2022-05-27
435家庭分布式光伏發(fā)電設(shè)計(jì)與安裝步驟
一、分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1.根據(jù)用戶需求設(shè)計(jì)電池板功率。具體的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)請參照GB 50797-2012 《光伏發(fā)電站設(shè)計(jì)規(guī)范》中的相關(guān)規(guī)定。
安裝分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)前，要根據(jù)用戶的需求設(shè)計(jì)電池板的功率。首先要考慮用戶每日的用電量，太陽能光伏發(fā)電量首先要滿足用戶的家庭用電，這樣的設(shè)計(jì)才能夠有多余的電量上傳給國家電網(wǎng)。
目前的城鎮(zhèn)居民每戶的月平均用電量為一百五十度左右（1度=1千瓦時(shí)，下同），即每日的用電量為5度。按照2000瓦的電池板系統(tǒng)計(jì)算，假設(shè)每日的平均光照為6小時(shí)，這樣每小時(shí)的發(fā)電量為1.5度，每天的發(fā)電量為9度。這樣不僅可以滿足自己的用電，而且可以將剩余的電力上傳給國家電網(wǎng)。
家用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)配置的簡便計(jì)算方法：因?yàn)榈厍虮砻嫣柍?shù)約等于1000瓦每平方米，這一輻射強(qiáng)度是太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中電池組件測試的標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)。對于交流系統(tǒng)設(shè)計(jì)來說，與直流系統(tǒng)方法原則上一樣，只是在系統(tǒng)效率取值時(shí)加入了逆變器的效率，以及在選擇主回路導(dǎo)線線徑上有所區(qū)別。
關(guān)于逆變器在系統(tǒng)中的效率，不能僅僅與其他效率相乘得到系統(tǒng)總效率，還應(yīng)對這樣計(jì)算出的系統(tǒng)總效率進(jìn)行修正。具體的效率參數(shù)修正標(biāo)準(zhǔn)請參照GB/T 39857-2021《光伏發(fā)電效率技術(shù)規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定。
2. 根據(jù)房屋面積設(shè)計(jì)電池板功率
我們在申請并網(wǎng)發(fā)電的同時(shí)，需要上繳用戶的房產(chǎn)證明，并且還要統(tǒng)計(jì)房屋的屋頂面積。這不僅是安裝的前提，還要考慮到相應(yīng)的太陽能電池板是否能夠安裝在用戶的屋頂上。因?yàn)橄鄳?yīng)功率的發(fā)電系統(tǒng)需配置相應(yīng)的電池板數(shù)目，還要考慮到房屋整天的光照條件。
這樣就必須計(jì)算房屋面積來確保太陽能發(fā)電系統(tǒng)的正常安裝。從理論上來說，所有的居民都可以申請分布式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，但事實(shí)上分布式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，對屋頂面積的要求還是相當(dāng)高的。建議先考慮一下光伏組件的安裝位置和安裝面積。
通常來說南屋面或者東西朝向的屋面都比較適合安裝，另外有院子或者陽臺的家庭，也可以考慮安裝陽光棚、車棚或者遮陽棚。一般而言1000瓦裝機(jī)容量需要屋頂面積十平方米。目前來說，別墅、聯(lián)排、農(nóng)村獨(dú)門獨(dú)戶的房屋，比較適合安裝分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目。
如果是居民小區(qū)，則手續(xù)可能比較麻煩。需要整個(gè)單元或整棟樓內(nèi)所有利害關(guān)系的業(yè)主，簽字同意才能安裝。如果有當(dāng)?shù)氐纳鐓^(qū)或者街道辦事處進(jìn)行協(xié)調(diào)和推進(jìn)，對居民小區(qū)屋面整體進(jìn)行光伏發(fā)電系統(tǒng)安裝，還是具有一定的可行性。
如果是個(gè)人以盈利為目的，采取租賃等措施給居民小區(qū)屋面安裝光伏發(fā)電系統(tǒng)，溝通成本過高，耗時(shí)耗力且收益和投入比過大，如非必要不建議涉足。
3. 考慮并網(wǎng)條件和當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)情況
對于利用建筑屋頂及附屬場地新建的分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目，發(fā)電量可以全部自發(fā)自用、部分自發(fā)自用剩余電量上網(wǎng)、或全額上網(wǎng)，可由用戶自行選擇上網(wǎng)模式。
4. 根據(jù)電池板功率選擇配套的逆變系統(tǒng)
太陽的逆變器的主要功能是將直流電機(jī)變成交流電，通過全橋電路采用處理器，經(jīng)過調(diào)制、濾波、升壓等，得到與交流負(fù)載頻率、額定電壓等相匹配的正弦交流電共系統(tǒng)終端用戶使用。有了逆變器就可以用電池板的直流電源提供交流電。所以要根據(jù)電池板的發(fā)電功率來確定逆變器的規(guī)格。
