太阳能光伏发电系统设计及安装技术探究

太阳能光伏发电系统设计及安装技术探究

陈帝超

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武汉日新智慧新能源工程有限公司

摘要：随着中国用电需求的日益增加，太阳能发电技术也日趋成熟。目前，世界上许多国家都在逐步改变对非再生能源的利用方式。太阳能光伏发电系统的研发已经在大力推进，多元化发展以推动太阳能发电技术的应用。现阶段太阳能光伏发电系统存在传输线过长等问题，为解决该问题，本文对太阳能光伏系统的设计、施工工艺进行了探讨，以供同行借鉴。

关键词：太阳能；光伏发电系统；安装技术

引言

中国的城市照明能源消耗已超过50%，因此，如何提高其节能水平是一个重要课题。另外，目前市政照明工程没有统规划，各个专业机构的管理也不具有科学的标准。有些城市没有把城市地域特色与夜晚景观相结合。由于夜景设计水准不高，灯光的布置也不尽合理，在夜晚出现“白昼灯”现象。所以，如何将新能源和城市照明有机结合起来，就成为一个重要的研究课题。太阳能是洁净的，无污染的，可再生的。本文以太阳能光伏发电系统设计及安装技术为内容，对其进行探讨。

一、太阳能光伏并网发电

太阳能是洁净的新能源，目前太阳能资源丰富、环境友好的能量转换方式，可以实现建筑、农业与照明的有机结合，避免了对资源的过度消耗。另外，利用太阳能进行电能转化，既光伏发电系统，可将过剩电能高效传输至电网。太阳能将有助于缓解传统能源消耗问题。为满足人类生产、社会发展所需的能量消耗。中国目前用电中用热的比重很大，以煤为主要的能量转化方式，产生了大量的环境污染。太阳能发电是一种对环境无害的发电方式。尤其是光伏发电系统，属于清洁能源，具有很好的发展前景。

太阳能光伏发电不会占据耕地，也可以利用水，屋顶以及采取农光互补的形式。工程建设形式多样，选址灵活性强，因地制宜，发展前景广阔。中国通过对太阳能的利用，推动了地区经济的健康发展。太阳能作为一种新型的可再生能源，具有节能减排、环境友好等优点，与中国的清洁能源发展战略目标相吻合。

二、施工技术特点与光伏工艺原理

（一）施工技术特点

(1)光伏发电在不增加额外用地的情况下，实现了对建筑物屋面的高效使用。太阳能电池板采用固定安全装置，使厂房顶部空间最大化。同时，在建筑物的顶部安装了大量的太阳能模块，以最大限度地减少了太阳光的直射，从而达到降温节能的目的。(2)光伏组件安装在光伏支架上，安装前经深化设计、荷载校核后经工厂化预制，现场装配。太阳能电池模组间的连线，可安装于完成后的托架上，既美观又洁净。(3)应用 Pkpm有限元软件，光伏支架（主梁和杆件）的各组成部分进行了分析和计算。(4)改进后的光伏组件推丝，由原来的 U形扣紧固，替换成单孔栓接压码，直接固定在光伏支架条上。提高生产效率，节省辅料。(5)对光伏组件进行模块化设计，对线路电路进行优化改进工作量，将逆变器、光伏组串，逆变器高功率电路进行电气连接之后，将逆变器与变压器箱 ac直接相连，不需要进行任何的调整。(6) 采用现场无缝安装的太阳能模块，达到了绿色施工的需要。

（二）光伏工艺原理

当建筑物与太阳能发电系统按照一定的倾斜角度，将光伏模块按光伏阵列布置于建筑物顶部，并在其一端发电。太阳能电池板所产生的直流电流，经专用电缆传送至光伏逆变器，并转化为交流电。电力经电缆送至箱式变压器，再经网柜接入市网。

三、光伏安装关键工序

（一）光伏组件支架深化设计

依据太阳能电池板的平面图，对太阳能板的安装进行了研究。主体建筑受力分析，计算其荷载、强度、挠度及稳定性验算。太阳能板的支撑杆，梁和杆都是经过耐热防腐镀锌的Q345B钢材。采用热镀锌防腐，支架主材热镀锌层平均厚度不低于70μm。

