企业生产实际教学案例库

企业生产实际教学案例：

1.5兆瓦光伏并网屋顶发电系统

案例说明

一相关岗位名称●光伏系统设计工程师●光伏系统销售人员●光伏系统技术支持●光伏系统售后服务

二相关职业技能●掌握兆瓦级并网光伏系统设计方法

●掌握并网光伏系统各部分元器件的选型●掌握光伏屋顶电站安装要点

三案例背景介绍●本案例介绍的是1.5MWp光伏电站案例，包括电站

的设计规范与标准、系统各部分选型与配置以及屋顶电站的安装要求

1生产案例

1.1系统原理设计

直流防雷 配电柜 光伏 阵列 防雷汇流箱

光伏阵列

并网发电单元N#

0.38/10KV N

1

35KV接入站

备用电源

(AC35KV,50Hz)

降压系统

35/0.4KV 升压系统0.38/10KV 并网发电监控装置

电力系统监控装置

光伏并网逆变器

并网发电单元1#

光伏阵列 光伏 阵列 防雷汇流箱

直流防雷 配电柜 交流电网RS485

环境监测仪

升压系统10/35KV 升压系统

光伏并网逆变器

2相关规范和标准

2.1光伏电池组件制造、试验和验收可参考如下标准

GB/T 6497-1986 地面用太阳电池标定的一般规定

GB/T 9535-1998(IEC61215) 地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型

GB/T 18210-2000 晶体硅光伏（PV）方阵I-V特性的现场测量

GB/T 18479-2001 地面用光伏（PV）发电系统概述和导则

GB/T 12632-1990 单晶硅太阳电池总规范

2.2本并网逆变系统的制造、试验和验收可参考如下标准

GB/T 191包装储运图示标志

GB/T 19939-2005 光伏系统并网技术要求

GB/T 20046-2006 光伏（PV）系统电网接口特性（IEC 61727:2004,MOD）GB/Z 19964-2005 光伏发电站接入电力系统技术规定

GB/T 2423.1-2001 电工电子产品基本环境试验规程试验A：低温试验方法

GB/T 2423.2-2001 电工电子产品基本环境试验规程试验B：高温试验方法

GB/T 2423.9-2001 电工电子产品基本环境试验规程试验Cb：设备用恒定湿热试验方法

GB 4208 外壳防护等级（IP代码）（equ IEC 60529:1998）

GB 3859.2-1993 半导体变流器应用导则

GB/T 14549-1993 电能质量公用电网谐波

GB/T 15543-1995 电能质量三相电压允许不平衡度

2.3升压系统制造、试验和验收可参考如下标准

GB311.1～6—83中压输变电设备的绝缘配合，高电压试验技术GB311.7—88中压输变电设备的绝缘配合使用导则

GB1207—86电压互感器

GB1207—87电流互感器

GB1984—89交流中压断路器

GB1985—89交流中压隔离开关和接地开关

GB3906—913~35kv交流金属封闭开关设备

GB7261—87继电器及继电保护装置基本试验方法

GB11032—89交流无间隙金属氧化物避雷器

GB50150—91电气装置安装工程电气设备按接试验标准

GB1094.1电力变电器第1部分总则

GB1094.2电力变电器第2部分温升

GB1094.3电力变电器第3部分绝缘水平和绝缘试验

GB1094.4电力变电器第4部分承受短路的能力

GB/T4942外壳防护等级（1P代码）

GB15166.2交流中压熔断器、限熔断器

3屋顶光伏发电系统的设计

3.1安装屋顶光伏系统要遵循的基本步骤

（一）确保屋顶或其他安装位置的面积大小可以容纳将要安装的光伏系统。

（二）安装时，需要检查屋顶是否能够承受外加光伏系统的质量，必要时还需要增强屋顶的承重能力。

（三）根据建筑屋顶的设计标准，妥善处理屋顶。

（四）严格按照规范和步骤安装设备。

（五）正确、良好地设置接地系统，能有效避免雷击。

（六）检查系统运行是否良好。

（七）确保设计和相关设备能够满足当地电网的并网需求。

（八）最后，由权威检测机构或电力部门对系统进行全面检测。

3.2 屋顶光伏系统的安装

一、屋顶结构

最方便和最适当装置光伏阵列的地方是在建筑物的屋顶。对于斜面屋顶，光伏阵列应该被安装在屋顶上并且和屋顶的表面平行，用支架隔开数厘米以达到冷却的目的。如果是水平屋项，还可以设计出一种优化倾斜角度的支架结构，并把它安装在屋顶上。屋顶安装光伏系统必须注意屋顶结构和屋顶防渗透层的密封性。一般而言，每100瓦光伏组件都要求有一个支撑托架。对于一栋新建筑，支撑托架通常在安装屋顶盖板之后、加装屋顶防水材料之前进行安装。负责阵列安装系统的工作人员在安装屋顶时就可以安装支撑托架。

砖瓦屋顶在结构上往往被设计成接近于它的负重能力极限。在这种情况下，屋顶结构必须得到加强，以承受额外的光伏系统重量，或将砖瓦屋顶改变

成专门带状的区域安装光伏阵列。如果把砖瓦屋顶转变成较轻的屋面产品，就没有必要加强屋顶结构，因为这种屋顶和光伏阵列的合成质量要轻于被取代的砖瓦屋面产品的质量。

二、遮荫结构

能够替代屋顶安装的是遮荫结构安装光伏系统。这种遮荫结构可能是一个天井或双层的遮阳网格，在这些地方，光伏阵列成了遮阳物。这些遮阳系统可以支持小型或大型的光伏系统。

这种带光伏系统的建筑比标准的天井覆盖成本稍有不同，特别是光伏阵列作为部分或全部遮荫屋顶。如果光伏阵列安装的角度比一般的遮阳结构陡峭一些，那么就有必要对屋顶结构进行改进以适应风力载荷。光伏阵列的质量是15～25千克／平方米，这个质量在遮荫支持结构的负重极限之内。安装屋顶支架的相关劳动力开支可以计入整个天井覆盖建设的成本之中。全部建设成本很可能要高于在屋顶安装的成本，但是这种遮荫结构产生的价值经常会抵消那些多出的成本。

要考虑的其他问题包括：简化阵列的维护，组件的接线、导线的连接必须保持美观，不能种植爬藤植物或者必须勤修剪这些爬藤植物以保持组件及其接线不受干扰。

三、光伏建筑一体化(BIPV)

另一种类型的系统是用建筑一体化的光伏阵列取代了一些传统的屋面产品。安装使用这类产品必须注意要确保正确安装并使之达到必要的防火等级，并要求合理安装以避免屋顶漏水。

四、屋顶坡度和方向对发电的影响

屋顶的倾斜度和朝向会影响太阳光照射到组件表面的角度，这些影响的具体体现如表1所示，说明如果当地光伏阵列放置坡度在7：12的屋顶上，面向正南的修正因数为100，当屋顶的倾斜角能量的3％以下。一个合理的损失系数应该是5％。