國家能源集團上海電力有限公司屋頂光伏電站

項目業主為國家能源集團上海電力有限公司，項目地位于上海天鴻置業投資有限公司開發的長風地區2號(西)地塊1幢商業寫字樓，總裝機容量為48kWp。

本系統主要是光伏組件及其支架、組串式逆變器、0.4kV光伏并網柜、監控通信、防雷接地、交直流電纜、土建等基礎以及其他相關輔材。

設備選型

晶硅類太陽能電池由于制造技術成熟、產品性能穩定、使用壽命長、光電轉化效率相對較高的特點，被廣泛應用于大型并網光伏電站項目。

本項目綜合考慮技術、效率、成本等因素，采用500Wp單晶硅組件。

本工程選用1臺SUN2000-40KTL-M0逆變器。該逆變器配置了電網電壓過、欠壓保護，電網頻率過、欠頻保護，防孤島效應保護，逆變器過載、過熱保護，逆變器對地漏電保護，逆變器防反放電保護，防反接保護，防過壓保護，防浪涌保護，低電壓穿越等功能。具有智能、高效、安全、可靠等特點。

設計方案

組串設計原則：

(1)太陽電池組件串聯形成的組串，其輸出端電壓的變化范圍必須與逆變器的輸入電壓范圍相符合。太陽電池組串的最高輸出電壓必須小于逆變器允許的最高輸入電壓，太陽電池組串的最低輸出電壓必須大于逆變器允許的最低輸入電壓。

(2)并聯連接的全部太陽電池組串的總功率應稍大于逆變器的額定功率。

(3)太陽電池組件串聯形成光伏組串后，光伏組串的最高輸出電壓不允許超過太陽電池組件自身要求的最高允許系統電壓。

太陽電池組件的組串設計：

逆變器的最高允許輸入電壓為1100V，滿載MPPT工作范圍為200～1000V。

根據公式，并根據光伏需電量，確定本工程的組件串聯數為6-19塊組件串聯而成一個組串。

組串方陣設計：

在每個屋面，將每串單晶硅太陽電池組件每塊橫向放置，排成規則的行列，期間預留維護通道。采用光伏組件形成一個子陣列，作為一個安裝單元，整個屋面由多個子陣列組成，陣列及陣列之間預留通道，便于后期維護，具體根據屋面情況而定。

支架結構方案：

由于混凝土屋面承載力較好，傳統方案中混凝土屋面才采用混凝土條形或塊基礎，支架采用Q235B 鋼材，并進行熱鍍浸鋅處理(厚度平均應不小于65 um)，組件可通過鋼支架的調整達到最佳傾角25度，提高發電效率，達到較高的經濟效益。

混凝土屋面光伏組件安裝在鋼支架上，在屋面上預制混凝土條形基礎，條形基礎作為支架的基礎。在屋面上施工時，盡可能減少對屋面防水層及保溫層的破壞，如有破壞，應進行修復，以確保原結構的正常使用功能。

接入系統方案

光伏組件安裝在企業屋頂，組件所發電能經過逆變器，由逆變器轉換成與0.4kV電壓同頻、同相、幅值相同，并符合國家電能質量標準要求的交流電能，新建光伏并網柜，通過0.4kV電纜接至配電房0.4kV母線。

接入方案參照“國家電網公司分布式光伏發電接入系統典型設計方案”中的XGF380-Z-2方案

發電量分析

光伏發電系統效率分析：

并網光伏發電系統的總效率由光伏陣列的效率、逆變器效率、交流并網效率等三部分組成。經綜合計算，系統效率為80%。

考慮衰減率后年發電量：

光伏組件在光照及常規大氣環境中使用會有衰減，廠商一般保證光伏組件效率25年后要在 80%以上。按常規晶硅電池組件考慮組件效率衰減，第1年衰減 2.5%，第2—25年平均年衰減率 0.6%，整個生命周期組件總衰減15.7%。

根據PVsyst軟件計算，第一年上網發電量為5.04萬kWh，25年平均每年上網發電量為4.67萬kWh。25年總上網發電量為116.77萬kWh。

電站安全防護

屋面荷載復核

本工程建筑混凝土屋面原設計已考慮光伏荷載0.2 kN/㎡，滿足新增光伏荷載0.15 kN/㎡要求。經初步驗算，布置光伏板后屋面滿足要求。因此，本項目建設所選用的各廠房屋面布置太陽能光伏方陣采用原有屋面承重是可行的，無需加固。

