某項(xiàng)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(tuán)有限公司，山西 太原 030012)

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某項(xiàng)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(tuán)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(diǎn)，并給出了系統(tǒng)的測(cè)試方法，指出光伏發(fā)電具有安全、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。

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(wú)電區(qū)等場(chǎng)所。本系統(tǒng)主要用于某項(xiàng)目保障臨時(shí)設(shè)施照明及用電要求較高設(shè)備正常用電，設(shè)計(jì)占地長(zhǎng)約10 m，寬為4 m，安裝容量5.1 kW，平均每日計(jì)劃供電約15 kWh。太陽(yáng)光伏電池組件至少可連續(xù)使用25年，使用方便維護(hù)簡(jiǎn)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(yáng)電池組件組成的光伏方陣、太陽(yáng)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(wú)光照時(shí)，通過(guò)太陽(yáng)能充放電控制器由蓄電池組給直流負(fù)載供電，同時(shí)蓄電池還要直接給獨(dú)立逆變器供電，通過(guò)獨(dú)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(yáng)能照明燈具等。線路原理圖見(jiàn)圖1。

3 配置方案及施工技術(shù)要點(diǎn)

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(xiàng)目需安裝20塊255 Wp太陽(yáng)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(zhǎng)10 m，高約3.5 m。

3.2 技術(shù)要點(diǎn)

1)支架安裝。首先按照?qǐng)D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(kāi)始依次組裝支架。a.前后立柱的安裝，將前后立柱放置在對(duì)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(jì)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(kāi)前立柱560 mm的位置上安裝螺栓，并在斜梁的4個(gè)孔位上各穿4顆螺栓。此4顆螺栓可全部擰緊(每單個(gè)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(gè)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(gè)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(kāi)始安裝，檁條長(zhǎng)度安裝順序?yàn)椋旱谝桓?.15 m，第二根4.15 m。開(kāi)口向下按順序往下安裝。在兩根檁條連接處放置1個(gè)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(kāi)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(shí)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(shí)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(gè)組件在陽(yáng)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(xiǎn)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(hù)光伏系統(tǒng)時(shí)，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(yáng)光下對(duì)組件動(dòng)作時(shí)，請(qǐng)使用絕緣工具，同時(shí)佩戴橡膠手套。b.壓塊壓住組件的尺寸不得超過(guò)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(jì)便于組件間的串聯(lián)。每一組件有兩根單獨(dú)連接到接線盒內(nèi)的導(dǎo)線，一個(gè)正極，一個(gè)負(fù)極。通過(guò)把一個(gè)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(gè)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(jìn)行串并聯(lián)連接。每四塊串聯(lián)一組，一共五組，通過(guò)防火橋架分別進(jìn)入直流防雷匯流箱對(duì)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(jī)的組件輸入端。b.儲(chǔ)能線路：本系統(tǒng)的儲(chǔ)能單元采用了16塊12 V 100 Ah免維護(hù)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?gòu)妮敵龆藢?duì)應(yīng)的正負(fù)極引出16平方電纜接到逆控一體機(jī)的蓄電池輸入端。c.交流線路：將市電220 V通過(guò)交流配電柜內(nèi)的獨(dú)立32 A空開(kāi)引入逆控一體機(jī)的市電旁路輸入端，再?gòu)囊惑w機(jī)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(kāi)，然后再?gòu)膶?duì)應(yīng)的分控空開(kāi)上引出LED顯示屏電源線和臨時(shí)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?gòu)闹Ъ芤宦?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(jī)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(duì)系統(tǒng)進(jìn)行外觀及電氣性能的調(diào)試與測(cè)試，主要有以下幾個(gè)部分：

1)外觀檢查：包括支架、組件、匯流箱、電池柜、逆控一體機(jī)及配電箱等各個(gè)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(wàn)用表分別測(cè)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(qiáng)度不同，每串組件開(kāi)路電壓和匯流箱總輸出電壓在150 V左右。電壓正常，則可進(jìn)行下一步檢查，否則檢查電壓異常的組串，逐項(xiàng)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(shí)電壓為飽和狀態(tài)，故檢測(cè)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(xiàng)排查線路和蓄電池。

長(zhǎng)按逆控一體機(jī)控制面板的F1按鈕，進(jìn)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(yè)，進(jìn)入“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)”界面。

4 實(shí)施效果

4.1 光伏電投資經(jīng)濟(jì)性分析

光伏電投資經(jīng)濟(jì)性分析主要反映在項(xiàng)目投資回收期、投資收益率等幾個(gè)重要參數(shù)上。經(jīng)過(guò)對(duì)多個(gè)光伏項(xiàng)目進(jìn)行電價(jià)、發(fā)電量的經(jīng)濟(jì)分析，就成本費(fèi)用而言(包括折舊費(fèi)、維修費(fèi)、攤銷(xiāo)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(diǎn)要減少設(shè)備購(gòu)置費(fèi)，此項(xiàng)費(fèi)用占據(jù)總投資的百分比約為91%，而這項(xiàng)費(fèi)用需要分別在采購(gòu)過(guò)程中和施工過(guò)程中進(jìn)行控制。

發(fā)電量因素，需要根據(jù)太陽(yáng)能地域分布情況在項(xiàng)目決策階段對(duì)項(xiàng)目地址進(jìn)行評(píng)估，以及設(shè)計(jì)階段對(duì)太陽(yáng)能電池板、電纜線路、逆變器、變壓器以及系統(tǒng)效率進(jìn)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(jì)性分析，需要綜合考慮電價(jià)、發(fā)電量、投資以及利率等因素進(jìn)行分析，確保各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)參數(shù)處于最優(yōu)，經(jīng)濟(jì)效益最大化。

4.2 光伏電的社會(huì)效益

在受到越來(lái)越嚴(yán)重環(huán)境污染問(wèn)題困擾的今天，環(huán)保的重要性逐漸得到社會(huì)的認(rèn)可和關(guān)注。光伏發(fā)電作為清潔可再生能源，對(duì)全社會(huì)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(kāi)發(fā)，不可再生能源儲(chǔ)量越來(lái)越少，面臨很大的能源枯竭壓力，因而新能源的開(kāi)發(fā)已經(jīng)提高到了戰(zhàn)略高度。2005 年2月28日通過(guò)的《中華人民共和國(guó)可再生能源法》明確提出“國(guó)家鼓勵(lì)和支持風(fēng)能、太陽(yáng)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(yáng)能的開(kāi)發(fā)符合國(guó)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(hù)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(hù)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(gè)裝機(jī)容量為10 MWp，首年發(fā)電量為1 891.7萬(wàn)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(gè)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(jiàn)，光伏電節(jié)能減排的意義對(duì)于企業(yè)、社會(huì)是非常重大的。

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

光伏產(chǎn)業(yè)對(duì)于施工項(xiàng)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(jì)上，光伏發(fā)電應(yīng)用進(jìn)入門(mén)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(guò)技術(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)、加強(qiáng)管理等方式來(lái)降低發(fā)電成本，增加產(chǎn)量，提高項(xiàng)目收益率。

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[3] 李 蔚.建筑業(yè)實(shí)施綠色施工技術(shù)問(wèn)題探究[J].天津城市建設(shè)學(xué)院學(xué)報(bào)，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

A