光伏发电系统设计 课件 项目4 并网光伏发电系统设计

项目4并网光伏发电系统设计4.1并网光伏发电系统的场地勘测并网光伏发电项目的设计，需伴随着项目现场的场地勘测，通过对计划实施项目的地形地貌、屋顶结构等进行实地勘测，才能获取项目设计最基础资料。项目4

并网光伏发电系统设计24.1.1场地勘测的总体要求与步骤总体要求：1）场地勘测是光伏电站工程设计建设最前期工作，在光伏电站规划设计建设整个过程中，必须坚持先勘测、后设计、再施工的原则。2）场地勘测阶段的划分应与设计阶段相适应。3）场地勘测的方法和工作量，主要应依据工程类别与规模、勘测阶段、站址工程地质复杂程度和研究状况、工程经验、建筑物和构筑物等级及其结构特点、地基基础设计与施工特殊要求等加以确定。4.1并网光伏发电系统的场地勘测并网光伏发电项目的设计，需伴随着项目现场的场地勘测，通过对计划实施项目的地形地貌、屋顶结构等进行实地勘测，才能获取项目设计最基础资料。项目4

并网光伏发电系统设计34.1.1场地勘测的总体要求与步骤场地勘测一般分为工作准备、现场勘测和后续确认三个步骤：1）从开始工作到进行现场勘测之前为工作准备阶段。2）现场勘测。由业主、建设方、设计方相关人员组成勘测小组，进行现场勘测。3）后续确认。主要是确定经济合理的场址方案。4.1并网光伏发电系统的场地勘测项目4

并网光伏发电系统设计44.1.2地面类的场地勘测1.准备阶段几个问题：1）项目落地的具体地点，最好能有经纬度；2）场地面积大概多大，计划做多大规模；3）场地的大概地形地貌和水文地质条件；4）场址附近是否有可接入的升压变电站，多大电压等级，有无间隔等。4.1并网光伏发电系统的场地勘测项目4

并网光伏发电系统设计54.1.2地面类的场地勘测2.现场踏勘勘测中需要注意的几个问题：1）观察山体的山势走向，是南北走向还是东西走向？山体应是东西走向，必须有向南的缓坡。2）山体坡度大于25°的一般不考虑。3）目测基本地质条件。虽然准确的地质条件要做地质勘探，但基本地质条件可以大概目测一下，最好目测有一定厚度的土层。图4-1

常用GPS定位仪4.1并网光伏发电系统的场地勘测项目4

并网光伏发电系统设计64.1.2地面类的场地勘测3.后续确认（1）确定站址面积；（2）确定可以接入的变电站或输送线路；（3）确定场地范围内土地性质。站址踏勘中容易遇到的几个问题：（1）站址实际可利用面积太小;（2）地形地势不对;（3）不合适的丘陵地。4.1并网光伏发电系统的场地勘测项目4

并网光伏发电系统设计74.1.3屋顶类的场地勘测1.屋顶情况（1）要考察屋顶产权的明晰性和业主长期稳定的存续性，还要考察屋顶的设计使用寿命年限等。（2）屋顶面积。（3）屋面朝向和角度。（4）屋顶类型。（5）屋顶防水。（6）屋顶荷载。4.1并网光伏发电系统的场地勘测项目4

并网光伏发电系统设计84.1.3屋顶类的场地勘测2.建筑间距及配电并网设施

在同一个建设区域内，建筑数量越多，间距越大，意味着电气设施如电缆、逆变器、变压器等的投资要增加，要评估和考虑投资收益。3.业主用电消纳情况

分布式光伏发电项目以自发自用、余电上网为核心，鼓励就地消纳。对业主来说，自发自用量越大，收益越大。4.开发建设模式

开发建设模式主要是根据上述考察内容信息，以及与屋顶业主商谈的结果，确定电站项目开发建设的具体合作方式。4.2并网光伏发电系统集成设计项目4

并网光伏发电系统设计94.2.1系统设计原则、依据与内容1.系统设计原则（1）美观性（2）高效性（3）安全性（4）经济性2.系统设计依据

（1）钢结构建设与加固工程（14项）

1）《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）2）《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）2016修订版......（2）光伏发电系统工程（23项）1）现场勘察技术参数及业主提供技术要求2）光伏发电系统设计与施工应用经验......4.2并网光伏发电系统集成设计项目4

并网光伏发电系统设计104.2.2系统设计的主要内容光伏发电系统在基本确定的施工区域和可安装容量的前提下，系统设计主要内容包括系统设计、方阵设计、电气设计和其它设计等图4-2光伏发电系统设计主要内容4.2并网光伏发电系统集成设计项目4

并网光伏发电系统设计114.2.3光伏组件的串并联设计并网光伏系统的组件串并联设计与离网系统组件串并联设计的原理基本一致，但涉及的因素更多，要求也相对更严格。图4-3光伏组件串联与并联示意图4.2并网光伏发电系统集成设计项目4

并网光伏发电系统设计124.2.3光伏组件的串并联设计1.光伏组件的串联设计（1）光伏组件的温度系数在25℃的标准条件下，不同光伏组件的开路电压及工作电压温度系数一般在-0.27%～-0.34%/℃之间，短路电流温度系数在+0.0048%～+0.055%/℃之间，峰值功率温度系数在-0.35%～-0.39%/℃，也就是说环境温度低于25℃时，开路电压和工作电压会升高，短路电流会减小，峰值输出功率会增大；当环境温度高于25℃时，开路电压和工作电压会降低，短路电流会增大，峰值输出功率会下降。4.2并网光伏发电系统集成设计项目4

并网光伏发电系统设计134.2.3光伏组件的串并联设计1.光伏组件的串联设计（2）组件串联电压与逆变器的匹配计算公式为：逆变器最大直流输入电压（V）≥组件标称开路电压（V）×组件串联数×[1+组件开路电压温度系数×（环境最低温度-25℃）]即：Vdcmax≥Voc×N×[1+Kv×（Tmin-25℃）]4.2并网光伏发电系统集成设计项目4

并网光伏发电系统设计144.2.3光伏组件的串并联设计1.光伏组件的串联设计（3）MPPT工作电压范围匹配组件串联后的最大和最小工作电压都必须在逆变器的MPPT工作电压范围之内。即：组串最大工作电压≤MPPT最大工作电压组串最小工作电压≥MPPT最小工作电压组串最大工作电压＝Vmp×N×[1+Kv×（Tmin-25℃）]组串最小工作电压＝Vmp×N×[1+Kv×（Tmax-25℃）]4.2并网光伏发电系统集成设计项目4