電纜防火

本工程為直流電纜，直流電流切斷困難，易引發火災。本工程按電力防火規程和國家消防法規，設置完備的消防措施：所有電纜均采用阻燃電纜，電纜溝分叉和進出房屋處設防火墻，防火墻兩側電纜刷防火涂料，屏柜下孔洞采用防火隔板和防火料進行封堵等。

過電壓保護

本工程在電池板站區不單獨裝設避雷針，采用原屋頂避雷針。

在逆變器內進線回路裝有過電壓保護器可以防止單個電池板回路直擊雷和感應雷電波串至其他電池板回路，迅速釋放雷電波從而保護其他電池板不受雷電波損壞。

在逆變器內交、直流側均裝設有過電壓保護器，在低壓母線裝設有避雷器。可以防止雷電波入侵和操作過電壓。

防雷和接地

在光伏陣列中設避雷針,避雷針陰影對光伏組件的性能影響較大，根據《光伏(PV)發電系統過電壓保護導則》中有關條款的規定，擬在本電站光伏陣列中不再配置避雷針，主要通過太陽電池陣列采取電池組件和支架與廠區接地網連接進行直擊雷保護。

光伏陣列根據電站布置形成一個接地網，接地網與光伏電池組件基礎鋼筋焊接做接地，子方陣接地體焊接成網狀，各子方陣接地體相互連接。

為了保證設備和人身安全，全站接地網采用以水平接地體為主，并充分利用土建金屬基礎鋼筋支架作為自然接地體，接地電阻不大于4Ω，接地網應圓弧閉合，所有電氣設備均應接地，主接地網敷設于凍土層以下。接地網接地電阻滿足DL/T621《交流電氣裝置的接地》要求，并將接觸電勢和跨步電勢均限制在安全值以內。在每個配電室處設有垂直接地極，以便更好散流。每個電池板均接至水平接地網。

光伏電站并網點保護配置

并網斷路器側(即光伏并網柜側)裝設故障解列裝置，配置低周、低壓及高周、高壓解列功能，低壓解列應具備判斷短路功能和交流電壓斷線閉鎖功能。

防孤島保護

光伏電站應具備快速監測孤島且立即斷開與電網連接的能力。

運營維護

安全管理工作

光伏電站廠長是光伏電站安全生產第一責任人，對光伏電站安全負全責。安全員負責日常安全培訓，各項檢修工作中安全措施檢查。光伏電站在嚴格執行“兩票三制”的同時，積極推選“危險點預控”和“工序卡”制度，把安全生產工作做嚴做細。逐步規范檢修程序，實現程序化作業，杜絕違章作業。

檢修維護工作

①在光伏電站各設備廠家提供的《維護手冊》基礎上，結合項目所在地的具體情況，增加相應維護內容，并把例行維護安排在光照較弱的時間，不僅利于維護工作的開展，而且還減小了電量損失。

②在消化吸收《檢修手冊》、《運行手冊》等內容的前提下，從實踐出發，編制光伏電站《作業指導書》、《現場運行規程》，從檢驗型檢修向程序化檢修邁進，制定檢修標準、規范檢修步驟，做到“應修必修、修必做好”。

③在故障檢修中，提高檢修質量，縮短故障時間，減少故障停機時數。并采用“條形碼”巡視方法，不僅能夠做到巡視到位，而且變過去“以人管人”為“以科技手段管人”，敦促員工巡視到位，及時掌握設備的運行狀況，及早發現隱患，及時處理，有效避免故障的擴大。

采取的其他措施

①借鑒其他已運行的光伏電站的運行經驗，光伏電站最難處理的是逆變器的故障。原因其一是這些設備占用資金較大，不易備;其二是一旦故障，電量損失大。針對這一問題，我們采用定期檢查法，盡早發現問題，“有備而戰”，把事故消滅在萌芽狀態。

②推廣技術監督在光伏發電行業中的運用。依據電力行業的9項技術監督標準，在光伏電站開展技術監督工作，保證所有設備的正常工作狀態，避免惡性事件的發生。

③定期清洗太陽電池受光面，增加電量水平。

來源：交谷太陽能公眾號