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阳光资讯2015017期

光伏系统设计思路及注意事项

前言

　　随着能源危机的加重以及对可再生能源的开发和利用，越来越多的光伏电站将会发挥重要的作用。光伏电站的设计能否达到理想的要求，是许多设计师常常关注的问题。本文将系统介绍了笔者多年设计过程总结出来的设计思路和注意事项，供大家参考。
　　1了解负载，确定负载功率、类型、工作时间、用电同时率等
　　1）负载是单相电还是三相电，直流电还是交流电!或两者兼有，以便选择逆变器、配电线路；
　　2）负载是感性还是阻性，了解功率因数等，以便确定逆变器容量；
　　3）负载总功率、用电同时率、工作时间，以便以后确定负载耗电量。
　　2了解当地情况
　　1）了解当地纬度、辐照量、温度、最长阴雨天数、海拔等，以当地最新统计气象资料为准；
　　2）了解当地环境，电池板安装位置有无遮挡，在很难保证全天无遮挡的情况下，要尽量保证上午9：00到下午15：00之间无遮挡；
　　3）了解当地雷电情况!以便进行防雷设计。
　　3系统配置计算
　　1）根据负载情况计算出平均每天耗电量；
　　2）确定系统电压应考虑到负载情况、系统损耗、系统效率、设备选型等；
　　3）确定各种损失修正系数和系统余量，各种参数要结合当地情况和实际需求而定，这是最值得重视的地方，留得小则系统不可靠，留得大就会增加成本，造成浪费；
　　4）通过公式计算系统总体配置，太阳电池组件模数、蓄电池模数；
　　5）根据以上设计计算、系统特点、技术要求等进行设备选型可能涉及到的设备有控制柜（控制器）、逆变器、充电机、DC-DC转换器、显示屏、配电柜（可自制）等；
　　6）设计计算各部分所需线缆截面积、数量，对线缆和相关部件进行选型，主要包括(电池板每串的电极引出线和其他部件之间的连接线；每个电池板并联组的电极引出总线；蓄电池每串的电极引出线；蓄电池并联后的引出总线；负载电源线；设备之间的连接线；电池板接线盒和串联线的接线形式；每个电池板并联组并联用的端子或部件；蓄电池各串并联形式；以及各个线路接点用到的接线端子；
　　7）进行"思维模拟施工"，要系统、详细。细到每个螺丝如何拧，每条导线如何接，用什么样的端子，用什么样的工具等等，边"施工"边记录，包括施工的每个小步骤，各个步骤中用到的每个小部件、小工具，这都不容忽视；
　　8）从上一步的记录中可提炼出如下文件：《施工所需物料明细表》、《施工所需工具清单》、安全措施保护工具清单。把记录稍加整理，即得到该工程的《现场施工手册》。
　　4机械设计或建筑设计前应考虑的问题
　　1）电池板托架等不能仅考虑强度等问题，如何安装、线路连接、线路走向、线路整理等也都是考虑的重点，考虑要细到每块电池板，每条线路；
　　2）电池板背面通风散热问题；
　　3）串并联线路的整体隐蔽性，如何布线、怎样更隐蔽、美观？线路走向上的障碍怎样绕过或打孔穿过？这些都应提前考虑；
　　4）蓄电池支架主要考虑强度和连线方便，整齐化一。若上面可能有滴水时，支架上应采取防滴水措施，支架底部加衬底；
　　5）在建筑上主要是电线、穿线管和线路走向上孔洞的提前预留；
　　6）线、管、孔、洞的预留位置、走向等应详细对照《建施图》看其是否合适，是否会和其他系统冲突；
　　7）根据当地雷电、地理位置等情况设计防雷接地系统。
　　5施工前的准备
　　1）根据《施工所需物料明细表》进行物料准备，外协外购件应考虑供货周期等，要提前准备申购、联系厂家，以免耽误工期；
　　2）不能忽视任何一样小部件和小工具，以免因小失大，尤其是工具准备；