并网光伏发电系统设计154.2.3光伏组件的串并联设计2.光伏组串的并联设计（1）光伏组串并联电流与逆变器的匹配计算公式为：光伏组串并联数＝逆变器最大直流输入电流/光伏组串最大工作电流（2）组件方阵容量与逆变器的最大输入功率匹配光伏方阵总容量功率（W）＝选定组件的最大输出功率（W）×光伏组件串联数×光伏组串并联数4.2并网光伏发电系统集成设计项目4

并网光伏发电系统设计164.2.3光伏组件的串并联设计2.光伏组串的并联设计光伏发电系统容量匹配不足示意图如图4-4所示，并联接入时还要遵循以下几个原则：①

不同倾角或方位角的组串，不宜并联到一起，或接入同一个MPPT回路中；②

不同输出电压或电流的组串，不宜并联到一起，或接入同一个MPPT回路中；③

不同阴影遮挡情况的组串，不宜并联到一起，或接入同一个MPPT回路中。④

尽量将同一环境条件，同一方向角度的光伏组串集中接入到同一台逆变器中。图4-4光伏发电系统容量匹配不足示意图4.2并网光伏发电系统集成设计项目4

并网光伏发电系统设计174.2.3光伏组件的串并联设计3.计算举例下面分别以605W和550W单晶半片光伏组件为例,对一套瓦屋顶并网光伏发电系统，进行匹配设计。该项目南屋面长23米，宽5米，所选组件技术参数如表4-1所示，项目地环境最低温度为-16℃，环境最高气温39℃，组件最高温度平均为65℃。在此用两种光伏组件进行组串数量计算，并做组件在屋顶的排列设计以及画出组串连线示意图。4.2并网光伏发电系统集成设计项目4

并网光伏发电系统设计184.2.3光伏组件的串并联设计3.计算举例在表4-2中列出为该项目配套逆变器的主要技术参数。（1）组件排布设计（2）两种组件构成组串的计算（3）对配套逆变器的主要技术参数要求

拟选用配套逆变器主要技术参数如表4-3所示。4.2并网光伏发电系统集成设计项目4

并网光伏发电系统设计194.2.3光伏组件的串并联设计3.计算举例（4）计算小结两种光伏组件在可利用面积中都可以按照纵向两排，每排18块进行排布，具体排布及连接示意如图4-5所示。图4-5光伏组件排布及连接示意图4.2并网光伏发电系统集成设计项目4

并网光伏发电系统设计204.2.3光伏组件的串并联设计3.计算举例（5）光伏组串与逆变器的连接两种光伏组串与相应逆变器的连接如图4-6所示。图4-6光伏组串与逆变器的连接示意图

4.2并网光伏发电系统集成设计项目4

并网光伏发电系统设计214.2.4光伏方阵的排布设计与间距计算1.光伏组件在支架上的排列设计光伏组件在支架的排列分为纵向排列和横向排列两种方式，如图4-7所示。图4-7光伏方阵组件排列示意图

4.2并网光伏发电系统集成设计项目4

并网光伏发电系统设计224.2.4光伏方阵的排布设计与间距计算1.光伏组件在支架上的排列设计当方阵光伏组件横向排列是，如果组件最下面一排电池片全部被阴影遮挡时，阴影只遮挡了1个电池串，则相应的旁路二极管导通，组件中另外两个电池组串仍然可以正常发电，组件还可以发出2/3的功率，如图4-8所示。图4-8组件排列阴影遮挡影响示意图

4.2并网光伏发电系统集成设计项目4

并网光伏发电系统设计234.2.4光伏方阵的排布设计与间距计算2.阴影遮挡分析及光伏方阵排布设计（1）阴影遮挡分析冬至日的投影长度变化示意如图4-9所示。图4-9冬至日投影长度变化示意图

4.2并网光伏发电系统集成设计项目4

并网光伏发电系统设计244.2.4光伏方阵的排布设计与间距计算2.阴影遮挡分析及光伏方阵排布设计（1）阴影遮挡分析通过计算，在图纸设计时画出不同物体的阴影区域，然后避开这些区域进行光伏方阵的排布，如图4-10案例所示。图4-10阴影遮挡分析案例示意图

4.2并网光伏发电系统集成设计项目4

并网光伏发电系统设计254.2.4光伏方阵的排布设计与间距计算2.阴影遮挡分析及光伏方阵排布设计（2）光伏方阵前排后排间距计算光伏方阵前后排之间的间距计算，可以根据GB50797-2012《光伏发电站设计规范》中相关公式进行，如图4-11所示。图4-11光伏方阵前后排间距计算示意图

4.2并网光伏发电系统集成设计项目4

并网光伏发电系统设计264.2.4光伏方阵的排布设计与间距计算2.阴影遮挡分析及光伏方阵排布设计（3）光伏方阵前后排之间阴影长度计算光伏方阵前后排之间阴影长度计算（如图4-12所示）。图4-12光伏方阵前后排投影长度计算示意图

计算公式为：4.2并网光伏发电系统集成设计项目4

并网光伏发电系统设计274.2.4光伏方阵的排布设计与间距计算2.阴影遮挡分析及光伏方阵排布设计（4）光伏方阵前后间阴影长度倍率计算光伏方阵前后间阴影长度倍率计算（如图4-13所示）。假设光伏方阵的上边缘高度为L1，其南北方向的阴影长度为L2，太阳高度角为A，方位角为B，则阴影的倍率R为：R＝L2/L1＝cotA×cosB图4-13光伏方阵前后排间阴影长度倍率计算示意图

4.2并网光伏发电系统集成设计项目4

并网光伏发电系统设计284.2.4光伏方阵的排布设计与间距计算2.阴影遮挡分析及光伏方阵排布设计（4）光伏方阵前后间阴影长度倍率计算图4-14是两个地面方阵固定安装应用实例。图4-14光伏方阵地面固定安装应用实例

