陳 艷 峰

(山西四建集團有限公司，山西 太原 030012)

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某項目5.1 kW離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)施工安裝及應(yīng)用

陳 艷 峰

(山西四建集團有限公司，山西 太原 030012)

介紹了離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)的原理，分析了該系統(tǒng)的配置方案，從支架安裝、組件安裝、線路安裝三方面，論述了該發(fā)電系統(tǒng)的施工技術(shù)要點，并給出了系統(tǒng)的測試方法，指出光伏發(fā)電具有安全、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點。

離網(wǎng)型光伏發(fā)電，電池，電壓，線路

1 應(yīng)用背景

離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于偏僻山區(qū)、無電區(qū)等場所。本系統(tǒng)主要用于某項目保障臨時設(shè)施照明及用電要求較高設(shè)備正常用電，設(shè)計占地長約10 m，寬為4 m，安裝容量5.1 kW，平均每日計劃供電約15 kWh。太陽光伏電池組件至少可連續(xù)使用25年，使用方便維護簡單，具有很大發(fā)展前景，值得推廣應(yīng)用。

2 系統(tǒng)原理

系統(tǒng)由太陽電池組件組成的光伏方陣、太陽能充放電控制器、蓄電池組、離網(wǎng)型逆變器、直流負(fù)載和交流負(fù)載等構(gòu)成。在無光照時，通過太陽能充放電控制器由蓄電池組給直流負(fù)載供電，同時蓄電池還要直接給獨立逆變器供電，通過獨立逆變器逆變成交流電，給交流負(fù)載供電。應(yīng)用于戶用電源系統(tǒng)、太陽能照明燈具等。線路原理圖見圖1。

3 配置方案及施工技術(shù)要點

3.1 配置要求

系統(tǒng)總功率：5.1 kW，日均發(fā)電量：15 kWh，蓄電池容量：96 V/200 Ah，適用使用地區(qū)：山西，系統(tǒng)日均最大供電約13 kWh。

根據(jù)上述要求，本項目需安裝20塊255 Wp太陽能電池板5.1 kW，占地面積約40 m2；配置蓄電池96 V 200 Ah，占地寬4 m，長10 m，高約3.5 m。

3.2 技術(shù)要點

1)支架安裝。首先按照圖紙將水泥基礎(chǔ)做好，并將U形螺栓

預(yù)埋到指定位置，然后再按照以下步驟開始依次組裝支架。a.前后立柱的安裝，將前后立柱放置在對應(yīng)水泥墩上，和預(yù)埋螺栓鎖緊。b.以第一列為參照，依次向同一方向安裝固定立柱，左右間距為3.1 m一根，共計6根。c.在前后立柱上安裝鉸連接件。d.斜梁安裝，把斜梁安放在前后立柱上，斜梁前端離開前立柱560 mm的位置上安裝螺栓，并在斜梁的4個孔位上各穿4顆螺栓。此4顆螺栓可全部擰緊(每單個支架配1根斜梁，4套M10×30螺栓)。e.斜撐安裝，把斜支撐安放在斜支撐連接件上，斜支撐安放在斜梁上，并在斜支撐，斜梁的上下兩個孔位上拴上螺栓與連接件，連接斜梁。此2顆螺栓不可擰緊，方便調(diào)節(jié)(每單個支架配1根斜支撐，2套M10×30螺栓)。把抱箍放置于離水泥墩高度2 244 mm處，與斜支撐用M10×70 mm螺絲鎖緊。f.檁條安裝，從斜梁下方開始安裝，檁條長度安裝順序為：第一根4.15 m，第二根4.15 m。開口向下按順序往下安裝。在兩根檁條連接處放置1個檁條連接件。檁條連接件居中安裝。檁條與斜梁的固定安裝：在檁條與斜梁的連接處安裝1套M10×30外六角螺栓。g.壓塊安裝，組件以橫放布置。在檁條的最左邊85 mm處開始安裝邊壓塊，依次往下安裝中壓塊，在檁條的最右邊的孔位也安裝邊壓塊，此時壓塊的螺栓不得擰緊，方便電池板的安裝，在壓塊安裝完成后可安裝電池板。電池板往后安裝時電池板的底邊一定要與前一塊電池板的底邊在一條直線上。用壓塊壓住電池板后才可以把螺栓擰緊。

