K屋顶光伏并网发电技术
方案防逆流
The latest revision on November 22, 2020
屋顶光伏并网发电系统
技术方案
广东易事特电源股份有限公司
2015年01月
目录
一．概述
项目介绍
项目情况： 250KW屋顶光伏并网发电；
本项目单位为南京某大楼屋顶。本项目太阳能电池组件安装在主楼屋顶上，不单独占用建筑区域的宝贵土地资源，是安装于建筑之上的屋顶并网光伏发电(BAPV：Building Attached Photovoltaic)系统。光伏发电系统将太阳能资源通过太阳能电池组件转换成直流电能，再通过并网逆变器将符合电能质量的交流电给负载提供电能。
太阳能电池组件与建筑结合的光伏发电是近十几年发展起来的在城市中推广应用太阳能发电的一个主要方向。技术成熟，成功运营项目较多。城市建筑物屋顶能为光伏系统提供足够的面积，不需要另外占用宝贵的土地资源。建筑物屋顶除遮阳挡雨外一般都没有其他特殊功能，在视觉上也略显单调，相比屋顶绿化和平改坡，安装太阳能并网屋顶光伏发电系统则能让屋顶的价值最大化。同时太阳能的发电环节是典型的无污染、可持续利用的绿色能源，同时又是最好的补峰能源，被业内人士誉为“黄金电”。
预选的屋顶位于南京，地约处东经119°，北纬32°，地处江苏省南部，南京市太阳能辐射量年均总太阳能辐射量约为5500MJ／m2（水平条件下），年均日照时数为近2100h。从月际变化可知，太阳能辐射量主要集中3-11月份，占到总辐射量的85％以上，7-8月份达到太阳能辐射高峰，具备开发新能源太阳能的潜力。
本工程安装大楼根据现场情况，我司确定此项目的安装环境为水泥面屋顶，屋面设计结构合理，承重满足光伏安装需求，屋面遮挡面积及小，可适当
，项目总计铺设组件数量1000块。
避开。项目总装机功率：250KW
P
建筑物房顶太阳能组件所发直流电能经汇流由直流总线输入光伏并网逆变器，转换成三相电能输入厂内电网，供内部使用,总投资约250万元。本太阳能光伏屋顶发电系统概况如下表一。
项目系统设备材料
表一屋顶太阳能光伏并网发电系统概况表
二．总体方案设计
本项目安装地点为某屋顶，分析其屋顶面积，有效可安装面积合计约3150m2，据此可推算出其可安装电池板容量约为250KWp。
方案简介
针对容量为250KWp的屋顶太阳能光伏系统，我司采用集中并网方案，将光伏组件串联后通过汇流箱并联汇流连接至一台250KW容量的光伏并网逆变器EA250KL- M的直流输入端，一台并网光伏逆变器输出的交流电经过分列式变压器再接入交流电网，实现并网功能。系统示意图如下图1。
图1 系统示意图
系统的光伏电池组件选用国内知名品牌东莞南玻的功率为 250Wp 的多晶硅电池组件，，其电池片效率为%，组件效率为%，具体参数如下：
根据 EA250KL- M 并网逆变器的 MPPT 工作电压范围（450V～820V）及最大直流电压（1000v），每个电池串列按照 20 块电池组件串联进行设计，每个串列功率为250W×20=5000W。而输入逆变器直流侧汇流箱使用10路输入的汇流箱，共需配置5个光伏防雷汇流箱，接入的总功率约为：
250W×20×50=250KWp；
汇流箱汇流后再通过直流配电柜汇流接入我司EA250KL- M光伏并网逆变器，实现交流输出，经光伏并网变压器与三相计量表后接入电网。交流侧也配置防雷装置。
另外，系统应配置 1 套监控装置，可采用 RS485 或 Ethernet（以太网）的通讯方式，实时监测并网发电系统的运行参数和工作状态。
系统主要设备配置清单如下表二：
表二系统主要设备配置清单：
具体系统配置图见节系统方案设计图及附件。
光伏阵列设计
逆变器在并网发电时，光伏阵列必须实现最大功率点跟踪控制，以便光伏阵列在任何当前日照下不断获得最大功率输出。
在设计光伏组件串联数量时，应注意以下几点：
1)接至同一台逆变器的光伏组件的规格类型、串联数量及安装角度应保持一致。
