陈 艳 峰

(山西四建集团有限公司，山西 太原 030012)



某项目5.1 kW离网型光伏发电系统施工安装及应用

陈 艳 峰

(山西四建集团有限公司，山西 太原 030012)

介绍了离网型光伏发电系统的原理，分析了该系统的配置方案，从支架安装、组件安装、线路安装三方面，论述了该发电系统的施工技术要点，并给出了系统的测试方法，指出光伏发电具有安全、节能、环保等优点。

离网型光伏发电，电池，电压，线路

1 应用背景

离网型光伏发电系统广泛应用于偏僻山区、无电区等场所。本系统主要用于某项目保障临时设施照明及用电要求较高设备正常用电，设计占地长约10 m，宽为4 m，安装容量5.1 kW，平均每日计划供电约15 kWh。太阳光伏电池组件至少可连续使用25年，使用方便维护简单，具有很大发展前景，值得推广应用。

2 系统原理

系统由太阳电池组件组成的光伏方阵、太阳能充放电控制器、蓄电池组、离网型逆变器、直流负载和交流负载等构成。在无光照时，通过太阳能充放电控制器由蓄电池组给直流负载供电，同时蓄电池还要直接给独立逆变器供电，通过独立逆变器逆变成交流电，给交流负载供电。应用于户用电源系统、太阳能照明灯具等。线路原理图见图1。

3 配置方案及施工技术要点

3.1 配置要求

系统总功率：5.1 kW，日均发电量：15 kWh，蓄电池容量：96 V/200 Ah，适用使用地区：山西，系统日均最大供电约13 kWh。

根据上述要求，本项目需安装20块255 Wp太阳能电池板5.1 kW，占地面积约40 m2；配置蓄电池96 V 200 Ah，占地宽4 m，长10 m，高约3.5 m。

3.2 技术要点

1)支架安装。首先按照图纸将水泥基础做好，并将U形螺栓

预埋到指定位置，然后再按照以下步骤开始依次组装支架。a.前后立柱的安装，将前后立柱放置在对应水泥墩上，和预埋螺栓锁紧。b.以第一列为参照，依次向同一方向安装固定立柱，左右间距为3.1 m一根，共计6根。c.在前后立柱上安装铰连接件。d.斜梁安装，把斜梁安放在前后立柱上，斜梁前端离开前立柱560 mm的位置上安装螺栓，并在斜梁的4个孔位上各穿4颗螺栓。此4颗螺栓可全部拧紧(每单个支架配1根斜梁，4套M10×30螺栓)。e.斜撑安装，把斜支撑安放在斜支撑连接件上，斜支撑安放在斜梁上，并在斜支撑，斜梁的上下两个孔位上拴上螺栓与连接件，连接斜梁。此2颗螺栓不可拧紧，方便调节(每单个支架配1根斜支撑，2套M10×30螺栓)。把抱箍放置于离水泥墩高度2 244 mm处，与斜支撑用M10×70 mm螺丝锁紧。f.檩条安装，从斜梁下方开始安装，檩条长度安装顺序为：第一根4.15 m，第二根4.15 m。开口向下按顺序往下安装。在两根檩条连接处放置1个檩条连接件。檩条连接件居中安装。檩条与斜梁的固定安装：在檩条与斜梁的连接处安装1套M10×30外六角螺栓。g.压块安装，组件以横放布置。在檩条的最左边85 mm处开始安装边压块，依次往下安装中压块，在檩条的最右边的孔位也安装边压块，此时压块的螺栓不得拧紧，方便电池板的安装，在压块安装完成后可安装电池板。电池板往后安装时电池板的底边一定要与前一块电池板的底边在一条直线上。用压块压住电池板后才可以把螺栓拧紧。

2)组件安装。本系统组件安装条件：环境温度:-20 ℃～+40 ℃；使用温度:-45 ℃～+85 ℃；环境湿度:≤85RH%；组件表面最大负荷:5 400 Pa。a.安全措施：每个组件在阳光直射下可产生30 V以上的直流电压，接触电压达到30 V或更高是很危险的。为了防止电击，工作环境、组件以及安装工具应该保持干燥状态，潮湿状态易产生漏电。安装或维护光伏系统时，不要穿戴金属戒指、手表、耳环或其他的金属配饰，禁止利器与组件玻璃表面接触。在阳光下对组件动作时，请使用绝缘工具，同时佩戴橡胶手套。b.压块压住组件的尺寸不得超过12.5 mm。组件产品带有相应的电缆线和连接器。这些设计便于组件间的串联。每一组件有两根单独连接到接线盒内的导线，一个正极，一个负极。通过把一个组件导线另一端的正极接口插入相邻组件的负极导线的插口，就可以把两个组件串联。

