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兴储世纪 | 如何根据屋顶设计光伏电站

发表于:2022-05-13 14:24:47     作者:刘继茂 郭军 来源:兴储世纪科技股份有限公司

组件价格高企,地面电站投资暂缓,分布式工商业光伏项目则由于电价相对较高,且光伏发电和负荷用电相对同步,自发自用比例高,投资收益高等优势,成为大家争取的目标。

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医疗机构在屋顶安装的光伏电站

但是,并不是每一个屋面都适合安装光伏电站,首先要确定企业经营情况,房屋产权,用电价格;其次就要实地勘探屋面条件,要确认屋顶的承载能达到安装光伏电站的要求,屋面设备情况,是否有风机、气窗、采光带、空调,是否有女儿墙,女儿墙高度以现场实际测量为准。厂房周边是否有高层建筑物,少量的阴影遮挡会导致系统输出功率下降,还有厂房的电网环境,供配电设施等等。

1、建筑物的情况,包括建筑物的产权、寿命、朝向、荷载等情况,需要实地勘探,采用航拍图,了解屋顶朝向倾角和现场有无遮挡物。首先航拍图至少需要5张不同角度图片和环绕视频,两张高俯拍图,有效防止拍摄屋顶时的畸变,东西各45度角侧拍图一张以及一张靠近房屋正视图,全面的了解屋顶的各个情况。

(1)建筑的产权

如果投资方不是建筑物的业主,要注意建筑物的产权归属,如果是政府机关、学校、医院、车站等公共建筑,产权明确无争议,则适宜开发;如果是租赁的厂房,则要和业方签订合同确认,如果没有正规的房产证,投资风险就比较大。

(2)建筑屋顶的寿命

光伏电站需要运营25年,一般要8-10年左右才能收回全部成本,在项目开发时,需要了解屋顶能使用的年限,年限太短不适宜进行开发,一般要超过20年。

(3)建筑屋顶朝向

从发电量的角度出发,最佳倾角和朝南的方向无疑是最好的,但大部分屋顶都达不到这个条件,踏勘时需量出屋顶方位角、屋顶倾斜角度和周围遮挡物如女儿墙的高度,用光伏模拟软件先算出发电量和收益,再决定是否投资。

(4)建筑屋面荷载

屋面荷载分为恒荷载和可变荷载。恒荷载是指结构自重及灰尘荷载等,光伏电站需要运营25年,其自重属于恒荷载。通常钢结构厂房上装光伏系统每平米会增加15公斤的重量,砖混结构厂房的屋顶每平米会增加80公斤的重量。在项目考察时,需要着重查看建筑设计说明中恒荷载的设计值,并落实除屋面自重外,是否额外增加其他荷载,如管道、吊置设备、屋面附属物等,并落实恒荷载是否有裕量能够安装光伏电站。

可变荷载是考虑极限状况下暂时施加于屋面的荷载,分为风荷载、雪荷载、地震荷载、活荷载等,是不可以占用的。特殊情况下,活荷载可以作为分担光伏电站荷载的选项,但不可以占用过多,需要具体分析。

(5)用户用电量及用电价格

工商业光伏发电投资价值高。工商业电价高,自发自用比例高,因此要考察企业的用电量和电费,企业年、月、日均用电量,白天光伏发电时的用电量,节假日有没有用电,用电量是多少。余量上网采用当地的脱硫电价。

(6)建筑物内的电网质量

光伏并网逆变器连接电网,电网质量会对逆变器运行产生影响,如果有吊车、电焊机、龙门铣床、电弧炉等大功率感性设备,在启动和关断之间,同时伴随大量的谐波,会对逆变器产生冲击。质量较差的地方安装光伏系统,需要增加电能质量改正的设备,如有源滤波器APF,静止无功发电器SVG等。逆变器的并网点尽量远离用电设备,如直接升压到中压 10kV并网,可以回避谐波等电能质量风险。

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兴储世纪在巴基斯坦建设的屋顶光伏电站项目

2、建筑物屋顶情况

建筑屋顶主要有彩钢瓦、陶瓷瓦、钢混等几种,彩钢瓦分为直立锁边型、咬口型、卡扣型、固定件连接型。前两种需要专用转接件,后两种需要打孔固定;陶瓷瓦屋面可以使用专用转接件,也可以不与屋面固定,利用自重和屋面坡度附着其上;钢混结构屋面需要制作支架基础,考虑屋面防水、抗风载能力、屋面设计荷载等因素。

