屋顶光伏电站(EPC)方案设计

答：按照国家电网文件要求，该变压器最大用电负荷约800KW 的25%=800KWX0.25=200KW，696KW已远远超出要求。
例题3：如果例题1该厂房有4台1000KVA变压器并列运行，每台
变压器最大供电负荷均为800KW，光伏组件安装总功率696KW是
否满足国家电网文件要求？
答：4台变压器总供电最大负荷=4X800KW=3200KWX25%=800KW
三、报价分析
由于屋顶电站的不规则、不确定性因素较多，下面按1MW常规 条件下（参照山东建筑大学）的屋顶电站造价进行分析： 1、组件：4.5∽5.5元/W，450∽550万；
2、混凝土平屋顶支架：0.5∽0.6元/W，50∽60万；
3、彩钢瓦屋顶支架及连接件：0.7∽0.8元/W，70∽80万；
4、逆变器：1∽1.2元/W，100∽120万元；
＞696KW，满足要求。
例题4：如果是下图情况，是否可以并网；
2、并网点应注意的事项 1）屋顶电站建在厂房屋面上
一般这种情况厂房内或附近有中小型变电站，站内有低压配电
室，其内部的配电盘
接线基本与下图相似：
屋顶光伏电站一般情况
都是接入备用开关。
逆变器对配电室或房间尺寸要求，如下图： 逆变器尺寸参考上页，图中所标注为最小尺寸，如单独配置交
水
注意：
1）屋顶电站设计前必须重新核算屋顶载荷，征得原设计单位书 面同意意见方可设计。 2）混凝土屋面绝不可破坏防水层，支架基础若需要与屋面扎根， 必须处理好被破坏的防水层，建议采用配重式预制基础。 3）彩钢瓦屋面原则上不许在屋面上开孔，必须采用开孔方式， 必须做好孔洞的长久防水措施。
二、屋顶光伏电站交流侧设计要点
如：济南地区倾角28°，峰值日时为4.26；倾角23°，为4.23； 倾角18°为4.18；倾角13°为4.11；倾角8°为4.02；倾角3°， 为3.91；倾角0°，为3.84；
注意：倾角为负值时(北），仍可以发电。如：倾角-5°，为3.69；
倾角-10°，为3.54；倾角-15°，为3.36；倾角-20°，为3.17；
5、汇流箱：0.1 ∽0.15元/W，10∽15万；
6、4mm²光伏电缆：0.1 ∽0.12元/W，10∽12万； 7、2X16∽2X35mm²汇流直流电缆：0.13∽0.15/W，13∽15万；
8、三相四线交流电缆：0.2∽0.23/W，20∽23万；
9、并网设备(交、直流柜等)：0.3∽0.35元/W，30∽35万；
10、混凝土屋面施工(含电气施工、水泥墩及电缆槽盒)：1.1
∽1.2元/W，110∽120万；
11、彩钢瓦屋面施工(含电气施工及电缆槽盒)：0.75∽
0.85元/W，75∽85万元
1MW屋顶电站投资以上合计： • 混凝土屋面：793∽950万元，不考虑组件每瓦约在3.4∽4元
• 彩钢瓦屋面：778∽935万元，不考虑组件采购（包括分包）
Construct—--施工（包括试运行服务，又称交钥匙Turnkey）
EPC模式的特点 （1）业主不具体组织实施，完全由总承包商完成。 （2）业主把风险转移给总承包商。 （3）通常业主与总承包商都是签订总价合同。 注意： 任何一个合同，可以不公平，但必须清楚。
• 结论：屋顶电站单位造价约8元/W∽9.5元/W
四、向业主索取资料
1、土建及结构专业 1）混泥土屋顶载荷（上人200Kg/㎡、非上人70Kg/㎡）；防水 层结构；凸起物高度及周边尺寸；女儿墙高度；
2）彩钢瓦屋面恒荷载≥ 35Kg/ ㎡及动荷载≥50Kg/ ㎡ ；彩
钢瓦规格(直立锁边彩钢瓦，角驰820型彩钢瓦；普通波纹板彩
10435平方米；
