太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體配置與相關(guān)設(shè)計課件

第6章太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體配置與相關(guān)設(shè)計第6章太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體配置與相關(guān)設(shè)計1本章主要介紹太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體配置與設(shè)計，即各種電力電子設(shè)備、部件的配置選型和相關(guān)附屬設(shè)施的設(shè)計。主要包括光伏控制器、交流逆變器的選型與配置，組件支架及固定方式的確定與基礎(chǔ)設(shè)計，交流配電系統(tǒng)、防雷與接地系統(tǒng)的配置與設(shè)計，監(jiān)控和測量系統(tǒng)的配置，直流配線箱及所用電纜的設(shè)計選擇等。本章主要介紹太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體配置與設(shè)計，即各種電26.1太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體配置太陽能光伏系統(tǒng)的整體配置主要是根據(jù)上一章計算出的太陽能電池方陣和蓄電池容量，來合理地選配其他電力電子設(shè)備并根據(jù)需要和系統(tǒng)的大小決定各個相關(guān)附屬設(shè)施的取舍，例如有些中小型光伏發(fā)電系統(tǒng)由于容量或者環(huán)境的因素，就可以不考慮配置防雷接地系統(tǒng)和監(jiān)控測量系統(tǒng)等。6.1太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體配置太陽能光伏系統(tǒng)的整體配36.1.1太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的配置構(gòu)成太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)完整的配置構(gòu)成主要由太陽能光伏組件或方陣、直流接線箱、控制器、逆變器、交流配電箱（系統(tǒng)）、蓄電池組、防雷接地系統(tǒng)、監(jiān)控測量系統(tǒng)等組成。6.1.1太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的配置構(gòu)成太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)4需要選配的內(nèi)容主要是：太陽能電池組件的形狀和尺寸的確定、直流接線箱（成品）的選型、控制器的選型、逆變器的選型、交流配電柜（成品）的選型、蓄電池的選型、監(jiān)控測量系統(tǒng)及其軟件的選型及直流輸送電纜的選型等。需要設(shè)計的內(nèi)容主要有：太陽能電池組件或方陣固定支架和基礎(chǔ)的設(shè)計、直流接線箱的設(shè)計、交流配電柜的設(shè)計、防雷接地系統(tǒng)的設(shè)計等。需要選配的內(nèi)容主要是：太陽能電池組件的形狀和尺寸的確定、直流56.1.2設(shè)備、部件的配置和選型6.1.2設(shè)備、部件的配置和選型61．太陽能電池組件或方陣的形狀與尺寸的確定在上一章的太陽能電池組件或方陣的設(shè)計計算中，雖然根據(jù)用電量或計劃發(fā)電量計算出了電池組件或整個方陣的總的容量和功率，確定了電池組件的串并聯(lián)數(shù)量，但是還需要根據(jù)太陽能電池的具體安裝位置來確定電池組件的形狀及外型尺寸，以及整個方陣的整體排列等。有些異型和特殊尺寸的電池組件還需要與生產(chǎn)廠商定制。1．太陽能電池組件或方陣的形狀與尺寸的確定在上一章的太陽能電7尺寸和形狀:同一功率的電池組件可以做成長方形，也可以做成正方形或圓形、梯形等其他形狀；電池片的用料：同一功率的電池組件可以是單晶硅或多晶硅組件，也可以是非晶硅組件等，這就需要我們來選擇和確定。電池組件的外形和尺寸確定后，才能進行組件的組合、固定和支架、基礎(chǔ)等內(nèi)容的設(shè)計。附錄2提供了太陽能光伏發(fā)電常用晶體硅電池組件規(guī)格尺寸和技術(shù)參數(shù)等可供選型時參考。尺寸和形狀:同一功率的電池組件可以做成長方形，也可以做成正方82．直流接線箱的選型直流接線箱也叫直流配電箱，小型太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)一般不用直流接線箱，電池組件的輸出線就直接接到了控制器的輸入端子上。直流接線箱主要是在中、大型太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，用于把太陽能電池組件方陣的多路輸出電纜集中輸入、分組連接，不僅使連線井然有序，而且便于分組檢查、維護，當太陽能電池方陣局部發(fā)生故障時，可以局部分離檢修，不影響整體發(fā)電系統(tǒng)的連續(xù)工作。2．直流接線箱的選型直流接線箱也叫直流配電箱，小型太陽能光9圖6-2是單路直流接線箱內(nèi)部基本電路，圖6-3所示的是多路直流接線箱的內(nèi)部基本電路，它們由分路開關(guān)、主開關(guān)、避雷防雷器件、接線端子等構(gòu)成，有些直流接線箱還把防反充二極管也放在其中。圖6-2是單路直流接線箱內(nèi)部基本電路，圖6-3所示的是多路10太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體配置與相關(guān)設(shè)計課件11直流接線箱一般由逆變器生產(chǎn)廠家或?qū)I(yè)廠家生產(chǎn)并提供成型產(chǎn)品。選用時主要考慮根據(jù)光伏方陣的輸出路數(shù)、最大工作電流和最大輸出功率等參數(shù)進行選擇。當沒有成型產(chǎn)品提供或成品不符合系統(tǒng)要求時，就要根據(jù)實際需要自己設(shè)計制作了。直流接線箱一般由逆變器生產(chǎn)廠家或?qū)I(yè)廠家生產(chǎn)并提供成型產(chǎn)品。12太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體配置與相關(guān)設(shè)計課件13對直流匯流箱的主要技術(shù)參數(shù)和性能要求（5）直流輸入端要配置輸入分路開關(guān)、直流輸出端要配置直流輸出斷路器對直流匯流箱的主要技術(shù)參數(shù)和性能要求（5）直流輸入端143．光伏控制器的選型光伏控制器要根據(jù)系統(tǒng)功率、系統(tǒng)直流工作電壓、電池方陣輸入路數(shù)、蓄電池組數(shù)、負載狀況以及用戶的特殊要求等確定光伏控制器的類型。一般小功率光伏發(fā)電系統(tǒng)采用單路脈沖寬度調(diào)制型控制器，大功率光伏發(fā)電系統(tǒng)采用多路輸入型控制器或帶有通信功能和遠程監(jiān)測控制功能的智能控制器。選型時還要注意，控制器的功能并不是越多越好，注意選擇在本系統(tǒng)中適用和有用的功能，拋棄多余的功能，否則不但增加了成本，而且還增添了出現(xiàn)故障的可能性。3．光伏控制器的選型光伏控制器要根據(jù)系統(tǒng)功率、系統(tǒng)直流工作電15控制器選擇時要特別注意其額定工作電流必須同時大于太陽能電池組件或方陣的短路電流和負載的最大工作電流。為適應(yīng)將來的系統(tǒng)擴容，和保證系統(tǒng)長時期的工作穩(wěn)定，建議控制器的選型最好選擇高一個型號。例如，設(shè)計選擇12V/5A的控制器就能滿足系統(tǒng)使用時，實際應(yīng)用可考慮選擇12V/8A的控制器。下列幾個表是合肥陽光電源和德國施德凱生產(chǎn)的各種光伏控制器的技術(shù)參數(shù)與規(guī)格尺寸，供選型時參考?？刂破鬟x擇時要特別注意其額定工作電流必須同時大于太陽能電池組16控制器控制器174．光伏逆變器的選型光伏逆變器選型時一般是根據(jù)光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計確定的直流電壓來選擇逆變器的直流輸入電壓，根據(jù)負載的類型確定逆變器的功率和相數(shù)，根據(jù)負載的沖擊性決定逆變器的功率余量。逆變器的持續(xù)功率應(yīng)該大于使用負載的功率，負載的啟動功率要小于逆變器的最大沖擊功率。在選型時還要考慮為光伏發(fā)電系統(tǒng)將來的擴容留有一定的余量。參考公式：逆變器功率=阻性負載功率×（1.2~1.5）+感性負載功率×（5~7）4．