江蘇唯益換熱器股份有限公司分布式光伏電站

項目概況

項目所在地是江蘇省鎮江市丹陽市金潤大道西江蘇唯益換熱器股份有限公司生產廠房彩鋼瓦屋頂、廠區食堂混凝土屋頂及新建車棚棚頂。本光伏發電系統采用單晶硅 450Wp光伏組件，計劃裝機容量為 0.8991MWp，擬采用發電方式為：“自發自用，余電上網”，并網電壓等級為 0.4kV低壓并網。

設備選型

組件：

由表比較可以得出

采用 550Wp 組件組成 0.8991MWp 光伏陣列所使用的組件數量較少，組件數量少意味著占地面積少，電纜、支架用量就會降低，投資就會減少，但是因本項目為多點低壓并網項目，1000V 低壓并網逆變器直流 MPPT 輸入電流為26A左右，主流大功率 500Wp 及單片功率 500Wp 以上的單晶硅組件最佳功率點電流為 13A 以上，短路電流為 14A 左右，超出了逆變器 MPPT 最大輸入電 流，因此本項目選擇 450Wp 單晶硅組件。

逆變器：

本項目為屋面電站，屋面零散，且為低壓并網，組串式逆變器有助于節省集電線路電纜成本，且 MPPT數量較多，能減少由于集電線路距離導致的直流側的并聯配，提升發電量，結合本項目實際情況，宜選用 50kW組串式逆變器、100kW組串式逆變器。

彩鋼瓦屋面支架設計：

彩鋼瓦屋面光伏支架采用輕質材料作為支架及基礎，采用合適的夾具和導 軌。夾具與屋面完全符合，牢固可靠。支架結構采用鋁合金支架系統，鋁合金材 料要求選用6005-T5;所有鋁合金材質的材料進行陽極氧化處理，陽極氧化后的 膜厚為15μm;組件與導軌、組件與壓塊、壓塊與導軌進行連接的螺栓采用 304-2B 材質的不銹鋼螺栓。

設計方案

組串設計原則：

1 太陽電池組件串聯形成的組串，其輸出電壓的變化范圍必須在逆變器正常工作的允許輸入電壓范圍內。

2 每個逆變器直流輸入側連接的太陽電池組件的總功率應大于該逆變器的額定輸入功率，且不應超過逆變器的最大允許輸入功率。

3 太陽電池組件串聯后，其最高輸出電壓不允許超過太陽電池組件自身最高允許系統電壓。

4 太陽能電池板至逆變器的直流部分電纜通路應盡可能短，以減少直流損耗。

太陽電池組件串設計：

本工程所選逆變器的最高允許輸入電壓為 1100V，輸入電壓MPPT滿載工作范圍為 550V～850V。 組件工作的溫度范圍是 -40℃ ～ +85℃ ，環境溫度按照-10℃~50℃，計算出組件的串聯數15≤N≤18，根據逆變器最佳輸入電壓以及電池組件工作環境等因素進行修正后，最終確定單晶硅太陽電池組件的串聯組數為N=18。

組串方陣設計：

本項目組件采用450Wp高效單晶硅組件，共安裝組件1998片，峰值功率 899.1kWp，每18片組件1個組串，共111個組串，每7個組串接入1臺50kW組串式逆變器;每14個或15個組串接入1臺100kW組串式逆變器，每4個逆變器接入1臺400V交流并網柜，兩個并網柜布置于廠區生產廠房一樓配電房，出線分別接入配電房1#、2#變壓器低壓側母線并網。

支架結構方案：

本工程混凝土屋面組件排布擬采用單排組件支架，組件傾角為 23°，組件

最低點離屋面不小于 0.3m。結構支架采用薄壁鋼結構支架，支架立柱斜梁均采用 U 型鋼，立柱與預制混凝土支墩中預埋 U 型螺栓通過定制底座采用螺栓連接，預制混凝土支墩下設 SBS 防水卷材。支架檁條采用 U 型鋼兼做組件導軌，組件通過壓塊與檁條固定。

系統方案:

本工程規劃裝機容量為0.8991MWp，采用分塊發電、集中并網方案。電池組件采用450Wp單晶組件，彩鋼瓦屋面采用順坡平鋪、混凝土屋面采用最佳傾角為23°固定安裝在支架上，車棚組件安裝于檁條上兼做車棚頂，方位角與原有建筑保持一致。每個子方陣由若干路太陽電池組串并聯而成。每個太陽電池子方陣由太陽電池組串、逆變設備、匯流并網設備構成。

收益分析

發電收入：

發電收入是上網電量和上網電價的乘積，電站建設正常發電后上網電量逐年遞減，正常運行期內多年平均上網電量為 83.0324萬kWh。

根據政策要求，電廠新建光伏電站上網綜合電價為 0.6345 元/kWh，計算期內發電收入總額為 1165.58 萬元。

系統安全

屋面防水：

對于漏水嚴重區域屋面，覆蓋防水卷材;局部漏水區域，采用一體防水卷材 局部噴涂;對于結構本身產生的裂縫的漏水，采用注漿密封的方式。

防雷、接地及過電壓保護設計：

1 光伏陣列區接地及防雷

光伏組件邊框應采用黃綠線或不銹鋼雙向穿刺片(混凝土屋面)接地，組件 安裝檁條應直接與接地網連接。光伏電池方陣支架接地。每臺組串式逆變器輸出均設防雷保護裝置，可有效避免雷擊和電網浪涌導致 設備的損壞，所有的機柜要有良好的接地。并網柜布置于原變配電房內，與原變配電房接地系統可靠連接。

