江苏唯益换热器股份有限公司分布式光伏电站

项目概况

项目所在地是江苏省镇江市丹阳市金润大道西江苏唯益换热器股份有限公司生产厂房彩钢瓦屋顶、厂区食堂混凝土屋顶及新建车棚棚顶。本光伏发电系统采用单晶硅 450Wp光伏组件，计划装机容量为 0.8991MWp，拟采用发电方式为：“自发自用，余电上网”，并网电压等级为 0.4kV低压并网。

设备选型

组件：

由表比较可以得出

采用 550Wp 组件组成 0.8991MWp 光伏阵列所使用的组件数量较少，组件数量少意味着占地面积少，电缆、支架用量就会降低，投资就会减少，但是因本项目为多点低压并网项目，1000V 低压并网逆变器直流 MPPT 输入电流为26A左右，主流大功率 500Wp 及单片功率 500Wp 以上的单晶硅组件最佳功率点电流为 13A 以上，短路电流为 14A 左右，超出了逆变器 MPPT 最大输入电 流，因此本项目选择 450Wp 单晶硅组件。

逆变器：

本项目为屋面电站，屋面零散，且为低压并网，组串式逆变器有助于节省集电线路电缆成本，且 MPPT数量较多，能减少由于集电线路距离导致的直流侧的并联配，提升发电量，结合本项目实际情况，宜选用 50kW组串式逆变器、100kW组串式逆变器。

彩钢瓦屋面支架设计：

彩钢瓦屋面光伏支架采用轻质材料作为支架及基础，采用合适的夹具和导 轨。夹具与屋面完全符合，牢固可靠。支架结构采用铝合金支架系统，铝合金材 料要求选用6005-T5;所有铝合金材质的材料进行阳极氧化处理，阳极氧化后的 膜厚为15μm;组件与导轨、组件与压块、压块与导轨进行连接的螺栓采用 304-2B 材质的不锈钢螺栓。

设计方案

组串设计原则：

1 太阳电池组件串联形成的组串，其输出电压的变化范围必须在逆变器正常工作的允许输入电压范围内。

2 每个逆变器直流输入侧连接的太阳电池组件的总功率应大于该逆变器的额定输入功率，且不应超过逆变器的最大允许输入功率。

3 太阳电池组件串联后，其最高输出电压不允许超过太阳电池组件自身最高允许系统电压。

4 太阳能电池板至逆变器的直流部分电缆通路应尽可能短，以减少直流损耗。

太阳电池组件串设计：

本工程所选逆变器的最高允许输入电压为 1100V，输入电压MPPT满载工作范围为 550V～850V。 组件工作的温度范围是 -40℃ ～ +85℃ ，环境温度按照-10℃~50℃，计算出组件的串联数15≤N≤18，根据逆变器最佳输入电压以及电池组件工作环境等因素进行修正后，最终确定单晶硅太阳电池组件的串联组数为N=18。

组串方阵设计：

本项目组件采用450Wp高效单晶硅组件，共安装组件1998片，峰值功率 899.1kWp，每18片组件1个组串，共111个组串，每7个组串接入1台50kW组串式逆变器;每14个或15个组串接入1台100kW组串式逆变器，每4个逆变器接入1台400V交流并网柜，两个并网柜布置于厂区生产厂房一楼配电房，出线分别接入配电房1#、2#变压器低压侧母线并网。

支架结构方案：

本工程混凝土屋面组件排布拟采用单排组件支架，组件倾角为 23°，组件

最低点离屋面不小于 0.3m。结构支架采用薄壁钢结构支架，支架立柱斜梁均采用 U 型钢，立柱与预制混凝土支墩中预埋 U 型螺栓通过定制底座采用螺栓连接，预制混凝土支墩下设 SBS 防水卷材。支架檩条采用 U 型钢兼做组件导轨，组件通过压块与檩条固定。

系统方案:

本工程规划装机容量为0.8991MWp，采用分块发电、集中并网方案。电池组件采用450Wp单晶组件，彩钢瓦屋面采用顺坡平铺、混凝土屋面采用最佳倾角为23°固定安装在支架上，车棚组件安装于檩条上兼做车棚顶，方位角与原有建筑保持一致。每个子方阵由若干路太阳电池组串并联而成。每个太阳电池子方阵由太阳电池组串、逆变设备、汇流并网设备构成。

收益分析

发电收入：

发电收入是上网电量和上网电价的乘积，电站建设正常发电后上网电量逐年递减，正常运行期内多年平均上网电量为 83.0324万kWh。

根据政策要求，电厂新建光伏电站上网综合电价为 0.6345 元/kWh，计算期内发电收入总额为 1165.58 万元。

系统安全

屋面防水：

对于漏水严重区域屋面，覆盖防水卷材;局部漏水区域，采用一体防水卷材 局部喷涂;对于结构本身产生的裂缝的漏水，采用注浆密封的方式。

防雷、接地及过电压保护设计：

1 光伏阵列区接地及防雷

光伏组件边框应采用黄绿线或不锈钢双向穿刺片(混凝土屋面)接地，组件 安装檩条应直接与接地网连接。光伏电池方阵支架接地。每台组串式逆变器输出均设防雷保护装置，可有效避免雷击和电网浪涌导致 设备的损坏，所有的机柜要有良好的接地。并网柜布置于原变配电房内，与原变配电房接地系统可靠连接。

