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屋顶光伏系统安装：彩钢屋顶之组件安装和排布
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技术支持：湘潭彩钢瓦屋顶光伏并网发电项目；初步设计方案；湖南科比特新能源科技股份有限公司；2015年7月；一、设计说明；1、项目概况；本项目初步设计装机容量为642.6KWp，属并网；项目于合同签订后15个工作日内即可开始建设，预计；光伏组件阵列发出的直流电分120串先经8台15路；太阳电池方阵通过电缆接入逆变器，逆变器输入端含有；按《电力设备接地设计规程》，围绕建筑
湘潭彩钢瓦屋顶光伏并网发电项目
初步设计方案
湖南科比特新能源科技股份有限公司
一、设计说明
1、项目概况
本项目初步设计装机容量为642.6KWp，属并网型分布式光伏发电系统（自发自用，余电上网）。光伏组件安装在楼顶屋面彩钢瓦上。光伏组件采用与彩钢瓦平行的安装方式。本项目共安装Wp太阳能电池组件，8台15路光伏直流防雷汇流箱，1台8进1出光伏直流配电柜，1台630KWp逆变器（无隔离变压器），1台630KVA带隔离升压变压器及1台并网计量柜。
项目于合同签订后15个工作日内即可开始建设，预计6周后可并网发电并投入运行。
光伏组件阵列发出的直流电分120串先经8台15路光伏直流防雷汇流箱汇流，再经1台8进1出光伏直流配电柜进行二次汇流，再连接到630KWp逆变器，再经逆变器转换为315V交流，再经升压变将电压升至400V，最后经并网计量柜后接至低压电网，所发电量优先供工厂自身负载（机器、照明、动力和空调等）使用，余电送入电网。
太阳电池方阵通过电缆接入逆变器，逆变器输入端含有防雷保护装置，经过防雷装置可有效地避免雷击导致设备的损坏。
按《电力设备接地设计规程》，围绕建筑物敷设闭合回路的接地装置。电站内接地电阻小于4欧。
光伏系统直流侧的正负电源均悬空不接地。太阳电池方阵支架和机箱外壳通过楼顶避雷网接地，与主接地网通过钢绞线可靠连接。
屋顶设备，含电池板，支架，汇流箱等设备总质量约为50吨，单位面积载荷约为50吨÷（160m×60m）=10.2kg/m2。
2、设计依据
本工程在设计及施工中执行国家或部门及工程所在地颁发的环保、劳保、卫生、安全、消防等有关规定。以下未包含的以国家和有关部门制订、颁发的有关规定、标准为准。如国家有关部门颁发了更新的规范、标准，则以新的规范、标准为准。
参考标准：
GB 2297-89太阳能光伏能源系统术语
GB 太阳能电池型号命名方法
GB 地面用太阳能电池标定的一般规定
GB/T 地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型
GB/T 6光伏器件第1部分：光伏电流-电压特性的测量
GB/T 6光伏器件第2部分：标准太阳能电池要求
GB/T 6光伏器件第3部分：地面用光伏器件的测量原理及标准光谱福照度数据
GB/T 6晶体硅光伏器件的I-V实测特性的温度和福照度修正方法 GB/T 晶体硅光伏（PV）方阵I-V特性的现场测量
GB/T 地面用光伏（PV）发电系统概述和导则
DB 37/T 729-2007光伏电站技术条件
GB建筑结构载荷规范
GB/T 191包装储存图示标志
光伏系统并网技术要求
光伏（PV）系统电网接口特性（IEC ,MOD） GB/Z 光伏电站接入电力系统技术规定
GB/T 8电工电子产品基本环境试验 第2部分试验方法：试验A：低温
GB/T 8电工电子产品基本环境试验第2部分试验方法：试验B：高温
GB/T 6电工电子产品基本环境试验第2部分试验方法：试验Cab：恒定湿热方法
GB 4208 外壳防护等级（IP代码）（equ IEC ）
GB 3 半导体变流器 应用导则
电能质量 公用电网谐波
电能质量 三相电压允许不平衡度
IEC 61215 晶体硅光伏组件设计鉴定和定型
IEC 61730.1光伏组件的安全性构造要求
IEC 61730.2 光伏组件的安全性测试要求
GB 电能质量电压波动和闪变