光伏逆變器的選型光伏逆變器選型時一般是根據(jù)光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)18系統(tǒng)電壓選擇在離網(wǎng)（獨立）光伏發(fā)電系統(tǒng)中，系統(tǒng)電壓的選擇應(yīng)根據(jù)負載的要求而定。負載電壓要求越高系統(tǒng)電壓也應(yīng)盡量高，當系統(tǒng)中沒有12V直流負載時，系統(tǒng)電壓最好選擇24V、48V或以上，這樣可以使系統(tǒng)直流電路部分的電流變小。系統(tǒng)電壓越高，系統(tǒng)電流就越小，從而可以使系統(tǒng)損耗變小。在并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)中，逆變器的輸入電壓是每塊（每串）太陽能電池組件峰值輸出電壓或開路電壓的整數(shù)倍（如17V、34V或21V、42V等），并且在工作時，系統(tǒng)工作電壓會隨著太陽能輻射強度隨時變化，因此并網(wǎng)型逆變器的輸入直流電壓有一定的輸入范圍。系統(tǒng)電壓選擇在離網(wǎng)（獨立）光伏發(fā)電系統(tǒng)中，系統(tǒng)電壓的選擇應(yīng)根19不同類型逆變器的選擇在并網(wǎng)逆變器選型上，還要根據(jù)設(shè)計和配置情況，選擇集中式、組串式還是組件式（微型）并網(wǎng)逆變器，這幾類并網(wǎng)逆變器在應(yīng)用中各有優(yōu)勢與不足集中式并網(wǎng)逆變器應(yīng)用在日照比較均勻的大型地面光伏發(fā)電系統(tǒng)中，如大型沙漠光伏電站等，這時只需要安裝很少數(shù)量的集中式逆變器，便于管理，逆變器設(shè)備投入也相對較少。組串式并網(wǎng)逆變器則大多數(shù)應(yīng)用在中小型光伏電站中，特別是與建筑結(jié)合的光伏建筑一體化類的發(fā)電系統(tǒng)，如光伏玻璃幕墻等?，F(xiàn)在隨著并網(wǎng)逆變器種類和應(yīng)用技術(shù)的不斷豐富和提高，并網(wǎng)逆變器的選型和應(yīng)用也與時俱進，靈活應(yīng)用?？傊愿咝А⒖煽?、低成本為原則不同類型逆變器的選擇在并網(wǎng)逆變器選型上，還要20逆變器逆變器21太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體配置與相關(guān)設(shè)計課件22集中式并網(wǎng)逆變器和組串式并網(wǎng)逆變器電氣原理圖集中式并網(wǎng)逆變器和組串式并網(wǎng)逆變器電氣原理圖23集中式并網(wǎng)逆變器和組串式并網(wǎng)逆變器優(yōu)缺點比較系統(tǒng)成本方面系統(tǒng)效率方面系統(tǒng)運行特性方面集中式并網(wǎng)逆變器和組串式并網(wǎng)逆變器優(yōu)缺點比較系統(tǒng)成本方面241、系統(tǒng)成本方面多組串式并網(wǎng)逆變器的體積小、重量輕，搬運和安裝都非常方便，不需要專業(yè)工具和設(shè)備，也不需要專門的配電室，直流線路連接也不需要直流匯流箱和直流配電柜等。集中式和組串式并網(wǎng)逆變器配電方式和設(shè)備的不同也導(dǎo)致了整個發(fā)電系統(tǒng)敷設(shè)線纜數(shù)量的不同。集中式并網(wǎng)逆變器要使用直流匯流箱進行一次匯流，而直流匯流箱一般都安裝在電池方陣旁邊，所以這部分的線纜使用量比多組串式并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)相對要少很多。但集中式并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)要從直流匯流箱到直流配電柜進行二次匯流，這部分使用的線纜相對較粗，而組串式并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)則不需要這部分線纜，所以組串式并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)這部分成本相對較低。對逆變器輸出的交流側(cè)線纜來說，集中式并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)交流側(cè)使用的線纜相對較少，而組串式并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)使用線纜相對較多。1、系統(tǒng)成本方面多組串式并網(wǎng)逆變器的體積小、重量輕，搬運和安252、系統(tǒng)效率方面開，其他組串也不受影響繼續(xù)正常發(fā)電，使整個發(fā)電系統(tǒng)總的能量輸出實現(xiàn)了最大化2、系統(tǒng)效率方面開，其他組串也不受影響繼續(xù)正常發(fā)電，使整個發(fā)263、系統(tǒng)運行特性方面3、系統(tǒng)運行特性方面27工程案例工程案例28太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體配置與相關(guān)設(shè)計課件295．蓄電池的選型蓄電池的選型一般是根據(jù)光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計和計算出的結(jié)果，來確定蓄電池或蓄電池組的電壓和容量，選擇合適的蓄電池種類及規(guī)格型號，再確定其數(shù)量和串并聯(lián)連接方式等。為了使逆變器能夠正常工作，同時為了給負載提供足夠的能量，必須選擇容量合適的蓄電池組，使其能夠提供足夠大的沖擊電流來滿足逆變器的需要，以應(yīng)付一些沖擊性負載如電冰箱、冷柜、水泵和電動機等在啟動瞬間產(chǎn)生的很大電流。5．蓄電池的選型蓄電池的選型一般是根據(jù)光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計和計算30蓄電池容量滿足沖擊性負載功率的需要利用下面的公式可以用來驗證一下我們前面設(shè)計計算出的蓄電池容量是否能夠滿足沖擊性負載功率的需要：

其中蓄電池容量單位是Ah，逆變器功率單位是W，蓄電池電壓是V蓄電池容量滿足沖擊性負載功率的需要利用下面的公式可以用來驗證31蓄電池選型舉例附錄3提供了光伏發(fā)電系統(tǒng)常用儲能電池及器件的規(guī)格尺寸和技術(shù)參數(shù)，可供蓄電池選型時參考。蓄電池選型舉例附錄3提供了光伏發(fā)電系統(tǒng)常用儲能電池及器件的規(guī)326．直流輸送電纜的選型太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率不是很高，在實際應(yīng)用時又會有不少的電能損耗在輸電線路上，不能使光伏發(fā)電得到最大化的利用，因此直流輸送電纜的合理選型對提高光伏發(fā)電的利用率，減少線路損耗至關(guān)重要。在太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中低壓直流輸送部分使用的電纜，因為使用環(huán)境和技術(shù)要求的不同，對不同部件的連接有不同的要求，總體要考慮的因素有：電纜的絕緣性能、耐熱阻燃性能、抗老化性能及線徑規(guī)格等。6．直流輸送電纜的選型太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率不是很高，33對直流輸送電纜的具體要求(1)組件與組件之間的連接電纜，一般使用組件接線盒附帶的連接電纜直接連接，長度不夠時還可以使用專用延長電纜如圖所示。依據(jù)組件功率大小的不同，該類連接電纜有截面積為2.5mm2、4.0mm2、6.0mm2等的三種規(guī)格。這類連接電纜使用雙層絕緣外皮，如圖所示，具有優(yōu)越的防紫外線、水、臭氧、酸、鹽的侵蝕能力，優(yōu)越的全天候能力和耐磨損能力。對直流輸送電纜的具體要求(1)組件與組件之間的連接電纜，一般34(2)蓄電池與逆變器之間的連接電纜，要求使用通過UL測試或TUV認證的多股軟線，盡量就近連接。選擇短而粗的電纜可使系統(tǒng)減小損耗，提高效率，增強可靠性(3)電池方陣與控制器或直流接線箱之間的連接電纜，也要求使用通過UL測試或TUV的多股軟線，截面積規(guī)格根據(jù)方陣輸出最大電流而定。(2)蓄電池與逆變器之間的連接電纜，要求使用通過UL測試或35直流輸送電纜經(jīng)濟性與安全性的考慮直流輸送電纜既要考慮經(jīng)濟性，又要考慮安全性，電纜截面積偏大，線損就偏小，但會增加線路投資；線纜面積偏小，線損就偏大，滿足不了供電需要，且安全系數(shù)也小。在直流電纜選型中，最好的辦法就是按照電纜的經(jīng)濟電流密度來選擇電纜的截面積。直流輸送電纜經(jīng)濟性與安全性的考慮直流輸送電纜既要考慮經(jīng)濟性，36各部位直流電纜截面積確定原則組件與組件之間的連接電纜、蓄電池與蓄電池之間的連接電纜、交流負載的連接電纜，一般選取的電纜額定電流為各電纜中最大連續(xù)工作電流的1.25倍；電池方陣與方陣之間的連接電纜、蓄電池（組）與逆變器之間的連接電纜，一般選取的電纜額定電流為各電纜中最大連續(xù)工作電流的1.5倍。另外考慮溫度對電纜性能的影響，電纜工作溫度不宜超過20℃，線路的壓降不宜超過2%電纜截面積計算方法：各部位直流電纜截面積確定原則組件與組件之間的連接電纜、蓄電池37