4.2并网光伏发电系统集成设计项目4

并网光伏发电系统设计294.2.4光伏方阵的排布设计与间距计算2.阴影遮挡分析及光伏方阵排布设计（5）其他因素对光伏方阵排布的影响建筑屋顶类光伏方阵排布在确定安装形式和可排布光伏方阵区域时，要重点考虑以下内容：1）建筑周边及屋面物体遮挡阴影区域范围内不要排布光伏方阵；2）在光伏方阵排布时，为避免强风情况下，在屋面四周边缘区域产生强气流，要根据屋顶是否有档风结构，在建筑物四周预留合理间距的通道，或者将边缘部位的固定结构进行加固处理。3）当光伏方阵需要跨越建筑主体结构的伸缩缝、沉降缝、抗震缝等变形缝时，为防止光伏方阵支架变形、组件损坏，要通过分段设计支架等方式避开对伸缩缝等的直接跨越。4.2并网光伏发电系统集成设计项目4

并网光伏发电系统设计304.2.5光伏系统占用面积和发电量估算1.利用光伏方阵安装容量估算年发电量年发电量(kWh)＝当地水平面年总辐射能(kWh/m2)×光伏方阵拟安装容量(kW)×修正系数

即Ep＝HPK。2.利用峰值日照时数估算年发电量年发电量(kWh)＝当地年峰值日照小时数(h)×光伏方阵拟安装容量(kW)×修正系数

即Ep＝tPK。3.年发电量(kWh)＝当地纬度或预计倾斜面年总辐射能(kWh/m2)×光伏方阵安装容量(kW)×修正系数（或80%系统效率）

即Ep＝HxPK。4.2并网光伏发电系统集成设计项目4

并网光伏发电系统设计314.2.5光伏系统占用面积和发电量估算修正系数其实也是效率系数，在上述三个公式中，可以采用同样的修正系数，并根据具体情况选择计算。总的修正系数K=K1K2K3K4K5K6K7K8。K1为光伏组件类型修正系数。K2为灰尘遮挡玻璃及温升高造成组件功率下降修正系数。K3为光伏组件长期运行性能衰降修正系数。K4为光伏方阵朝向及倾斜角修正系数（表4-4）。K5为光照利用率系数。K6为光伏发电系统可用率系数。K7为线路损耗修正系数，一般取0.96～0.99。K8为逆变器效率修正系数，一般取0.97～0.99。4.修正系数确定4.2并网光伏发电系统集成设计项目4

并网光伏发电系统设计324.2.6光伏系统的容配比及超配设计光伏发电系统的容配比，是指光伏组件安装容量（功率）与逆变器交流额定输出容量（功率）之比，宏观说就是系统装机容量与交流并网容量之比。既：容配比=系统安装容量/额定容量。1.影响系统容配比的主要因素（1）不同区域辐照度不同（2）系统损耗（图4-15所示，直流侧损耗通常在7%～12%,逆变器损耗约1%，总损耗约为8%～13%）（3）组件安装角度图4-15光伏系统各环节损耗构成示意图

4.2并网光伏发电系统集成设计项目4

并网光伏发电系统设计334.2.6光伏系统的容配比及超配设计2.系统容配比的优化设计及主要方式主动超配就是在进行了补偿超配的基础上，进一步提高光伏系统容配比，提高光伏系统满载工作的时间，如图4-16所示。图4-16不同容配比发电功率曲线示意图

4.2并网光伏发电系统集成设计项目4

并网光伏发电系统设计344.2.6光伏系统的容配比及超配设计2.系统容配比的优化设计及主要方式（1）补偿超配（2）主动超配表4-5和表4-6分别是单面发电光伏组件和双面发电光伏组件在不同的太阳能资源区域，采用不同支架组合方式的容配比参考值。4.2并网光伏发电系统集成设计项目4

并网光伏发电系统设计354.2.7防雷接地系统设计1.光伏发电系统的防雷措施光伏发电系统的防雷措施主要有接地系统、均压和等电位联接、线缆屏蔽及浪涌保护等内容，如图4-17所示。图4-17光伏发电系统的主要防雷措施

4.2并网光伏发电系统集成设计项目4

并网光伏发电系统设计364.2.7防雷接地系统设计2.光伏发电系统防雷设计要求占用面积比较大的发电系统场站，接地系统要采用环网接地的形式，如图4-18所示。图4-19是某地面电站防雷接地系统环网连接示意图，该环网系统的垂直接地极基本都设置在各类设备附近，没有设备部分全部靠水平接地极保护。图4-18环网接地示意图

4.2并网光伏发电系统集成设计项目4

并网光伏发电系统设计374.2.7防雷接地系统设计2.光伏发电系统防雷设计要求图4-19是某地面电站防雷接地系统环网连接示意图，该环网系统的垂直接地极基本都设置在各类设备附近，没有设备部分全部靠水平接地极保护。图4-19某地面电站防雷接地系统环网连接示意图

4.2并网光伏发电系统集成设计项目4

并网光伏发电系统设计384.2.7防雷接地系统设计2.光伏发电系统防雷设计要求一般在光伏发电系统直流线路部分采用直流浪涌保护器，图4-20中①，在逆变后的交流线路部分，使用交流浪涌保护器，图4-20中②。图4-20光伏发电系统等电位联接示意图

4.2并网光伏发电系统集成设计项目4

并网光伏发电系统设计394.2.7防雷接地系统设计3.光伏发电系统的接地类型及要求（1）光伏发电系统接地的目的1）将低压电气设备的中性点接地，以此来降低电气设备的绝缘水平要求，抑制因系统故障接地而引起的过电压。2）防止用电设备由于绝缘老化、损坏引起触电、火灾等事故。3）保证防雷器件在电气设备遭受雷击时更有效的保护设备。4）降低系统的电磁干扰。4.2并网光伏发电系统集成设计项目4

并网光伏发电系统设计404.2.7防雷接地系统设计3.光伏发电系统的接地类型及要求（2）光伏发电系统的接地类型和要求1）防雷接地；2）工作接地；3）安全保护接地；4）屏蔽接地；5）当安全保护接地、工作接地、屏蔽接地和防雷接地4种接地共用一组接地装置时，其接地电阻按其中最小值确定；若防雷已单独设置接地装置时，其余3种接地宜共用一组接地装置，其接地电阻不应大于其中最小值。