电能质量电力系统供电电压允许偏差
GB 50057-94 建筑物防雷设计规范_(2000年版)
DL/T 448-2000电能计量装置技术管理规范
GB 电力工程电缆设计规范
DL/T 404-20073.6kV~40.5kV交流金属封闭开关设备控制设备
JGJ 16-2008民用建筑电气设计规范
JGJ 203-2010民用建筑太阳能光伏系统应用技术规范
GB 低压配电设计规范
CNCACTS_并网光伏发电系统工程验收基本要求
GB/T 光伏(PV)系统电网接口特性
GB 光伏发电站设计规范
GB/T 光伏发电工程验收规范
GB 光伏发电站施工规范
湘潭市位于湖南省东部偏北, 湘江下游和长浏盆地西缘。其地域范围为东经111°53′～114°15′,北纬27°51′～28°41′。湘潭属亚热带季风性湿润气候。气候特征是：气候温和，降水充沛，雨热同期，四季分明。湘潭沙市区年平均气温17.2℃，各县16.8℃―17.3℃，年积温为5457℃，市区年均降水量1361.6毫米。湘潭夏冬季长，春秋季短，春温变化大，夏初雨水多，伏秋高温久，冬季严寒少。
3、设计原则
与建筑结合，美观大方。在不改变原有建筑风格和外观的前提下，设计安装太阳能光伏阵列的结构和布局。
光伏系统在考虑美观的前提下，在给定的安装面积内，尽可能高的提高光伏组件的利用效率，达到充分利用太阳能，提供最大发电量的目的。
设计的光伏系统应安全可靠，不能给建筑物内的其他用电设备带来安全隐患，尽可能的减少运行中的维护维修工作，同时应考虑到方便施工和利于维护。
太阳能工程必须保证建筑物的安全。太阳能系统不仅仅要保证自身系统的安全可靠，同时要确保建筑的安全可靠。必须考虑安装条件、安装方式和安装强度。
光伏发电系统设计必须要求其高可靠性能，保证在较恶劣条件下的正常使用；同时要求系统的易操作和易维护性，便于用户的操作和日常维护。此次关于太阳能工程保证建筑物的安全由业主单位自行负责。
整套光伏发电系统设计、制造和施工的低成本，设备的标准化、模块化设计，提高备件的通用互换性，要求系统预留扩展接口便于以后规模容量的扩大。
具体实施时，太阳光伏发电组件板要用适当的方位角和倾斜角安装，确保太阳电池组件得到最优化的性能；安装地点的选择应能够满足组件在当地一年中光照时间最少天内，太阳光从上午9：00到下午3：00能够照射到组件。
组件安装结构要经得住风雪等环境应力，安装孔位要能保证容易安装和机械的受力，推荐使用正确的安装结构材料可以使得组件框架、安装结构和材料的腐蚀减至最小。
二、光伏发电系统设计
1、系统构成
本项目采用分散发电、集中控制、单点并网方案。由于太阳能电池组件和并网逆变器都是模块化的设备，可以象搭积木一样一块块搭起来，也特别适合于分期实施。
2、主要设备选择
2.1太阳能电池组件的选择
太阳能电池组件的选择应在技术成熟度高、运行可靠的前提下，结合电站周围的自然环境、施工条件、交通运输的状况，选用行业内的主导太阳能电池组件类型。根据电站所在地的太阳能状况和所选用的太阳能电池组件类型，计算光伏电站的年发电量，选择综合指标最佳的太阳能电池组件。
太阳能电池组件可分为晶体硅电池组件、薄膜电池组件和聚光电池组件三种类型。
根据项目实际情况，选用多晶硅太阳能电池组件，几何尺寸：
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一、西安市分布式补贴政策
西安市政府为了落实国家和陕西省有关分布式光伏发电推广政策，在国家分布式光伏补贴和省装机补贴的基础上，出台了《西安市人民政府办公厅关于印发推进分布式光伏发电应用实施方案（年）的通知（市政办发[2015]57号）》，文件要求按照每瓦1元的标准，在项目并网验收运行后，给予一次性投资补助。之后，发改委又联合财政局、建委、工信委等下发了《关于规范光伏发电项目管理、并网验收和补助资金申报发放有关工作的通知（市发改能发〔号）》，对实施方案的执行给出了明确的流程和细则。
二、屋顶光伏发电数据
西安与咸阳紧邻，城区较郊区的光伏辐射量偏小，发电量也略低。以下是西安博威新能源统计的城区两个屋顶光伏项目实际发电数据。