2)需考虑光伏组件的最佳工作电压（Vmp）和开路电压（Voc）的温度系数，串联后的光伏阵列的Vmp应在逆变器MPPT 范围内，Voc应低于逆变器输入电压的最大值。
太阳电池结温对太阳电池输出特性的影响，如下图所示：
图 2 不同温度下的 I-V 和 P-V 特性曲线
从图2可知，电池组件的开路电压受温度变化的影响，温度下降，开路电压升高；温度上升，开路电压降低，所以在设计电池组件串联的数量一定要考虑电池串列的电压变化。
1）组件的串联数
此项目为户外安装，安装地点在屋顶，安装地极端最高温度为42℃，最低温度为4℃。适当考虑余量，按环境温度范围按0℃～+45℃考虑，查电池板参数表。由于组件的标称电压是在室温 25℃时测定，开路电压温度系数为%/℃，折合到0℃时的系数约为。功率温度系数%/℃，温度变化时组件电流的变化很小，因此额定电压随温度的变化系数近似于功率温度系数，折合到45℃时系数约为的。
一般逆变器的直流输入电压范围是一定的，我司EA250KL- M并网逆变器直流输入最高电压为1000V，MPPT范围为450～820V，选择组件串联数时需要考虑两个方面：一是开路电压的高限制必须小于逆变器最大耐受电压；二是额定工作电压的低限制不小于逆变器MPPT范围的最小值。结合以上条件，对于光伏组件我们选择串联数为20块为一串列。在常温下25℃时，开路电压为×20=754V，最大功率工作电压为×20 =618V。当在0℃时，开路电压达到最大，为×20×=﹤1000v；当在70℃，工作电压达到最小，为×20×=﹥450V，均满足条件。
2）组件的并联数
系统总容量为250KWp。单板功率为250Wp, 20块为一串列，总计1000块组件，故得出，共需50串并联，共5个10路输入汇流箱，共可接入50组，可完全容纳系统50串并联，容纳系统容量，满足设计要求。
光伏阵列汇流箱设计
针对上述设计，配置我公司型号为EAPVCB-10SD光伏阵列汇流箱，可以减少光伏阵列与逆变器之间的连接线，方便操作和维护。外观如下图三：
图3 EAPVCB-10SD光伏阵列汇流箱外观图
该汇流箱的接线方式为10进1出，即把相同规格的10路电池串列输入经汇流后输出1路直流。该汇流箱具有以下特点：
1）防护等级IP65，防水、防灰、防锈、防晒，能够满足室外安装使用要求；
2）可同时接入10路电池串列；
3）每路接入电池串列的开路电压值最大可达DC1000V；
4）具有10路保护控制，每路的正负极都配置高压直流熔断器（最大电流为15A），其耐压值可达DC1000V；
5）直流汇流箱的输出正极对地、负极对地、正负极之间配有光伏专用防雷器，防雷器选用着名品牌产品；
6）直流汇流箱的输出端配有可分断的直流断路器，断路器选用着名品牌产品；
7） EAPVCB-10SD直流汇流箱的输入端配有防反二极管，有效防止组串电流反灌，更好保护组件及系统安全。
EAPVCB-10SD的主要技术参数如下：
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系统安装及施工组织
光伏阵列的布置和安装
根据设计方案，本250KWp光伏系统共需5个10路汇流箱共计50个串列，每个串列为20块，共需250Wp光伏组件1000块。全部采用固定倾角安装，
系统接线
光伏电池板安装完成后，根据设计方案中的电气设计，逐步安装如下器件。
其中，汇流箱为16路输入，一路输出，输出接入光伏逆变器。防护等级为IP65，可户外安装，但考虑安装方便，装于室内合适地点悬挂安装光伏并网逆变器EA250KL- M/T防护等级为IP20，故只能安装在室内，届时通过实地考察可选择在原配电房附近合适的安装空间。
土建
本工程建筑物屋面均为水泥屋面，光伏组件采用固定式安装方式，保证组件与支架连接牢固可靠，并能很方便地更换太阳能电池组件。光伏系统中单块组件重量块，水泥基础20Kg/个，每块组件平均一个水泥基础，每块组件下平均光伏支架8Kg，每块组件占地约2平方米，折算该光伏系统约为：