光伏发电系统的设计与施工技术分析

光伏发电系统的设计与施工技术分析

孙宇

电投京粤（广东）新能源有限公司   广东广州   510000

摘要：太阳能作为一种清洁、可再生的新型能源，受到了全球的广泛关注。太阳能光伏发电系统是一种利用太阳能将光能转化为电能的技术。其基本原理就是利用光电效应将光能转化为电能，从而实现对能源的利用。

关键词：光伏发电系统；设计；施工技术

1光伏发电系统安装施工技术概述

光伏发电系统主要利用半导体的光生伏特效应，将光能转化为电能。在太阳能芯片的作用下，电子处于高能吸收状态，可以自由移动，电子汇聚在PN结上，可以收集电能，将电能保存在蓄电池中。光伏发电系统具有节能环保的特点，在发电领域的应用较广泛。需要对光伏发电系统进行深入分析，确保系统安装施工的合理性，实现稳定的电能供应。光伏组件由多晶硅组成，其光电转化效率在15～20%之间，合理使用安装施工技术，可以保证转化效率不受影响，不仅可以提高光能转化效果，还能够提高电能回收效率。光伏发电系统涉及的安装施工环节较多，包括光伏组件选型、汇流箱设计、配电箱配置等，需要严格把控各个安装施工环节，采用规范化的安装施工技术，保障光伏发电的质量。

2工程概况

全球能源短缺和环境污染等问题日益突出，太阳能作为一种巨量的可再生能源，符合国家大力倡导的绿色经济发展方针。太阳能光伏发电因其清洁、便利、安全，已作为一种新兴的绿色能源得到重点发展，并逐渐在建筑领域推广应用。

某屋面分布式光伏项目EPC总承包工程项目，主要施工内容为屋面光伏系统安装及调试，包括冲压车间、总装车间、电池车间、焊装车间、涂装车间、树脂车间、生产办公楼等单体建筑物，共50,867块540Wp单晶硅单玻光伏组件，光伏电站总装机容量约29,540kWp。本项目作为EPC项目，既要考虑技术可行性，又要综合衡量经济造价。因此，通过对太阳能光伏并网系统安装施工技术的分析，从光伏支架的深化设计、安装，光伏组件的安装工序等各个环节进行优化。

3光伏发电系统的设计与施工技术

3.1太阳能光伏发电系统的系统电路设计

在进行电路设计时，需要明确系统的总体结构，确定每个电路的功能和要求，并根据太阳能电池组件的性能参数进行匹配。在系统电路的设计过程中，应注重功率传输的稳定性和传输效率的提高。另外，在选择电路元器件时，也应考虑其质量和可靠性，以保障系统的正常运行。某些情况下，太阳能电池组件的输出直流电压不能满足负载的需求，此时就需要使用逆变器将直流电转换成交流电。逆变器的选型应遵循以下原则：（1）逆变器的负载容量要能够满足系统的要求；（2）逆变器的输出电流要能够保障系统的稳定性和可靠性；（3）逆变器的转换效率和稳定性应达到一定的标准，从而提高太阳能发电系统的总体能量利用率。

3.2光伏组件支架深化设计

根据光伏组件的分布平面图，确定光伏支架的安装位置，对光伏支架的组成件（支座、主梁、檩条）进行受力分析计算，对荷载、强度、挠度及稳定性验算。光伏支架立柱、横梁、斜梁、拉杆等采用Q345B钢，采用热镀锌防腐，支架主材热镀锌层平均厚度不低于70μm。

3.3机房布置

将光伏发电设备布置在机房中时，需要合理使用机房内部空间。机房空间面积不能低于70m2，以保证能够容纳光伏设备，且设备之间应具有足够的间隙（20～30mm），保障逆变器、配电箱等能够迅速散热，防止热量在内部堆积，影响设备的运行状态。电缆桥架需要布置在机房的一侧，大约占据0.8m2的空间，以保证光伏发电线缆能够引入机房，控制光伏发电过程。蓄电池支架数量为5个，彼此间距为1m，需要保留蓄电池安装和维护的过路间距。机房布置是光伏发电系统安装施工的关键，将发电设备统一摆放在同一空间可以提高对设备的管理效率，使设备具有稳定的工作状态，对设备起到保护作用。

