600 kWp太阳能光电建筑一体化车棚的应用

2016-09-23唐明涛陈志强王志刚

太阳能 2016年8期

关键词：车棚微晶铺设

■ 唐明涛陈志强王志刚

武汉经开能源科技发展有限公司武汉经开光伏工程设计研究院

600 kWp太阳能光电建筑一体化车棚的应用

■ 唐明涛*陈志强王志刚

武汉经开能源科技发展有限公司
武汉经开光伏工程设计研究院

介绍了600 kWp太阳能光电建筑一体化车棚用户侧并网发电系统的原理、设计原则及系统设计，对微晶硅薄膜光伏组件和CIGS(铜铟镓硒)光伏组件的实际运行效果和产电量情况进行了对比。数据对于系统组件选型和应用提供了指导和有价值的参考。

建筑一体化；光伏；用户侧并网；组件选型

0　引言

能源是人类生存发展的重要物质基础，近年来，世界化石能源的有限性和开发利用过程中引起的环境污染问题日益突出，已成为制约世界经济可持续发展的主要瓶颈，清洁的可再生能源的开发利用受到世界各国高度重视。太阳能作为一种巨量的可再生能源，以其清洁、安全的特点成为具有高度污染性化石能源的主要替代能源。太阳能的利用形式诸多，其中光伏并网发电作为主要利用形式之一，备受人们关注。所以，在世界化石能源紧缺和环境污染严重的今天，深入开展光伏并网发电技术的研究，对于缓解能源危机和加强环境保护、促进经济的可持续发展都具有深远而重大的理论和现实意义。

1　项目介绍

1.1光伏组件铺设情况

该项目应用在某品牌汽车武汉工厂新建光电建筑一体化[1]车棚，装机容量为600 kWp的用户侧并网光伏发电系统，建筑总高度≤3.5 m。

光伏板铺设情况：本项目分员工停车棚、自行车棚、商务停车棚3个区域。其中，进口130 Wp和135 WpCIGS光伏组件2442块，装机功率为323.96 kWp，占600 kWp的54％；国产135 Wp微晶硅薄膜光伏组件2105块，装机功率为284.175 kWp，占600 kWp的47％；总计安装光伏组件4547块，装机功率608.135 kWp。员工停车棚的2#、4#、6#、8#铺设CIGS光伏组件2112块，功率为277.76 kWp；1#、3#、5#、7#铺设135 Wp微晶硅薄膜光伏组件1720块，功率为232.2 kWp；自行车棚铺设CIGS光伏组件330块，功率为46.2 kWp；商务车棚铺设135 Wp微晶硅薄膜光伏组件385块，功率为51.975 kWp。

1.2光伏系统设计介绍

并网电站根据不同建筑由多种形式子系统组合而成，在厂房、综合办公楼、停车棚等建筑安装太阳电池发电设备。构件选择主要有单、多晶硅构件，微晶硅叠层薄膜中空组件，非晶硅电池组(构)件等。建筑应用形式表现在幕墙玻璃、屋面保温、遮阳顶等。在设计上，根据单、多晶硅电池和非晶硅电池的不同特点确定选用方案，以保证系统工作达到最佳效果，获得较大的能效比。如在基本处于垂直入射光、无遮挡处，采用单、多晶硅光伏组件；在偏离垂直入射(如立面墙)、散射光下或经常有遮挡情况发生的地方，一般采用微晶硅组件等。

本项目由于是光电建筑一体化[2]车棚，故选用微晶硅薄膜光伏组件和CIGS光伏组件。微晶硅薄膜电池集中逆变器子系统、CIGS电池集中逆变器子系统分别见图1、图2。根据不同太阳电池阵列选用不同类型及功率的并网逆变器就近接入公共电网。