6）雷电引下线和设备接地线虽然最终可能汇总到一个接地点，但两者绝对不能共用导线，特别是设备接地线要单独走线，一定不能借助雷电引下线接地。7）条件许可时，防雷接地系统应尽量单独设置，不与其它接地系统共用，并保证防雷接地系统的接地体与公用接地体在地下的距离保持在3m以上。4.2并网光伏发电系统集成设计项目4

并网光伏发电系统设计414.2.7防雷接地系统设计4.接地系统的材料选用（1）避雷针（带）（2）接地极要求较高或者有更加严格的质量要求、寿命要求时，可以选用双金属复合的铜覆钢类接地极（如图4-21）。图4-21铜覆钢接地极

4.2并网光伏发电系统集成设计项目4

并网光伏发电系统设计424.2.7防雷接地系统设计4.接地系统的材料选用（3）引下线引下线一般使用圆钢或扁钢，要优先选用圆钢，直径不小于8mm；如用扁钢，截面积应不小于40mm2；要求较高的要使用截面积25～35mm2的铜包钢接地裸绞线或相应规格的铜包钢扁钢，如图4-22所示。图4-22铜包钢的圆钢和扁钢

4.2并网光伏发电系统集成设计项目4

并网光伏发电系统设计434.2.7防雷接地系统设计5.防雷器的选型防雷器也叫浪涌保护器或电涌保护器(SurgeProtectionDevice，SPD)，是用于限制瞬态过电压和泄放电涌电流的电气部件。光伏发电系统常用防雷器的外形如图4-23所示。防雷器内部主要有热感断路器和金属氧化物压敏电阻组成，另外还可以根据需要同NPE火花放电间隙模块配合使用。其结构示意图如图4-24所示。图4-23光伏发电系统常用防雷器的外形

图4-24防雷器内部结构示意图

4.2并网光伏发电系统集成设计项目4

并网光伏发电系统设计444.2.7防雷接地系统设计5.防雷器的选型表4-7是国产环宇电气和新驰电气光伏专用浪涌保护器的主要技术参数。4.2并网光伏发电系统集成设计项目4

并网光伏发电系统设计454.2.7防雷接地系统设计光伏发电系统常用防雷器主要技术参数：（1）最大持续工作电压(Uc)（2）额定电压(Un)（3）最大冲击通流量(Imax)（4）额定放电电流(In)（5）脉冲冲击电流(Iimp)（6）残压(Ures)（7）额定频率(fn)在防雷器的具体选型时，除了各项技术参数要符合设计要求外，还要特别考虑下列几个参数和功能的选择：（1）最大持续工作电压(Uc)的选择（2）残压(Ures)的选择（3）报警功能的选择4.2并网光伏发电系统集成设计项目4

并网光伏发电系统设计464.2.8系统主要设备选型设计1.光伏组件的选型设计（1）光伏组件形状尺寸的确定目前应用在屋顶和地面电站等光伏发电系统的主流光伏组件主要有下列几种规格（如表4-8所示）。图4-25是某彩钢屋顶，采用不同尺寸、功率的光伏组件进行横向排列和纵向排列的示意图。图4-25不同尺寸光伏组件排布示意图

4.2并网光伏发电系统集成设计项目4

并网光伏发电系统设计474.2.8系统主要设备选型设计1.光伏组件的选型设计（2）多晶、单晶组件的选择（3）选择耐压高、衰减小的光伏组件光伏组件的衰减主要是由光致衰减、老化衰减和电致衰减（PID）等几个方面的原因造成的，随着光伏组件制造技术的提高，光伏组件发电量的衰减已经由10年不高于10%，20年不高于20%提高到12年不高于10%，25年不高于20%甚至更低。因此在光伏组件选型时，要优先选择25年衰减比例更小的产品。4.2并网光伏发电系统集成设计项目4

并网光伏发电系统设计484.2.8系统主要设备选型设计2.并网光伏逆变器的选型设计（1）光伏逆变器的选型表4-9为根据不同系统容量对并网逆变器选型的推荐方案。4.2并网光伏发电系统集成设计项目4

并网光伏发电系统设计494.2.8系统主要设备选型设计2.并网光伏逆变器的选型设计（1）光伏逆变器的选型1）系统成本方面集中式和组串式逆变器配电方式和设备的不同也导致了整个发电系统铺设线缆数量不同（如图4-26和图4-27所示）。图4-26集中式逆变器的配电连接方式

4.2并网光伏发电系统集成设计项目4

并网光伏发电系统设计504.2.8系统主要设备选型设计2.并网光伏逆变器的选型设计（1）光伏逆变器的选型1）系统成本方面集中式和组串式逆变器配电方式和设备的不同也导致了整个发电系统铺设线缆数量不同（如图4-26和图4-27所示）。图4-27组串式逆变器的配电连接方式

4.2并网光伏发电系统集成设计项目4

并网光伏发电系统设计514.2.8系统主要设备选型设计2.并网光伏逆变器的选型设计（1）光伏逆变器的选型2）系统效率方面3）系统运行特性方面（2）光伏逆变器与组件及升压变压器的配套表4-10列出了使用不同尺寸电池片生产的光伏组件与组串逆变器MPPT回路最大直流输入电流之间的对应关系。4.2并网光伏发电系统集成设计项目4

并网光伏发电系统设计524.2.8系统主要设备选型设计2.并网光伏逆变器的选型设计（2）光伏逆变器与组件及升压变压器的配套在部分输出功率>110kW的组串式逆变器和集中式逆变器中，为配合系统升压并网，其交流输出电压参数除了常规的380V、400V以外，还有480V、500V、540V、630V及800V等各种输出电压等级，具体参数如表4-11所示。4.2并网光伏发电系统集成设计项目4

并网光伏发电系统设计534.2.8系统主要设备选型设计2.并网光伏逆变器的选型设计（3）集中式逆变器的并联运行在大型光伏发电系统中，往往采用低压侧双分裂或双绕组升压变压器来实现两台光伏逆变器的并联运行，如图4-28所示。图4-28集中式逆变器并联升压示意图

4.3光伏系统并网接入设计项目4

并网光伏发电系统设计544.3.1并网要求及接入方式1.并网要求（1）对并网点的要求分布式光伏发电系统根据容量及并网电压等级要求，实施单点并网或多点并网，并网点要设置在易于操作、可闭锁且具有明显开断点位置，以确保电力设施检修维护人员人身安全。（2）系统并网容量光伏发电系统接入电网容量应根据接入电压等级、接入点实际情况控制。具体能够接入多大容量要根据电网实际运行情况、电能质量控制、防孤岛保护等方面论证。4.3光伏系统并网接入设计项目4