该接地采用方孔接地网，接地电阻按《交流电气装置的接地设计规范》 GB50065-2011 中的规定进行选择应不大于4Ω。在光伏阵列区域等设置避雷带， 防止直击雷。接地网寿命按 30 年计算。接地装置符合《交流电气装置的过电压保护和绝 缘配合》GB/T50064-2014 和《电气装置安装工程施工及验收规范》中的规定。

2 绝缘配合

根据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》GB/T50064-2014，对于 110kV 及以下设备，主要考虑以雷电冲击作用电压为基础来确定主要设备的绝缘水平， 即雷电冲击耐受电压和短时工频耐受电压。根据避雷器的保护水平，经济合理的 确定主要设备的绝缘水平。

光伏电站继电保护：

1 逆变器保护

并网逆变器为制造厂成套供货设备，设备中包含有欠电压保护、过电压保护、

低频保护、孤岛保护、短路保护等功能。

2 并网开关保护

1)过载长延时反时限保护、短路短延时反时限保护、短路短延时定时限保

护、短路瞬时保护、接地故障保护功能;

2)整定功能;

3)过载报警功能;

4)故障记忆功能、触头损耗指示、MCR 功能;

3 火灾报警系统

4 安防系统

5 (施工)消防系统

运维方案

建设期结束后光伏发电系统项目部职能转变为项目运营，项目建设人员和精简人员承担项目运营管理工作，成立光伏发电系统运营部门。运营公司做好光伏发电系统运行和日常维护及定期维护工作，光伏发电系统的大修、电池组件的清洗、电池组件钢支架油漆的维修养护、绿化养护、卫生保洁等工作均采用外委方式进行，以减少管理成本，提高经济效益。

维护管理方案：

由于光伏阵列面积较大，在阵列中设避雷针出现阴影对阵列的影响较大，根据有关条款的规定，综合考虑后确定本光伏发电系统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站区接地网连接进行直击雷保护。为防止雷电侵入波和内部过电压的损坏电气设备，箱式变、直流配电柜内均逐级装设避雷器。

电池组件维护采用日常巡检、定期维护、经常除尘、清洗。

辅助技术方案:

1 环境监测方案

为了保证光伏电站的正常运行及数据分析，在光伏电站内布置一套环境监测 仪，该装置由风速风向传感器、日照辐射表、测温探头、控制盒及支架组成，可 以实时测量风速风向、光伏组件表面温度、环境温度及太阳光总辐射。

2 组件清洗方案

光伏组件上的污浊对发电量影响显著，主要表现为：一是会影响光线的透射 率，进而影响组件表面接收到的辐射量;二是组件表面的污浊因为距离电池片的 距离很近，会形成阴影，并在光伏组件局部形成热斑效应，进而降低组件的发电 效率，甚至烧毁组件。

本光伏电站所处环境的主要污染源为鸟屎及少量小沙石。电站运行过程中必 须对电池组件进行清洗，以保证电池组件的发电效率和防止由于污垢引起的热斑 对电池组件造成烧毁。

光伏阵列的电池组件表面的清洗可分为定期清洗和不定期清洗。

定期清洗一般每两个月进行一次，制定清洗路线。清洗时间安排在日出前或 日落后。不定期清洗分为恶劣气候后的清洗和季节性清洗。恶劣气候分为大风或雨雪后的清洗。每次大风天气后应及时清洗。雨雪后应及时巡查，对落在电池面组件上的泥点和积雪应予以清洗。季节性清洗主要指春秋季位于候鸟迁徙线路下的发电区域，对候鸟粪便的清洗。在此季节应每天巡视，发现电池组件被污染的应及时清洗。日常维护主要是每日巡视检查电池组件的清洁程度。不符合要求的应及时清洗，确保电池面组件的清洁。

由于本项目为屋顶光伏电站，人工清洗比较困难，故本项目考虑组件清洗系 统，冲洗系统水源由厂区现有给水系统接入，具体接入点由现场确定。安装太阳 能的屋面处实测水压不应小于0.15MPa，若实际水压不满足清洗需求应增设管道 加压泵。加压泵设置在给水接入起点处。冲洗系统新建配水管网供水至各快速取 水阀，每个取水阀最大可覆盖半径30m的圆形区域，水阀间距根据屋面现状及太 阳板布置方式确定，不大于46m。配备水软管及配套冲洗水枪，冲洗光伏板时由 维护人员携带配套软管就近连接取水阀，使用软管及配套水枪进行人工清洗。保 温材料采用高发泡橡塑泡棉,难燃B1级。保温层45mm厚，保护层采用0.3mm铝合 金薄板。配水管道系统中设置泄水阀，检修时放空管道存水。在冬季气温低于5℃ 时，不适宜用水冲洗时间段应打开泄水阀放空水管内的存水，防止管道冻裂。屋顶太阳能电池板清洗水排水系统:电池板清洗时，尽量不采用清洁剂等化学药剂,不采用化学清洗的废水可直接排入屋面的雨水系统，对于局部重污染区域，可采用环保清洗剂，人工局部擦拭。

来源：交谷太阳能公众号