【導(dǎo)讀】合肥屋頂光伏電站項(xiàng)目可行性研究報(bào)告

　　

【正文】 康。 第二節(jié) 項(xiàng)目技術(shù)方案 一、建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)體系 本項(xiàng)目所選的建筑為大型生產(chǎn)型廠房和可上人屋面，屋頂為彩鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)及鋼結(jié)構(gòu)。本工程擬在彩鋼屋頂?shù)谋砻娉?yáng)方向鋪設(shè) 太陽(yáng)電池組件，其建筑結(jié)構(gòu)不做改變，不增加維護(hù)結(jié)構(gòu)，鋪設(shè)的太陽(yáng)電池支架在屋頂上部與彩鋼板緊固連接，水泥屋面采用固定支架形式。 本項(xiàng)目安裝直接采用 A 與建筑物的鋼結(jié)構(gòu)連接，承重直接加到主框架上 。B 利用彩鋼瓦的筋條加裝專用支架； C 水泥屋面直接加裝，在建筑設(shè)計(jì)載荷內(nèi)；不會(huì)對(duì)屋面有直接影響，且光伏組件重量相對(duì)較輕，約 12~15kg/m2， 小于建筑物設(shè)計(jì)承重。 27 二、光伏發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計(jì)方案 設(shè)計(jì)依據(jù)及說(shuō)明 分布式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)工程項(xiàng)目的方案設(shè)計(jì)、產(chǎn)品供應(yīng)及工程實(shí)施主要參照下列標(biāo)準(zhǔn)： 關(guān)于實(shí)施金太陽(yáng)示范工程的通知 財(cái)建【 2021】 397 號(hào) ； 關(guān)于加強(qiáng)金太陽(yáng)示范工程和太陽(yáng)能光電建筑應(yīng)用示范工程建設(shè)管理的通知 財(cái)建〔 2021〕 662 號(hào) ； 《 中華人民共和國(guó)可再生能源法 》 ； IEC 603647712《建 筑電氣安裝 7712 部分》 ； 相關(guān)建筑物的荷重 ,建筑基準(zhǔn)法施行另第 84 條（固定荷重），第85 條（承載荷重），第 86 條（積雪荷重）以及第 87 條（風(fēng)荷重）的規(guī)定 ； IEC 62093《光伏系統(tǒng)中的系統(tǒng)平衡部件 設(shè)計(jì)鑒定》 ； IEC 609041《光伏器件第一部分 :光伏電流 電壓特性的測(cè)量》 ； IEC 609042《光伏器件第二部分 :標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)電池的要求》 ； DB37/T 7292021《光伏電站技術(shù)條件》 ； SJ/T 111271997《光伏（ PV）發(fā)電系統(tǒng)過(guò)電保護(hù)－導(dǎo)則》 ； CECS8496《太陽(yáng)光 伏電源系統(tǒng)安裝工程設(shè)計(jì)規(guī)范》 ； CECS 8596《太陽(yáng)光伏電源系統(tǒng)安裝工程施工及驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范》 ； GB229789《太陽(yáng)光伏能源系統(tǒng)術(shù)語(yǔ)》 ； GB5005794《建筑防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》 ； GB40641984《電氣設(shè)備安全設(shè)計(jì)導(dǎo)則》 ； GB 《半導(dǎo)體變流器 應(yīng)用導(dǎo)則》 ； GB/T 1400792《陸地用太陽(yáng)電池組件總規(guī)范》 ； GB/T 145491993《電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波》 ； 28 GB/T 155431995《電能質(zhì)量 三相電壓允許不平衡度》 ； GB/T 182102021《晶體硅光伏方陣 IV 特性的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量》 ； GB/T 184792021《地面用光伏（ PV）發(fā)電系統(tǒng) 概述和導(dǎo)則》 ； GB/T190642021《家用太陽(yáng)能光伏電源系統(tǒng)技術(shù)條件和試驗(yàn)方法》 ； GB/T 199392021《光伏系統(tǒng)并網(wǎng)技術(shù)要求》 ； GB/T 199642021《光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》 ； GB/T 202162021《光伏（ PV）系統(tǒng)電網(wǎng)接口特性》 ； GB/T 205142021《光伏系統(tǒng)功率調(diào)節(jié)器效率測(cè)量程序》 。 