光伏發(fā)電設(shè)計(jì) | 新能源丨光伏發(fā)電設(shè)計(jì)全流程解析
【項(xiàng)目建設(shè)原則】
1.了解當(dāng)?shù)毓夥?xiàng)目備案要求。
一般情況下,咨詢清楚是否需向能源局、住建局、供電局登記報(bào)備。登記報(bào)備內(nèi)容應(yīng)包含:光伏系統(tǒng)所在地、所有權(quán)人及對(duì)接聯(lián)系人、裝機(jī)容量、光伏組件類型與數(shù)量、安裝形式、安裝位置及安裝面積等信息。
2.光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)與總體建筑工程統(tǒng)一規(guī)劃,同步設(shè)計(jì),同步施工,同步驗(yàn)收。
【設(shè)計(jì)過程】
一.系統(tǒng)分類

一般情況下,需首先根據(jù)項(xiàng)目情況確認(rèn)光伏系統(tǒng)的類型,本篇文章介紹的系統(tǒng)類型為并網(wǎng)帶儲(chǔ)能裝置的光伏系統(tǒng)。
二、太陽能資源分析
地球上太陽能資源的分布與各地的緯度、海拔高度、地理狀況和氣候條件有關(guān)。資源度一般以全年總輻射量和全年日照總時(shí)數(shù)表示。我國總面積2/3以上地區(qū)年日照時(shí)數(shù)大于2000h,是太陽能資源豐富的國家,具有發(fā)展太陽能的優(yōu)越條件。
可將中國劃分為4個(gè)太陽能資源帶:
1)太陽能資源豐富帶:地區(qū)年平均太陽總輻射量達(dá)6700MJ/m2以上。這一地區(qū)主要為青海西部和西藏西部等地,尤以西藏西部最為豐富。
2)太陽能資源較富帶:地區(qū)年平均太陽總輻射量為5400~6700MJ/m2。這一地區(qū)主要包括青海東部、西藏東部、新疆南部、寧夏、甘肅北部、內(nèi)蒙古西部、云南西部等地。
3)太陽能資源一般帶:地區(qū)年平均太陽總輻射量為4200~5400MJ/m2。這一地區(qū)主要包括新疆北部、內(nèi)蒙古東部、山東、江西、河南、河北、黑龍江、吉林、遼寧、陜西、甘肅東南部、湖南、湖北、安徽、廣東、廣西、福建、浙江、江蘇、云南東部、海南、臺(tái)灣等地區(qū)。
4)太陽能資源貧乏帶:地區(qū)年平均太陽總輻射量小于4200MJ/m2。這類地區(qū)位于四川、貴州兩省部分地區(qū),是我國太陽能資源最少的地區(qū)。
三.設(shè)計(jì)容量計(jì)算
1.按照用電負(fù)荷總?cè)萘空急?,滿足規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)要求。
以南昌為例,根據(jù)項(xiàng)目總用電負(fù)荷確定光伏發(fā)電裝機(jī)容量:

根據(jù)電氣設(shè)計(jì)圖紙中的數(shù)據(jù),該項(xiàng)目中商業(yè)及辦公樓的用電總量及光伏安裝容量如下表:
1.按照配建面積計(jì)算。
以寧波為例,根據(jù)項(xiàng)目總用電負(fù)荷確定光伏發(fā)電配建面積:
總建筑面積≥15萬㎡的住宅小區(qū),配建指標(biāo)計(jì)算如下:
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ???表1?戶均光伏計(jì)算因子

住宅項(xiàng)目光伏組件配建總面積計(jì)算公式:S≥Exn,其中n—住宅總戶數(shù)。
四.設(shè)計(jì)系統(tǒng)
光伏發(fā)電系統(tǒng)一般包含光伏方陣、光伏匯流設(shè)備(包括光伏匯流箱、直流配電柜和直流電纜等)、逆變器、交流配電設(shè)備、升壓變、儲(chǔ)能及控制裝置、布線系統(tǒng)及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等設(shè)備組成。
1)光伏組件選擇
本篇文章中項(xiàng)目組件擬采用目前行業(yè)常用的270Wp多晶硅太陽能電池組件(晶硅太陽能光伏組件具有電池轉(zhuǎn)換效率高,穩(wěn)定性好,壽命長(zhǎng),與同等容量太陽能電池組件所占面積小,價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn));逆變器選用組串逆變器,并選擇配套交流配電柜。

圖1 多晶光伏組件圖
光伏組件串聯(lián)數(shù)量計(jì)算公式為:

