目綜合考慮技術(shù)、效率、成本等因素，采用500Wp單晶硅組件。

本工程選用1臺SUN2000-40KTL-M0逆變器。該逆變器配置了電網(wǎng)電壓過(guò)、欠壓保護，電網(wǎng)頻率過(guò)、欠頻保護，防孤島效應保護，逆變器過(guò)載、過(guò)熱保護，逆變器對地漏電保護，逆變器防反放電保護，防反接保護，防過(guò)壓保護，防浪涌保護，低電壓穿越等功能。具有智能、高效、安全、可靠等特點(diǎn)。

設計方案

組串設計原則：

(1)太陽(yáng)電池組件串聯(lián)形成的組串，其輸出端電壓的變化范圍必須與逆變器的輸入電壓范圍相符合。太陽(yáng)電池組串的最高輸出電壓必須小于逆變器允許的最高輸入電壓，太陽(yáng)電池組串的最低輸出電壓必須大于逆變器允許的最低輸入電壓。

(2)并聯(lián)連接的全部太陽(yáng)電池組串的總功率應稍大于逆變器的額定功率。

(3)太陽(yáng)電池組件串聯(lián)形成光伏組串后，光伏組串的最高輸出電壓不允許超過(guò)太陽(yáng)電池組件自身要求的最高允許系統電壓。

太陽(yáng)電池組件的組串設計：

逆變器的最高允許輸入電壓為1100V，滿(mǎn)載MPPT工作范圍為200～1000V。

根據公式，并根據光伏需電量，確定本工程的組件串聯(lián)數為6-19塊組件串聯(lián)而成一個(gè)組串。

組串方陣設計：

在每個(gè)屋面，將每串單晶硅太陽(yáng)電池組件每塊橫向放置，排成規則的行列，期間預留維護通道。采用光伏組件形成一個(gè)子陣列，作為一個(gè)安裝單元，整個(gè)屋面由多個(gè)子陣列組成，陣列及陣列之間預留通道，便于后期維護，具體根據屋面情況而定。

支架結構方案：

由于混凝土屋面承載力較好，傳統方案中混凝土屋面才采用混凝土條形或塊基礎，支架采用Q235B 鋼材，并進(jìn)行熱鍍浸鋅處理(厚度平均應不小于65 um)，組件可通過(guò)鋼支架的調整達到最佳傾角25度，提高發(fā)電效率，達到較高的經(jīng)濟效益。

混凝土屋面光伏組件安裝在鋼支架上，在屋面上預制混凝土條形基礎，條形基礎作為支架的基礎。在屋面上施工時(shí)，盡可能減少對屋面防水層及保溫層的破壞，如有破壞，應進(jìn)行修復，以確保原結構的正常使用功能。

接入系統方案

光伏組件安裝在企業(yè)屋頂，組件所發(fā)電能經(jīng)過(guò)逆變器，由逆變器轉換成與0.4kV電壓同頻、同相、幅值相同，并符合國家電能質(zhì)量標準要求的交流電能，新建光伏并網(wǎng)柜，通過(guò)0.4kV電纜接至配電房0.4kV母線(xiàn)。

接入方案參照“國家電網(wǎng)公司分布式光伏發(fā)電接入系統典型設計方案”中的XGF380-Z-2方案

發(fā)電量分析

光伏發(fā)電系統效率分析：

并網(wǎng)光伏發(fā)電系統的總效率由光伏陣列的效率、逆變器效率、交流并網(wǎng)效率等三部分組成。經(jīng)綜合計算，系統效率為80%。

考慮衰減率后年發(fā)電量：

光伏組件在光照及常規大氣環(huán)境中使用會(huì )有衰減，廠(chǎng)商一般保證光伏組件效率25年后要在 80%以上。按常規晶硅電池組件考慮組件效率衰減，第1年衰減 2.5%，第2—25年平均年衰減率 0.6%，整個(gè)生命周期組件總衰減15.7%。

根據PVsyst軟件計算，第一年上網(wǎng)發(fā)電量為5.04萬(wàn)kWh，25年平均每年上網(wǎng)發(fā)電量為4.67萬(wàn)kWh。25年總上網(wǎng)發(fā)電量為116.77萬(wàn)kWh。

電站安全防護

屋面荷載復核

本工程建筑混凝土屋面原設計已考慮光伏荷載0.2 kN/㎡，滿(mǎn)足新增光伏荷載0.15 kN/㎡要求。經(jīng)初步驗算，布置光伏板后屋面滿(mǎn)足要求。因此，本項目建設所選用的各廠(chǎng)房屋面布置太陽(yáng)能光伏方陣采用原有屋面承重是可行的，無(wú)需加固。

電纜防火

本工程為直流電纜，直流電流切斷困難，易引發(fā)火災。本工程按電力防火規程和國家消防法規，設置完備的消防措施：所有電纜均采用阻燃電纜，電纜溝分叉和進(jìn)出房屋處設防火墻，防火墻兩側電纜刷防火涂料，屏柜下孔洞采用防火隔板和防火料進(jìn)行封堵等。