并网光伏发电系统设计554.3.1并网要求及接入方式2.电压等级光伏发电系统接入电压等级的确定，既要满足地区电力网络的需要，也要根据光伏电站的容量、规划、一次性投资和长期运营费用等因素综合考虑。1）光伏发电站安装总容量小于等于1MW时，如果能以自发自用能就地消纳为主，并网电量基本不上网时，可采用0.4kV电压等级，如果不能就地消纳时，也可采用10kV等级。总容量小于等于1MW的光伏电站，为降低造价和运营费用，优先采用0.4kV等级单点或多点并网。2）光伏电站安装总容量大于1MW，在30MW以内时，可以根据情况采用10～35kV电压等级。母线电压在10kV、20kV和35kV三种等级中选择，主要取决于其综合技术经济效益和光伏电站周边电网的实际情况。4.3光伏系统并网接入设计项目4

并网光伏发电系统设计564.3.1并网要求及接入方式3.并网接入方式光伏发电系统接入电网一般有专线接入方式、T接方式和用户侧接入方式三种，如图4-29所示。图4-29并网接入方式示意图

4.3光伏系统并网接入设计项目4

并网光伏发电系统设计574.3.2典型接入方案1.接入方案分类及要求1）单点接入方案2）多点接入方案3）计量点设置4）防孤岛检测和保护5）通信方式根据配电网区域发展差异，按照降低接入系统投资和满足配网智能化发展的要求考虑通信方式。6）发电系统信息采集接入10kV的项目，采集电源并网状态、电流、电压、有功、无功、发电量等电气运行工况。4.3光伏系统并网接入设计项目4

并网光伏发电系统设计584.3.2典型接入方案2.接入设计方案单点接入设计方案见表4-12。表4-12

分布式光伏单点接入方案表4.3光伏系统并网接入设计项目4

并网光伏发电系统设计594.3.2典型接入方案2.接入设计方案多点接入设计方案见表4-13。表4-13

分布式光伏多点接入方案表4.3光伏系统并网接入设计项目4

并网光伏发电系统设计604.3.2典型接入方案2.接入设计方案1）光伏发电系统专线接入10（20）kV公共电网的典型接入方案如图4-30所示。其中图4-30a为接入公共电网变电站10kV母线方案；图4-30b为接入公共电网开关站、配电室或箱式变压器等10kV母线方案。图4-30专线接入10（20）kV公共电网典型方案示意图

4.3光伏系统并网接入设计项目4

并网光伏发电系统设计614.3.2典型接入方案2.接入设计方案2）光伏发电系统T接方式接入10（20）kV公共电网的典型接入方案如图4-31所示。图4-31T接方式接入10（20）kV公共电网典型方案示意图

4.3光伏系统并网接入设计项目4

并网光伏发电系统设计624.3.2典型接入方案2.接入设计方案3）光伏发电系统接入10KV用户内部电网的典型接入方案如图4-32所示。图4-32接入10kV用户内部电网的典型方案示意图

4.3光伏系统并网接入设计项目4

并网光伏发电系统设计634.3.2典型接入方案2.接入设计方案4）光伏发电系统接入380V公共电网的典型接入方案如图4-33所示。图4-33接入380V公共电网的典型方案示意图4.3光伏系统并网接入设计项目4

并网光伏发电系统设计644.3.2典型接入方案2.接入设计方案5）光伏发电系统接入380V用户内部电网的典型接入方案如图4-34所示。图4-34接入380V用户内部电网的典型方案示意图4.3光伏系统并网接入设计项目4

并网光伏发电系统设计654.3.3并网计量电能表接入设计1.电能计量接入要求根据光伏发电电源接入的电压等级及接入点的光伏发电容量不同，计量电能表配置要求如表4-14所示。4.3光伏系统并网接入设计项目4

并网光伏发电系统设计664.3.3并网计量电能表接入设计1.电能计量接入要求图4-35和图4-36所示是光伏发电自发自用、余电上网和全额上网系统接入示意图。图4-35自发自用、余电上网系统计量表接入示意图图4-36全额上网系统计量表接入示意图4.3光伏系统并网接入设计项目4

并网光伏发电系统设计674.3.3并网计量电能表接入设计1.电能计量接入要求图4-37是用户全部自发自用计量表接入示意图。图4-37全部自发自用系统计量表接入示意图

4.3光伏系统并网接入设计项目4

并网光伏发电系统设计684.3.3并网计量电能表接入设计1.电能计量接入要求图4-38和图4-39是多建筑（如学校、工厂、机关等）分布式光伏系统计量表分系统就近计量接入和统一计量接入的示意图。图4-38多建筑光伏并网就近计量示意图图4-39多建筑光伏并网集中计量示意图4.3光伏系统并网接入设计项目4

并网光伏发电系统设计694.3.3并网计量电能表接入设计2.计量表接入方式（1）低压供电，负荷电流在50A及以下时，宜采用直接接入式电能表；负荷电流在50A以上时，宜采用经电流互感器接入式的接线方式。（2）接入中性点绝缘系统电能计量装置，应采用三相三线有功、无功电能表。接入非中性点绝缘系统电能计量装置，采用三相四线有功、无功电能表或3只感应式无止逆单相电能表。（3）接入中性点绝缘系统的3台电压互感器，35kV及以上的宜采用Y/y方式接线；35kV以下的宜采用V/v方式接线。（4）对三相三线制接线的电能计量装置，其2台电流互感器二次绕组与电能表之间宜采用四线连接。对三相四线制连接的电能计量装置，其3台电流互感器二次绕组与电能表之间宜采用六线连接。4.3光伏系统并网接入设计项目4

并网光伏发电系统设计704.3.3并网计量电能表接入设计2.计量表接入方式图4-40所示是几种电能表内部接线图。图4-40几种电能表内部接线图4.3光伏系统并网接入设计项目4

并网光伏发电系统设计714.3.3并网计量电能表接入设计2.计量表接入方式图4-41所示是低压电路三相四线电能表接电流互感器的接线图，一般要求三只电流互感器安装在断路器负载侧。图4-41三相四线电能表接电流互感器接线图4.3光伏系统并网接入设计项目4