（二）主设备选型

在设备选型上，应根据工程规模、场地条件、需求及经济效益等因素来确定。结合拟设置的光伏电站总装机容量，对光伏组件的电性能参数、机械参数、温度系数、极限参数等进行综合衡量。但是，当某一逆变装置的容量增大时，它将发生失效，维修工作将影响到电网的正常运转。中国制造了一种能与之配套的并网变流器，其最大功率可达500 kW。为了保证光伏电站的稳定工作，需要将逆输电接入电网，促使其具有较好的工作模式，并使其具有较高的分布湿度，并强化其防护效能与小岛逆输电网的互联形式。所有种类的换流器均需与太阳能电池相连。该模块将直流监测设备、分线箱、逆变器等设备进行互联，实现对供电状态的实时监测，获取精确的监测数据，并将监测信息完整地传送给逆变器控制器。

（三）供配电系统设计

光伏组件发出的电能，必须经由分配系统传输。安装二极管避免元件的热斑影响。设计者应该针对不同的光电模块选用不同的替换箱。更换盒的种类有：晶体硅换料盒、非晶硅换料盒和幕墙换料盒。另外，还应以最大输出电流、最大短路电流为依据，对接线盒进行选型。在选择光伏汇流箱时要考虑到各种因素，如输入回路的个数，熔断器的额定电流，光伏汇流箱体的防护水平。雷电可分为直击雷、感应雷和雷电波。在配电网中，要想有效地防止雷击，就需要采取各种保护措施。

（四）电缆敷设

在铺设光缆时，有人工拉线和机械拉线两种方式。机械铺设电缆时，其运行速度不得大于15米/分。在将缆线放置于较复杂的路线时，应以合适的速度。电缆敷设完毕后，要及时对齐，防止交叉、重叠。在电缆终端，中间接头，电缆弯曲处，管道开口上做记号。电缆的编号，型号，规格，起始点都要在标志上标明。当产品安装完毕，请立刻将产品移走，并用盖子盖好。

（五）配备太阳能充电停车棚

太阳能充电停车棚是高速公路领域太阳能光伏发电系统的重要应用场景。停车场的主体部分是光伏组件，逆变器，太阳能充电板，总体框架结构简洁，大方，时尚，美观，环境可靠，使用寿命长，新能源可以自主产生无污染，环保。车棚的建设方式有两种，一种是接线式，即与电网连接，无须安装任何储能装置，就可以给电动车充电，并将其转化成电能，余下的电能再送回电网；另外一种方式是回热式，这种方式可以把从太阳能停车场发出的电能存入蓄电池。因为一种线缆的费用只有一种储存型的费用的一半，所以可以在高速公路服务区域内为太阳能充电的停车场安装这类线缆。

（六）协调照明与周边环境

设计者应根据各地区的地理位置、道路交通状况、光照强度等因素，对建筑中的照明灯具进行合理的设置，使建筑的采光效果更好。根据所需电力的多少，必须设置太阳能灯架。在进行城市照明与太阳能相结合时，应充分考虑各种光照状况对蓄电池组的影响。例如，在城市广场照明中，大量的金卤灯被用作补光，如果光线变强，阳光角度变得很小，会导致电池组件发热量较大，从而影响到大电池使用寿命。

对于太阳能照明来说也是如此。太阳高度角越高，受阳光照射的区域越广，单元的热量也就越高。这就要求设计者对各个地区的光照情况进行分析、计算。在道路区域可以选择面积较大的悬铃木作为光伏支架，从而使城市照明系统与太阳能光伏发电更好地结合。

分析了城市地下空间开发中存在的问题。其主要内容为人防工程、轨道交通设施等，能够为城市提供各种服务。目前，我国多数道路利用程度不高，地下管线复杂，家庭用电负荷大，难以推广。通过对城市地下空间资源的开发与利用，使其得到最大程度的发挥，从而为整个城市的照明服务。同时，相关部门也要加强推动太阳能光伏发电，完善理论研究与应用研究，使太阳能在城市照明中的比例越来越高，为低碳城市的建设做出应有的贡献。

结语

安装太阳能光伏发电系统，既能有效地缓解企业的用电和生产难题，又能提升企业的生产率和市场竞争力，还能推动公司的健康快速发展，增加发电企业的额外经济效益。发展太阳能、推广太阳能屋顶光伏电站，对于优化我国的能源结构、缓解我国的电力供应压力、促进我国城镇化进程有着重要的意义。

参考文献

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