分布式屋顶光伏发电及并网系统研究

作者:未知

  摘 要 分布式屋顶光伏发电及并网系统,是以太阳能技术为基础发展起来的一类新兴技术,在该系统的支撑下,太阳的光能顺利转型为电能。分布式屋顶光伏发电技术的开发与推广应用,有效的迎合了现代建筑工程持续发展的需求,且具有清洁、节能等优势特征。本文主要讨论了该类系统的设计内容及对应的方法。
  关键词 屋顶;分布式光伏发电;并网系统;设计研究
  屋顶分布式光伏发电能安装在用户侧并网上后,能实现自行发电与自行利用的目标,其属于一类新兴的太阳能技术,有效迎合了新时期下我国节能环保的需求。但因为该类系统是最近几年中发展起来的一类事物,造成很多人员对发电系统的设计方法不能扎实掌握,在设计实践中,应合理选用有关设备设施,结合现实套件设定系统主要参数,这是提升系统对太阳能资源有效利用率的关键措施之一。
  1 屋顶类型
  1.1 屋顶面积
  单体屋顶面积直接决定光伏发电项目的容量,是最基础的元素,屋面上是否存在附属物,如广告牌、风机、附房、女儿墙等,设计时需要避开阴影遮挡。
  1.2 屋面朝向
  屋面朝向决定着光伏支架、组件、串列、汇流箱的布置原则,比如东西走向的屋面,背阴面的方阵是否需要设置倾角,组件串联时阴阳两面尽量避免互连,汇流箱及逆变器直流输入尽量为同一屋面朝向的阵列。
  1.3 屋顶材质
  为保证光伏支架结构设计的合理性,相关人员一定要对光伏系统被屋面的类型有明确掌握。当下,适用于装光伏系统的屋面类型主要有两类,一类是屋面尺寸相对较大的轻钢结构彩钢瓦屋面,另一类是现场浇筑混凝土屋面。在具体设计过程中,应结合屋面所属类别的差异性,应用不同的支架结构。
  彩钢瓦是在专用机器的协助下将涂钢卷轧制成型的,继而安设在屋面擦条,最后建成防水的彩钢瓦屋面,角弛型彩钢瓦、180°及360°咬合彩钢瓦是常用的彩钢瓦类型[1]。而混凝土屋面,即采用混凝土现场浇筑作业后形成的屋面。
  1.4 屋顶载荷
  光伏电站设计寿命一般在25年,在项目考察时,需要进行屋面荷载计算验证。如条件满足则可以建设光伏电站,如荷载不能满足,则需要出加固方案,加固完成后重新计算[2]。
  2 屋顶分布式光伏发电系统的设计
  2.1 光伏电池设计
  针对屋顶光伏电池型号的选择,应全面考虑系统预算、屋顶现实面积、用电器功率等指标,硅电池是光伏电池的主要类型,其有单晶硅、多晶硅与非晶硅光伏电池三种类型之分。在对各种硅电池整体分析后,发现单晶硅光伏电池在转换率方面占据优势,多晶硅光伏电池对太阳光能的转化效率偏低,但其弱光性能相对较高。在设计光伏电池过程中,通常前两种硅电池是首选,其具有生产制造工艺简洁、造价成本低等优势特征,在选择光伏构件时,还需综合分析其他工作条件与运行年限等指标,通常而言多晶硅太阳电池组件,全光照面积的光电转换率高于15.0%,作业环境温度取值方位为-40~85℃,运行年限高于25年,晶体硅构件对应的衰减率在2年中低于2.0%,25年中低于20.0%。
  为实现对光伏方阵结构的有效设计,通常对光伏电池组件采用串联的形式,也可现对组件采用串联方式,在保证其与系统电压运行需求相吻合的基础上,在进行并联操作,以迎合系统运行期间对功率提出的要求[3]。
  2.2 支架设计
  在屋顶分布式光伏发电系统设计过程中,光伏电池支架有跟踪式、固定式两种类型,通常会结合屋顶现实面积、负载规定与本地气候条件等因素,对支架结构进行优化设计,选择性能与功能最优良的光伏电池支架。其中,和固定式光伏电池支架相比较,跟踪式支架结合阳光循迹可以被细分为双轴、水平单轴、竖直单轴、倾斜单轴循迹四种类型,其有益于提升支架结构的运行效率,增加太阳能资源的输出量。
  2.3 组件角度与间距计算
  确保光伏系统组件安设角度的适宜性,能保证系统在运行期间获得最佳效率。电池组件角度的调整对象以方位角和倾斜角两参数为主,相关工作人员可结合系统运行实况做出相关调整措施。方位角是方阵垂直面和正南方向形成的夹角,通常状况下,方阵朝向正南,这提示方阵垂直面和正南夹角为0°时,太阳电池发电量能达到最大值。而当偏离正南30°时,方阵的发电量减少率为10.0~15.0%;处于偏离正南60°时,电量减少率为20.0~30.0%。最佳倾角,实质上就是指当光伏方阵依照某一角度安放时,光伏板倾斜面形成辐射量对应的最大值,通常结合系统安装所在地纬度可测算出来。
   光伏组件间距,实质上是指在预设间距中,光伏阵列不会受组件与组件阴影干扰的情况。在对屋顶分布式光伏发电设计过程中,计算阵列间距时,可采用如下公式进行[4]:
  [D对应的是阵列间距,:倾角;为纬度;L:倾斜面长度]
  3 接入方式
  分布式光伏发电上网模式分为全额上网、自发自用余电上网、自发自用三种方式。按照接入电压等级,分为接入10kV、380/220V两类。按照接入位置,分为接入变电站/配电室/箱变、开闭站/配电箱、环网柜和线路四类。按照接入方式,分为专线接入和T接两类。按照接入产权,分为接入用户电网和接入公共电网两类。
  4 結束语
  在我国电网事业发展进程中,太阳能发电技术的应用,屋顶分布式光伏发电系统功能的建设与完善,有益于减轻传统电能资源运用过程中形成的压力,对电网工程稳健发展注入能量。在对屋顶分布式光伏发电系统设计过程中,应规范性的落实相关技术,以实现对建筑日常用电过程最大限度的优化与完善。
  参考文献
  [1] 陈萍.分布式屋顶光伏发电在工业企业的实际应用及效益分析[J].玻璃,2019,46(03):46-50.
  [2] 刘立斌,邓金城,杨志祎,等.彩钢厂房屋面光伏电站除雪机器人探讨[J].科学技术创新,2018,14(32):153-155.
  [4] 岳兴华.农村屋顶分布式光伏电站设计与运行分析[J].通信电源技术,2018,35(09):82-83,86.
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