并网光伏发电系统设计724.3.3并网计量电能表接入设计2.计量表接入方式（5）采用一套计量装置的10kV计量接入方式，图4-42所示。（6）采用二套计量装置的10kV计量接入方式，图4-43所示。图4-4210kV并网电能表接法一图4-4310kV并网电能表接法二4.3光伏系统并网接入设计项目4

并网光伏发电系统设计734.3.3并网计量电能表接入设计2.计量表接入方式（7）采用三套计量装置的10kV计量接入方式，具体接线如图4-44所示。

图4-4410kV并网电能表接法三4.3光伏系统并网接入设计项目4

并网光伏发电系统设计744.3.4光伏发电监测系统设计1.监测系统的主要功能光伏发电监测系统一般都具有下列功能：（1）实时监测功能（2）故障信息的存储和查看功能（3）历史数据查询功能（4）日常报表的统计（5）运行图表分析4.3光伏系统并网接入设计项目4

并网光伏发电系统设计754.3.4光伏发电监测系统设计2.小型光伏发电监测系统设计小型光伏发电系统的数据监测一般都是通过逆变器自带的监控测量系统，以监控棒或监控盒的形式直接连接到逆变器主机上，如图4-45所示。图4-45小型光伏发电监测系统构成4.3光伏系统并网接入设计项目4

并网光伏发电系统设计764.3.4光伏发电监测系统设计3.大型光伏电站监测系统设计较大容量的分布式光伏电站及大型地面电站等，将通过如图4-46所示的智能管理平台进行系统的监测和运维管理。图4-46

大型光伏电站监测系统构成4.3光伏系统并网接入设计项目4

并网光伏发电系统设计774.3.4光伏发电监测系统设计4.监测系统的组网方案及通信方式目前常用的通信传输方式主要分为有线通信传输方式和无线通信传输方式两类。用电线或者光缆作为通信传导的通信方式叫做有线通信，如光纤通信、RS-485总线通信、电力线载波通信等。利用无线电波进行通信传导的通信方式叫做无线通信，如Wi-Fi、3G/4G移动通信GPRS、蓝牙等，具体介绍如下：（1）光纤通信；（2）RS-485总线通信；（3）电力线载波通信；（4）GPRS通信；（5）Wi-Fi通信。4.3光伏系统并网接入设计项目4

并网光伏发电系统设计784.3.4光伏发电监测系统设计4.监测系统的组网方案及通信方式表4-15是各种通信方式的优点及适用场景对比。4.4并网光伏发电系统设计案例项目4

并网光伏发电系统设计794.4.1平屋顶光伏发电系统设计案例1.平屋顶的现场勘测常见平屋顶结构类型如图4-47，主要有带女儿墙平屋顶、女儿墙加挑檐平屋顶等。这类屋顶的主要勘测内容主要有以下几个方面。（1）房屋产权合法；（2）房屋存续年限；（3）屋面朝向和倾斜角度；（4）屋顶结构类型与载荷；（5）屋顶防水情况；图4-47

常见平屋顶建筑图4.4并网光伏发电系统设计案例项目4

并网光伏发电系统设计804.4.1平屋顶光伏发电系统设计案例1.平屋顶的现场勘测（6）屋顶安装面积尺寸测量，可以通过人工或利用无人机测量每一栋建筑的屋顶面积，如图4-48所示。图4-48

平屋顶主要测量尺寸示意图4.4并网光伏发电系统设计案例项目4

并网光伏发电系统设计814.4.1平屋顶光伏发电系统设计案例1.平屋顶的现场勘测（7）相关设备位置及电缆走向、长度平屋顶项目的并网逆变器及交流汇流箱等设备一般都挂装在光伏方阵支架背后相应位置，如图4-49所示，从光伏组串到逆变器之间的直流电缆基本都在屋顶铺设。图4-49电气设备在光伏组件背后安装

4.4并网光伏发电系统设计案例项目4

并网光伏发电系统设计824.4.1平屋顶光伏发电系统设计案例1.平屋顶的现场勘测（8）并网容量及配电室位置勘测中要确认区域建筑或建筑群内配电室的数量和位置，了解计划并网点的电力设备、输电电缆及相关变压器容量，看是否满足计划并网容量要求。并结合当地电网公司要求，确认是否允许低压并网，低压并网容量是否够用，采用单点并网方式还是多点并网。还要结合相关配电室内现有配电柜位置，确定新增加的并网计量配电柜是否有合适的安装位置，一般要就近安装在计划并网的低压配电柜周边。4.4并网光伏发电系统设计案例项目4

并网光伏发电系统设计834.4.1平屋顶光伏发电系统设计案例2.平屋顶的安装及固定方式（1）平屋顶的几种安装方式平屋顶常见的安装方式有分列式安装、全覆盖安装、封彩钢安装和阳光棚安装等方式，如图4-50所示。图4-50

平屋顶安装方式示意图4.4并网光伏发电系统设计案例项目4

并网光伏发电系统设计844.4.1平屋顶光伏发电系统设计案例2.平屋顶的安装及固定方式（2）平屋顶基础固定方式在混凝土屋顶相应位置上钻孔，用膨胀螺栓将支架立柱底座固定在屋顶上，如图4-51所示。采用混凝土预制配重块固定支架，如图4-52所示。图4-51

膨胀螺栓固定示意图

图4-52

配重块固定示意图4.4并网光伏发电系统设计案例项目4

并网光伏发电系统设计854.4.1平屋顶光伏发电系统设计案例2.平屋顶的安装及固定方式（2）平屋顶基础固定方式如果一些老旧屋面荷载不够，红砖黄土做防水及保温层，或者防水层年久失修有漏雨情况时，可以采用沉埋式配重方式。具体示意如图4-53所示。

图4-53

沉埋式配重固定示意图4.4并网光伏发电系统设计案例项目4

并网光伏发电系统设计864.4.1平屋顶光伏发电系统设计案例2.平屋顶的安装及固定方式（3）光伏方阵的防水处理光伏方阵的防水处理就是通过在组件与组件的缝隙之间塞防水胶条、打耐候硅胶和安装导水槽几种方式，如图4-54所示。图4-54