為方便電纜截面積的選擇，下表列出了額定電壓為12V光伏發(fā)電系統(tǒng)電纜選取計算值，供選型計算時參考為方便電纜截面積的選擇，下表列出了額定電壓為12V光伏發(fā)電38符合TUV認證要求的電纜性能參數(shù)表符合TUV認證要求的電纜性能參數(shù)表397．監(jiān)控測量系統(tǒng)與軟件的選型太陽能光伏發(fā)電中的監(jiān)控測量系統(tǒng)是各相關(guān)企業(yè)針對太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)開發(fā)的軟件平臺，一般可配合逆變器系統(tǒng)對系統(tǒng)進行實時監(jiān)視記錄和控制，系統(tǒng)故障記錄與報警以及各種參數(shù)的設(shè)置，還可通過網(wǎng)絡(luò)進行遠程監(jiān)控和數(shù)據(jù)傳輸。監(jiān)控測量系統(tǒng)運行界面一般可以顯示：當前發(fā)電功率、日發(fā)電量累計、月發(fā)電量累計、年發(fā)電量累計、總發(fā)電量累計、累計減少C02排放量等相關(guān)參數(shù)。逆變器各種運行數(shù)據(jù)通過RS485接口及與RS485/232轉(zhuǎn)換器與監(jiān)控測量系統(tǒng)主機中的數(shù)據(jù)采集器連接。監(jiān)控測量系統(tǒng)一般用在中大型光伏發(fā)電系統(tǒng)中，可根據(jù)光伏發(fā)電系統(tǒng)的重要性和投資預(yù)算等因素考慮選用。7．監(jiān)控測量系統(tǒng)與軟件的選型太陽能光伏發(fā)電中的監(jiān)控測量系統(tǒng)是40太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體配置與相關(guān)設(shè)計課件418．交流配電柜的選型交流配電柜是在光伏發(fā)電系統(tǒng)中連接逆變器與交流負載之間的接受、調(diào)度和分配電能的電力設(shè)備。8．交流配電柜的選型交流配電柜是在光伏發(fā)電系統(tǒng)中連接逆變器與42交流配電柜主要功能電能調(diào)度電能分配保證供電安全顯示參數(shù)和監(jiān)測故障交流配電柜主要功能電能調(diào)度43太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體配置與相關(guān)設(shè)計課件44交流配電柜組成及分類主要由開關(guān)類電器（如空氣開關(guān)、切換開關(guān)、交流接觸器等）、保護類電器（如熔斷器、防雷器等）、測量類電器（如電壓表、電流表、電能表、交流互感器等）以及指示燈、母線排等組成。交流配電柜按照負荷功率大小分為大型配電柜和小型配電柜；按照使用場所的不同，分為戶內(nèi)型配電柜和戶外型配電柜；按照電壓等級不同，分為低壓配電柜和高壓配電柜。

中小型太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)一般采用低壓供電和輸送方式，選用低壓配電柜就可以滿足輸送和電力分配的需要。大型光伏發(fā)電系統(tǒng)大都采用高壓配供電裝置和設(shè)施輸送電力，并入電網(wǎng)，因此要選用符合大型發(fā)電系統(tǒng)需要的高低壓配電柜和升、降壓變壓器等配電設(shè)施。交流配電柜組成及分類主要由開關(guān)類電器（如空氣開關(guān)、切換開關(guān)、45交流配電柜一般可以由逆變器生產(chǎn)廠家或?qū)I(yè)廠家設(shè)計生產(chǎn)并提供成型產(chǎn)品。當沒有成型產(chǎn)品提供或成品不符合系統(tǒng)要求時，就要根據(jù)實際需要自己設(shè)計制作了。圖6-9是一款最簡單的交流配電柜產(chǎn)品的內(nèi)部電路圖。交流配電柜一般可以由逆變器生產(chǎn)廠家或?qū)I(yè)廠家設(shè)計生產(chǎn)并提供成46太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體配置與相關(guān)設(shè)計課件47交流配電柜應(yīng)符合的要求(1)選型和制造都要符合國標要求，配電和控制回路都要采用成熟可靠的電子線路和電力電子器件。(2)操作方便，運行可靠，雙路輸入時切換動作準確。(3)發(fā)生故障時能夠準確、迅速切斷事故電流，防止故障擴大。(4)在滿足需要、保證安全性能的前提下，盡量做到體積小、重量輕、工藝好、制造成本低。交流配電柜應(yīng)符合的要求(1)選型和制造都要符合國標要求，配電48(5)當在高海拔地區(qū)或較惡劣的環(huán)境條件下使用時，要注意加強機箱的散熱，并在設(shè)計時對低壓電器元件的選用留有一定余量，以確保系統(tǒng)的可靠性。(6)交流配電柜的結(jié)構(gòu)應(yīng)為單面或雙面門開啟結(jié)構(gòu)，以方便維護、檢修及更換電器元件。(7)配電柜要有良好的保護接地系統(tǒng)。主接地點一般焊接在機柜下方的箱體骨架上，前后柜門和儀表盤等都應(yīng)有接地點與柜體相連，以構(gòu)成完整的接地保護，保證操作及維護檢修人員的安全。(8)交流配電柜還要具有負載過載或短路的保護功能。當電路有短路或過載等故障發(fā)生時，相應(yīng)的斷路器應(yīng)能自動跳閘或熔斷器熔斷，斷開輸出。(5)當在高海拔地區(qū)或較惡劣的環(huán)境條件下使用時，要注意加強機499、金屬桿柱及路燈燈桿的選型9、金屬桿柱及路燈燈桿的選型50太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體配置與相關(guān)設(shè)計課件51太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體配置與相關(guān)設(shè)計課件52（3）燈桿尺寸參數(shù)表（3）燈桿尺寸參數(shù)表536.2太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計6.2.1太陽能光伏組件（方陣）支架和基礎(chǔ)的設(shè)計6.2太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計6.2.1太陽能光伏組541．太陽能電池組件及方陣支架的設(shè)計(1)桿柱安裝類支架的設(shè)計。桿柱安裝類支架一般應(yīng)用于各種太陽能路燈、庭院燈、高速公路攝像機太陽能供電等設(shè)計時需要有太陽能電池組件的長寬尺寸及電池組件背面固定孔的位置、孔距等尺寸，還要了解使用地的太陽能電池組件最佳傾斜角或者在系統(tǒng)設(shè)計中確定的經(jīng)過修正的最佳傾斜角等。設(shè)計支架可以根據(jù)需要設(shè)計成傾斜角固定、方位角可調(diào)，傾斜角和方位角都可調(diào)等。1．太陽能電池組件及方陣支架的設(shè)計(1)桿柱安裝類支架的設(shè)計55基本設(shè)計原理示意圖基本設(shè)計原理示意圖56支架的框架材料一般選用扁方鋼管或角鋼制作，立柱選用圓鋼管。材料的規(guī)格大小和厚薄要根據(jù)電池板的尺寸和重量來定，表面要進行噴塑或電鍍處理。圖6-16至圖6-22給出了部分太陽能電池組件桿柱安裝支架的實例圖片，供大家設(shè)計制作時參考。支架的框架材料一般選用扁方鋼管或角鋼制作，立柱選用圓鋼管。57太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體配置與相關(guān)設(shè)計課件58太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體配置與相關(guān)設(shè)計課件59(2)屋頂類支架的設(shè)計屋頂類支架的設(shè)計要根據(jù)不同的屋頂結(jié)構(gòu)分別進行，對于斜面屋頂可設(shè)計與屋頂斜面平行的支架，支架的高度離屋頂面10cm左右，以利于太陽能電池組件的通風散熱，也可以根據(jù)最佳傾斜角角度設(shè)計成前低后高的支架，以滿足電池組件的太陽能最大接收量。平面屋頂一般要設(shè)計成三角形支架，支架傾斜面角度為太陽能電池的最佳接收傾斜角，(2)屋頂類支架的設(shè)計屋頂類支架的設(shè)計要根據(jù)不同的屋頂結(jié)構(gòu)分60三種支架設(shè)計示意如圖6-12所示。三種支架設(shè)計示意如圖6-12所示。61

