典型商业分布式屋顶光伏系统设计全过程一览！

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项目背景

本文所提到的光伏项目安装地点为新泰市龙庭镇某烧鸡厂，该烧鸡厂每天用电约1200度，用电价格较高，达1.2元/度，无自有变压器，并且用电负荷多集中在白天，到了夏季会出现白天用电高峰时电压偏低，部分设备噪音大、磨损快，机械生产工艺系数不稳定导致损失，业主期望新上自有变压器容量400kVA,期望通过光伏尽可能的满足白天的用电需求，项目安装的具体位置在厂房屋顶，大概面积700平方米，在厂区院落也可以考虑安装，投资回收期不高于7年。

根据业主的要求和实际用电情况，以及对现场的勘察的情况和屋顶图纸以及厂区用电网络和周围用电负荷的情况，得出以下制约条件：

■1.1、安装面积。

屋顶面积700平方米，其中彩钢瓦屋顶占地约300平方米，水泥混凝土屋面屋顶占地面积为400平方米，因受排气孔、女儿墙，防雷和广告牌影响实际可安装面积比业主提供面积减少100平米，实际可用面积600平方米。厂房空地面积425平方米，因业主烧鸡产品需要大型运输车辆外运，对场地支撑结构产生明显的土地限制，经评估并与业主沟通后不做光伏项目使用。经初步计算按照最佳倾角35度安装，大概可以安装的容量为45kw，每天发电量约在180度，远小于实际用电，规模效益不明显，业主直摇头。

■1.2、电网情况。

原厂用电借助工厂近处的村级变压器，用电价格偏高，平均1.2元/度，且生产受到村中用电情况和旧变压器运行不稳定的影响，导致用电成本高，风险大。业主计划新上变压器容量400kVA，杆上安装，需要跨县级公路，距离不超过25米。原厂内拟，并网用低压配电柜总开关容量630A。目前已使用超过7年，污秽较多，且未预留可用并网开关。

■1.3、结构情况。

混凝土屋顶为上人屋顶，承重150kg/m2,满足光伏承重要求。彩钢板屋顶为单层板，设计为遮阳挡雨使用，壁厚0.5mm，且有一定使用年限，目测锈蚀已经比较明显。承重考虑年限在12kg/m2，且随年限增加而减少。考虑到光伏电站25年的使用寿命，彩钢板确定要进行更换或拆除，否则电站安全难以得到保证。经与业主详细说明，业主同意拆除而将电池板固定在彩钢板覆盖的水泥混凝土屋顶上。混凝土屋顶承重满足电站建设要求。

■1.4、用电情况

主要是不间断用电，用电峰值相对稳定，光伏发电时间平均电价1.2元/度。

■1.5、防雷情况。

原屋顶在设计过程中，办公楼东西向屋顶上有避雷带，新上光伏项目可借助，南北向屋顶上无防雷措施，需要新加。

■1.6、监控要求。

可远传到办公电脑进行远程监控。

■1.7、业主收益要求。

静态回收期限不超过7年。电池板质保10年，功率保证10年损耗不超过10%，25年不高于20%。

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系统设计

■2.1 项目设计方案确定

根据现场踏勘情况和业主要求，本工程适合充分利用安装面积，在保证安全发用电基础上，尽可能提高安装容量，特给出以下解决方案：

拆除南北走向屋顶彩钢瓦，减小排气孔安装高度，采用12度倾角满铺电池板，减少最佳倾角所产生的阴影遮挡的情况，不会产生前后排因防止产生阴影遮挡造成的间距面积的浪费。经图纸布局，考虑遮挡因素的影响，满足电业局等归口管理部门光伏安装容量不超过最大负荷的30%的要求，最大可以做到100kWp的安装量，每天发电量平均在400度电左右。并网点在新上变压器的低压侧母线配电柜上。遮阳安装容量扩大1倍多，虽增加了承重支架材料，因费最佳倾角造成部分发电损失（主要体现在冬季），但收益是最大的。

相对于统购统销方式，我们选择自发自用，余电上网，即光伏发电发的电优先自己使用，多余的部分已脱硫煤标杆电网电价进行卖电交易。

系统的电池组件选用目前最成熟的高效260Wp多晶硅太阳能电池组件，工作电压为31.03V，开路电压为38.66V。整个102kWp的光伏系统需配置400块260Wp电池组件。

光伏发电系统的电气原理图如下图所示:

■2.2 系统选型设计

2.2.1组件布局图

考虑到安全性和安装维护的便捷性，同时保持光伏系统整体的美观性，本项目光伏组件布局图如下图所示：

2.2.2支架及组件安装

根据该项目屋顶情况，平屋顶采用植根支架安装方式，用镀锌膨胀螺栓固定支架，光伏组件以12°倾角斜铺在支架上。支架示意图如下所示：

图3 平屋顶光伏支架安装图

2.2.3组串并联设计

光伏组件方阵是通过组件的串并联得到的，组件的串并联必须满足并网逆变器输入电压和输入功率的要求，本项目拟采用阻串式并网逆变器，多晶260Wp的组件，组件的开路电压为38.66V，最大工作电压为31.03V,根据组串式并网逆变器和组件的相关参数，经过计算可知：接入逆变器每条支路的串联组件数应为18-22串，逆变器的MPPT电压范围为260V-850V，组件串联之后的工作电压在其MPPT电压调节范围之内。

2.2.4混凝土屋顶荷载荷载计算

荷载条件：根据光伏发电系统结构形式，本项目光伏系统采用水泥基础固定C型钢支架形式安装在用户混凝土平屋顶上，单个组件重18.5kg，光伏组件按照12°倾角安装。

单块电池板面积1.64m×0.992m=1.62688m2，以35°倾角投影至屋顶平面上的面积为1.6m2，对应安装支架、线缆、桥架、水泥基础、防雷及其他辅料重量如下：

折合在每平方米中，承重=70.5/1.6=44kg/