其中:
KV—光伏組件的開路電壓溫度系數(shù);
KV’—光伏組件的工作電壓溫度系數(shù),如果產(chǎn)品無此數(shù)據(jù),用KV代替;
N—光伏組件的串聯(lián)數(shù)量(取整數(shù));
t—光伏組件工作條件下的極限低溫(℃),根據(jù)項(xiàng)目所在城市的氣象資料數(shù)據(jù)取值;
t’—光伏組件工作條件下的極限高溫(℃),根據(jù)項(xiàng)目所在城市的氣象資料數(shù)據(jù)取值;
Vdcmax—逆變器允許的最大直流輸入電壓(V);
Vmpptmax—逆變器MPPT的電壓最大值(V);
Vmpptmin—逆變器MPPT的電壓最小值(V);
Voc—光伏組件的開路電壓(V);
Vpm—光伏組件的工作電壓(V)。
由以上公式,并根據(jù)光伏并網(wǎng)逆變器滿載MPPT電壓范圍520~800Vdc及最大直流電壓1000Vdc,組件串列按照主要以19塊太陽能電池組件串聯(lián)進(jìn)行設(shè)計(jì),屋頂安裝的光伏陣列為5個(gè)串列;5個(gè)串列接入一臺(tái)光伏并網(wǎng)逆變器輸入端。根據(jù)光伏并網(wǎng)逆變器輸入端有2路MPPT通道,讓發(fā)電量大大提升,通道裝配5套輸入防水接線端子,即5個(gè)光伏串列直接接入一臺(tái)逆變器的MPPT通道,通道接入5個(gè)串列。
2)光伏陣列安裝角度計(jì)算
借助輔助設(shè)計(jì)軟件PVSYST進(jìn)行數(shù)據(jù)分析如下:

從上圖數(shù)據(jù)分析可知,進(jìn)行固定傾角安裝,全年獲得最大能效的角度為方位角為0,傾角為19度,但考慮安裝容量的最大化及與建筑的一體化,本次項(xiàng)目為南偏西16°安裝,與水平面傾角為19度。

? ? ? ? ? ? ? 圖2??光伏組件安裝示意圖(安裝間距D計(jì)算省略)
對(duì)于光伏發(fā)電的監(jiān)控、防雷接地、消防、對(duì)建筑/結(jié)構(gòu)/給排水/暖通空調(diào)等的相互提資可根據(jù)項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)參考正常工程設(shè)計(jì)即可,本文章不做說明。
【竣備驗(yàn)收】
一.分項(xiàng)驗(yàn)收:
1.新建項(xiàng)目光伏發(fā)電施工前,需對(duì)屋面防水驗(yàn)收完成。
2.既有項(xiàng)目光伏發(fā)電施工前,需對(duì)建筑、結(jié)構(gòu)、電氣等進(jìn)行全面查驗(yàn)并方案論證。
3.在光伏組件及方陣支架就位前,需完成支架、基座和框架的驗(yàn)收。
4.在建筑管道井封口前,需進(jìn)行相關(guān)預(yù)留管線的隱蔽工程驗(yàn)收。
5.在隱蔽工程隱蔽前,進(jìn)行施工工程質(zhì)量驗(yàn)收。
二.在光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)投產(chǎn)前,由具備相應(yīng)資質(zhì)的評(píng)估機(jī)構(gòu)進(jìn)行電能質(zhì)量檢測(cè),并出具電能質(zhì)量評(píng)估報(bào)告。
三.驗(yàn)收程序:
首先,建設(shè)單位成立驗(yàn)收小組,進(jìn)行竣工驗(yàn)收。第一階段為土建和安裝驗(yàn)收;第二階段為并網(wǎng)驗(yàn)收。
新建項(xiàng)目,光伏系統(tǒng)竣工后,進(jìn)行由建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、施工單位、監(jiān)理單位和供電部門等參與的專項(xiàng)驗(yàn)收。
既有項(xiàng)目,光伏系統(tǒng)竣工后,進(jìn)行由建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、施工單位、監(jiān)理單位和供電部門等參與的聯(lián)合竣工驗(yàn)收。
【其他說明事項(xiàng)】
一.光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)為專項(xiàng)設(shè)計(jì)。深化設(shè)計(jì)應(yīng)由原設(shè)計(jì)單位或不低于原設(shè)計(jì)單位資質(zhì)的設(shè)計(jì)單位進(jìn)行設(shè)計(jì)。
二.光伏發(fā)電專項(xiàng)設(shè)計(jì)應(yīng)報(bào)施工圖審查。
三.并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與驗(yàn)收應(yīng)與當(dāng)?shù)毓╇姴块T充分溝通確認(rèn)。
四.不同城市的要求可能會(huì)有區(qū)別,建議提前了解當(dāng)?shù)卣?/strong>。