該接地采用方孔接地網，接地電阻按《交流電氣裝置的接地設計規范》 GB50065-2011 中的規定進行選擇應不大于4Ω。在光伏陣列區域等設置避雷帶， 防止直擊雷。接地網壽命按 30 年計算。接地裝置符合《交流電氣裝置的過電壓保護和絕 緣配合》GB/T50064-2014 和《電氣裝置安裝工程施工及驗收規范》中的規定。

2 絕緣配合

根據《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》GB/T50064-2014，對于 110kV 及以下設備，主要考慮以雷電沖擊作用電壓為基礎來確定主要設備的絕緣水平， 即雷電沖擊耐受電壓和短時工頻耐受電壓。根據避雷器的保護水平，經濟合理的 確定主要設備的絕緣水平。

光伏電站繼電保護：

1 逆變器保護

并網逆變器為制造廠成套供貨設備，設備中包含有欠電壓保護、過電壓保護、

低頻保護、孤島保護、短路保護等功能。

2 并網開關保護

1)過載長延時反時限保護、短路短延時反時限保護、短路短延時定時限保

護、短路瞬時保護、接地故障保護功能;

2)整定功能;

3)過載報警功能;

4)故障記憶功能、觸頭損耗指示、MCR 功能;

3 火災報警系統

4 安防系統

5 (施工)消防系統

運維方案

建設期結束后光伏發電系統項目部職能轉變為項目運營，項目建設人員和精簡人員承擔項目運營管理工作，成立光伏發電系統運營部門。運營公司做好光伏發電系統運行和日常維護及定期維護工作，光伏發電系統的大修、電池組件的清洗、電池組件鋼支架油漆的維修養護、綠化養護、衛生保潔等工作均采用外委方式進行，以減少管理成本，提高經濟效益。

維護管理方案：

由于光伏陣列面積較大，在陣列中設避雷針出現陰影對陣列的影響較大，根據有關條款的規定，綜合考慮后確定本光伏發電系統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站區接地網連接進行直擊雷保護。為防止雷電侵入波和內部過電壓的損壞電氣設備，箱式變、直流配電柜內均逐級裝設避雷器。

電池組件維護采用日常巡檢、定期維護、經常除塵、清洗。

輔助技術方案:

1 環境監測方案

為了保證光伏電站的正常運行及數據分析，在光伏電站內布置一套環境監測 儀，該裝置由風速風向傳感器、日照輻射表、測溫探頭、控制盒及支架組成，可 以實時測量風速風向、光伏組件表面溫度、環境溫度及太陽光總輻射。

2 組件清洗方案

光伏組件上的污濁對發電量影響顯著，主要表現為：一是會影響光線的透射 率，進而影響組件表面接收到的輻射量;二是組件表面的污濁因為距離電池片的 距離很近，會形成陰影，并在光伏組件局部形成熱斑效應，進而降低組件的發電 效率，甚至燒毀組件。

本光伏電站所處環境的主要污染源為鳥屎及少量小沙石。電站運行過程中必 須對電池組件進行清洗，以保證電池組件的發電效率和防止由于污垢引起的熱斑 對電池組件造成燒毀。

光伏陣列的電池組件表面的清洗可分為定期清洗和不定期清洗。

定期清洗一般每兩個月進行一次，制定清洗路線。清洗時間安排在日出前或 日落后。不定期清洗分為惡劣氣候后的清洗和季節性清洗。惡劣氣候分為大風或雨雪后的清洗。每次大風天氣后應及時清洗。雨雪后應及時巡查，對落在電池面組件上的泥點和積雪應予以清洗。季節性清洗主要指春秋季位于候鳥遷徙線路下的發電區域，對候鳥糞便的清洗。在此季節應每天巡視，發現電池組件被污染的應及時清洗。日常維護主要是每日巡視檢查電池組件的清潔程度。不符合要求的應及時清洗，確保電池面組件的清潔。

由于本項目為屋頂光伏電站，人工清洗比較困難，故本項目考慮組件清洗系 統，沖洗系統水源由廠區現有給水系統接入，具體接入點由現場確定。安裝太陽 能的屋面處實測水壓不應小于0.15MPa，若實際水壓不滿足清洗需求應增設管道 加壓泵。加壓泵設置在給水接入起點處。沖洗系統新建配水管網供水至各快速取 水閥，每個取水閥最大可覆蓋半徑30m的圓形區域，水閥間距根據屋面現狀及太 陽板布置方式確定，不大于46m。配備水軟管及配套沖洗水槍，沖洗光伏板時由 維護人員攜帶配套軟管就近連接取水閥，使用軟管及配套水槍進行人工清洗。保 溫材料采用高發泡橡塑泡棉,難燃B1級。保溫層45mm厚，保護層采用0.3mm鋁合 金薄板。配水管道系統中設置泄水閥，檢修時放空管道存水。在冬季氣溫低于5℃ 時，不適宜用水沖洗時間段應打開泄水閥放空水管內的存水，防止管道凍裂。屋頂太陽能電池板清洗水排水系統:電池板清洗時，盡量不采用清潔劑等化學藥劑,不采用化學清洗的廢水可直接排入屋面的雨水系統，對于局部重污染區域，可采用環保清洗劑，人工局部擦拭。

來源：交谷太陽能公眾號