光伏建筑一體化設(shè)計(jì) 光伏建筑一體化指在建筑外圍護(hù)結(jié) 構(gòu)的表面安裝光伏組件提供電力，同時(shí)作為建筑結(jié)構(gòu)的功能部分，取代部分傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)如屋頂板、瓦、窗戶、建筑立面、遮雨棚等，也可以做成光伏多功能建筑組件，實(shí)現(xiàn)更多的功能，如光伏光熱系統(tǒng)、與照明結(jié)合、與建筑遮陽(yáng)結(jié)合等。根據(jù)光伏方陣與建筑結(jié)合的方式不同，光伏建筑一體化可分為兩大類：一類是光伏方陣與建筑的結(jié)合。這種方式是將光伏方陣依附于建筑物上，建筑物作為光伏方陣載體，起支承作用。另一類是光伏方陣與建筑的集成。這種方式是光伏組件以一種建筑材料的形式出現(xiàn)，光伏方陣成為建筑不可分割的一部分。如光電瓦屋頂、光電幕墻和光電采光 頂?shù)?。在這兩種方式中，光伏方陣與建筑的結(jié)合是一種常用的形式，特別是與建筑屋面的結(jié)合。由于光伏方陣與建筑的結(jié)合不占用額外的地面空間，是光伏發(fā)電系統(tǒng)在城市中廣泛應(yīng)用的最佳安裝方式，因而倍受關(guān)注。光伏方陣與建筑的集成是 BAPV 的一種高級(jí)形式，它對(duì)光伏組件的要求較高。光伏組件不僅要滿足光伏發(fā)電的功能要求同時(shí)還要兼顧建筑的基本功能要求 29 從建筑、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)角度來(lái)看，光伏一建筑一體化有以下諸多優(yōu)點(diǎn)： ①聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)光伏陣列一般安裝在閑置的屋頂或墻面上，無(wú)需額外用地或增建其他設(shè)施，適用于人口密集的地方使用。這對(duì)于土地昂貴的城市 建筑尤其重要。 ②可原地發(fā)電、原地用電，在一定距離范圍內(nèi)可以節(jié)省電站送電網(wǎng)的投資。對(duì)于聯(lián)網(wǎng)戶用系統(tǒng)，光伏陣列所發(fā)電力既可供給本 建筑物負(fù)載使用，也可送入電網(wǎng)。在陰雨天、夜晚或光強(qiáng)很小的時(shí)候，負(fù) 載可由電網(wǎng)供電。由于有光伏陣列和公共電網(wǎng)共同給負(fù)載供應(yīng)電力，增加了供電的可靠性。 ③夏季，處于日照時(shí)，由于大量制冷設(shè)備的使用，形成電網(wǎng)用電高峰。而這時(shí)也是光伏陣列發(fā)電最多的時(shí)候。光伏建筑一體化系統(tǒng)除保證自身建筑用電外，還可以向電網(wǎng)供電，從而緩解高峰電力需求。 ④由于光伏陣列安裝在屋頂和墻壁等外圍護(hù)結(jié)構(gòu)上，吸收太陽(yáng)能、轉(zhuǎn)化 為電能大大降低了室外綜合溫度，減少了墻體得熱和室內(nèi)空調(diào)冷負(fù)荷，既節(jié)省了能源，又利于保證室內(nèi)的空氣品質(zhì)。 ⑤避免了由于使用一般化石燃料發(fā)電所導(dǎo)致的空氣污染和廢渣污染，這對(duì)于環(huán)保要求嚴(yán)格的今天與未來(lái)更為重要。 ⑥由于光伏電池的組件化，光伏陣列安裝起來(lái)很簡(jiǎn)便，而且可以任意選擇發(fā)電容量。 BAPV 的關(guān)鍵技術(shù)主要有以下幾個(gè)方面：（ 1）與景觀、建筑結(jié)合的光伏電站設(shè)計(jì)和建設(shè)；（ 2）電站主要設(shè)備光伏組件、控制逆變器等產(chǎn)品；（ 3） 100 kVA 以下的系列化與用戶側(cè)低壓電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行的并網(wǎng)控制逆變器的研制以及在電站中的實(shí)際應(yīng)用； （ 4）光伏陣列與建筑集成的優(yōu)化；（ 5）太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)與建筑物的一體化設(shè)計(jì)；（ 6）光 30 伏陣列在建筑物屋頂上的安裝結(jié)構(gòu)與工藝設(shè)計(jì)、線路設(shè)計(jì)與配線、防雷保護(hù)、光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)等。 BAPV 應(yīng)當(dāng)在建筑設(shè)計(jì)之初就開(kāi)始考慮。除了考慮 BAPV 的建筑特性，還要考慮發(fā)電量的影響因素。研究 BAPV 技術(shù)的任一領(lǐng)域，都要解決 2 個(gè)核心問(wèn)題：光伏電池的安裝位置、遮擋因素。 