屋顶分布式光伏发电技术方案的探讨

李　忆（华电电力科学研究院，浙江杭州310030）

屋顶分布式光伏发电技术方案的探讨

李忆（华电电力科学研究院，浙江杭州310030）

伴随社会经济发展速度的提升和工业产业发展进程的加快，使得当今社会人们在生产生活中对电力能源的消耗量也在不断增加，开发新的节约型、可再生能源势在必行。太阳能作为一种新型的清洁能源，而屋顶分布式的光伏发电就是可以将太阳能转为电能的有效手段，将其广泛应用到工业企业生产中，对于解决工业电能消耗大，建设节约型社会具有重要意义。对此，本文以屋顶分布式光伏发电为立足点，对其具体的技术设计方案进行研究。

分布式；光伏发电；技术方案

引言

现阶段，分布式的光伏发电项目已经被广泛的应用到了工业产业园区屋顶，工业厂房屋顶，办公楼屋顶等面积较大的大型房屋建筑工程中。这样一来，不仅可以有效的降低这些企业单位应用电力能源的成本，形成节能性的电网系统，还可以有效的提升相关行业产业的经济收益与投资回报率。由于光伏发电方式在未来拥有十分广阔的发展前景，而相关企业单位要想促进此类发电项目的顺利发现，对其设计形式和技术方案等进行细致的研究势在必行。

1　光伏发电系统的基本构成

所谓的分布式光伏发电，其主要指的是通过应用电力用户周边的屋顶、院落和建筑体等具有可建设性质空间，建设一些容量较小的光伏发电系统，该系统主要分为并网式和离网式两种。其中，离网式发电系统主要是由直流箱、太阳能电池组成的方阵、逆变器和能源储蓄装置等设备组成。并网式发电系统主要是由交流配电箱、逆变器、直流配电箱和电池方阵等其他并网设备装置构成。

2　光伏发电方案准备工作基本内容

①对发电系统建设现场所处的海拔、经纬度、风流动速度、太阳辐射程度、气温和地震强度等资料进行细致调查；②明确建设场地中各类型建筑实际接地情况和雷暴发生频率与具体时间；③在设计技术方案时，拟定出建筑现场实际可适用的建设面积、建筑物屋顶实际坡度以及单位荷载力等，确保技术方案中各项数据的合理性；④掌握建设区域内电力用户设备参数、电网构成、设备建设地点布置以及电源接入点实际位置等信息；⑤在建设并网式的光伏发电系统时，技术人员还需要对接入电压具体等级、短路线路电力流通情况等信息有所了解和掌握。

3　光伏发电系统的设计方案

3.1合理选择发电系统类型

一般情况下，个人电力用户和以家庭为单位的电力用户其在日常生活中的耗电量相对较小，白天时太阳能的辐射量先谷底较高，所以，在住宅区域建设光伏发电系统可以获得较高的太阳能，承受的负荷作用力较小。因为住宅区在夜晚的用电量相对较高，但此时太阳能辐射量相对较低，这就使得光伏发电系统在夜晚时经常会出现发电不足的情况。而并网光伏发电系统的成功建设，就很好的解决了这一问题，使发电系统可以不依靠电能储备装置就能够满足个人和家庭的电能使用量。因此，在城市住宅区域中，技术人员需要应用并网发电系统，从而有效防止电力能源浪费情况的出现，消除在发电系统在充电和放电过程中的能源消耗，对建设场地的合理面积进行合理应用，进而有效的减少了发电系统中对电力设备的使用数量，减少发电系统的成本投入。

3.2选择合适的光伏电池

从技术角度上来看，光伏电池主要可以被划分为多晶硅、单晶硅、聚光电池和薄膜电池等形态。现阶段，光伏电池在我国市场中最为常见的类型主要有单晶硅、薄膜电池和多晶硅单重，聚光电池的使用频率相对较小。在这三种光伏电池类型中，其转换效率最高的就是单晶硅电池，但此种电池的建设成本也是最高，且本身的制作工艺相对较为复杂，在生产过程中对能源的消耗量最大［1］。多晶硅电池本身的转换效率虽然低于单晶硅电池，但本身的制作工艺却比较简单便利，在生产过程中对于能源的消耗量也较低，所以，在光伏电池市场中也拥有最高占有率。薄膜电池同以上两种电池类型相比，本身转换效率最低，但其生产成本也最低，这使得已经受到了光伏电池市场的广泛关注。此种电池类型的应用，对于提升光伏发电系统本身的稳定性具有极高的积极意义。