常见有三种屋面,彩钢瓦屋面、混凝土屋面,瓦屋面。

(1)彩钢瓦屋面:

要确认彩钢瓦的瓦型(角驰型、梯型、直立锁边型等),彩钢瓦屋面破损、腐蚀生锈、防水情况。彩钢板屋面结构承重能力达到20KG/㎡,如屋面不满足承载力要求,对原建筑加固后再进行光伏组件安装;彩钢板有无严重锈蚀,漏雨及破损情况,已使用年限不超过3年。也有专业公司可以替换彩钢瓦安装光伏。

(2)混凝土屋面:

混凝土屋顶结构承重能力达到40~60KG/㎡。如屋面不满足承载力要求,对原设计进行调整,使用更轻型的支架方案,或者减少光伏系统的安装容量再进行光伏安装;房屋整体结构未发生严重影响建筑安全的变形;屋面防水层未受到严重破坏,无漏水情况,否则需先重做防水。

(3)瓦屋面:

各种类型可使用挂钩的瓦片:筒瓦、平板瓦、罗马瓦等。根据瓦型选择不同的挂钩。油毡沥青瓦:需要使用专业的支架结构来安装。小青瓦:传统中国青瓦,不建议安装,防水性能太弱,也可以直接换掉屋面瓦片,使用嵌入式系统来安装。

如果是高层建筑,还需要考虑安装和运维等问题:如何把光伏组件、逆变器、支架等材料安全运送到屋顶;逆变器要安装在地下的配电房,与屋顶有着相当长的距离,要考虑如何连接光伏电缆;要考虑高空怎么保证施工人员安全和电站后期的安全。

如果业主方要求光伏电站是加层,还要考虑当地城管的法规要求,有些城市不允许加层,有些城市有限高的要求,如广东深圳规定,光伏电站安装高度不大于2.2米。

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屋顶光伏电站的支架设置

3、配电设施及并网点

配电设备是光伏电站选择并网方案的根据之一,主要考查内容有:

(1)厂区变压器容量、数量、母联、负荷比例等;

(2)厂区计量表位置、母排规格、开关规格型号等;

(3)厂区是否配备独立的配电室,配电设备是否有备用的间隔,如没有是否可以压接母排;

(4)优先选择变压器总容量大,负荷比例大的用户;

(5)查看进线总开关的容量,考虑收益问题,光伏发电系统的输出功率不宜大于户用开关的容量;

(6)以走线方便节约的原则,考虑逆变器、并网柜的安装位置。

虽然新标准取消了光伏容量要小于变压器容量25%的限制,而且还没有规定上限是多少,但是根据经验,当光伏容量超过变压器容量80%时,工厂内电能质量会下降很多,因此建议光伏容量不要超过变压器容量80%。

工商业可选择单点并网和多点并网,各有好处,单点并网是集中在一起,便于管理,多点并网是多个地方就近并网,交流线路短,效率高。可根据实际情况来选择。

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屋顶光伏电站逆变器选择也是值得注意一环

4、工商业复杂屋顶逆变器选型

(1)多角度的、多朝向的屋顶:在地形复杂的屋顶,可以根据局部一致性的组件数量,选择多台逆变器,或者多路MPPT的逆变器。目前逆变器技术成熟,已经解决了多台逆变器并联的谐波问题,不同功率的逆变器,在电网端并在一起,也没有任何问题。

(2)有阴影遮挡的屋顶:在光伏电站施工过程中,查看周围是否存在高大建筑、塔杆或树木对光伏组件形成阴影,以免造成光伏组串发电量损失,并且每个光伏组串的太阳能电池板要保持同水平高度相互串联,以防由于部分遮光,造成整个光伏组串发电量受损。如果实在是由于条件限制,不得不在有阴影的地方安装太阳能组件,一是可以让阴影尽量避开发电高峰时间,这样可以减少一部分损失。二是让可能有阴影的组件,集中在一台逆变器,或者集中在一个MPPT回路上,这样有阴影的组件,就不会影响正常的组件了

(3)承载不足的屋顶:可以采用没有玻璃的柔性组件,组件可以适当弯曲,重量很轻,每平方米只有4公斤左右,组件的效率也常规的组件差别不大,但重量比常规的双玻组件轻80%以上,适合安装在承重不足的屋顶。玻璃屋顶可以用,用结构胶粘上去就可以了,安装非常简单,不增加额外的承重。

原标题:光储之家 | 如何根据屋顶设计光伏电站
责任编辑:周末
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