光伏方阵的防水处理示意图4.4并网光伏发电系统设计案例项目4

并网光伏发电系统设计874.4.1平屋顶光伏发电系统设计案例3.平屋顶系统设计案例（1）项目概况与勘测数据该项目勘测如图4-55所示，建筑坐北朝南，建筑长24m、宽8.1m、高4.5m，房檐宽1.5m。屋面为混凝土浇筑平屋面，前后墙上有0.3m和0.2m高的女儿墙,女儿墙宽0.015m。图4-55

用户屋顶勘测尺寸图4.4并网光伏发电系统设计案例项目4

并网光伏发电系统设计884.4.1平屋顶光伏发电系统设计案例3.平屋顶系统设计案例（2）组件排布设计

组件具体排布如图4-56所示。图4-56

光伏组件排布方式及尺寸4.4并网光伏发电系统设计案例项目4

并网光伏发电系统设计894.4.1平屋顶光伏发电系统设计案例3.平屋顶系统设计案例（3）系统主要配置和设备选型

1）光伏组件为尽量提高有效面积的发电量，本系统选用了高效率主流产品，某品牌550W单晶硅半片单玻光伏组件，组件型号为LR5-72HPH-550M，其主要性能参数见表4-16所示。4.4并网光伏发电系统设计案例项目4

并网光伏发电系统设计904.4.1平屋顶光伏发电系统设计案例3.平屋顶系统设计案例（3）系统主要配置和设备选型

1）光伏组件本系统选用了高效率主流产品，某品牌550W单晶硅半片单玻光伏组件，组件型号为LR5-72HPH-550M，外形及尺寸如图4-57所示。

图4-57550W

光

伏

组

件

外

形

及

尺

寸4.4并网光伏发电系统设计案例项目4

并网光伏发电系统设计914.4.1平屋顶光伏发电系统设计案例3.平屋顶系统设计案例（3）系统主要配置和设备选型

2）光伏逆变器逆变器主要性能参数如表4-17所示。4.4并网光伏发电系统设计案例项目4

并网光伏发电系统设计924.4.1平屋顶光伏发电系统设计案例3.平屋顶系统设计案例（3）系统主要配置和设备选型

3）并网配电箱并网配电柜是根据系统设计要求，结合现场实际安装位置等因素加工定制的，其内部结构如图4-58所示。4）电缆选型组串输出选择4mm2直流电缆；逆变器输出交流电缆选择16mm2铜电缆；并网输出电缆选用35mm2铝电缆。图4-58

并网配电箱内部结构图4.4并网光伏发电系统设计案例项目4

并网光伏发电系统设计934.4.1平屋顶光伏发电系统设计案例3.平屋顶系统设计案例（4）光伏组串连接及与逆变器配置计算

该系统整个方阵由80块组件纵向4排，每排20块构成。组串连接设计有两种方案，一种方案是每16块组件构成一个组串，共分为5个组串，如图4-59所示；另一方案是每20块组件构成一个组串，共分为4组组串，如图4-60所示。图4-59

16块组件构成5组串方案图4-60

20块组件构成4组串方案4.4并网光伏发电系统设计案例项目4

并网光伏发电系统设计944.4.1平屋顶光伏发电系统设计案例3.平屋顶系统设计案例（4）光伏组串连接及与逆变器配置计算

组串连接设计有两种方案，一种方案是每16块组件构成一个组串，每20块组件构成一个组串，两种不同的组串设计方案其系统连接方式如图4-61所示。

图4-61

两种不同的系统连接方案示意图4.4并网光伏发电系统设计案例项目4

并网光伏发电系统设计954.4.1平屋顶光伏发电系统设计案例3.平屋顶系统设计案例

（5）基础排布与支架结构设计支架立柱与屋面基础钢板焊接固定，支架设计制作如图4-62所示;支架基础排布尺寸如图4-63所示;支架斜梁与横梁的排布尺寸如图4-64所示。图4-62

光伏支架设计制作示意图图4-63

支架基础排布尺寸图图4-64

支架斜梁与横梁排布图4.4并网光伏发电系统设计案例项目4

并网光伏发电系统设计964.4.1平屋顶光伏发电系统设计案例3.平屋顶系统设计案例

（6）防雷接地与数据监控该系统的数据监控通信依然采用光伏逆变器附带的内置GPRS芯片的数据棒，如图4-65所示。

图4-65

监控数据采集棒4.4并网光伏发电系统设计案例项目4

并网光伏发电系统设计974.4.1平屋顶光伏发电系统设计案例3.平屋顶系统设计案例（7）组件固定和防水处理该系统支架全部采用方管材料，光伏组件的固定采用角码连接固定，如图4-66所示。组件与组件间间歇由一般常规20mm缩小到5mm，并在所有缝隙内都打入硅胶，起到防水作用，如图4-67所示。图4-66

光伏组件的固定方式

图4-67

组件间填充防水硅胶4.4并网光伏发电系统设计案例项目4

并网光伏发电系统设计984.4.2彩钢屋顶光伏发电系统设计案例1.彩钢屋顶的现场勘测彩钢屋顶的勘测除了上述一些屋顶共性内容之外，需要特别关注下列一些问题：（1）屋顶的荷载如图4-68所示，在检查和计算是否满足载荷要求的同时，最好把光伏方阵支架夹具或固定件设计安装在有梁的位置。

图4-68

彩钢屋顶内部钢结构图4.4并网光伏发电系统设计案例项目4

并网光伏发电系统设计994.4.2彩钢屋顶光伏发电系统设计案例1.彩钢屋顶的现场勘测彩钢屋顶的勘测除了上述一些屋顶共性内容之外，需要特别关注下列一些问题：（2）屋面朝向和坡度（3）彩钢瓦类型及波峰尺寸间距。要测量波峰间距，如图4-69所示，以便在设计时确定夹具的固定间距。（4）屋顶的防水与锈蚀图4-69

彩钢瓦波峰间距测量示意图4.4并网光伏发电系统设计案例项目4

并网光伏发电系统设计1004.4.2彩钢屋顶光伏发电系统设计案例彩钢瓦屋面的几种安装形式如图4-70所示，大致分为3种情况。（1）低纬度、小倾角（2）低纬度、大倾角（3）高纬度、小倾角2.彩钢屋顶光伏系统安装形式图4-70

彩钢屋顶光伏系统安装示意图4.4并网光伏发电系统设计案例项目4

并网光伏发电系统设计1014.4.2彩钢屋顶光伏发电系统设计案例（1）项目概况及勘测数据（2）组件排布设计为每20块光伏组件构成一个光伏组串,如图4-71所示。3.彩钢屋顶系统设计案例图4-71