项目一：装机30KW，固定27度角，组件表面定期清洁，三相带变压器隔离，2011年底投运，未出现故障检修情况。
30kWp通过直流汇流后，接入30KW逆变（含隔离变），三相输出后经并网计量柜及70米电缆到企业配电室低压母线上网。
图一：2012年～2015年各年发电总量
图二：2015年各月的日平均发电量
1、2015年6月份阴雨天过多，发电量较往年偏低。
2、2015年5月份出现一年中最大日发电量为169度。
图三：2012年～2015年各年单瓦年发电量
项目二：装机11kw，固定25度角安装，组件表面定期清洁，三相无变压器逆变器，2015年5月底，在村镇低压公网三相上网，本文仅参考下半年发电数据进行分析：
图四：2015年下半年各月发电量
1、日和7月1日，日发电量最大为66度(见下图)。
2、仅依据下半年数据计算的单瓦年发电量为1.10度。
根据以上两个项目发电量的统计与计算，其结果可以反映西安市（咸阳市）城区的平屋顶（固定角度时）发电量。企业如果是彩钢屋顶时，按平铺方式安装，则角度为0～6度，仅按0度计算其组件面年总辐射量较最佳角度（27度）时，有约7.5%的损失，其年发电量也有相同比例的损失，相对固定角度安装时收益有一定减少。
三、企业及个人投资项目的收益分析
1、企业自装发电。
根据陕西用电价格文件（2015年），一般工商企业用电，峰值和平值段电费每度为1.1元。为方便计算，按白天加权平均电费每度1元计。企业安装光伏发电时，按自发自用方式运行，其安装光伏发电的收益和投资回收期（按装机100kw自发自用方式计算分析）如下。
如果是混凝土平屋顶，需占面积1500平方米，建设约周期2个月。
2、个人屋顶光伏发电
目前的政策对于城镇住宅小区里安装光伏发电不太适用。本文仅对农村农户利用自家屋顶自有闲钱安装来进行收益分析。根据政府和电网公司相关政策，个人利用自家屋顶安装发电免税。
居民的电费价格一般情况是每度约0.5元，如按自发自用方式运行则因为电费额低，使得收益偏低。国家政策允许选择&全额上网&运行方式，较为适合个人屋顶光伏发电项目。2016年的光伏发电全额上网电价（按当地光伏标杆上网电价）为每度0.98元。
农村安装太阳能发电需要专业的新能源公司提供前期项目咨询，主要是根据屋顶结构及型式、周围挡光情况、本村电网电压波动情况、拟上网点与变压器距离和低压线路负荷情况等，提供安装功率和上网电压的建议。
按装机10kw来分析西安农村个人屋顶光伏发电收益和投资回收期：
一般按三间住房平屋顶情况，可以安装5～10kw，建设周期约20天。
四、政府补贴和电费落实情况
1、省市补贴执行情况
今年是省市装机补贴政策执行的第一年，分布式光伏补贴具有涉及的政府监管部门多、项目业主及规模也比较多、电网公司内部管理工作量大、新业务各环节需要适应周期长等特点。目前西安市发改委已经将此前的符合分布式光伏发电补贴项目信息进行收集整理，并计划在组织各有关部门联合对项目抽检验收后，近日将落实装机补贴下拔工作。
2、分布式补贴及电费落实情况
西安市供电局及各分局已在2015年底前下发了0.42元的分布式光伏补贴。对于全额上网的光伏电站电费，按省电网公司的意见，暂时按每度0.42元补贴+0.3796的燃煤标杆上网电价拔付，与每度1元（2016年为0.98元）的光伏标杆上网电价的差价部分还没有进一步的通知。
五、项目建设建议
1、选用专业品牌制造或大厂的产品，用正规有技术和工程经验的光伏等新能源公司，对作好项目支持，对系统效率、稳定性以及产品质量和售后都有保证，这是较高光伏发电收益的保证和前提。
2、项目运行监控和运维愈发显得重要。采用后台监控和便利的手机APP方式监控运行情况，随时观察系统状态，对于减少故障判断和检修时间，确保发电效率，具有重要作用。
3、定期组件清洁以提高发电量。西安市区某项目由于长期没有清洁组件，单瓦年发电量还不足一度，而正常清洁的系统单瓦发电量超过1.1度。所以，对于灰尘大、少雨干燥的区域，及时对组件进行清洁对发电量影响较大。
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