【正文】 cos15= kn/m2； 抗拔計(jì)算的安全系數(shù)為 ，從而所需的抗拔力為： =； 根據(jù)以上計(jì)算數(shù)據(jù)可知，每平米所需抗拔力約為 ，即支架、太陽(yáng)能光伏板和配重塊的合計(jì)重量為 258 kg/m2。 綜上所述，現(xiàn)有屋面 2kn/m2 活荷載不能滿(mǎn)足布置太陽(yáng)能光 伏組件的荷載要求，需要對(duì)建筑物屋面進(jìn)行加固處理。支架受力簡(jiǎn)圖如下圖所示： 中廣核太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)有限公司 大亞灣太陽(yáng)能屋頂 500kW 示范項(xiàng)目實(shí)施方案 9 圖 32 支架受力簡(jiǎn)圖（方案二） 由于平鋪 時(shí) 光伏組件 支架受風(fēng)荷載作用的面積很小且屋面周邊女兒墻遮擋，風(fēng)荷載對(duì)支架產(chǎn)生的水平力可忽略不計(jì) , 風(fēng)荷載對(duì) 光伏組件 支架不產(chǎn)生上拔力或下壓力 ，太陽(yáng)能光伏支架傳到屋面的荷載僅為支架和太陽(yáng)能光伏組件的自重。根據(jù)現(xiàn)有屋面結(jié)構(gòu)圖初步判斷，現(xiàn)有屋面結(jié)構(gòu)初步判斷可不進(jìn)行加固。 所以本設(shè)計(jì)中太陽(yáng)能 光伏組件 支架 推薦采用平鋪支架方案。 1） 次梁計(jì)算：（受力簡(jiǎn)圖如下圖所示） 次梁最大線(xiàn)荷載標(biāo)準(zhǔn)值： = kn/m 次梁最大線(xiàn)荷載設(shè)計(jì)值： = kn/m 次梁跨距均為 (主梁間距 ) 中廣核太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)有限公司 大亞灣太陽(yáng)能屋頂 500kW 示范項(xiàng)目實(shí)施方案 10 圖 33 次梁荷載設(shè)計(jì) 根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，經(jīng)計(jì)算：選取等邊角鋼 L50x6 2） 主梁計(jì)算：（受力簡(jiǎn)圖如下圖所示） 次梁自重傳自主梁荷載： 次梁傳到主梁的總荷載為： = kn 圖 34 主梁荷載設(shè)計(jì) 根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，經(jīng)計(jì)算：選取等邊角鋼 L50x6 3） 支柱計(jì)算：（受力簡(jiǎn)圖如下圖所示） 圖 35 支柱荷載設(shè)計(jì) 如圖所示，主梁分到每根支柱的軸 力為 (含主梁自重 ) 根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，經(jīng)計(jì)算：選取等邊角鋼 : L50x6 4） 為便于支架安裝，在橫向兩柱之間設(shè)置底框鋼梁。 5） 屋頂太陽(yáng)能光伏支架最終傳到樓面荷載計(jì)算： 每根支架底框梁受上部荷載面積為： = m2 太陽(yáng)能板荷載為： = kn 次梁荷載為： 4 = kg = 中廣核太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)有限公司 大亞灣太陽(yáng)能屋頂 500kW 示范項(xiàng)目實(shí)施方案 11 主梁荷載為： = kg = 柱荷載為： 2 = kg = 底框梁荷載為： = kg = 每根底框梁傳樓面總荷載： 底框梁長(zhǎng)為 m，底框梁傳樓面線(xiàn)荷載為 。 太陽(yáng)能電池組件支架方案的設(shè)計(jì)原則從以下幾點(diǎn)考慮： ? 太陽(yáng)能電池組件支架采用平鋪水平鋼支架， 支架設(shè)計(jì)不考慮風(fēng)荷載作用，僅考慮自重及雪荷載的豎向荷載作用，支架各部分按構(gòu)件進(jìn)行相關(guān)計(jì)算及截面選型，支架設(shè)計(jì)做到安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理。 ? 支架鋼材選用：經(jīng)計(jì)算，太陽(yáng)能電池組件支架次梁、主梁、柱均選用角鋼；支架底框梁選用熱軋普通槽鋼。 ? 