在屋頂采用混凝土水泥基礎(chǔ)固定支架的方式時，需要將屋頂?shù)姆浪畬咏议_一部分，摳開混凝土表面，最好找到屋頂混凝土中的鋼筋，然后和基礎(chǔ)中的預(yù)埋件螺栓焊接在一起。不能焊接鋼筋時，也要使做基礎(chǔ)部分的屋頂表面凸凹不平，增加屋頂表面與混凝土基礎(chǔ)的附著力，然后對屋頂防水層破壞部分做二次防水處理。對于不能做混凝土基礎(chǔ)的屋頂一般都直接用角鋼支架固定電池組件，支架的固定就需要采用鋼絲繩（或鐵絲）拉緊法、支架延長固定法等。如圖6-13所示。在屋頂采用混凝土水泥基礎(chǔ)固定支架的方式時，需要將屋頂?shù)姆浪?2三角形支架的電池組件的下邊緣離屋頂面的間隙要大于15cm以上，以防下雨時屋頂面泥水濺到電池組件玻璃表面，使組件玻璃臟污。屋頂組件支架的制作材料可以用角鋼焊接，也可選擇定制組件固定專用鋼制沖壓結(jié)構(gòu)件。圖6-14是用角鋼制作的三角形組件支架實體圖。圖6-15是屋頂用鋼制沖壓結(jié)構(gòu)件固定電池組件的結(jié)構(gòu)和方法示意圖。圖6-16(a)和圖6-16(b)是太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)屋頂工程安裝實例圖片。三角形支架的電池組件的下邊緣離屋頂面的間隙要大于15cm以上63太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體配置與相關(guān)設(shè)計課件64屋頂支架常用固定件的外形結(jié)構(gòu)圖屋頂支架常用固定件的外形結(jié)構(gòu)圖65(3)地面方陣支架的設(shè)計地面用光伏方陣支架可分為固定式、可調(diào)式和自動跟蹤式等地面安裝的方陣支架宜采用鋼結(jié)構(gòu)，要有足夠的強度，滿足光伏方陣靜載荷（如積雪重量）和東載荷（如臺風）的要求。。。。。。。(3)地面方陣支架的設(shè)計地面用光伏方陣支架可分為固定式、可66太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體配置與相關(guān)設(shè)計課件67太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體配置與相關(guān)設(shè)計課件68固定式支架一般都是用角鋼制作的三角形支架，其底座是水泥混凝土基礎(chǔ)，方陣組件排列有橫向排列和縱向排列兩種方式，如圖6-17所示，橫向排列一般每列放置3～5塊電池組件，縱向排列每列放置2～4塊電池組件。支架具體尺寸要根據(jù)所選用的電池組件規(guī)格尺寸和排列方式確定，支架基礎(chǔ)的設(shè)計在下一節(jié)中具體介紹。圖6-18是兩個地面方陣固定安裝應(yīng)用實例，供參考。固定式支架一般都是用角鋼制作的三角形支架，其底座是水泥混凝土69太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體配置與相關(guān)設(shè)計課件702．太陽能光伏組件及方陣基礎(chǔ)的設(shè)計(1)桿柱類安裝基礎(chǔ)的設(shè)計。桿柱類安裝基礎(chǔ)和預(yù)埋件尺寸如圖6-19所示，具體尺寸大小根據(jù)桿柱高度不同列于表6-8。該基礎(chǔ)適用于金屬類電線桿、燈桿等當蓄電池需要埋入地下時，按照圖6-19(b)設(shè)計施工。2．太陽能光伏組件及方陣基礎(chǔ)的設(shè)計(1)桿柱類安裝基礎(chǔ)的設(shè)計71地角螺釘水泥樁（基礎(chǔ)）地角螺釘水泥樁（基礎(chǔ)）72太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體配置與相關(guān)設(shè)計課件73(2)地面方陣支架基礎(chǔ)的設(shè)計地面方陣支架的基礎(chǔ)尺寸如圖6-20所示，對于一般土質(zhì)每個基礎(chǔ)地面以下部分根據(jù)方陣大小一般選擇400mmx400mmx400mm（長×寬×高）和500mmx500mmx400mm（長×寬×高）兩種規(guī)格。對于在比較松散的土質(zhì)地面做基礎(chǔ)時，基礎(chǔ)部分的長寬尺寸要適當放大，高度要加高，或者制作成整體基礎(chǔ)。對于大型光伏發(fā)電系統(tǒng)的光伏方陣基礎(chǔ)要根據(jù)GB50007-2002《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》中的相關(guān)要求進行勘察設(shè)計。(2)地面方陣支架基礎(chǔ)的設(shè)計地面方陣支架的基礎(chǔ)尺寸如圖6-274(3)混凝土基礎(chǔ)制作的基本技術(shù)要求①基礎(chǔ)混凝土水泥、砂石混合比例一般為1：2。②基礎(chǔ)上表面要平整光滑，同一支架的所有基礎(chǔ)上表面要在同一水平面上。③基礎(chǔ)預(yù)埋螺桿要保證垂直并在正確位置，單螺桿要位于基礎(chǔ)中央，不要傾斜。④基礎(chǔ)預(yù)埋件螺桿高出混凝土基礎(chǔ)表面部分螺紋在施工時要進行保護，防止受損。施工后要保持螺紋部分干凈，如粘有混凝土要及時擦干凈。⑤在土質(zhì)松散的沙土、軟土等位置做基礎(chǔ)時，要適當加大基礎(chǔ)尺寸。對于太松軟的土質(zhì)，要先進行土質(zhì)處理或重新選擇位置。(3)混凝土基礎(chǔ)制作的基本技術(shù)要求①基礎(chǔ)混凝土水泥、砂石混合75（4）螺旋地樁基礎(chǔ)的應(yīng)用設(shè)計（4）螺旋地樁基礎(chǔ)的應(yīng)用設(shè)計76太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體配置與相關(guān)設(shè)計課件776.2.2直流匯流箱的設(shè)計直流接線箱由箱體、分路開關(guān)、總開關(guān)、防雷器件、防逆流二極管、端子板等構(gòu)成。下面就以圖6-21所示電路為例，介紹直流接線箱的設(shè)計及部件選用。6.2.2直流匯流箱的設(shè)計直流接線箱由箱體、分路開關(guān)、總開78太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體配置與相關(guān)設(shè)計課件791．機箱箱體機箱箱體的大小根據(jù)所有內(nèi)部器件數(shù)量及排列所占用的位置確定，還要考慮布線排列整齊規(guī)范，開關(guān)操作方便，不宜搞得太擁擠。箱體根據(jù)使用場合的不同分為室內(nèi)型和室外型，根據(jù)材料的不同分為鐵制和不銹鋼制和工程塑料制作。金屬制機箱使用板材厚度一般為1.0~1.6mm。機箱可以根據(jù)需要定制，也可以直接購買尺寸合適的機箱產(chǎn)品。1．機箱箱體機箱箱體的大小根據(jù)所有內(nèi)部器件數(shù)量及排列所占用802．分路開關(guān)和主開關(guān)設(shè)置在太陽能電池方陣輸入端的分路開關(guān)是為了在太陽能電池方陣組件局部發(fā)生異?；蛐枰S護檢修時，從回路中把該路方陣組件切斷，與方陣分離。主開關(guān)安裝在直流接線箱的輸出端與交流逆變器輸入端之間。對于輸入路數(shù)較少的系統(tǒng)或功率較小的系統(tǒng)，分路開關(guān)和主開關(guān)可以合二為一，只設(shè)置一種開關(guān)。但必要的熔斷器等依然需要保留。當接線箱要安裝到有些不容易靠近的場合時，也可以考慮把主開關(guān)與接線箱分離另行安裝。無論是分路開關(guān)還是主開關(guān)，都要采用能滿足各自太陽能電池方陣最大直流工作電壓和通過電流的開關(guān)器件，所選開關(guān)器件的額定工作電流要大于等于回路的最大工作電流，額定工作電壓大于等于回路的最高工作電壓。2．分路開關(guān)和主開關(guān)設(shè)置在太陽能電池方陣輸入端的分路開關(guān)是為81