7）估算光伏组件安装总功率=10435㎡÷15㎡=696KW
答：该厂房可以安装光伏组件总功率约696KW
注：在济南地区北部和南部，每KW占地面积可根据具体情况适当
加大或缩小，如：赤峰地区可按18㎡/KW，南阳地区可按13㎡/KW
8）首年发电量估算 首年年发电量=光伏组件安装总功率X峰值日照时数X系统效率 X365天=696KWX4.26hX0.8X365天=865768KWh=86.58万度
以上逆变器MPPT范围一般在450∽820伏，交流输出为400伏，
此时的电池组件串联数量都在16块，进入汇流箱的并联数见下
表：
逆变器功率 50KW 100KW 250KW 500KW 16并--单台功率/数量 1台 2台 5台 10台 12并/单台功率/数量 1.5台（不推荐） 3台（不推荐） 7台（不推荐） 13.5台（不推荐） 8并/单台功率/数量 2台 4台 10台 20台
如图所示，屋顶光伏电站所发电量全部消化在用户内部用电 负荷上，否则应采取防逆流装置。
2、屋顶光伏电站组件安装功率估算 平屋顶（混凝土屋面）光伏组件安装功率测算 • 以济南地区为例，在最佳倾角范围(28°∽34°)，每KW组件
大概占用屋顶面积15平方米。(1KW/15㎡或50∽70W/㎡）
谢谢！
山东力诺太阳能电力集团
2012.9.15
由上可知，-20°的峰值日照时数仅比最佳倾角28°∽34°少发电
约1.1。
3、屋顶支架结构形式 平屋顶（混凝土屋面），在已有屋面上实施，混凝土支架及
底座增加荷载90Kg/ ㎡,见下图
示。
平屋顶（混凝土屋面），直接在屋面生根，见下图示。此方 式一般在建设初期或设计阶段就要考虑，安装的支架及组件增
加屋面荷载30Kg/㎡。
彩钢瓦屋面，一般有三种形式：
1.直立锁边彩钢瓦
2.角驰型彩钢瓦
3.普通波纹彩钢瓦
1）直立锁边彩钢瓦金属屋面结构方案，如下图： 下面三种形式无论何种方案，支架与组件将增加屋顶荷载15Kg/㎡
2）角驰820型彩钢瓦金属屋面结构方案，如下图：
3）普通波纹板彩钢瓦金属屋面结构方案，如下图： 缺点：彩钢瓦钻孔，无论何种密封胶，长时间孔锈蚀后仍然漏
直柜，长度应放大1.6米。图中0.8∽2.4是50KW∽500KW逆变器
占用长度。
2）屋顶电站建在住宅楼及学校教室或宿舍屋面上 这种情况都是区域内有单独小型变电所，并网点应就近接在楼
宇的进线总开关上，
如右图：
3）电池组件安装总功率与汇流箱的配置关系 195W单晶硅电池组件工作电压一般为36∽37伏左右，50KW及
特别提醒：各地区峰值日照时数一定要记住！
习题：郑州市有一座大楼如下图，中间为凸起部分，屋顶及 女儿墙标高如图所示，请估算该楼房屋顶能安装多少千瓦光 伏组件，并估算出首年发电量。
复习： 我国太阳能资源分为五类地区： 一类地区：年辐照总量为1889∽2333KWh/㎡,相当于峰值日
照时数5.1∽6.4h，西藏、新疆、青海、宁夏等地。
二类地区：年辐照总量为1625∽1889KWh/㎡,相当于峰值日
照时数4.5∽5.1h，甘肃、山西、内蒙等地。
三类地区：年辐照总量为1389KWh/㎡∽1625KWh/㎡，相当于
峰值日照时数3.8∽4.5h，山东、河南等地。 四类地区：年辐照总量为1167KWh/㎡∽1389KWh/㎡，相当于 峰值日照时数3.2∽3.8h，湖南、湖北、广东、广西等地。 五类地区：年辐照总量为930KWh/㎡∽1167KWh/㎡，相当于 峰值日照时数2.5∽3.2h，四川、贵州等地。
（4）工程进度款支付条件过于苛刻。
屋顶光伏电站特点 • 大都是在已建成的建筑物上实施，受荷载、屋面结构制约。 • 大都是在用户侧并网，受并网点位置、用户已有变压器容量