國(guó)外光伏發(fā)電已經(jīng)完成了初期開(kāi)發(fā)和示范階段，正在向大批量生產(chǎn)和規(guī)模應(yīng)用發(fā)展，各國(guó)一直在通過(guò)改進(jìn)工藝、擴(kuò)大規(guī)模、開(kāi)拓市場(chǎng)等，大力降低光伏電池的制造成本和提高其發(fā)電效率 。我國(guó)近年來(lái)光伏建筑一體化系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)也取得了很大的發(fā)展，在北京、上海等地相繼建成了一批具有代表性的光伏建筑一體化工程，同時(shí)也推動(dòng)了國(guó)內(nèi)光伏建筑一體化領(lǐng)域的發(fā)展。 本工程為建筑物附加光伏發(fā)電系統(tǒng)。在已有建筑物上安裝太陽(yáng)電池組件，不改變?cè)薪ㄖ锏慕ㄖO(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)。 項(xiàng)目在彩虹集團(tuán) 合肥 工業(yè)園 區(qū)內(nèi) 彩虹 液晶玻璃 公司 廠房、 彩虹 光伏玻璃 公司 廠房、 合肥 鑫虹公司 廠房屋頂上建成光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。這幾部分可利用面積共計(jì) 約 17 萬(wàn) 平米 ，可鋪設(shè)太陽(yáng) 能 電池組件容量為 。 并網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 本項(xiàng)目發(fā)電系統(tǒng)由于分散在廠區(qū) 內(nèi)，若采取分塊發(fā)電集中并網(wǎng)需單獨(dú)建設(shè)配電房，而且線路敷設(shè)也很復(fù)雜，工程難度很大。 所以 采用分塊發(fā)電，就近 并網(wǎng) 的方式 。 這種方式是國(guó)家目前大力推廣的分布式發(fā)電系統(tǒng)。 本項(xiàng)目發(fā)電區(qū)域分散，因此，監(jiān)控部分采取分塊監(jiān)控，各發(fā)電區(qū)域分別配置獨(dú)立的監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)配置一臺(tái)環(huán)境檢測(cè)儀，檢測(cè)環(huán)境溫度、風(fēng)向、光照等環(huán)境數(shù)據(jù)。并網(wǎng)運(yùn)行期間數(shù)據(jù)采集器采集并網(wǎng)逆變 31 器、匯流箱和環(huán)境監(jiān)測(cè)的運(yùn)行狀態(tài)，數(shù)據(jù)采集器對(duì)外提供 RS485 接口，通過(guò) RS485 總線與并網(wǎng)逆變器、匯流箱、環(huán)境監(jiān)測(cè)進(jìn)行通訊，將相關(guān)數(shù)據(jù)和信息通過(guò) RS485 總線提供給站控層的監(jiān)控 系統(tǒng)。通過(guò)站控層可實(shí)現(xiàn)對(duì)逆變器和匯流箱運(yùn)行狀況監(jiān)控。通過(guò)大屏幕 LED 顯示逆變器的輸出電壓、電流、功率、日發(fā)電量和項(xiàng)目所在地光照度、環(huán)境溫度、二氧化碳減排量等參數(shù)。通過(guò)顯示電站發(fā)電量和環(huán)境參數(shù)，可體現(xiàn)我們 公司在新能源利用和節(jié)能減排方面的示范效應(yīng)。 匯流箱匯流箱匯流箱匯流箱逆變器逆變器逆變器逆變器交 流防 雷配 電裝 置及 計(jì)量監(jiān) 控 裝 置用 戶 側(cè) 電 網(wǎng) 圖 61 并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)示意圖 主要產(chǎn)品部件及性能參數(shù) 1） 并網(wǎng)逆變器選型 逆變器是連接光伏陣列和電網(wǎng)的關(guān)鍵部件，它完成控制光伏陣列最大功率點(diǎn)運(yùn)行和向電網(wǎng)注入正弦電流兩大主要任務(wù)。逆變器要與電網(wǎng)連接，必須滿 足電網(wǎng)電能質(zhì)量、防止孤島效應(yīng)和安全隔離接地的三個(gè)要求。 光伏陣列對(duì)逆變器的要求 32 由于日照強(qiáng)度和環(huán)境溫度都會(huì)影響光伏陣列的功率輸出，因此必須通過(guò)逆變器的調(diào)節(jié)使光伏陣列輸出電壓趨近于最大功率點(diǎn)輸出電壓，以保證光伏陣列在最大功率點(diǎn)運(yùn)行而獲得最大能源。 并網(wǎng)逆變器的組成單元 ① DC/DC 單元。該單元完成太陽(yáng)能電池陣列的電壓提升，同時(shí)對(duì)太陽(yáng)能電池板進(jìn)行最大功率跟蹤控制（ MPPT）。 ② DC/AC 單元。該單元工作在電流控制模式，在 PWM 的控制下，使電流和電網(wǎng)的電壓保持同步，把電能饋送到電網(wǎng)。 ③ I/O 單元。