太陽(yáng)能電池組件鋼支架材料均采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的型鋼；為方便電池組件的安裝檢修及更換，組件與支架之間采用螺栓連接；太陽(yáng)能電池組件鋼支架所有構(gòu)件防腐均采用熱鍍鋅處理。其中，電池組件到逆變 器的電氣系統(tǒng)稱(chēng)為光伏發(fā)電單元系統(tǒng)； 輸配電交流系統(tǒng)是常規(guī)輸配電系統(tǒng)。光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的原理示意如圖 36 所示。 圖 36 太陽(yáng)能并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)示意圖 光伏電站的容量組成可以根據(jù)項(xiàng)目建設(shè)條件、電池組件的技術(shù) 水平和供貨狀況來(lái)確定。為了方便電站運(yùn)行管理，本報(bào)告設(shè)計(jì)全站 500kWp 只采用單一的晶體硅太陽(yáng)電池組件（全部太陽(yáng)電池組件穩(wěn)定效率下標(biāo)稱(chēng)功率的代數(shù)和為），并對(duì)應(yīng)采用平鋪固定支架安裝。 ? 電站輸配電交流系統(tǒng)： 指逆變器交流輸出側(cè)到 配電母線(xiàn)段，包括交流防雷配電柜、 開(kāi)中廣核太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)有限公司 大亞灣太陽(yáng)能屋頂 500kW 示范項(xiàng)目實(shí)施方案 13 關(guān)柜及母線(xiàn)、 斷路器等。 ? 附屬輔助系統(tǒng)： 包括本光伏電站需要的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、站用電源系統(tǒng)等附屬輔助系統(tǒng)。 ? 光伏發(fā)電分系統(tǒng)： 通過(guò)一臺(tái)交流防雷配電柜并接一臺(tái)或多臺(tái)逆變器（即光伏發(fā)電單元系統(tǒng)）所構(gòu)成的發(fā)電系統(tǒng)稱(chēng)為光伏發(fā) 電分系統(tǒng)。 本電站采用 5kW 單相逆變器 或 10kW 三相逆變器， 經(jīng) 母線(xiàn)匯總后并網(wǎng)，其電站發(fā)電系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)有：光伏發(fā)電單元系統(tǒng)、光伏發(fā)電分系統(tǒng)，并最終構(gòu)成一座光伏發(fā)電站。 3）光伏系統(tǒng)技術(shù)方案設(shè)計(jì) 光伏發(fā)電系統(tǒng)的總體技 術(shù)方案主要由兩大部分組成：太陽(yáng)電池組件及其方陣到逆變器之間的光伏發(fā)電系統(tǒng)（稱(chēng)為直流系統(tǒng)）、交流匯流并網(wǎng)系統(tǒng)。 以中廣核太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)有限公司 大亞灣太陽(yáng)能屋頂 500kW 示范項(xiàng)目實(shí)施方案 14 A1 宿舍樓 (枇杷軒 )為例， 光伏發(fā)電分系統(tǒng)電氣接線(xiàn)如圖 37： 圖 37 光伏發(fā)電分系統(tǒng)電氣接線(xiàn)圖 ? 并網(wǎng)接入方案 太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)在 380V 并網(wǎng)時(shí)，太陽(yáng)能發(fā)出的電能優(yōu)先被本地 負(fù)荷消耗，因太陽(yáng)能發(fā)電功率與負(fù)載用電功率不一定匹配（如節(jié)假日或中午，太陽(yáng)能發(fā)電功率可能出現(xiàn)大于本地負(fù)荷的用電功率），多余的電能將通過(guò) 380V 配電變壓器向10kV 電網(wǎng)逆流，其逆流的電能將被 10kV 電網(wǎng)消耗。 中廣核太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)有限公司 大亞灣太陽(yáng)能屋頂 500kW 示范項(xiàng)目實(shí)施方案 15 目前在國(guó)內(nèi)的用戶(hù)側(cè)光伏并網(wǎng)系統(tǒng)，電力部門(mén)通常要求太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)自發(fā)自用，即所謂的 “并網(wǎng)不上網(wǎng) ”，不允許多余的電能饋入電網(wǎng)，要求在 380V 低壓側(cè)增加防逆流裝置。 