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工程与设计ProjectandDesign

屋顶光伏发电系统的设计和安装指南

甘肃省科学院自然能源研究所

李世民

花亚萍

编译

前

言

这是一份美国加利福尼亚州能源委员会推出的指导光伏系统安装的规范，它代表了当前发达国家屋顶光伏系统安装的水平。我们把这个手册翻译出来，希望能为我国的同行在建设屋顶光伏电站时提供参考。

光伏发电系统是将太阳光直接转换成电流。住宅光伏系统以光伏屋顶的形式可以满足住户部分或者全部的日常用电需求，光伏系统还可以配置备用蓄电池，可以在电网停电时对负载继续供电。

该手册主要针对家用并网光伏系统提出了一系列设计和安装等方面的解决方案，并为安装者提供了如何选择光伏产品的方法和指南，帮助他们准确安装家用光伏发电系统，从而使设计系统发挥潜能。

一、安装屋顶光伏系统要遵循的基本步骤

1.确保屋顶或其他安装位置的面积大小可以容纳将要安装的光伏系统。

2.安装时，需要检查屋顶是否能够承受外加光伏系统的质量，必要时还需要增强屋顶的承重能力。

3.根据建筑屋顶的设计标准，妥善处理屋顶。

4.严格按照规范和步骤安装设备。5.正确、良好地设置接地系统，能有效避免雷击。

6.检查系统运行是否良好。7.确保设计和相关设备能够满足当

地电网的并网需求。

8.最后，由权威检测机构或电力部门对系统进行全面检测。

二、系统设计的相关问题

光伏发电系统的种类：一种是与公共电网并联而没有备用蓄电池进行储能的光伏发电系统；另一种是与公共电网并联同时也有备用蓄电池作为补充的光伏发电系统。

1.无蓄电池的并网系统

这种系统在电网可用的情况下才能运行。因为电网的电能损耗非常小，所以

这种系统一般来说可以为用户节省更多的电费开支。然而，倘若电力中断，这个系统将会完全关闭，直到电网恢复，如图1所示。

典型的无蓄电池并网系统有以下部件组成：

１）光伏阵列

光伏阵列由光伏组件组成，这些光伏组件是由太阳能电池片以某种方式连接在一起并加以密封构成的。通常一个阵列由若干个光伏组件通过支架连接在一起构成。

图1典型的并网光伏系统电气图

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２）平衡系统的配备（ＢＯＳ）

它用于包括将光伏组件融合到家用建筑体系、电气系统中的支架系统和线路系统。供电线路系统包括逆变器两端的直流和交流开关、接地保护和太阳能电池组件的过流保护。大多数系统都具有保护控制功能，因为大部分组件都要求源电路中含有熔断保护。有些逆变器也有熔断保护功能和其他控制功能。

３）直流－交流逆变器

这个设备是将光伏阵列发出来的直流电，转换成可供家用电器使用的标准交流电。

４）测量仪器、仪表

这些仪器用以测量和显示系统的运行状态、性能以及用户电能的使用情况。

５）其他元件

公共电网开关（这取决于当地的公用电网）。

2.含蓄电池的并网系统

这种系统是在不含蓄电池的并网系统中加入蓄电池，为系统进行储能，使得即便是在电网断电的情况下，系统也能够

为特殊负载提供应急供电。而当电力中断，这个系统就与电网脱离，形成一个独立的电源供电线路，采取专用的配电线路为这些特殊负载供电。如果电网停电故障发生在白天，光伏阵列能够和蓄电池一起给这些负载供电；如果停电发生在夜间，则全部由蓄电池给负载供电，蓄电池能释放出足够的能量来保证这些特殊负载正常运行，如图2所示。

一个蓄电池备用系统除了包含无蓄电池并网系统中的所有元件之外，还需要增加蓄电池和蓄电池组、蓄电池充电控制器、为特殊要求高保障负载供电的配电盘等部件。

三、屋顶光伏系统的安装1.屋顶结构

最方便和最适当装置光伏阵列的地方是在建筑物的屋顶。对于斜面屋顶，光伏阵列应该被安装在屋顶上并且和屋顶的表面平行，用支架隔开数厘米以达到冷却的目的。如果是水平屋顶，还可以设计出一种优化倾斜角度的支架结构，并把它安装在屋顶上。

屋顶安装光伏系统必须注意屋顶结构和屋顶防渗透层的密封性。一般而言，每100瓦光伏组件都要求有一个支撑托架。对于一栋新建筑，支撑托架通常在安装屋顶盖板之后、加装屋顶防水材料之前进行安装。负责阵列安装系统的工作人员在安装屋顶时就可以安装支撑托架。

砖瓦屋顶在结构上往往被设计成接近于它的负重能力极限。在这种情况下，屋顶结构必须得到加强，以承受额外的光伏系统重量，或将砖瓦屋顶改变成专门带状的区域安装光伏阵列。如果把砖瓦屋顶转变成较轻的屋面产品，就没有必要加强屋顶结构，因为这种屋顶和光伏阵列的合成质量要轻于被取代的砖瓦屋面产品的质量。

2.遮荫结构

能够替代屋顶安装的是遮荫结构安装光伏系统。这种遮荫结构可能是一个天井或双层的遮阳网格 …… 此处隐藏：6235字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……