該單元把來(lái)自 電流傳感器的信號(hào)和主回路中的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)變成 DSP 板可以處理的信號(hào)，并把 DSP 輸出的開(kāi)關(guān)信號(hào)和 PWM信號(hào)輸出的相應(yīng)的繼電器或功率元件。 ④ DSP 單元。該單元是并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的控制核心， DSP 單元完成全部并網(wǎng)運(yùn)算和控制功能，并能夠通過(guò)串行總線向顯示板發(fā)送系統(tǒng)運(yùn)行信息。 ⑤電源單元。把太陽(yáng)能電池的高壓輸入轉(zhuǎn)化為多路電壓電源，供DSP 單元、 I/O 單元、傳感器等使用。 太陽(yáng)能發(fā)電對(duì)電站系統(tǒng)的安全 、 質(zhì)量、可靠性等都有很高的要求，而逆變器作為光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的核心，其質(zhì)量和穩(wěn)定性直接影響光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電質(zhì)量和系統(tǒng)穩(wěn)定性。 本 系統(tǒng)擬采用通過(guò)國(guó)際認(rèn)證的并網(wǎng)逆變器 ，逆變器參數(shù)如下： 33 表 61 逆變器技術(shù)參數(shù) ① 500kW 逆變器部分技術(shù)參數(shù) GSG500KTTLV 直 流 輸 入 最大直流輸入功率 (kWp) 550 最大方陣開(kāi)路電壓（ Vdc） 850 推薦方陣開(kāi)路電壓（ Vdc） 720 最大方陣輸入電流（ A） 1250 MPPT范圍 (Vdc) 440～ 800 直流電壓紋波 Vpp 10% 輸入接線途徑 /最大輸入路數(shù) 銅排 /16 輸入接線最大線徑（ mm178。） 120 交 流 輸 出 額定交流輸出功率 (kW) 500 最大交流輸出功率（ kW） 541 額定電網(wǎng)電壓（ Vac） 270 允許電網(wǎng)電壓（ Vac） 240～ 300 額定電網(wǎng)頻率（ Hz） 50 允許電網(wǎng)頻率（ Hz） 47～ 功率因數(shù) ≥ （額定功率） 電流總諧波畸變率 THD（ %） 3%（額定功率） 輸出接線途徑 /最大輸出路數(shù) 銅排 /6 輸出接線最大線徑（ mm178。） 120 系 統(tǒng) 最大效率（ %） % 歐洲效率（ %） % 隔離方式 無(wú)變壓器 夜間自耗電（ W） 80 MPPT精度 99% 過(guò)載運(yùn)行 自動(dòng)調(diào)整運(yùn)行峰值 孤島效應(yīng)保護(hù) Vac； Fac 電磁兼容性 IEC6100061/2/3/4 電網(wǎng)干擾 IEC6100032/3 電網(wǎng)檢測(cè) DIN VDE 0126 防護(hù)等級(jí) IP20(室內(nèi) ) 使用環(huán)境溫度 — 20℃～ 55℃（ 50℃降額） 存儲(chǔ)溫度 20℃～ +65℃ 使用環(huán)境濕度 0~95%（不結(jié)露） 冷卻方式 強(qiáng)制風(fēng)冷 噪聲 ≤ 65dB 海拔高度 3000m 時(shí)，開(kāi)始降額 顯示與通訊 顯示方式 觸摸屏 通訊接口 RS485。RS232 機(jī)械參數(shù) 參考尺寸（深寬高， mm） 800x3400x2100 參考重量（ kg） 1876 34 ② 250KW 逆變器部分技術(shù)參數(shù) GSG250KTTTV 直 流 輸 入 最大直流輸入功率 (kWp) 275 最大方陣開(kāi)路電壓（ Vdc） 850 推薦方陣開(kāi)路電壓（ Vdc） 720 最大方陣輸入電流（ A） 625 MPPT 范圍 (Vdc) 440～ 800 直流電壓紋波 Vpp 10% 輸入接線途徑 /最大輸入路數(shù) 銅 排 /2 輸入接線最大線徑（ mm178。） 120 交 流 輸 出 額定交流輸出功率 (kW) 250 最大交流輸出功率（ kW） 額定電網(wǎng)電壓（ Vac） 400 允許電網(wǎng)電壓（ Vac） 330～ 450 額定電網(wǎng)頻率（ Hz） 50 允許電網(wǎng)頻率（ Hz） 47～ 功率因數(shù) ≥ （額定功率） 電流總諧波畸變率 THD（ %） 3%（額定功率） 輸出接線途徑 /最大輸出路數(shù) 銅排 /2 輸出接線最大線徑（ mm178。） 120 系統(tǒng) 最大效率（ %） % 歐洲效率（ %） % 隔離方式 工頻變壓器隔離 夜間自耗電（ W） 80 MPPT 精度 99% 過(guò)載運(yùn)行 自動(dòng)調(diào)整運(yùn)行峰值 孤島效應(yīng)保護(hù) Vac； Fac 電磁兼容性 IEC6100061/2/3/4 電網(wǎng)干擾