此階段暫無(wú)接入系統(tǒng)報(bào)告，根據(jù)本項(xiàng)目 500kWp 并網(wǎng)光伏電站的組成，電氣主接線(xiàn)擬推薦方案如下： 500kWp光伏發(fā)電系統(tǒng)分成兩個(gè)并網(wǎng)接入點(diǎn)，每個(gè)并網(wǎng)點(diǎn)的光伏發(fā)電功率約為 250kW。 南區(qū) 10kV 變電所共有 5 個(gè)變壓器，濱海小 區(qū)內(nèi)的各個(gè)宿舍樓從南區(qū)變電所的 5 段 的母線(xiàn)取電，根據(jù)現(xiàn)階段業(yè)主提供的 統(tǒng)計(jì) 資料， 在 2020 年中南區(qū)變電所 5 個(gè)變壓器的一天內(nèi)的平均負(fù)荷情況如表 31 所示： 表 31 南區(qū)變 電所變壓器的負(fù)荷情況（單位： kW） 時(shí)間 1變壓器 2變壓器 3變壓器 4變壓器 5變壓器 7:30 10:00 13:50 20:00 上表中的數(shù)據(jù)是 2020 年 統(tǒng)計(jì)平均值，由表中的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看到， 5 變壓器的綜合負(fù)荷較大，但 3 變壓器 13： 50 時(shí)負(fù)荷很小，而此時(shí)正是光伏發(fā)電能力較強(qiáng)的時(shí)間，不適合接入。對(duì)于容量為 500kW 的光伏系統(tǒng)，考慮系統(tǒng)損耗后在 13 點(diǎn)左右能達(dá)到的最高功率約為350kW。因此可以認(rèn)為光伏系統(tǒng)的發(fā)電量可以得到小區(qū)的充分利用，而且不會(huì)有明顯過(guò)量的盈余對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊。 ? 電站電氣系統(tǒng)集成及其特點(diǎn) 本項(xiàng)目電氣系統(tǒng)由電池組件到逆變器的各 個(gè)獨(dú)立單元系統(tǒng)與并網(wǎng)接入系統(tǒng)組成?？煞謩e實(shí)施建設(shè)，運(yùn)行與維護(hù)管理方便，故障檢修時(shí)也不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。 圖 38 為250kW 光伏發(fā)電系統(tǒng)總體技術(shù)方案框圖。防逆流控制器柜通過(guò)互感器（ CT）測(cè)量電網(wǎng)側(cè)的正向電流，計(jì)算出電網(wǎng)正向功率，采用 RS485 或以太網(wǎng)通訊方式調(diào)節(jié)并網(wǎng)逆變器的輸出功率，達(dá)到光伏系統(tǒng)不出現(xiàn)逆向功率，如果光伏系統(tǒng)的發(fā)電功率大于設(shè)定的控制功率，則防逆流控制器柜將立即斷開(kāi)與電網(wǎng)連接的主回路，防止逆流的產(chǎn)生。根據(jù)廠(chǎng)區(qū)已建成的 10kV 變電所 10kV 開(kāi)關(guān)柜的備用回路情況，擬分別接入 5 廠(chǎng)用變的低壓側(cè)。 ? 交流配電柜： 柜內(nèi)配框架斷路器或塑殼斷路器，進(jìn)出線(xiàn)均為三相斷路器，共 2 面 。 ? 低壓隔離變 ： 干式變壓器，與逆變器容量匹配，共 23 臺(tái)。 （ c） 電氣設(shè)備布置 逆變器、 交流配電箱均布置在每棟樓的屋 頂上 。 （ d） 照明及檢修 ? 照明 站內(nèi)主控室照明分為正常和事故照明兩種方式，正常時(shí)由交流供電；當(dāng)交流電源消失后，事故照明系統(tǒng)經(jīng)交直流切換裝置自動(dòng)切換至直流供電。 ? 檢修 中廣核太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)有限公司 大亞灣太陽(yáng)能屋頂 500kW 示范項(xiàng)目實(shí)施方案 18 每棟樓屋頂上布置的光伏電池方陣所需檢修電源可由各棟樓 統(tǒng)取得。 