光伏方阵排布设计示意图4.4并网光伏发电系统设计案例项目4

并网光伏发电系统设计1024.4.2彩钢屋顶光伏发电系统设计案例（3）系统主要配置和设备选型该系统主要由光伏组件、光伏逆变器、交流汇流箱、并网配电柜及防雷接地装置等组成。1）光伏组件主要性能参数见表4-18，外形及尺寸如图4-72所示。3.彩钢屋顶系统设计案例4.4并网光伏发电系统设计案例项目4

并网光伏发电系统设计1034.4.2彩钢屋顶光伏发电系统设计案例（3）系统主要配置和设备选型该系统主要由光伏组件、光伏逆变器、交流汇流箱、并网配电柜及防雷接地装置等组成。1）光伏组件主要性能参数见表4-18，外形及尺寸如图4-72所示。3.彩钢屋顶系统设计案例图4-72

320W光伏组件外形及尺寸4.4并网光伏发电系统设计案例项目4

并网光伏发电系统设计1044.4.2彩钢屋顶光伏发电系统设计案例（3）系统主要配置和设备选型该系统主要由光伏组件、光伏逆变器、交流汇流箱、并网配电柜及防雷接地装置等组成。2）光伏逆变器主要性能参数见表4-19。3.彩钢屋顶系统设计案例4.4并网光伏发电系统设计案例项目4

并网光伏发电系统设计1054.4.2彩钢屋顶光伏发电系统设计案例（3）系统主要配置和设备选型该系统主要由光伏组件、光伏逆变器、交流汇流箱、并网配电柜及防雷接地装置等组成。3）交流汇流箱汇流箱的主要性能参数见表4-20。3.彩钢屋顶系统设计案例4.4并网光伏发电系统设计案例项目4

并网光伏发电系统设计1064.4.2彩钢屋顶光伏发电系统设计案例（3）系统主要配置和设备选型该系统主要由光伏组件、光伏逆变器、交流汇流箱、并网配电柜及防雷接地装置等组成。3）交流汇流箱交流汇流箱的内部结构与线路连接如图4-73所示。3.彩钢屋顶系统设计案例图4-73

交流汇流箱内部结构与线路连接图4.4并网光伏发电系统设计案例项目4

并网光伏发电系统设计1074.4.2彩钢屋顶光伏发电系统设计案例（3）系统主要配置和设备选型该系统主要由光伏组件、光伏逆变器、交流汇流箱、并网配电柜及防雷接地装置等组成。4）并网配电柜并网配电柜是根据系统设计要求，结合现场实际安装位置等因素加工定制的，其内部结构如图4-74所示。3.彩钢屋顶系统设计案例图4-74

并网配电柜内部结构图4.4并网光伏发电系统设计案例项目4

并网光伏发电系统设计1084.4.2彩钢屋顶光伏发电系统设计案例（3）系统主要配置和设备选型该系统主要由光伏组件、光伏逆变器、交流汇流箱、并网配电柜及防雷接地装置等组成。5）电缆选型组串输出选择4mm2直流电缆；逆变器输出交流电缆选择4×35mm2铜电缆；交流汇流箱输出到并网计量配电柜及从并网计量配电柜输出到箱式变电站低压侧的接线均采用4×150mm2带铠铜电缆连接。3.彩钢屋顶系统设计案例4.4并网光伏发电系统设计案例项目4

并网光伏发电系统设计1094.4.2彩钢屋顶光伏发电系统设计案例（4）光伏组件与逆变器配置计算根据规划设计的光伏组件串数量，结合光伏逆变器的选型，需要对其配置合理性通过计算进行验证。将光伏组串由每串20块改为21块或22块，增加组件后的各组串电压如表4-21所示。这样容配比可以提高为1.14:1或1.19：1，如表4-22所示，只要屋顶面积够用既可以实施。3.彩钢屋顶系统设计案例4.4并网光伏发电系统设计案例项目4

并网光伏发电系统设计1104.4.2彩钢屋顶光伏发电系统设计案例（5）基础夹具、接地排夹具与横梁排布横梁、接地排及固定件排布如图4-75所示。3.彩钢屋顶系统设计案例图4-75

横梁、接地排及固定件排布图4.4并网光伏发电系统设计案例项目4

并网光伏发电系统设计1114.4.2彩钢屋顶光伏发电系统设计案例（6）系统电气连接设计该系统电气连接如图4-76所示，整个4个光伏方阵被调配为四部分接入各自的逆变器中。3.彩钢屋顶系统设计案例图4-76

光伏发电系统电气连接示意图4.4并网光伏发电系统设计案例项目4

并网光伏发电系统设计1124.4.2彩钢屋顶光伏发电系统设计案例（6）系统电气连接设计现场各设备距离较近，基本都是在墙面壁挂方式安装，如图4-77所示，且安装位置充裕，因此没有洪水威胁，周围无电磁干扰，也没有污染源。3.彩钢屋顶系统设计案例图4-77

光伏发电系统设备安装布局图4.4并网光伏发电系统设计案例项目4

并网光伏发电系统设计1134.4.2彩钢屋顶光伏发电系统设计案例（7）防雷接地与系统监控因该项目厂房基本是钢结构为主，原屋顶没有另外加装防雷接闪设施和接地线，另外屋顶四周附近有一些高出屋顶的树木和10kV输电线路等，因此该项目的防雷接地系统也不考虑安装避雷针设施。光伏组件边框与支架本身就可以防止半径为30m的滚雷，将方阵所有光伏组件边框与支架横梁可靠连接，充分利用每个光伏方阵和支架基础作为自然接地体，就可以起到良好防雷效果。3.彩钢屋顶系统设计案例4.4并网光伏发电系统设计案例项目4

并网光伏发电系统设计1144.4.3光伏车棚系统设计案例常见光伏车棚结构示意如图4-78所示。1.光伏车棚及场地勘测图4-78

几种车棚结构示意图4.4并网光伏发电系统设计案例项目4

并网光伏发电系统设计1154.4.3光伏车棚系统设计案例（1）工程概况某科创城光伏车棚项目，项目地年最高气温39℃，最低气温-18℃。经勘测，车棚顶长63.3m，宽5.2m，倾斜角为12°。项目以自发