3.4配电系统的安装及调试

（1）选择合适的配电系统是非常重要的。根据太阳能光伏发电系统的容量和所需输出电压，我们需要选择相应的带宽、电压等级和电流等级的配电器件。配电器件包括断路器、保险丝、接线盒、直流汇流箱等，这些器件应当符合国家标准和安全要求。（2）在安装配电器件时，应当严格按照产品说明书进行安装，并确保所有连接牢固可靠。特别是在安装多路分支器时，应当理顺和标记好连接关系，以避免短路、漏电等安全隐患。（3）在调试之前，我们需要确保所有配电线路的接线正确无误。调试应该按照先低压后高压、先直流后交流的顺序进行，并且应当一组一组地进行。在调试过程中，应当及时记录测量结果和电路连接情况。如果发现任何问题，应当及时排除。（4）系统整体运转测试。测试应当包括正常运行测试和特殊情况下的应急处理测试。在测试过程中，应当尽可能模拟实际使用场景，例如测试电场、气象条件变化等。如果发现系统故障，应当及时修理，并重新测试直至故障排除并达到设计要求。

3.5光伏板安装

(1）光伏板安装时，应轻拿轻放，防止硬物刮伤和撞击表面玻璃。(2）光伏板在支架上的安装位置及接线盒排列方式应符合施工设计规定。(3）光伏板固定面与支架表面不吻合时，应用铁垫片垫平后方可紧固连接螺丝，严禁用紧拧连接螺丝的方法使其吻合，固定螺栓应加防松垫片并拧紧。(4）光伏板安装后能做到横平竖直，同矩阵内光伏板间距一致。(5）光伏组件电缆采取插拔方式，引出线应预留一定的余量。

3.6光伏板安装

(1）光伏板安装时，应轻拿轻放，防止硬物刮伤和撞击表面玻璃。

(2）光伏板在支架上的安装位置及接线盒排列方式应符合施工设计规定。

(3）光伏板固定面与支架表面不吻合时，应用铁垫片垫平后方可紧固连接螺丝，严禁用紧拧连接螺丝的方法使其吻合，固定螺栓应加防松垫片并拧紧。

(4）光伏板安装后能做到横平竖直，同矩阵内光伏板间距一致。

(5）光伏组件电缆采取插拔方式，引出线应预留一定的余量。

3.7蓄电池安装

光伏发电系统采用蓄电池存储电能，需要合理选用蓄电池，可以选用型号为GFM-2200的蓄电池，总用量为320只，单只容量为1600A·h。蓄电池安装应考虑环境温度的影响，提高蓄电池的散热能力，防止影响电能的存储效率。蓄电池安装在机房中，机房中应有散热通道，并将蓄电池置于通风环境下，通过风扇提高散热速度，确保通风控制的稳定性。蓄电池分为3层安装，需要预留25mm的空隙用于散热。为了保证蓄电池的工作性能，需要安装能源管理器，型号为AD170，可以监测电能的存储情况，保障电流或电压处于安全范围。通过能源管理器能够控制充电电流，既可以保证充电效率，又能够避免出现过充电的情况，防止对蓄电池造成损伤。当蓄电池电压已满后，能源管理器会停止蓄电池的充电过程，转向其他蓄电池进行充电；同时，将满电蓄电池投入输电过程，使其能够放电，使蓄电池充放电过程形成循环。

结论

通过光伏系统的安装，有效缓解了企业生产所需的用电问题，不仅使企业的生产效能和市场竞争力得到提升，而且推动了企业健康快速发展，额外的发电量还可以为企业创造新的经济效益。大力发展太阳能光伏，推动屋顶光伏电站的建设，优化能源结构，缓解供电压力，对城市化建设具有积极的推进意义。

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