vii. 全 站采用阻燃電纜。 x. 墻洞、盤(pán)柜箱底部開(kāi)孔處、電纜管兩端、電纜溝進(jìn)入建筑物入口處等采用防火封堵。 ? 感應(yīng)雷防護(hù)： 本項(xiàng)目擬采取接地、分流、屏蔽、均壓等電位等方法對(duì)感應(yīng)雷進(jìn)行有效的防護(hù)，以保證人身和設(shè)備的安全。 中廣核太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)有限公司 大亞灣太陽(yáng)能屋頂 500kW 示范項(xiàng)目實(shí)施方案 19 太陽(yáng)能電池板鋁合金外 框上留有用于安裝接地線(xiàn)的螺栓孔位置，施工時(shí)采用專(zhuān)用絕緣接地線(xiàn)將電池鋁合金外框和電池板支架可靠導(dǎo)通即可。 在屋頂上布置的太陽(yáng)能電池組件支架應(yīng)采用扁鋼可靠連接，至少兩點(diǎn)接入至地下主地網(wǎng)。 ? 屏蔽： 在光伏電站，太陽(yáng)能電池板是在露天環(huán)境下擺放的，因此屏蔽主要是針對(duì)控制室、電纜等電氣設(shè)備而采取的減少電磁波破壞的基本措施。 ? 電氣二次保護(hù)設(shè)計(jì) 本項(xiàng)目為 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，本節(jié)主要從逆變器的工作及保護(hù)原理及防逆流裝置的保護(hù)動(dòng)作原理分析說(shuō)明。光伏并網(wǎng)逆變器是自動(dòng)運(yùn)行的，無(wú)需人為操作，其內(nèi)部 有高精度 DSP 控制單元，在線(xiàn)監(jiān)測(cè)光伏陣列輸入側(cè)和交流電網(wǎng)側(cè)的實(shí)時(shí)狀態(tài)。下圖為本項(xiàng)目擬選并網(wǎng)逆變器的工作模式轉(zhuǎn)換圖： 中廣核太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)有限公司 大亞灣太陽(yáng)能屋頂 500kW 示范項(xiàng)目實(shí)施方案 20 圖 39 并網(wǎng)逆變器的工作模式轉(zhuǎn)換圖 并網(wǎng)逆變器內(nèi) 部的 DSP 控制單元，在線(xiàn)監(jiān)測(cè)光伏陣列輸入側(cè)和交流電網(wǎng)側(cè)的實(shí)時(shí)狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)某種故障時(shí)，逆變器將在極短的時(shí)間內(nèi)斷開(kāi)接觸器，自動(dòng)脫開(kāi)電網(wǎng)，逆變器進(jìn)入停機(jī)模式并報(bào)警。當(dāng)逆變器出現(xiàn)故障或直流系統(tǒng)及交流系統(tǒng)不滿(mǎn)足并網(wǎng)條件時(shí)，逆變器將進(jìn)入停機(jī)模式，并發(fā)出并網(wǎng)接觸器脫開(kāi)指令，從而實(shí)現(xiàn)逆變器與電網(wǎng)的切除。 并網(wǎng)逆變器的交流輸出側(cè)配有交流斷路器，可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)分 /合閘，斷開(kāi)逆變器與電網(wǎng)的連接回路，并且可要求逆變器廠(chǎng)家在直流輸入側(cè)也配有斷路器。下表為光伏并網(wǎng)逆變器主要保護(hù)功能介紹 及 主要保護(hù)功能動(dòng)作原理。 電網(wǎng)過(guò)壓保護(hù) 軟件實(shí)時(shí)采樣輸出側(cè)的三相交流電壓， 當(dāng)任一相輸出電壓超過(guò)設(shè)定電壓值時(shí)，逆變器停止工作，同時(shí)斷開(kāi)與電網(wǎng)的物理連接，直到電網(wǎng)電壓恢復(fù)到設(shè)定窗口內(nèi)，逆變器自動(dòng)重新啟動(dòng) 電網(wǎng)欠壓保護(hù) 軟件實(shí)時(shí)采樣輸出側(cè)的三相交流電壓，當(dāng)任一相輸出電壓超過(guò)設(shè)定電壓下限值時(shí)，逆變器停止工作，同時(shí)斷開(kāi)與電網(wǎng)的物理連接，直到電網(wǎng)電壓恢復(fù)到設(shè)定窗口內(nèi)，逆變器自動(dòng)重新啟動(dòng)。 