及用电负荷制约。
• 屋顶很少上人，出现故障不易发现，设备、材料、施工质量
应重点考虑。设计、设备、材料及施工还要满足消防要求。
• 并网不上网，自发自用，所发电量全部消化在用户侧。
240W多晶硅电池组件工作电压一般为30伏左右，50KW及以上 逆变器MPPT范围一般在450∽820伏，交流输出为400伏，此时
的电池组件串联数量都在20块，进入汇流箱的并联数见下表：
逆变器功率 50KW 100KW 250KW 500KW 1台+8并 3台+8并 6台+10并 16并--单台功率/数量 10并/单台功率/数量 1台 2台 5台 10台+8并 8并/单台功率/数量 1.5台（不推荐） 3台（不推荐） 6.5台（不推荐） 13台
方米；
3）刨去东女儿墙高0.8米阴影遮挡面积=0.8X2.5X南北宽80米=
160平方米
4）刨去南女儿墙高0.8米阴影遮挡面积=0.8X2.5X东西长150米=
300平方米
5）刨去中部电梯井高3.5米阴影遮挡面积=3.5X2.5X4米X3倍= 105平方米；（3倍是东、北、西三面遮挡） 6）合计实用总面积=12000-(1000+160+300+105)=12000-1565=
1、变压器容量对光伏组件总功率的制约 根据国家电网Q/GDW617-2011文件要求，用户侧（380V）并网， 光伏组件并网总功率不得超过该并网变压器供电最大负荷的
25%。
例题2：已知例题1光伏组件安装总功率为696KW，并网变压器
容量为1000KVA，该变压器供电区域最大用电负荷约800KW，组
件安装总功率是否满足电网文件要求？
• 避免遮挡屋顶凸起物高度的2.5倍范围内不允许布置光伏组件。
• 例题1：今有一座厂房，混凝土平面屋顶，东西长150米，南北
宽80米，东、北、南女儿墙高度0.8米，西边为5米高错层，屋顶
中部有4X4米见方，高3.5米电梯井一个，请估算光伏组件安装
功率。
• 估算： 1）厂房屋顶总面积=150米X80米=12000平方米； 2）刨去西边错层高5米阴影遮挡面积=5X2.5X南北宽80米=1000平
钢瓦)；
2、电气专业 1）并网点变压器台数及容量(KVA)；
2）用电设备装机功率（包括照明灯），乘以0.3∽0.7可粗略
得到用电负荷功率；
3）并网点配电盘电气系统图，主要问是否有预留备用断路器
及断路器额定电流；
4）并网点配电室配电盘平面布置图，主要问是否有安放逆变
器的位置；对于分散楼宇采用壁挂式逆变器可不询问此事。
EPC模式不适应的项目 为规避EPC风险，总承包商应慎重考虑以下几点：
（1）投标人没有时间或资料，仔细研究业主的要求，无法评估
风险，甚至连编制投标文件的时间都没有。
（2）投标人对建设地的情况，如：水、电，地质、人工、地材
价格等不掌握。（对光伏项目，电网接入更应认真对待）
（3）业主对承包商的工作严格监督，甚至审核大部分施工图纸。
斜屋顶（彩钢瓦屋面）光伏组件安装功率测算 • 一般斜屋面都是沿屋面平铺，必要时要考虑检修通道。 • 斜度在最佳倾角下，每减少前三个5°，峰值日照时数减小约
0.03∽0.07；后面每减少5°，峰值日照时数减小约0.1；
• 平铺100∽120W/㎡
• 朝向不同，逆变器
应选多通道MPPT或多
台逆变器组合方式。
屋顶光伏电站（EPC）方案设计要点
夏征勇
一 二
屋顶光伏电站直流侧设计要点 屋顶光伏电站交流侧设计要点 报价分析
三
四
向业主索取资料
一、屋顶光伏电站直流侧设计要点
1、预备知识
工程总承包（又称EPC模式）
EPC是三个英文单词的第一个大写字母，其含义如下：
Engineer—--设计（包括前期咨询、可研等）