過(guò)電壓保護

本工程在電池板站區不單獨裝設避雷針，采用原屋頂避雷針。

在逆變器內進(jìn)線(xiàn)回路裝有過(guò)電壓保護器可以防止單個(gè)電池板回路直擊雷和感應雷電波串至其他電池板回路，迅速釋放雷電波從而保護其他電池板不受雷電波損壞。

在逆變器內交、直流側均裝設有過(guò)電壓保護器，在低壓母線(xiàn)裝設有避雷器?？梢苑乐估纂姴ㄈ肭趾筒僮鬟^(guò)電壓。

防雷和接地

在光伏陣列中設避雷針,避雷針陰影對光伏組件的性能影響較大，根據《光伏(PV)發(fā)電系統過(guò)電壓保護導則》中有關(guān)條款的規定，擬在本電站光伏陣列中不再配置避雷針，主要通過(guò)太陽(yáng)電池陣列采取電池組件和支架與廠(chǎng)區接地網(wǎng)連接進(jìn)行直擊雷保護。

光伏陣列根據電站布置形成一個(gè)接地網(wǎng)，接地網(wǎng)與光伏電池組件基礎鋼筋焊接做接地，子方陣接地體焊接成網(wǎng)狀，各子方陣接地體相互連接。

為了保證設備和人身安全，全站接地網(wǎng)采用以水平接地體為主，并充分利用土建金屬基礎鋼筋支架作為自然接地體，接地電阻不大于4Ω，接地網(wǎng)應圓弧閉合，所有電氣設備均應接地，主接地網(wǎng)敷設于凍土層以下。接地網(wǎng)接地電阻滿(mǎn)足DL/T621《交流電氣裝置的接地》要求，并將接觸電勢和跨步電勢均限制在安全值以?xún)?。在每個(gè)配電室處設有垂直接地極，以便更好散流。每個(gè)電池板均接至水平接地網(wǎng)。

光伏電站并網(wǎng)點(diǎn)保護配置

并網(wǎng)斷路器側(即光伏并網(wǎng)柜側)裝設故障解列裝置，配置低周、低壓及高周、高壓解列功能，低壓解列應具備判斷短路功能和交流電壓斷線(xiàn)閉鎖功能。

防孤島保護

光伏電站應具備快速監測孤島且立即斷開(kāi)與電網(wǎng)連接的能力。

運營(yíng)維護

安全管理工作

光伏電站廠(chǎng)長(cháng)是光伏電站安全生產(chǎn)第一責任人，對光伏電站安全負全責。安全員負責日常安全培訓，各項檢修工作中安全措施檢查。光伏電站在嚴格執行“兩票三制”的同時(shí)，積極推選“危險點(diǎn)預控”和“工序卡”制度，把安全生產(chǎn)工作做嚴做細。逐步規范檢修程序，實(shí)現程序化作業(yè)，杜絕違章作業(yè)。

檢修維護工作

①在光伏電站各設備廠(chǎng)家提供的《維護手冊》基礎上，結合項目所在地的具體情況，增加相應維護內容，并把例行維護安排在光照較弱的時(shí)間，不僅利于維護工作的開(kāi)展，而且還減小了電量損失。

②在消化吸收《檢修手冊》、《運行手冊》等內容的前提下，從實(shí)踐出發(fā)，編制光伏電站《作業(yè)指導書(shū)》、《現場(chǎng)運行規程》，從檢驗型檢修向程序化檢修邁進(jìn)，制定檢修標準、規范檢修步驟，做到“應修必修、修必做好”。

③在故障檢修中，提高檢修質(zhì)量，縮短故障時(shí)間，減少故障停機時(shí)數。并采用“條形碼”巡視方法，不僅能夠做到巡視到位，而且變過(guò)去“以人管人”為“以科技手段管人”，敦促員工巡視到位，及時(shí)掌握設備的運行狀況，及早發(fā)現隱患，及時(shí)處理，有效避免故障的擴大。

采取的其他措施

①借鑒其他已運行的光伏電站的運行經(jīng)驗，光伏電站最難處理的是逆變器的故障。原因其一是這些設備占用資金較大，不易備;其二是一旦故障，電量損失大。針對這一問(wèn)題，我們采用定期檢查法，盡早發(fā)現問(wèn)題，“有備而戰”，把事故消滅在萌芽狀態(tài)。

②推廣技術(shù)監督在光伏發(fā)電行業(yè)中的運用。依據電力行業(yè)的9項技術(shù)監督標準，在光伏電站開(kāi)展技術(shù)監督工作，保證所有設備的正常工作狀態(tài)，避免惡性事件的發(fā)生。

③定期清洗太陽(yáng)電池受光面，增加電量水平。

來(lái)源：交谷太陽(yáng)能公眾號