2)組件安裝。本系統(tǒng)組件安裝條件：環(huán)境溫度:-20 ℃～+40 ℃；使用溫度:-45 ℃～+85 ℃；環(huán)境濕度:≤85RH%；組件表面最大負(fù)荷:5 400 Pa。a.安全措施：每個組件在陽光直射下可產(chǎn)生30 V以上的直流電壓，接觸電壓達(dá)到30 V或更高是很危險的。為了防止電擊，工作環(huán)境、組件以及安裝工具應(yīng)該保持干燥狀態(tài)，潮濕狀態(tài)易產(chǎn)生漏電。安裝或維護光伏系統(tǒng)時，不要穿戴金屬戒指、手表、耳環(huán)或其他的金屬配飾，禁止利器與組件玻璃表面接觸。在陽光下對組件動作時，請使用絕緣工具，同時佩戴橡膠手套。b.壓塊壓住組件的尺寸不得超過12.5 mm。組件產(chǎn)品帶有相應(yīng)的電纜線和連接器。這些設(shè)計便于組件間的串聯(lián)。每一組件有兩根單獨連接到接線盒內(nèi)的導(dǎo)線，一個正極，一個負(fù)極。通過把一個組件導(dǎo)線另一端的正極接口插入相鄰組件的負(fù)極導(dǎo)線的插口，就可以把兩個組件串聯(lián)。

3)線路安裝。a.組件線路：組件安裝就位后，將接線盒出線的正負(fù)極按照線路原理圖進行串并聯(lián)連接。每四塊串聯(lián)一組，一共五組，通過防火橋架分別進入直流防雷匯流箱對應(yīng)的正負(fù)極，然后再將匯流箱的16平方直流電纜接入逆控一體機的組件輸入端。b.儲能線路：本系統(tǒng)的儲能單元采用了16塊12 V 100 Ah免維護膠體鉛酸蓄電池，每八塊串聯(lián)一組，最后兩組并聯(lián)為96 V 200 Ah單元。先將蓄電池柜的底板和側(cè)板安置就位，接著放入四塊蓄電池，串聯(lián)后安裝隔板，再放入另外四塊，全部串聯(lián)，留出正負(fù)極的引出線。然后依次安裝另外一組的八塊蓄電池。將兩組正負(fù)極導(dǎo)線接到電池箱端子排的輸入端，再從輸出端對應(yīng)的正負(fù)極引出16平方電纜接到逆控一體機的蓄電池輸入端。c.交流線路：將市電220 V通過交流配電柜內(nèi)的獨立32 A空開引入逆控一體機的市電旁路輸入端，再從一體機的交流輸出端引出6平方電纜至交流配電柜總控32 A空開，然后再從對應(yīng)的分控空開上引出LED顯示屏電源線和臨時設(shè)施照明電源線。d.接地線路：匯流箱的接地端子直接就近連到支架前立柱抱箍上，再從支架引一路4平方地線至交流配電箱的接地端子排，然后連接到逆控一體機的地線端子上。

3.3 系統(tǒng)調(diào)試

系統(tǒng)整體安裝完成后，專業(yè)技術(shù)人員需要對系統(tǒng)進行外觀及電氣性能的調(diào)試與測試，主要有以下幾個部分：

1)外觀檢查：包括支架、組件、匯流箱、電池柜、逆控一體機及配電箱等各個設(shè)備的牢固程度和表面整潔程度，以及線路的整齊和牢靠程度。2)電氣性能：技術(shù)人員需采用萬用表分別測量匯流箱內(nèi)五路組件的電壓、總輸出電壓和電池柜輸出電壓。根據(jù)光照強度不同，每串組件開路電壓和匯流箱總輸出電壓在150 V左右。電壓正常，則可進行下一步檢查，否則檢查電壓異常的組串，逐項排查線路和組件。

本系統(tǒng)電池柜的工作電壓為96 V，浮充電壓為108 V，均充電壓為113.6 V，出廠時電壓為飽和狀態(tài)，故檢測電壓正常狀態(tài)為100 V左右，否則檢查電壓異常的電池串，逐項排查線路和蓄電池。

長按逆控一體機控制面板的F1按鈕，進入“系統(tǒng)設(shè)置”界面，將電池容量設(shè)置為200 Ah。按“RST”鍵回到首頁，進入“實時數(shù)據(jù)”界面。