　　3）施工前，物料和工具应提前准备，随用随拿。期间应加强物料和工具的管理，以免丢失给以后工作带来不便；
　　4）注意运输车辆等的提前联系；
　　5）人员应提前联系$确保及时到位；
　　6）以上各环节都要细心准备，一个环节耽误就要影响整个施工进度。
　　6主要部件的布置排列
　　6.1电池板的布置排列
　　6.1.1一般形式
　　1）在空旷处用地基和支架做太阳电池方阵。优点是安装维修方便&缺点是占用土地。
　　2）在楼顶作钢结构。优点是省去了一些外围护结构，不占用土地资源；缺点是安装维护不方便，对钢结构抗风等级等要求较高，壮观但不美观。
　　3）太阳电池遮阳板。优点是既可发电又可遮阳，一举两得；缺点是施工可能比较困难，受位置限制；发电量不会太大。
　　4）幕墙、天窗式，代替玻璃使用，一般不用边框和接线盒。优点是与建筑完美结合，美观，一"板"多用，可以通过用不同的玻璃封装，使其既能发电，又具有隔音或隔热等不同作用；缺点是受位置角度等条件制约，发电效率受影响，分组、布线等相对复杂。
　　5）在斜屋面上作发电屋顶。优点是与建筑完美结合，美观，不额外占用空间；缺点是传统的电池板边框结构（螺杆式安装）不太适合，需考虑新的边框结构以便于安装接线。其与建筑结合的主要形式：推拉结构、导轨结构、槽结构、压边结构、侧面接线盒的结构、瓦片电池板、翻转结构等。
　　6.1.2需注意的问题
　　1）电池板排列应主要考虑串联数和并联数，不能造成电池板闲置浪费等问题。阵列数应和串并联数合理配合，方便分组连线。
　　2）电池板一定要考虑散热问题$在夏天较热的时候因温度升高而造成功率损失不容忽视，应设计通风道；
　　3）光伏屋顶还应考虑排水问题；
　　4）BIPV还要考虑安装形式适不适宜接线问题。
　　6.1.3太阳电池方阵支架的基本要求
　　1）应遵循用料省、造价低、坚固耐用、安装方便的原理进行太阳电池方阵支架的设计生产和制造。
　　2）光伏电站的太阳电池方阵支架，可根据应用地区的实际情况和用户要求，设计成地面安装型和屋顶安装型。西藏千瓦级以上的光伏电站，以地面安装支架设计为主。
　　3）太阳电池方阵支架应选用钢材或铝合金材料制造$其强度应可承受10级大风的破坏!
　　4）太阳电池方阵支架的金属表面，应镀锌、镀铝或涂防锈漆，防止生锈腐蚀。
　　5）在设计太阳电池支架时，应考虑当地纬度和日照资源等因素。也可设计成能按照季节变化以手动或自动方式调整太阳电池方阵的向日倾角和方位角的结构，以便充分地接受太阳辐射能，增加方阵的发电量。
　　6）太阳电池方阵支架的连接件，包括组件和支架的连接件、支架与螺栓的连接件以及螺栓与方阵场的连接件，均应用电镀材料或不锈钢钢材制造。
　　6.1.4太阳电池方阵支架的使用和维护
　　1）太阳电池方阵应安装在周围没有高大建筑物、树木、电杆等遮挡太阳光的处所，以便其充分地获得太阳光。我国位于北半球，方阵的采光面应朝南放置，并与太阳光垂直；
　　2）在太阳电池方阵的安装和使用过程中要轻拿轻放组件，严禁碰撞、敲击，以免损坏封装玻璃，影响其性能，缩短使用寿命；
　　3）遇有大风、暴雨、冰雹、大雪等情况，应采取措施保护太阳电池方阵，以免使其受到损坏；
　　4）太阳电池方阵的采光表面应经常保持清洁，如采光面上落有灰尘或其他污物，应先用清水冲洗，再用干净纱布将水迹轻轻擦干，切勿用硬物擦拭或用腐蚀性溶剂冲洗；
　　5）在连接太阳电池方阵的输出端时，要注意正、负级性，切勿接反；
　　6）对与太阳电池方阵匹配的蓄电池组，应严格按照蓄电池的使用维护方法使用；
　　7）对带有向日跟踪装置的太阳电池方阵，应经常检查维护跟踪装置，以保证其正常运行；