但是目前市場上的各種開關(guān)器件大多是為用在交流電路生產(chǎn)的，當把這些開關(guān)器件用在直流電路中時，開關(guān)觸點所能承受的工作電流約為交流電路的1/2～1/3，也就是說，在同樣工作電流狀態(tài)下，開關(guān)能承受的直流電壓是交流電壓的1/2～1/3。例如某開關(guān)器件的技術(shù)參數(shù)里，標明額定工作電流5A，額定工作電壓為AC220V/DC110V就是這個意思。因此，當系統(tǒng)直流工作電壓較高時，應(yīng)選用直流工作電壓滿足電路要求的開關(guān)，如沒有參數(shù)合適的開關(guān)，也可以多用1～2組開關(guān)，并將開關(guān)按照如圖6-22所示方法串聯(lián)連接，這樣連接后的開關(guān)將可以分別承受450V和800V的直流工作電壓。但是目前市場上的各種開關(guān)器件大多是為用在交流電路生產(chǎn)的，823．防雷器件防雷器件是用于防止雷電浪涌侵入到太陽能電池方陣、交流逆變器、交流負載或電網(wǎng)的保護裝置。在直流接線箱內(nèi)，為了保護太陽能電池方陣，每一個組件串中都要安裝防雷器件。對于輸入路數(shù)較少的系統(tǒng)或功率較小的系統(tǒng)，也可以在太陽能電池方陣的總輸出電路中安裝。防雷器件接地側(cè)的接線可以一并接到接線箱的主接地端子上。關(guān)于防雷器件的具體內(nèi)容，將在防雷接地系統(tǒng)的設(shè)計一節(jié)中詳細介紹。3．防雷器件防雷器件是用于防止雷電浪涌侵入到太陽能電池方陣、834．端子板和防反充二極管元件端子板可根據(jù)需要選用，輸入路數(shù)較多時考慮使用，輸入路數(shù)較少時，則可將引線直接接入開關(guān)器件的接線端子上。端子板要選用符合國標要求的產(chǎn)品。防反充二極管一般都裝在電池組件的接線盒中，當組件接線盒中沒有安裝時，可以考慮在直流接線箱中加裝。防反充二極管的性能參數(shù)已經(jīng)在前面介紹過，大家可根據(jù)實際需要選用。為方便二極管與電路的可靠連接，建議安裝前在二極管兩端的引線上，焊接兩個銅焊片或小線鼻子。4．端子板和防反充二極管元件端子板可根據(jù)需要選用，輸入路數(shù)較845、直流熔斷器5、直流熔斷器856.2.3交流配電柜的設(shè)計太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的交流配電柜與普通交流配電柜大同小異。也要配置總電源開關(guān)，并根據(jù)交流負載設(shè)置分路開關(guān)。面板上要配置電壓表、電流表，用于檢測逆變器輸出的單相或三相交流電的工作電壓和工作電流等，電路結(jié)構(gòu)如圖6-23所示。6.2.3交流配電柜的設(shè)計太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的交流配電柜與普86對于相同部分完全可以按照普通配電柜的模式進行設(shè)計，對配電柜的功能和技術(shù)要求等內(nèi)容，也在前面配電柜選型中介紹了。在此主要介紹一下光伏發(fā)電系統(tǒng)交流配電柜與普通配電柜的不同部分，供設(shè)計時參考。對于相同部分完全可以按照普通配電柜的模式進行設(shè)計，對配電柜的871．接有防雷器裝置太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的交流配電柜中一般都接有防雷器裝置，用來保護交流負載或交流電網(wǎng)免遭雷電破壞。防雷器一般接在總開關(guān)之后，具體接法如圖6-24所示。1．接有防雷器裝置太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的交流配電柜中一般都接有882．接有發(fā)電和用電兩塊電度表在可逆流的太陽能并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)中，除了正常用電計量的電度表之外，為了準確地計量發(fā)電系統(tǒng)饋入電網(wǎng)的電量（賣出的電量）和電網(wǎng)向系統(tǒng)內(nèi)補充的電量（買入的電量），就需要在交流配電柜內(nèi)另外安裝兩塊電度表進行用電量和發(fā)電量的計量，其連接方法如圖6-25所示。2．接有發(fā)電和用電兩塊電度表89太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體配置與相關(guān)設(shè)計課件90第6章太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體配置與相關(guān)設(shè)計第6章太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體配置與相關(guān)設(shè)計91本章主要介紹太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體配置與設(shè)計，即各種電力電子設(shè)備、部件的配置選型和相關(guān)附屬設(shè)施的設(shè)計。主要包括光伏控制器、交流逆變器的選型與配置，組件支架及固定方式的確定與基礎(chǔ)設(shè)計，交流配電系統(tǒng)、防雷與接地系統(tǒng)的配置與設(shè)計，監(jiān)控和測量系統(tǒng)的配置，直流配線箱及所用電纜的設(shè)計選擇等。本章主要介紹太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體配置與設(shè)計，即各種電926.1太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體配置太陽能光伏系統(tǒng)的整體配置主要是根據(jù)上一章計算出的太陽能電池方陣和蓄電池容量，來合理地選配其他電力電子設(shè)備并根據(jù)需要和系統(tǒng)的大小決定各個相關(guān)附屬設(shè)施的取舍，例如有些中小型光伏發(fā)電系統(tǒng)由于容量或者環(huán)境的因素，就可以不考慮配置防雷接地系統(tǒng)和監(jiān)控測量系統(tǒng)等。6.1太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體配置太陽能光伏系統(tǒng)的整體配936.1.1太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的配置構(gòu)成太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)完整的配置構(gòu)成主要由太陽能光伏組件或方陣、直流接線箱、控制器、逆變器、交流配電箱（系統(tǒng)）、蓄電池組、防雷接地系統(tǒng)、監(jiān)控測量系統(tǒng)等組成。6.1.1太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的配置構(gòu)成太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)94需要選配的內(nèi)容主要是：太陽能電池組件的形狀和尺寸的確定、直流接線箱（成品）的選型、控制器的選型、逆變器的選型、交流配電柜（成品）的選型、蓄電池的選型、監(jiān)控測量系統(tǒng)及其軟件的選型及直流輸送電纜的選型等。需要設(shè)計的內(nèi)容主要有：太陽能電池組件或方陣固定支架和基礎(chǔ)的設(shè)計、直流接線箱的設(shè)計、交流配電柜的設(shè)計、防雷接地系統(tǒng)的設(shè)計等。需要選配的內(nèi)容主要是：太陽能電池組件的形狀和尺寸的確定、直流956.1.2設(shè)備、部件的配置和選型6.1.2設(shè)備、部件的配置和選型961．太陽能電池組件或方陣的形狀與尺寸的確定在上一章的太陽能電池組件或方陣的設(shè)計計算中，雖然根據(jù)用電量或計劃發(fā)電量計算出了電池組件或整個方陣的總的容量和功率，確定了電池組件的串并聯(lián)數(shù)量，但是還需要根據(jù)太陽能電池的具體安裝位置來確定電池組件的形狀及外型尺寸，以及整個方陣的整體排列等。有些異型和特殊尺寸的電池組件還需要與生產(chǎn)廠商定制。1．太陽能電池組件或方陣的形狀與尺寸的確定在上一章的太陽能電97尺寸和形狀:同一功率的電池組件可以做成長方形，也可以做成正方形或圓形、梯形等其他形狀；電池片的用料：同一功率的電池組件可以是單晶硅或多晶硅組件，也可以是非晶硅組件等，這就需要我們來選擇和確定。電池組件的外形和尺寸確定后，才能進行組件的組合、固定和支架、基礎(chǔ)等內(nèi)容的設(shè)計。附錄2提供了太陽能光伏發(fā)電常用晶體硅電池組件規(guī)格尺寸和技術(shù)參數(shù)等可供選型時參考。尺寸和形狀:同一功率的電池組件可以做成長方形，也可以做成正方982．直流接線箱的選型直流接線箱也叫直流配電箱，小型太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)一般不用直流接線箱，電池組件的輸出線就直接接到了控制器的輸入端子上。直流接線箱主要是在中、大型太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，用于把太陽能電池組件方陣的多路輸出電纜集中輸入、分組連接，不僅使連線井然有序，而且便于分組檢查、維護，當太陽能電池方陣局部發(fā)生故障時，可以局部分離檢修，不影響整體發(fā)電系統(tǒng)的連續(xù)工作。