国家能源集团上海电力有限公司屋顶光伏电站

项目业主为国家能源集团上海电力有限公司，项目地位于上海天鸿置业投资有限公司开发的长风地区2号(西)地块1幢商业写字楼，总装机容量为48kWp。

本系统主要是光伏组件及其支架、组串式逆变器、0.4kV光伏并网柜、监控通信、防雷接地、交直流电缆、土建等基础以及其他相关辅材。

设备选型

晶硅类太阳能电池由于制造技术成熟、产品性能稳定、使用寿命长、光电转化效率相对较高的特点，被广泛应用于大型并网光伏电站项目。

本项目综合考虑技术、效率、成本等因素，采用500Wp单晶硅组件。

本工程选用1台SUN2000-40KTL-M0逆变器。该逆变器配置了电网电压过、欠压保护，电网频率过、欠频保护，防孤岛效应保护，逆变器过载、过热保护，逆变器对地漏电保护，逆变器防反放电保护，防反接保护，防过压保护，防浪涌保护，低电压穿越等功能。具有智能、高效、安全、可靠等特点。

设计方案

组串设计原则：

(1)太阳电池组件串联形成的组串，其输出端电压的变化范围必须与逆变器的输入电压范围相符合。太阳电池组串的最高输出电压必须小于逆变器允许的最高输入电压，太阳电池组串的最低输出电压必须大于逆变器允许的最低输入电压。

(2)并联连接的全部太阳电池组串的总功率应稍大于逆变器的额定功率。

(3)太阳电池组件串联形成光伏组串后，光伏组串的最高输出电压不允许超过太阳电池组件自身要求的最高允许系统电压。

太阳电池组件的组串设计：

逆变器的最高允许输入电压为1100V，满载MPPT工作范围为200～1000V。

根据公式，并根据光伏需电量，确定本工程的组件串联数为6-19块组件串联而成一个组串。

组串方阵设计：

在每个屋面，将每串单晶硅太阳电池组件每块横向放置，排成规则的行列，期间预留维护通道。采用光伏组件形成一个子阵列，作为一个安装单元，整个屋面由多个子阵列组成，阵列及阵列之间预留通道，便于后期维护，具体根据屋面情况而定。

支架结构方案：

由于混凝土屋面承载力较好，传统方案中混凝土屋面才采用混凝土条形或块基础，支架采用Q235B 钢材，并进行热镀浸锌处理(厚度平均应不小于65 um)，组件可通过钢支架的调整达到最佳倾角25度，提高发电效率，达到较高的经济效益。

混凝土屋面光伏组件安装在钢支架上，在屋面上预制混凝土条形基础，条形基础作为支架的基础。在屋面上施工时，尽可能减少对屋面防水层及保温层的破坏，如有破坏，应进行修复，以确保原结构的正常使用功能。

接入系统方案

光伏组件安装在企业屋顶，组件所发电能经过逆变器，由逆变器转换成与0.4kV电压同频、同相、幅值相同，并符合国家电能质量标准要求的交流电能，新建光伏并网柜，通过0.4kV电缆接至配电房0.4kV母线。

接入方案参照“国家电网公司分布式光伏发电接入系统典型设计方案”中的XGF380-Z-2方案

发电量分析

光伏发电系统效率分析：

并网光伏发电系统的总效率由光伏阵列的效率、逆变器效率、交流并网效率等三部分组成。经综合计算，系统效率为80%。

考虑衰减率后年发电量：

光伏组件在光照及常规大气环境中使用会有衰减，厂商一般保证光伏组件效率25年后要在 80%以上。按常规晶硅电池组件考虑组件效率衰减，第1年衰减 2.5%，第2—25年平均年衰减率 0.6%，整个生命周期组件总衰减15.7%。

根据PVsyst软件计算，第一年上网发电量为5.04万kWh，25年平均每年上网发电量为4.67万kWh。25年总上网发电量为116.77万kWh。

电站安全防护

屋面荷载复核

本工程建筑混凝土屋面原设计已考虑光伏荷载0.2 kN/㎡，满足新增光伏荷载0.15 kN/㎡要求。经初步验算，布置光伏板后屋面满足要求。因此，本项目建设所选用的各厂房屋面布置太阳能光伏方阵采用原有屋面承重是可行的，无需加固。