　　8）对可用手动方式调整角度的太阳电池方阵，应按照季节变化调整方阵支架的向日倾角和方位角，使其能充分地接受太阳辐射能；
　　9）太阳电池方阵的光电参数，在使用中应不定期地按照有关方法进行检测，发现问题，要及时解决，确保方阵不间断的正常供电；
　　10）太阳电池方阵及其配套设备的周围应加护栏或围墙，以免遭动物侵袭或其它意外损坏；如果发电设备安装在高山上，则应安装避雷器，以防雷击。
　　6.2蓄电池的布置排列及注意事项
　　1）蓄电池设计一般不超过4组；
　　2）布置一致，考虑每组的接线问题，每组的两个电极可留到一侧，各组的电极在蓄电池阵列的同侧，方便蓄电池接线；
　　3)蓄电池应放在室内通风良好#不受阳光直射的地方，距离热源不得小于2m，室内温度应经常保持在10~35℃；
　　4)蓄电池与地面之间应采取绝缘措施，例如，可垫木板或其他绝缘物，以免因蓄电池与地面短路而放电；
　　5)放置蓄电池位置应选择在离太阳电池方阵较近的地方，连接导线应尽量缩短，导线直径不可太细，以尽量减少不必要的线路损失；
　　6)不能将酸性蓄电池和碱性蓄电池同时安装在同一房间内；
　　7)对安装蓄电池较多的蓄电池室，冬天不允许采用明火保温，可用火墙提高室内温度，或采用其他方式，并要保持良好的通风条件；
　　8)保持室内干燥，不能有明水和水汽出现，以防电池漏电、联电；
　　9)液体管道不能从蓄电池顶上走，以防液体滴在蓄电池上；
　　10)蓄电池室设置防水门槛，以免外面的水箱等设备漏水流入室内，使蓄电池漏电、短路甚至发生火灾；
　　11)每个蓄电池组支架前留出一定的安装维修空间；
　　12)蓄电池室内照明，保险起见可采用防爆灯；
　　13)在高出安全电压（36V）的蓄电池室最好能上锁，并在明显的位置标"有电危险"的警示图样；
　　14)蓄电池室应尽量靠近控制设备，但最好隔开，以免蓄电池长期放出的少量酸性气体腐蚀设备；
　　15)室内要严禁烟火"尤其在蓄电池处于充电状态时，不得将任何火焰或有火花发生的器械带入室内；
　　16)在室内适当的地方设置接地点，方便设备接地。
　　6.3控制设备的布置要求
　　1)靠近蓄电池室"温湿度环境与蓄电池的基本一致；
　　2)与蓄电池室相隔"防止蓄电池长期运行期间产生的微量气体腐蚀设备；
　　3)保持室内干燥，不能有明水和水汽出现，以防设备漏电、联电；
　　4)液体管道不能从控制室顶上走，以防液体滴在控制设备上；
　　5)控制室设置防水门槛，以免外面的水箱等设备漏水流入室内，使设备漏电、短路甚至发生火灾；
　　6)在明显的位置标"有电危险"的警示图样；
　　7)在适当的位置设置接地点，方便设备保护接地。
　　7现场施工注意事项
　　7.1确保人员安全
　　危险作业时，施工人员应佩戴事先准备的安全护具，不可大意。
　　7.2专门的现场指挥
　　1)人员调度；
　　2)物料工具管理；
　　3)现场问题解决；
　　4）施工质量把关。
　　7.3即使准备再充分，也难免会有疏漏，或遇到一些不可预见性的问题使施工暂停，这时就要主动设法排除，以保证工期、施工应按事先计划的先后顺序施工，以免前后影响而返工或造成不必要的麻烦，必要时也可颠倒顺序，但要确保不会造成相互影响。
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                                  2015年6月2日  

志云

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