電網(wǎng)欠頻保 護(hù) 軟件實(shí)時(shí)采樣輸出側(cè)的三相交流電壓幅值及頻率，當(dāng)任一相輸出頻率低于設(shè)定頻率下限值時(shí)，逆變器停止工作，同時(shí)斷開(kāi)與電網(wǎng)的物理連接，直到電網(wǎng)頻率恢復(fù)到設(shè)定窗口內(nèi)，逆變器自動(dòng)重新啟動(dòng)。逆變器關(guān)機(jī)，斷開(kāi)與電網(wǎng)的物理連接，直到電網(wǎng)恢復(fù)到設(shè)定窗口內(nèi)，逆變器自動(dòng)重新啟動(dòng)。由于近端短路，逆變器輸出電壓幾乎為零，逆變器判斷電網(wǎng)短路，立即關(guān)閉逆變器斷開(kāi)與電網(wǎng)的物理連接，直到電網(wǎng)恢復(fù)到設(shè)定窗口內(nèi)，逆變器自動(dòng)重新啟動(dòng)。 接地故障保護(hù) 系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測(cè)逆變器系統(tǒng)輸入正極、負(fù)極對(duì)地的絕緣電阻，當(dāng)絕緣電阻降低到設(shè)定值，系統(tǒng)報(bào)出接地故障，并關(guān)閉逆變器，此故障需人工干預(yù)解除。 中廣核太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)有限公司 大亞灣太陽(yáng)能屋頂 500kW 示范項(xiàng)目實(shí)施方案 23 正、負(fù)極性反接保護(hù) 當(dāng)輸入 PV 極性接反時(shí)，在逆變器控制電路上電后檢測(cè)輸入電壓異常，不滿(mǎn)足開(kāi)機(jī)條件，系統(tǒng)不會(huì)啟動(dòng)，并斷開(kāi)與輸入端的物理連接。 （ b） 防逆流裝置工作及保護(hù)原理 目前，針對(duì)低壓配電網(wǎng)側(cè)的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，一般電網(wǎng)公司通常要求光伏并網(wǎng)系統(tǒng)為不可逆流發(fā)電系統(tǒng)，即光伏并網(wǎng)系統(tǒng)所發(fā)的電由本地負(fù)荷消耗，多余的電不允許通過(guò)低壓配電變壓器向上級(jí)電網(wǎng)逆向送電。 下圖為光伏并網(wǎng)系統(tǒng)原理框圖。 注： Pr 和 Tr 的設(shè)置參照關(guān)于印發(fā)《國(guó)家電網(wǎng)公司光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定（試行）》 文件中 “ 逆功率保護(hù) 當(dāng)光伏電站設(shè)計(jì)為不可逆并網(wǎng)方式時(shí)，應(yīng)配置逆向功率保護(hù)設(shè)備。 ”中的規(guī)定設(shè)置，也可以根據(jù)供電公司具體要求進(jìn)行設(shè)定?？刂七^(guò)程分以下情況： 當(dāng) PtPs 時(shí)，即負(fù)載的耗電量大于發(fā)電量與 Ps 之和，此時(shí)逆變器為全功率工作，逆變器發(fā)電功率增加， Pt 值減小，直到 Pt=Ps； 當(dāng) 0PtPs 時(shí) , 逆變器開(kāi)始限功率工作，控制器發(fā)出指令，讓逆變器按功率從大到小依次降功率，直到 Pt=Ps； 當(dāng) PrPt0 時(shí)，逆變器執(zhí)行關(guān)機(jī)操作，控制器發(fā)出指令，讓逆變器按功率從大到小依次關(guān)機(jī)，減小逆功率，使系統(tǒng)運(yùn)行恢復(fù)到狀態(tài) 2； 當(dāng) Pt≤Pr 時(shí)，即逆功率的絕對(duì)值超過(guò)設(shè)定的 Pr 值，且時(shí)間超過(guò)設(shè)定值 Tr 時(shí)，防逆流接觸器跳脫，逆變器的交流輸出與電網(wǎng) 脫離，停止發(fā)電。 控制器調(diào)節(jié) Pt，按以上 4 個(gè)狀態(tài)調(diào)節(jié)，一般正常工作時(shí) Pt 的值在 Ps 設(shè)定值附近，當(dāng)瞬間負(fù)載突變，控制器來(lái)不及調(diào)節(jié)時(shí)，控制器按狀態(tài) 4 執(zhí)行關(guān)斷防逆流接觸器的操作，保證在 時(shí)間內(nèi)