电缆防火

本工程为直流电缆，直流电流切断困难，易引发火灾。本工程按电力防火规程和国家消防法规，设置完备的消防措施：所有电缆均采用阻燃电缆，电缆沟分叉和进出房屋处设防火墙，防火墙两侧电缆刷防火涂料，屏柜下孔洞采用防火隔板和防火料进行封堵等。

过电压保护

本工程在电池板站区不单独装设避雷针，采用原屋顶避雷针。

在逆变器内进线回路装有过电压保护器可以防止单个电池板回路直击雷和感应雷电波串至其他电池板回路，迅速释放雷电波从而保护其他电池板不受雷电波损坏。

在逆变器内交、直流侧均装设有过电压保护器，在低压母线装设有避雷器。可以防止雷电波入侵和操作过电压。

防雷和接地

在光伏阵列中设避雷针,避雷针阴影对光伏组件的性能影响较大，根据《光伏(PV)发电系统过电压保护导则》中有关条款的规定，拟在本电站光伏阵列中不再配置避雷针，主要通过太阳电池阵列采取电池组件和支架与厂区接地网连接进行直击雷保护。

光伏阵列根据电站布置形成一个接地网，接地网与光伏电池组件基础钢筋焊接做接地，子方阵接地体焊接成网状，各子方阵接地体相互连接。

为了保证设备和人身安全，全站接地网采用以水平接地体为主，并充分利用土建金属基础钢筋支架作为自然接地体，接地电阻不大于4Ω，接地网应圆弧闭合，所有电气设备均应接地，主接地网敷设于冻土层以下。接地网接地电阻满足DL/T621《交流电气装置的接地》要求，并将接触电势和跨步电势均限制在安全值以内。在每个配电室处设有垂直接地极，以便更好散流。每个电池板均接至水平接地网。

光伏电站并网点保护配置

并网断路器侧(即光伏并网柜侧)装设故障解列装置，配置低周、低压及高周、高压解列功能，低压解列应具备判断短路功能和交流电压断线闭锁功能。

防孤岛保护

光伏电站应具备快速监测孤岛且立即断开与电网连接的能力。

运营维护

安全管理工作

光伏电站厂长是光伏电站安全生产第一责任人，对光伏电站安全负全责。安全员负责日常安全培训，各项检修工作中安全措施检查。光伏电站在严格执行“两票三制”的同时，积极推选“危险点预控”和“工序卡”制度，把安全生产工作做严做细。逐步规范检修程序，实现程序化作业，杜绝违章作业。

检修维护工作

①在光伏电站各设备厂家提供的《维护手册》基础上，结合项目所在地的具体情况，增加相应维护内容，并把例行维护安排在光照较弱的时间，不仅利于维护工作的开展，而且还减小了电量损失。

②在消化吸收《检修手册》、《运行手册》等内容的前提下，从实践出发，编制光伏电站《作业指导书》、《现场运行规程》，从检验型检修向程序化检修迈进，制定检修标准、规范检修步骤，做到“应修必修、修必做好”。

③在故障检修中，提高检修质量，缩短故障时间，减少故障停机时数。并采用“条形码”巡视方法，不仅能够做到巡视到位，而且变过去“以人管人”为“以科技手段管人”，敦促员工巡视到位，及时掌握设备的运行状况，及早发现隐患，及时处理，有效避免故障的扩大。

采取的其他措施

①借鉴其他已运行的光伏电站的运行经验，光伏电站最难处理的是逆变器的故障。原因其一是这些设备占用资金较大，不易备;其二是一旦故障，电量损失大。针对这一问题，我们采用定期检查法，尽早发现问题，“有备而战”，把事故消灭在萌芽状态。

②推广技术监督在光伏发电行业中的运用。依据电力行业的9项技术监督标准，在光伏电站开展技术监督工作，保证所有设备的正常工作状态，避免恶性事件的发生。

③定期清洗太阳电池受光面，增加电量水平。

来源：交谷太阳能公众号