太阳能光伏发电系统工程的实施

浅谈太阳能光伏发电系统工程的实施

摘要：在深圳软件大厦楼顶上安装了太阳能光伏发电系统。把太阳能光伏发电技术应用到大型建筑中，对于深圳这个高楼林立的海滨之城具有重大意义。笔者作为业主代表，参加了该工程的设计和施工过程。本文从深圳气象条件、系统设计及太阳能电池组件方阵安装等方面介绍了该工程的相关实施经验。

关键词：太阳能光伏发电系统太阳能电池组件逆变器并网

1 前言

在可再生能源里，太阳能的稳定性、可持久性、数量、设备成本、利用条件等诸多有利因素考使其将成为最为理想的可再生能源。

应用太阳能光伏发电突出了深圳软件大厦发电工程绿色节能环

保的理念。

2 设计实施

2.1 深圳地区的太阳辐照量

深圳地处广东南部沿海，年平均日照时数为2120.5小时，太阳年辐射量5404.9 mj /（m2.年）。软件大厦位于深圳市（22°n，114°e），在软件大厦屋顶安装太阳能光伏并网发电系统.太阳能电池组件方阵采用正向朝南安装，组件安装倾角为10°。

2.2 深圳软件大厦太阳能光伏发电工程

深圳软件大厦是新建项目，位于深圳市高新技术产业园区中区。为深圳市绿色建筑试点示范工程。

软件大厦太阳能光伏并网发电系统总安装容量为204kwp，系统年

输出电量约为229249 kwh/年。整个光伏系统的组成主要包括太阳电池组件、并网逆变器、汇线盒、屋面交流控制箱、配电室交流配电柜、若干动力电缆连接线、安装钢构架及监控系统。

2.2.1 系统要求

深圳软件大厦太阳能光伏发电系统的建设必须满足国际绿色建筑认证体系（leed）及国家建设部《绿色建筑评价标准》

gbt50378-2006的要求。在不干扰屋顶设备及屋顶绿化的情况下，采用钢构架进行安装，最大限度的利用屋顶空间设置太阳能电池方阵。

2.2.2 设计遵循的标准

1、iec61646--2008 非晶薄膜光伏組件（pv）–设计鉴定和定型

2、sj/t11127-1997 光伏（pv）发电系统的过电压保护—导则

3、iec1724：1998 光伏系统性能监测，测量，数据交换和分析导则

4、gb/t19939-2005 并网光伏发电系统技术要求国家标准

5、gb/t18479-2001 地面用光伏（pv）发电系统-概述和导则

6、gb/t13869-92 用电安全导则

7、gb/t50052-95 供配电系统设计规范

8、gb50217-94 电力工程电缆设计规范

9、gb50057-94 建筑物防雷设计规范（2000年版）

10、iec61727：2004 光伏（pv）系统电网接口特性

2.2.3 系统设计

软件大厦太阳能光伏并网发电系统安装在屋顶，在系统的方案设计中充分考虑整个光伏系统的荷重，抗风能力和系统的发电效率等综合因素。

在经过繁杂的设计、论证、调整、修改后，最后确定在屋面安装3000平方米的太阳能电池组件方阵，整个光伏系统共采用2040块100wp的非晶薄膜太阳电池组件，5串*408并，以及33台太阳能光伏并网逆变器，总安装容量为204kwp。整个光伏系统分成33个子系统，每个子系统配置1台并网逆变器，同时由1套数据采集监控系统完成对整个软件大厦光伏并网发电系统的数据采集与远程监控。

整个软件大厦光伏并网发电系统采用多点并网的方式进行运行并网，分成四部分分别与配电室的4个市电联络点连接。光伏子系统通过与光伏专用汇线盒、并网逆变器、屋面交流控制箱连接后，最终与配电室的市电联络点连接，实现光伏系统的并网运行。

整个光伏系统的安装支架采用nlf系列支架.支架采用热镀锌钢材料，抗风能力达到150kmph。所用钢材除了热镀锌层外，外层又喷涂了醇酸红丹防锈底漆和醇酸面漆以防盐雾腐蚀。

在防雷设计上，屋面太阳能钢结构与大厦防雷接地引下线进行可靠的电气连接，整个钢结构形成可靠的电气通路，太阳能电池组件金属框、电池组件安装支架和屋面钢结构进行可靠的电气连接。

2.2.4 系统设计技术指标

（一）、电能质量要求

（1）并网电压偏差：三相电压的允许偏差为额定电压的7%，单相电压的允许偏差为额定电压的+7%，-10%。

（2）并网频率偏差：并网后的频率允许偏差值为 0.2hz。

（3）谐波和波形畸变：系统设计的总谐波电流小于4%。

（4）功率因数：设计所选用sma并网逆变器的功率因数为1。（5）电压不平衡度：并网运行时，三相电压不平衡度小于2%，短时小于4%。

（6）直流分量：当并网运行时，逆变器向电网馈送的直流电流分量小于其交流额定值的1%。

（二）、并网保护要求

（1）过/欠电压保护：当电网接口处的电压超出偏差允许值时，并网逆变器进入离网状态，光伏系统停止向电网送电。

（2）过/欠频率保护：当电网接口处频率超出频率偏差允许值时，并网逆变器内置的过/欠频率保护将在0.2s内动作，将光伏系统与电网断开。

（3）防孤岛效应：当电网出现失压状态，防孤岛效应保护将会在0.2s内动作，使光伏系统与电网断开。

（4）恢复并网：当超限状态导致光伏系统停止向电网送电后，系统在电网的电压和频率恢复正常范围后（20s～5min可调）向电网送电。

（5）防雷和接地：光伏系统和并网接口设备的防雷和接地，严格按照sj/t11127>中的规定执行。

（6）短路保护：并网逆变器对电网设置有短路保护装置，即当电网短路时，逆变器的过电流小于额定电流的150%，并会在0.1s 以内将光伏系统与电网断开。

（7）隔离保护：光伏系统并网逆变器交流输出与电网连接的配电柜内，严格做好光伏系统与电网的隔离保护措施。

（8）逆向功率保护：系统在不可逆流的并网方式下工作，当检测到供电变压器次级处的逆流为逆变器额定输出的5%时，逆向功率保护将会在0.5～2s内使光伏系统与电网断开。

3 实施经验总结

软件大厦太阳能光伏发电系统工程完成安装调试，经试运行3个月后通过竣工验收。以下问题需要总结：

（1）在设计过程中，应对系统的运行和维护做全面的考虑。在本项目中设计没有考虑对电池组件的清洁维护通道，且电池组件的面积较大，这样就给对电池组件的清洁工作带来了很大的不便。（2）加强对构件加工单位和施工单位对太阳能光伏发电技术的培训和制定相关的加工要求和工艺标准，以避免因为构件加工和安装工艺对系统的性能产生很大的影响。

（3）太阳能专业人员和建筑专业人员应经常协调，建筑物的设计变更应尽量避免对太阳能电池方阵的影响，尤其是在太阳能电池方阵周围追加设备（暖通管道、空调室外机等）时，应注意设备阴影及排气温度对方阵的影响。

（4）由于并网光伏系统的运行将会影响电网的正常运行，因此