2．直流接線箱的選型直流接線箱也叫直流配電箱，小型太陽能光99圖6-2是單路直流接線箱內(nèi)部基本電路，圖6-3所示的是多路直流接線箱的內(nèi)部基本電路，它們由分路開關(guān)、主開關(guān)、避雷防雷器件、接線端子等構(gòu)成，有些直流接線箱還把防反充二極管也放在其中。圖6-2是單路直流接線箱內(nèi)部基本電路，圖6-3所示的是多路100太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體配置與相關(guān)設(shè)計課件101直流接線箱一般由逆變器生產(chǎn)廠家或?qū)I(yè)廠家生產(chǎn)并提供成型產(chǎn)品。選用時主要考慮根據(jù)光伏方陣的輸出路數(shù)、最大工作電流和最大輸出功率等參數(shù)進行選擇。當沒有成型產(chǎn)品提供或成品不符合系統(tǒng)要求時，就要根據(jù)實際需要自己設(shè)計制作了。直流接線箱一般由逆變器生產(chǎn)廠家或?qū)I(yè)廠家生產(chǎn)并提供成型產(chǎn)品。102太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體配置與相關(guān)設(shè)計課件103對直流匯流箱的主要技術(shù)參數(shù)和性能要求（5）直流輸入端要配置輸入分路開關(guān)、直流輸出端要配置直流輸出斷路器對直流匯流箱的主要技術(shù)參數(shù)和性能要求（5）直流輸入端1043．光伏控制器的選型光伏控制器要根據(jù)系統(tǒng)功率、系統(tǒng)直流工作電壓、電池方陣輸入路數(shù)、蓄電池組數(shù)、負載狀況以及用戶的特殊要求等確定光伏控制器的類型。一般小功率光伏發(fā)電系統(tǒng)采用單路脈沖寬度調(diào)制型控制器，大功率光伏發(fā)電系統(tǒng)采用多路輸入型控制器或帶有通信功能和遠程監(jiān)測控制功能的智能控制器。選型時還要注意，控制器的功能并不是越多越好，注意選擇在本系統(tǒng)中適用和有用的功能，拋棄多余的功能，否則不但增加了成本，而且還增添了出現(xiàn)故障的可能性。3．光伏控制器的選型光伏控制器要根據(jù)系統(tǒng)功率、系統(tǒng)直流工作電105控制器選擇時要特別注意其額定工作電流必須同時大于太陽能電池組件或方陣的短路電流和負載的最大工作電流。為適應(yīng)將來的系統(tǒng)擴容，和保證系統(tǒng)長時期的工作穩(wěn)定，建議控制器的選型最好選擇高一個型號。例如，設(shè)計選擇12V/5A的控制器就能滿足系統(tǒng)使用時，實際應(yīng)用可考慮選擇12V/8A的控制器。下列幾個表是合肥陽光電源和德國施德凱生產(chǎn)的各種光伏控制器的技術(shù)參數(shù)與規(guī)格尺寸，供選型時參考。控制器選擇時要特別注意其額定工作電流必須同時大于太陽能電池組106控制器控制器1074．光伏逆變器的選型光伏逆變器選型時一般是根據(jù)光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計確定的直流電壓來選擇逆變器的直流輸入電壓，根據(jù)負載的類型確定逆變器的功率和相數(shù)，根據(jù)負載的沖擊性決定逆變器的功率余量。逆變器的持續(xù)功率應(yīng)該大于使用負載的功率，負載的啟動功率要小于逆變器的最大沖擊功率。在選型時還要考慮為光伏發(fā)電系統(tǒng)將來的擴容留有一定的余量。參考公式：逆變器功率=阻性負載功率×（1.2~1.5）+感性負載功率×（5~7）4．光伏逆變器的選型光伏逆變器選型時一般是根據(jù)光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)108系統(tǒng)電壓選擇在離網(wǎng)（獨立）光伏發(fā)電系統(tǒng)中，系統(tǒng)電壓的選擇應(yīng)根據(jù)負載的要求而定。負載電壓要求越高系統(tǒng)電壓也應(yīng)盡量高，當系統(tǒng)中沒有12V直流負載時，系統(tǒng)電壓最好選擇24V、48V或以上，這樣可以使系統(tǒng)直流電路部分的電流變小。系統(tǒng)電壓越高，系統(tǒng)電流就越小，從而可以使系統(tǒng)損耗變小。在并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)中，逆變器的輸入電壓是每塊（每串）太陽能電池組件峰值輸出電壓或開路電壓的整數(shù)倍（如17V、34V或21V、42V等），并且在工作時，系統(tǒng)工作電壓會隨著太陽能輻射強度隨時變化，因此并網(wǎng)型逆變器的輸入直流電壓有一定的輸入范圍。系統(tǒng)電壓選擇在離網(wǎng)（獨立）光伏發(fā)電系統(tǒng)中，系統(tǒng)電壓的選擇應(yīng)根109不同類型逆變器的選擇在并網(wǎng)逆變器選型上，還要根據(jù)設(shè)計和配置情況，選擇集中式、組串式還是組件式（微型）并網(wǎng)逆變器，這幾類并網(wǎng)逆變器在應(yīng)用中各有優(yōu)勢與不足集中式并網(wǎng)逆變器應(yīng)用在日照比較均勻的大型地面光伏發(fā)電系統(tǒng)中，如大型沙漠光伏電站等，這時只需要安裝很少數(shù)量的集中式逆變器，便于管理，逆變器設(shè)備投入也相對較少。組串式并網(wǎng)逆變器則大多數(shù)應(yīng)用在中小型光伏電站中，特別是與建筑結(jié)合的光伏建筑一體化類的發(fā)電系統(tǒng)，如光伏玻璃幕墻等?，F(xiàn)在隨著并網(wǎng)逆變器種類和應(yīng)用技術(shù)的不斷豐富和提高，并網(wǎng)逆變器的選型和應(yīng)用也與時俱進，靈活應(yīng)用。總之以高效、可靠、低成本為原則不同類型逆變器的選擇在并網(wǎng)逆變器選型上，還要110逆變器逆變器111太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體配置與相關(guān)設(shè)計課件112集中式并網(wǎng)逆變器和組串式并網(wǎng)逆變器電氣原理圖集中式并網(wǎng)逆變器和組串式并網(wǎng)逆變器電氣原理圖113集中式并網(wǎng)逆變器和組串式并網(wǎng)逆變器優(yōu)缺點比較系統(tǒng)成本方面系統(tǒng)效率方面系統(tǒng)運行特性方面集中式并網(wǎng)逆變器和組串式并網(wǎng)逆變器優(yōu)缺點比較系統(tǒng)成本方面1141、系統(tǒng)成本方面多組串式并網(wǎng)逆變器的體積小、重量輕，搬運和安裝都非常方便，不需要專業(yè)工具和設(shè)備，也不需要專門的配電室，直流線路連接也不需要直流匯流箱和直流配電柜等。集中式和組串式并網(wǎng)逆變器配電方式和設(shè)備的不同也導(dǎo)致了整個發(fā)電系統(tǒng)敷設(shè)線纜數(shù)量的不同。集中式并網(wǎng)逆變器要使用直流匯流箱進行一次匯流，而直流匯流箱一般都安裝在電池方陣旁邊，所以這部分的線纜使用量比多組串式并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)相對要少很多。但集中式并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)要從直流匯流箱到直流配電柜進行二次匯流，這部分使用的線纜相對較粗，而組串式并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)則不需要這部分線纜，所以組串式并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)這部分成本相對較低。對逆變器輸出的交流側(cè)線纜來說，集中式并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)交流側(cè)使用的線纜相對較少，而組串式并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)使用線纜相對較多。1、系統(tǒng)成本方面多組串式并網(wǎng)逆變器的體積小、重量輕，搬運和安1152、系統(tǒng)效率方面開，其他組串也不受影響繼續(xù)正常發(fā)電，使整個發(fā)電系統(tǒng)總的能量輸出實現(xiàn)了最大化2、系統(tǒng)效率方面開，其他組串也不受影響繼續(xù)正常發(fā)電，使整個發(fā)1163、系統(tǒng)運行特性方面3、系統(tǒng)運行特性方面117工程案例工程案例118太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體配置與相關(guān)設(shè)計課件1195．蓄電池的選型蓄電池的選型一般是根據(jù)光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計和計算出的結(jié)果，來確定蓄電池或蓄電池組的電壓和容量，選擇合適的蓄電池種類及規(guī)格型號，再確定其數(shù)量和串并聯(lián)連接方式等。為了使逆變器能夠正常工作，同時為了給負載提供足夠的能量，必須選擇容量合適的蓄電池組，使其能夠提供足夠大的沖擊電流來滿足逆變器的需要，以應(yīng)付一些沖擊性負載如電冰箱、冷柜、水泵和電動機等在啟動瞬間產(chǎn)生的很大電流。5．蓄電池的選型蓄電池的選型一般是根據(jù)光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計和計算120蓄電池容量滿足沖擊性負載功率的需要利用下面的公式可以用來驗證一下我們前面設(shè)計計算出的蓄電池容量是否能夠滿足沖擊性負載功率的需要：