图1　微晶硅薄膜光伏组件集中逆变器子系统

图2　CIGS光伏组件集中逆变器子系统

1.2.1棚顶光伏组件设计

采用“TCO玻璃+0.76 PVB+3.2 mm钢化玻璃+副框型材”结构，性能符合GB/T 11944-2002规定，在加工过程中进行边缘处理，周边倒棱1×45°。光伏组件背面安装副框型材，通过双面胶和硅酮结构胶组成BIPV组件，可以提高组件的整体承受荷载能力。密封胶采用中原系列，符合JC/T 882、GB 16776的规定。主龙骨为钢方管，次龙骨为角钢，光伏玻璃单元通过压块固定在主、次龙骨上。

图3　微晶硅薄膜光伏组件车棚

1.2.2棚顶CIGS组件设计

在车棚钢结构棚顶敷设安装彩钢板，使用不锈钢专用夹具，将组件固定在彩钢板上。

图4　CIGS光伏组件车棚棚顶

1.2.3结构连接设计说明

网状钢结构通过焊接同主体结构上的钢梁连接。所有钢龙骨和连接件选用Q235钢材，表面冷氟碳喷涂。光伏组件车棚棚顶与主体钢结构连接设计应考虑以下基本要求：1)对重力荷载、风荷载、地震作用和温度作用有足够的承载力；2)在上述荷载作用下，不应使车棚顶上的光伏构件产生有害的变形。同时，车棚需考虑光伏电缆走线、光伏汇流箱的安装位置、排水等。

图5　车棚光伏汇线箱、排水管

1.2.4抗震设计

本工程的抗震设计按7度设防，设计基本地震加速度0.08g。主要措施：1)在计算材料强度及挠度时，均考虑地震力的组合效应；2)钢支承结构与主体的承载力、连接件的承载力、焊缝及钢支座的连接强度均经过严格计算；3)光伏组件车棚棚顶与主体连接，横向、纵向均虑主体在地震作用及其他荷载作用下的变形，变位能力满足地震需求。

1.3电路设计及防雷

随着我国教育体制改革在中学阶段地不断深入，学校越来越重视学生的全面发展，且学校的综合发展呈现出了较好趋势，然而，其中以中学财务工作中预算管理问题为主，主要表现在预算编制不够科学，预算执行力缓慢且随意，以及缺乏完善的预算评价系统上，因此，此次课题对中学财务工作中遇到的预算管理问题展开了研究，对预算管理全新理念的丰富具有理论性意义，对中学财务实践工作的进展具有实际意义。

1.3.1电路设计描述

采用太阳能发电并网技术，因选用的厂家逆变器不完全开放数据，故此系统追加武汉经开能源科技发展有限公司数据采集及传输系统对并网发电过程进行实时监控。

1.3.2系统安全性分析

1)系统避雷措施。发电系统避感应雷措施是在主干线上并入T型接口处连接直流侧避雷器(自动恢复式)，直流汇线箱、并网逆变器、交流配电柜都接有避雷器。

2)系统稳定性。系统发电最大电流电压完全符合并网逆变器接入范围，并且发电效率基本保持在并网逆变器最佳效率。各主要配件都通过相关部门的检测，并有合格证书确保质量稳定性。

1.3.3系统并网说明描述

1)员工停车棚区域(1#～8#光伏阵列)：1#、3#、5#、7#光伏阵列铺设微晶硅薄膜光伏组件1720块，选用125 kW三相并网逆变器2台；2#、4#、6#、8#光伏阵列铺设CIGS光伏组件2112块，选用125 kW三相并网逆变器2台；汇入综合楼低压配电室三相配电柜中。

3)商务车棚区域(15#、16#光伏阵列)：铺设微晶硅薄膜光伏组件385块，选用50 kW三相并网逆变器1台；汇入综合楼低压配电室三相配电柜中。

1.3.4光伏设备室、配电房位置及布线描述

光伏设备室采用景观配电房，安装在园区配电室区域，光伏组件串接后经PVC线槽汇入一级直流汇线箱，一级直流汇线箱安装在钢柱上；PVC线檩条铺设再沿钢柱到二级直流汇线箱，由二级直流汇线箱沿钢柱返回到线槽，进入光伏设备室。配电房在每栋宿舍一楼，由光伏设备室沿屋面铺设PVC线槽，穿墙顺着雨水管安装PVC线管到地面，然后埋管进入配电房。