3.3光伏电池支架选择的合理性

目前，我国现有的光伏电池支架主要分为跟踪式和固定式两种。其中，阳光跟踪式又可以被划分为水平单轴、竖直单轴、双轴和倾斜单轴四种跟踪式支架系统。同固定式电池支架相比，跟踪式支架本身在运行过程中能够增加发电系统30%的输出功率，但在增加输出的同时，每千瓦电力输出又会增加大约零点六元的成本投入，以及设备维护工作任务量和维护工作技术难度。但因为屋顶分布式光伏发电系统在建设过程中，其安装的机械设备本身的工作功率都在千瓦级一下，而住宅区的电力用户在日常生产工作过程中也不会经常性对这些机械设备进行维护，所以，通过综合分析考虑后，笔者建议技术人员在制定方案时尽可能选择固定式的电池支架。此外，在选择电池支架时，技术人员还需要从风荷载力、抗震能力、防腐能力、雪荷载力等方面的要求，以此来满足光伏发电系统对电池支架设备25年使用寿命提出的要求［2］。

3.4设计组件角度

对光伏发电系统来讲，光伏电池等组件安装角度的设计是保证整个发电系统是否可以获得最佳发电量的重要因素。一般情况下，电池方阵安装角度主要可以被划分为倾斜角和方位角两种角度。由于太阳在不同季节峰值的产生方位具有一定的差异。例如，在夏季午后这段实践，太阳峰值产生的照射方位属于偏西，不是正南方向［3］。此外，受建筑物屋顶建设方位角度的影响，考虑到躲避太阳照射带来的阴影和其他因素的影响，要想确保方位角负荷值最大，就需要确保发电系统中各组件倾斜角同光伏电池本身的出力峰值处于同一角度。只有这样，才能够保证光伏发电系统本身的发电能力受太阳照射角度和峰值的影响一直处于最低的状态，提升发电系统本身的作用力。

3.5其他材料的选择和设计

①技术人员可以按照汇流箱本身进线回路的数量为依据，选择光伏发电系统中电池的阵列规模，且在选择过程中需要按照建设现场的实际情况来布置电池阵列，尽可能减少电能的直流损耗量［4］。②工作人员要以光伏电池的直流电压、串并联设计方案和电池功率输出来选择逆变器，确保逆变器设备可以满足并网发电系统设计要求。③在选择线路电缆时，要按照并网系统电压实际等级和需要输出的光伏电能容量来选择。

3.6光伏发电的并网设计

在设计并网发电系统时，技术人员需要按照国家电网单位发布的相关政策规定来制定其技术方案。对于一些适合展开分布式光伏电网项目的地区，技术人员可以直接向业务提供并网检测、接入发电系统技术方案制定和设备调试等发电系统建设全过程免费服务。与此同时，业主也可以邀请当地的研究单位派遣专业人员设计发电系统的技术方案。

4　结束语

总而言之，随着我国现代化发展建设速度的提升与科学技术的不断发展，使得光伏发电在我国经济市场中的重要性在不断提升，其发展空间在不断的拓展。由于分布式光伏发电项目的推出属于优化我国能源结构体系的重要手段，是当前我国电力企业内部技术人员日常工作中的重要内容。此外，建设光伏发电系统，对促进我国电网公司可持续发展，为我国社会经济发展建设提供新能源等工作的顺利进行具有重要意义。

［1］林洪波.屋顶分布式光伏发电技术方案的探讨［J］.河南科技，2015，02：120～122.

［2］王 颖，文福拴，赵 波，等.高密度分布式光伏接入下电压越限问题的分析与对策［J］.中国电机工程学报，2016，05：1200～1206.

［3］邢合萍，路 涛，施江锋.屋顶分布式光伏发电系统关键电气设备热点测试评估技术研究与探讨［J］.质量与认证，2016，03：64～65+69.

［4］张立斌.屋顶分布式光伏发电设计［J］.华北电力技术，2014，01：13～15+19.

［5］张立斌，高 杨，许 芳.分布式光伏发电项目优化研究［J］.智能电网，2014，02：52～57.

TM615

A

2095-2066（2016）26-0046-02

2016-9-1

李 忆（1986-），女，工程师，硕士研究生，从事风电场、光伏电站设计工作。