其中蓄電池容量單位是Ah，逆變器功率單位是W，蓄電池電壓是V蓄電池容量滿足沖擊性負載功率的需要利用下面的公式可以用來驗證121蓄電池選型舉例附錄3提供了光伏發(fā)電系統(tǒng)常用儲能電池及器件的規(guī)格尺寸和技術(shù)參數(shù)，可供蓄電池選型時參考。蓄電池選型舉例附錄3提供了光伏發(fā)電系統(tǒng)常用儲能電池及器件的規(guī)1226．直流輸送電纜的選型太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率不是很高，在實際應(yīng)用時又會有不少的電能損耗在輸電線路上，不能使光伏發(fā)電得到最大化的利用，因此直流輸送電纜的合理選型對提高光伏發(fā)電的利用率，減少線路損耗至關(guān)重要。在太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中低壓直流輸送部分使用的電纜，因為使用環(huán)境和技術(shù)要求的不同，對不同部件的連接有不同的要求，總體要考慮的因素有：電纜的絕緣性能、耐熱阻燃性能、抗老化性能及線徑規(guī)格等。6．直流輸送電纜的選型太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率不是很高，123對直流輸送電纜的具體要求(1)組件與組件之間的連接電纜，一般使用組件接線盒附帶的連接電纜直接連接，長度不夠時還可以使用專用延長電纜如圖所示。依據(jù)組件功率大小的不同，該類連接電纜有截面積為2.5mm2、4.0mm2、6.0mm2等的三種規(guī)格。這類連接電纜使用雙層絕緣外皮，如圖所示，具有優(yōu)越的防紫外線、水、臭氧、酸、鹽的侵蝕能力，優(yōu)越的全天候能力和耐磨損能力。對直流輸送電纜的具體要求(1)組件與組件之間的連接電纜，一般124(2)蓄電池與逆變器之間的連接電纜，要求使用通過UL測試或TUV認證的多股軟線，盡量就近連接。選擇短而粗的電纜可使系統(tǒng)減小損耗，提高效率，增強可靠性(3)電池方陣與控制器或直流接線箱之間的連接電纜，也要求使用通過UL測試或TUV的多股軟線，截面積規(guī)格根據(jù)方陣輸出最大電流而定。(2)蓄電池與逆變器之間的連接電纜，要求使用通過UL測試或125直流輸送電纜經(jīng)濟性與安全性的考慮直流輸送電纜既要考慮經(jīng)濟性，又要考慮安全性，電纜截面積偏大，線損就偏小，但會增加線路投資；線纜面積偏小，線損就偏大，滿足不了供電需要，且安全系數(shù)也小。在直流電纜選型中，最好的辦法就是按照電纜的經(jīng)濟電流密度來選擇電纜的截面積。直流輸送電纜經(jīng)濟性與安全性的考慮直流輸送電纜既要考慮經(jīng)濟性，126各部位直流電纜截面積確定原則組件與組件之間的連接電纜、蓄電池與蓄電池之間的連接電纜、交流負載的連接電纜，一般選取的電纜額定電流為各電纜中最大連續(xù)工作電流的1.25倍；電池方陣與方陣之間的連接電纜、蓄電池（組）與逆變器之間的連接電纜，一般選取的電纜額定電流為各電纜中最大連續(xù)工作電流的1.5倍。另外考慮溫度對電纜性能的影響，電纜工作溫度不宜超過20℃，線路的壓降不宜超過2%電纜截面積計算方法：各部位直流電纜截面積確定原則組件與組件之間的連接電纜、蓄電池127

為方便電纜截面積的選擇，下表列出了額定電壓為12V光伏發(fā)電系統(tǒng)電纜選取計算值，供選型計算時參考為方便電纜截面積的選擇，下表列出了額定電壓為12V光伏發(fā)電128符合TUV認證要求的電纜性能參數(shù)表符合TUV認證要求的電纜性能參數(shù)表1297．監(jiān)控測量系統(tǒng)與軟件的選型太陽能光伏發(fā)電中的監(jiān)控測量系統(tǒng)是各相關(guān)企業(yè)針對太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)開發(fā)的軟件平臺，一般可配合逆變器系統(tǒng)對系統(tǒng)進行實時監(jiān)視記錄和控制，系統(tǒng)故障記錄與報警以及各種參數(shù)的設(shè)置，還可通過網(wǎng)絡(luò)進行遠程監(jiān)控和數(shù)據(jù)傳輸。監(jiān)控測量系統(tǒng)運行界面一般可以顯示：當前發(fā)電功率、日發(fā)電量累計、月發(fā)電量累計、年發(fā)電量累計、總發(fā)電量累計、累計減少C02排放量等相關(guān)參數(shù)。逆變器各種運行數(shù)據(jù)通過RS485接口及與RS485/232轉(zhuǎn)換器與監(jiān)控測量系統(tǒng)主機中的數(shù)據(jù)采集器連接。監(jiān)控測量系統(tǒng)一般用在中大型光伏發(fā)電系統(tǒng)中，可根據(jù)光伏發(fā)電系統(tǒng)的重要性和投資預(yù)算等因素考慮選用。7．監(jiān)控測量系統(tǒng)與軟件的選型太陽能光伏發(fā)電中的監(jiān)控測量系統(tǒng)是130太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體配置與相關(guān)設(shè)計課件1318．交流配電柜的選型交流配電柜是在光伏發(fā)電系統(tǒng)中連接逆變器與交流負載之間的接受、調(diào)度和分配電能的電力設(shè)備。8．交流配電柜的選型交流配電柜是在光伏發(fā)電系統(tǒng)中連接逆變器與132交流配電柜主要功能電能調(diào)度電能分配保證供電安全顯示參數(shù)和監(jiān)測故障交流配電柜主要功能電能調(diào)度133太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體配置與相關(guān)設(shè)計課件134交流配電柜組成及分類主要由開關(guān)類電器（如空氣開關(guān)、切換開關(guān)、交流接觸器等）、保護類電器（如熔斷器、防雷器等）、測量類電器（如電壓表、電流表、電能表、交流互感器等）以及指示燈、母線排等組成。交流配電柜按照負荷功率大小分為大型配電柜和小型配電柜；按照使用場所的不同，分為戶內(nèi)型配電柜和戶外型配電柜；按照電壓等級不同，分為低壓配電柜和高壓配電柜。

中小型太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)一般采用低壓供電和輸送方式，選用低壓配電柜就可以滿足輸送和電力分配的需要。大型光伏發(fā)電系統(tǒng)大都采用高壓配供電裝置和設(shè)施輸送電力，并入電網(wǎng)，因此要選用符合大型發(fā)電系統(tǒng)需要的高低壓配電柜和升、降壓變壓器等配電設(shè)施。交流配電柜組成及分類主要由開關(guān)類電器（如空氣開關(guān)、切換開關(guān)、135交流配電柜一般可以由逆變器生產(chǎn)廠家或?qū)I(yè)廠家設(shè)計生產(chǎn)并提供成型產(chǎn)品。當沒有成型產(chǎn)品提供或成品不符合系統(tǒng)要求時，就要根據(jù)實際需要自己設(shè)計制作了。圖6-9是一款最簡單的交流配電柜產(chǎn)品的內(nèi)部電路圖。交流配電柜一般可以由逆變器生產(chǎn)廠家或?qū)I(yè)廠家設(shè)計生產(chǎn)并提供成136太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體配置與相關(guān)設(shè)計課件137交流配電柜應(yīng)符合的要求(1)選型和制造都要符合國標要求，配電和控制回路都要采用成熟可靠的電子線路和電力電子器件。(2)操作方便，運行可靠，雙路輸入時切換動作準確。(3)發(fā)生故障時能夠準確、迅速切斷事故電流，防止故障擴大。(4)在滿足需要、保證安全性能的前提下，盡量做到體積小、重量輕、工藝好、制造成本低。