3)线路安装。a.组件线路：组件安装就位后，将接线盒出线的正负极按照线路原理图进行串并联连接。每四块串联一组，一共五组，通过防火桥架分别进入直流防雷汇流箱对应的正负极，然后再将汇流箱的16平方直流电缆接入逆控一体机的组件输入端。b.储能线路：本系统的储能单元采用了16块12 V 100 Ah免维护胶体铅酸蓄电池，每八块串联一组，最后两组并联为96 V 200 Ah单元。先将蓄电池柜的底板和侧板安置就位，接着放入四块蓄电池，串联后安装隔板，再放入另外四块，全部串联，留出正负极的引出线。然后依次安装另外一组的八块蓄电池。将两组正负极导线接到电池箱端子排的输入端，再从输出端对应的正负极引出16平方电缆接到逆控一体机的蓄电池输入端。c.交流线路：将市电220 V通过交流配电柜内的独立32 A空开引入逆控一体机的市电旁路输入端，再从一体机的交流输出端引出6平方电缆至交流配电柜总控32 A空开，然后再从对应的分控空开上引出LED显示屏电源线和临时设施照明电源线。d.接地线路：汇流箱的接地端子直接就近连到支架前立柱抱箍上，再从支架引一路4平方地线至交流配电箱的接地端子排，然后连接到逆控一体机的地线端子上。

3.3 系统调试

系统整体安装完成后，专业技术人员需要对系统进行外观及电气性能的调试与测试，主要有以下几个部分：

1)外观检查：包括支架、组件、汇流箱、电池柜、逆控一体机及配电箱等各个设备的牢固程度和表面整洁程度，以及线路的整齐和牢靠程度。2)电气性能：技术人员需采用万用表分别测量汇流箱内五路组件的电压、总输出电压和电池柜输出电压。根据光照强度不同，每串组件开路电压和汇流箱总输出电压在150 V左右。电压正常，则可进行下一步检查，否则检查电压异常的组串，逐项排查线路和组件。

本系统电池柜的工作电压为96 V，浮充电压为108 V，均充电压为113.6 V，出厂时电压为饱和状态，故检测电压正常状态为100 V左右，否则检查电压异常的电池串，逐项排查线路和蓄电池。

长按逆控一体机控制面板的F1按钮，进入“系统设置”界面，将电池容量设置为200 Ah。按“RST”键回到首页，进入“实时数据”界面。

4 实施效果

4.1 光伏电投资经济性分析

光伏电投资经济性分析主要反映在项目投资回收期、投资收益率等几个重要参数上。经过对多个光伏项目进行电价、发电量的经济分析，就成本费用而言(包括折旧费、维修费、摊销等)投资少，收益多，从光伏电投资组成中可知，要减少投资，重点要减少设备购置费，此项费用占据总投资的百分比约为91%，而这项费用需要分别在采购过程中和施工过程中进行控制。

发电量因素，需要根据太阳能地域分布情况在项目决策阶段对项目地址进行评估，以及设计阶段对太阳能电池板、电缆线路、逆变器、变压器以及系统效率进行优化，确保产量的最大化。

综合以上分析，光伏电投资的经济性分析，需要综合考虑电价、发电量、投资以及利率等因素进行分析，确保各项经济参数处于最优，经济效益最大化。

4.2 光伏电的社会效益

在受到越来越严重环境污染问题困扰的今天，环保的重要性逐渐得到社会的认可和关注。光伏发电作为清洁可再生能源，对全社会有着广泛而特别的作用。

首先，光伏发电有利于节省不可再生资源，平衡能源的单一供给情况。随着石油和煤炭的大量开发，不可再生能源储量越来越少，面临很大的能源枯竭压力，因而新能源的开发已经提高到了战略高度。2005 年2月28日通过的《中华人民共和国可再生能源法》明确提出“国家鼓励和支持风能、太阳能、水能、生物质能和海洋能等非化石能源并网发电”。太阳能的开发符合国家环保、节能政策，光伏电的应用可有效减少资源的消耗，保护生态环境。

其次，光伏发电可以减少温室气体排放，减少温室效应，保护环境。火力发电每产生一度电能平均消耗标煤0.000 35 t，而燃烧1 t标煤排放CO22.6 t，如此，一个装机容量为10 MWp，首年发电量为1 891.7万度电的光伏电站，首年节约标准煤6 621 t，减排CO2为17 214 t，整个光伏电寿命周期内共节约标准煤150 567 t，总减排CO2为391 473 t。由此可见，光伏电节能减排的意义对于企业、社会是非常重大的。

光伏产业的发展让未来世界变得更清洁、更安全，能源利用更丰富。太阳能是一种清洁可再生能源，具有独特的优势和巨大的发展潜力。充分利用太阳能对节能减排、保护环境和地方经济有着重大的意义，同时为能源的可持续发展做出贡献。

光伏产业对于施工项目的应用目前处于初始发展阶段，是一种新型应用。经济上，光伏发电应用进入门槛较高，技术要求高，投资收益也高，由于发电量受设备成本的影响，因此必须通过技术优化设计、加强管理等方式来降低发电成本，增加产量，提高项目收益率。

[1] 国家计委能源所.能源基础数据汇编[G].1999.

[2] 史立山.对我国能源及能源问题的思考[Z].

[3] 李 蔚.建筑业实施绿色施工技术问题探究[J].天津城市建设学院学报，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

陈艳峰(1977- )，男，工程师

TU852

A