4 實施效果

4.1 光伏電投資經(jīng)濟性分析

光伏電投資經(jīng)濟性分析主要反映在項目投資回收期、投資收益率等幾個重要參數(shù)上。經(jīng)過對多個光伏項目進行電價、發(fā)電量的經(jīng)濟分析，就成本費用而言(包括折舊費、維修費、攤銷等)投資少，收益多，從光伏電投資組成中可知，要減少投資，重點要減少設(shè)備購置費，此項費用占據(jù)總投資的百分比約為91%，而這項費用需要分別在采購過程中和施工過程中進行控制。

發(fā)電量因素，需要根據(jù)太陽能地域分布情況在項目決策階段對項目地址進行評估，以及設(shè)計階段對太陽能電池板、電纜線路、逆變器、變壓器以及系統(tǒng)效率進行優(yōu)化，確保產(chǎn)量的最大化。

綜合以上分析，光伏電投資的經(jīng)濟性分析，需要綜合考慮電價、發(fā)電量、投資以及利率等因素進行分析，確保各項經(jīng)濟參數(shù)處于最優(yōu)，經(jīng)濟效益最大化。

4.2 光伏電的社會效益

在受到越來越嚴(yán)重環(huán)境污染問題困擾的今天，環(huán)保的重要性逐漸得到社會的認(rèn)可和關(guān)注。光伏發(fā)電作為清潔可再生能源，對全社會有著廣泛而特別的作用。

首先，光伏發(fā)電有利于節(jié)省不可再生資源，平衡能源的單一供給情況。隨著石油和煤炭的大量開發(fā)，不可再生能源儲量越來越少，面臨很大的能源枯竭壓力，因而新能源的開發(fā)已經(jīng)提高到了戰(zhàn)略高度。2005 年2月28日通過的《中華人民共和國可再生能源法》明確提出“國家鼓勵和支持風(fēng)能、太陽能、水能、生物質(zhì)能和海洋能等非化石能源并網(wǎng)發(fā)電”。太陽能的開發(fā)符合國家環(huán)保、節(jié)能政策，光伏電的應(yīng)用可有效減少資源的消耗，保護生態(tài)環(huán)境。

其次，光伏發(fā)電可以減少溫室氣體排放，減少溫室效應(yīng)，保護環(huán)境?；鹆Πl(fā)電每產(chǎn)生一度電能平均消耗標(biāo)煤0.000 35 t，而燃燒1 t標(biāo)煤排放CO22.6 t，如此，一個裝機容量為10 MWp，首年發(fā)電量為1 891.7萬度電的光伏電站，首年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤6 621 t，減排CO2為17 214 t，整個光伏電壽命周期內(nèi)共節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤150 567 t，總減排CO2為391 473 t。由此可見，光伏電節(jié)能減排的意義對于企業(yè)、社會是非常重大的。

光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展讓未來世界變得更清潔、更安全，能源利用更豐富。太陽能是一種清潔可再生能源，具有獨特的優(yōu)勢和巨大的發(fā)展?jié)摿?。充分利用太陽能對?jié)能減排、保護環(huán)境和地方經(jīng)濟有著重大的意義，同時為能源的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻。

光伏產(chǎn)業(yè)對于施工項目的應(yīng)用目前處于初始發(fā)展階段，是一種新型應(yīng)用。經(jīng)濟上，光伏發(fā)電應(yīng)用進入門檻較高，技術(shù)要求高，投資收益也高，由于發(fā)電量受設(shè)備成本的影響，因此必須通過技術(shù)優(yōu)化設(shè)計、加強管理等方式來降低發(fā)電成本，增加產(chǎn)量，提高項目收益率。

[1] 國家計委能源所.能源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)匯編[G].1999.

[2] 史立山.對我國能源及能源問題的思考[Z].

[3] 李 蔚.建筑業(yè)實施綠色施工技術(shù)問題探究[J].天津城市建設(shè)學(xué)院學(xué)報，2013(9)：9-10.

Construction installation and application of the project 5.1 kW off-grid photovoltaic power generation system

Chen Yanfeng

(Shanxi4thConstructionGroupCo.,Ltd,Taiyuan030012,China)

The paper introduces the principles of the off-grid photovoltaic power generation system, and analyzes the system distribution scheme. Starting from three aspects of support installation, components installation, and circuit installation, it discusses construction technology points of the off-grid photovoltaic power generation system, shows its testing methods, and finally points out its advantages, such as safety, energy saving and environmental protection and so on.

off-grid photovoltaic power generation, battery, voltage, circuit

1009-6825(2016)13-0203-02

2016-02-27

陳艷峰(1977- )，男，工程師

TU852

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