交流配電柜應(yīng)符合的要求(1)選型和制造都要符合國標要求，配電138(5)當在高海拔地區(qū)或較惡劣的環(huán)境條件下使用時，要注意加強機箱的散熱，并在設(shè)計時對低壓電器元件的選用留有一定余量，以確保系統(tǒng)的可靠性。(6)交流配電柜的結(jié)構(gòu)應(yīng)為單面或雙面門開啟結(jié)構(gòu)，以方便維護、檢修及更換電器元件。(7)配電柜要有良好的保護接地系統(tǒng)。主接地點一般焊接在機柜下方的箱體骨架上，前后柜門和儀表盤等都應(yīng)有接地點與柜體相連，以構(gòu)成完整的接地保護，保證操作及維護檢修人員的安全。(8)交流配電柜還要具有負載過載或短路的保護功能。當電路有短路或過載等故障發(fā)生時，相應(yīng)的斷路器應(yīng)能自動跳閘或熔斷器熔斷，斷開輸出。(5)當在高海拔地區(qū)或較惡劣的環(huán)境條件下使用時，要注意加強機1399、金屬桿柱及路燈燈桿的選型9、金屬桿柱及路燈燈桿的選型140太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體配置與相關(guān)設(shè)計課件141太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體配置與相關(guān)設(shè)計課件142（3）燈桿尺寸參數(shù)表（3）燈桿尺寸參數(shù)表1436.2太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計6.2.1太陽能光伏組件（方陣）支架和基礎(chǔ)的設(shè)計6.2太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計6.2.1太陽能光伏組1441．太陽能電池組件及方陣支架的設(shè)計(1)桿柱安裝類支架的設(shè)計。桿柱安裝類支架一般應(yīng)用于各種太陽能路燈、庭院燈、高速公路攝像機太陽能供電等設(shè)計時需要有太陽能電池組件的長寬尺寸及電池組件背面固定孔的位置、孔距等尺寸，還要了解使用地的太陽能電池組件最佳傾斜角或者在系統(tǒng)設(shè)計中確定的經(jīng)過修正的最佳傾斜角等。設(shè)計支架可以根據(jù)需要設(shè)計成傾斜角固定、方位角可調(diào)，傾斜角和方位角都可調(diào)等。1．太陽能電池組件及方陣支架的設(shè)計(1)桿柱安裝類支架的設(shè)計145基本設(shè)計原理示意圖基本設(shè)計原理示意圖146支架的框架材料一般選用扁方鋼管或角鋼制作，立柱選用圓鋼管。材料的規(guī)格大小和厚薄要根據(jù)電池板的尺寸和重量來定，表面要進行噴塑或電鍍處理。圖6-16至圖6-22給出了部分太陽能電池組件桿柱安裝支架的實例圖片，供大家設(shè)計制作時參考。支架的框架材料一般選用扁方鋼管或角鋼制作，立柱選用圓鋼管。147太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體配置與相關(guān)設(shè)計課件148太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體配置與相關(guān)設(shè)計課件149(2)屋頂類支架的設(shè)計屋頂類支架的設(shè)計要根據(jù)不同的屋頂結(jié)構(gòu)分別進行，對于斜面屋頂可設(shè)計與屋頂斜面平行的支架，支架的高度離屋頂面10cm左右，以利于太陽能電池組件的通風散熱，也可以根據(jù)最佳傾斜角角度設(shè)計成前低后高的支架，以滿足電池組件的太陽能最大接收量。平面屋頂一般要設(shè)計成三角形支架，支架傾斜面角度為太陽能電池的最佳接收傾斜角，(2)屋頂類支架的設(shè)計屋頂類支架的設(shè)計要根據(jù)不同的屋頂結(jié)構(gòu)分150三種支架設(shè)計示意如圖6-12所示。三種支架設(shè)計示意如圖6-12所示。151

在屋頂采用混凝土水泥基礎(chǔ)固定支架的方式時，需要將屋頂?shù)姆浪畬咏议_一部分，摳開混凝土表面，最好找到屋頂混凝土中的鋼筋，然后和基礎(chǔ)中的預(yù)埋件螺栓焊接在一起。不能焊接鋼筋時，也要使做基礎(chǔ)部分的屋頂表面凸凹不平，增加屋頂表面與混凝土基礎(chǔ)的附著力，然后對屋頂防水層破壞部分做二次防水處理。對于不能做混凝土基礎(chǔ)的屋頂一般都直接用角鋼支架固定電池組件，支架的固定就需要采用鋼絲繩（或鐵絲）拉緊法、支架延長固定法等。如圖6-13所示。在屋頂采用混凝土水泥基礎(chǔ)固定支架的方式時，需要將屋頂?shù)姆浪?52三角形支架的電池組件的下邊緣離屋頂面的間隙要大于15cm以上，以防下雨時屋頂面泥水濺到電池組件玻璃表面，使組件玻璃臟污。屋頂組件支架的制作材料可以用角鋼焊接，也可選擇定制組件固定專用鋼制沖壓結(jié)構(gòu)件。圖6-14是用角鋼制作的三角形組件支架實體圖。圖6-15是屋頂用鋼制沖壓結(jié)構(gòu)件固定電池組件的結(jié)構(gòu)和方法示意圖。圖6-16(a)和圖6-16(b)是太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)屋頂工程安裝實例圖片。三角形支架的電池組件的下邊緣離屋頂面的間隙要大于15cm以上153太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體配置與相關(guān)設(shè)計課件154屋頂支架常用固定件的外形結(jié)構(gòu)圖屋頂支架常用固定件的外形結(jié)構(gòu)圖155(3)地面方陣支架的設(shè)計地面用光伏方陣支架可分為固定式、可調(diào)式和自動跟蹤式等地面安裝的方陣支架宜采用鋼結(jié)構(gòu)，要有足夠的強度，滿足光伏方陣靜載荷（如積雪重量）和東載荷（如臺風）的要求。。。。。。。(3)地面方陣支架的設(shè)計地面用光伏方陣支架可分為固定式、可156太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體配置與相關(guān)設(shè)計課件157太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體配置與相關(guān)設(shè)計課件158固定式支架一般都是用角鋼制作的三角形支架，其底座是水泥混凝土基礎(chǔ)，方陣組件排列有橫向排列和縱向排列兩種方式，如圖6-17所示，橫向排列一般每列放置3～5塊電池組件，縱向排列每列放置2～4塊電池組件。支架具體尺寸要根據(jù)所選用的電池組件規(guī)格尺寸和排列方式確定，支架基礎(chǔ)的設(shè)計在下一節(jié)中具體介紹。圖6-18是兩個地面方陣固定安裝應(yīng)用實例，供參考。固定式支架一般都是用角鋼制作的三角形支架，其底座是水泥混凝土159太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體配置與相關(guān)設(shè)計課件1602．太陽能光伏組件及方陣基礎(chǔ)的設(shè)計(1)桿柱類安裝基礎(chǔ)的設(shè)計。桿柱類安裝基礎(chǔ)和預(yù)埋件尺寸如圖6-19所示，具體尺寸大小根據(jù)桿柱高度不同列于表6-8。該基礎(chǔ)適用于金屬類電線桿、燈桿等當蓄電池需要埋入地下時，按照圖6-19(b)設(shè)計施工。2．太陽能光伏組件及方陣基礎(chǔ)的設(shè)計(1)桿柱類安裝基礎(chǔ)的設(shè)計161地角螺釘水泥樁（基礎(chǔ)）地角螺釘水泥樁（基礎(chǔ)）162太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體配置與相關(guān)設(shè)計課件163(2)地面方陣支架基礎(chǔ)的設(shè)計地面方陣支架的基礎(chǔ)尺寸如圖6-20所示，對于一般土質(zhì)每個基礎(chǔ)地面以下部分根據(jù)方陣大小一般選擇400mmx400mmx400mm（長×寬×高）和500mmx500mmx400mm（長×寬×高）兩種規(guī)格。對于在比較松散的土質(zhì)地面做基礎(chǔ)時，基礎(chǔ)部分的長寬尺寸要適當放大，高度要加高，或者制作成整體基礎(chǔ)。對于大型光伏發(fā)電系統(tǒng)的光伏方陣基礎(chǔ)要根據(jù)GB50007-2002《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》中的相關(guān)要求進行勘察設(shè)計。(2)地面方陣支架基礎(chǔ)的設(shè)計地面方陣支架的基礎(chǔ)尺寸如圖6-2164(3)混凝土基礎(chǔ)制作的基本技術(shù)要求①基礎(chǔ)混凝土水泥、砂石混合比例一般為1：2。②基礎(chǔ)上表面要平整光滑，同一支架的所有基礎(chǔ)上表面要在同一水平面上。③