目前分布式發(fā)電系統(tǒng)的逆變器都是1~10千瓦的規(guī)格，電壓一般為12伏24伏和48伏，只有電壓和功率符合逆變器了，這樣的系統(tǒng)才能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，才能延長這個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的壽命。
這里簡單介紹電池板的功率計(jì)算方法：
所發(fā)總電量=光伏板數(shù)量×發(fā)電時(shí)間×實(shí)際發(fā)電效率
光伏板數(shù)量=所需電量÷發(fā)電時(shí)間÷逆變器實(shí)際效率
所需逆變功率=所有用電器同時(shí)使用的功率之和÷逆變器實(shí)際效率
逆變器是最需要慎重選擇的部分，我們計(jì)算的是家用電器同時(shí)使用的額定功率（或者叫總視在功率），并考慮電器都錯(cuò)開使用的情況（需求系數(shù)），而當(dāng)同時(shí)使用時(shí)往往電器在開始啟動時(shí)所需要的功率是峰值功率，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于額定功率。例如空調(diào)、電冰箱、洗衣機(jī)、電磁爐、微波爐等。
所以逆變功率要加大，比如1600瓦的總功率，建議使用3000瓦以上的逆變器。峰值功率的問題，在發(fā)電部分儲能部分都有影響，需要適當(dāng)?shù)募哟?。而逆變?shí)際承載功率也是一項(xiàng)大問題，這往往要選擇優(yōu)質(zhì)的逆變器，差的逆變器很多都是標(biāo)稱功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于實(shí)際承載的功率。
逆變器不只具有直交流變換功能，還具有最大程度的發(fā)揚(yáng)太陽電池功能的功用，以及兼具系統(tǒng)調(diào)制和維護(hù)功用、最大功率跟蹤節(jié)制功用、防獨(dú)自運(yùn)轉(zhuǎn)功用、主動電壓調(diào)整功用、直流檢測功能、直流接地檢測功用等。同時(shí)也要考慮逆變器的效率問題，對這些逆變器中采用的功率電路進(jìn)行了考察，并推薦針對開關(guān)和整流器件的最佳選擇。
太陽光照射在通過串聯(lián)方式連接的太陽能模塊上，每一個(gè)模塊都包含了一組串聯(lián)的太陽能電池單元，太陽能模塊產(chǎn)生的直流電壓在幾百伏的數(shù)量級，具體數(shù)值根據(jù)模塊陣列的光照條件，電池的溫度及串聯(lián)模塊的數(shù)量而定。
二、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
家庭分布式光伏發(fā)電設(shè)計(jì)與安裝步驟
圖1-1 常見支架結(jié)構(gòu)示意圖
1. 支架材料的選擇
（1）鑄鐵。鑄鐵是由鐵、碳和硅組成的合金的總稱。在這些核心中含碳量超過了在共晶溫度時(shí)能保留在奧氏體固溶體中的量。碳素鑄鋼件由于鑄態(tài)塑性和韌性低，不宜直接使用，而且在使用的過程中容易生銹，所以這里就不提倡使用鑄鐵。
（2）角鐵。角鋼俗稱角鐵，是兩邊互相垂直成直角的長條鋼材。鑄鐵含碳量高塑性差，組織不均勻，焊接性很差，在焊接時(shí)一般會出現(xiàn)焊后產(chǎn)生白口，容易出現(xiàn)裂紋，易產(chǎn)生氣孔等問題。而且考慮到長期使用的問題，在使用過程中也會生銹，所以這里也不予采用。
（3）鍍鋅角鋼。鍍鋅角鋼分為熱鍍鋅角鋼和冷鍍鋅角鋼。熱鍍鋅角鋼也叫熱浸鍍鋅角鋼或熱浸鋅角鋼。冷鍍鋅涂料主要通過電化學(xué)原理，保證鋅粉與鋼材的充分接觸產(chǎn)生電極電位差進(jìn)行防防腐。
鍍鋅角鋼的優(yōu)點(diǎn)：
處理費(fèi)用低：熱鍍鋅防銹的費(fèi)用要比其他漆料涂層的費(fèi)用低。
持久耐用：熱鍍鋅角鋼具有表面光澤、鋅層均勻、無漏鍍、無滴溜、附著力強(qiáng)、抗腐蝕能力強(qiáng)的特性，在郊區(qū)環(huán)境下，標(biāo)準(zhǔn)的熱鍍鋅防銹厚度可保持50年以上而不比修補(bǔ)；在市區(qū)或近海區(qū)域，標(biāo)準(zhǔn)的熱鍍鋅防銹層則可以保持20年而不必修補(bǔ)。
可靠性好：鍍鋅層與鋼材間是冶金結(jié)合，為鋼表面的一部分，因此鍍層的持久性較為可靠。
（4）鋁合金。鋁合金是工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一類有色金屬結(jié)構(gòu)材料，在航空、航天、汽車、機(jī)械制造、船舶及化學(xué)工業(yè)中已大量應(yīng)用。工業(yè)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，對鋁合金焊接結(jié)構(gòu)件的需求日益增多，鋁合金的焊接性研究也隨之深入。
鋁合金密度低，但強(qiáng)度比較高，接近或超過優(yōu)質(zhì)鋼。鋁合金的塑性好，可以加工成各種型材，具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和抗腐蝕性，工業(yè)上應(yīng)用廣泛，使用量僅次于鋼材。一些鋁合金可以采用熱處理獲得良好的力學(xué)性能、物理性能和抗腐蝕性能。
產(chǎn)品特性：艷麗多彩的裝飾性、耐候、耐腐蝕、耐沖擊、防火、防潮、隔音、隔熱、抗震、易加工成型、質(zhì)輕易搬運(yùn)安裝等等。
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