光伏阵列在建筑物上有哪几种安装形式

离网型光伏发电系统组成：

典型的光伏发电系统主要由光伏阵列、充放电控制器、储能装备或逆变器、负载等组成。其构成如图所示。

光照射到光伏阵列上，光能转变成电能，光伏阵列的输出电流由于受环境影响，因此是不稳定的，需要经过DC-DC转换器将其转变成稳定的电流后，才能加载到蓄电池上，对蓄电池充电，蓄电池再对负载供电。如果是并网售电，则不需要蓄电池，而是通过并网逆变器，将直流电流转换成交流电流，并到电网上进行出售。也就是说，离网型光伏发电系统必须使用到蓄电池储能，而并网型则不一定需要。

控制系统对光伏阵列的输出电压和电流进行实时采样，判断光伏发电系统是否工作在最大功率点上，然后根据跟踪算法，改变PWM信号的占空比，进而控制光伏阵列的输出电压使其工作点向最大功率点逼近。在蓄电池过充过放控制模块中，当蓄电池电压充电或放电到一定的设定值后，就会自动关闭或打开。

光伏阵列组件

光伏发电系统利用以光电效应原理制成的光伏阵列组件将太阳能直接转换为电能。光伏电池单体是用于光电转换的最小单元，一个单体产生的电压大约为0.45V，工作电流约为20~25mA/cm2，将光伏电池单体进行串、并联封装后，就成了光伏电池阵列组件。

当受到光线照射的太阳能电池接上负载时，光生电流流经负载，并在负载两端建立起端电压，这时太阳能电池的工作情况可以用下图所示的太阳能电池负载特性曲线来表示。它表明在确定的日照强度和温度下，光伏电池的输出电压和输出电流以及输出功率之间的关系，简称I-V特性和P-V特性。从图中可以看出，光伏发电系统的特性曲线具有强烈的非线性，既非恒压源也非恒流源。从其P-V特性曲线可以看出，在日照强度一定的前提下，其输出功率近似于一个开口向下的抛物线。该抛物线顶点对应的功率即为该日照强度下的P-V曲线的最大功率点，对应的电压称为最大功率点电压。为了提高光伏发电系统的转化效率，就必须使系统保持运行在P-V曲线最大功率点附近。

光伏电池阵列的几个重要技术参数：

1）短路电流（Isc）：在给定日照强度和温度下的最大输出电流。

2）开路电压（Voc）：在给定日照强度和温度下的最大输出电压。

3）最大功率点电流（Im）：在给定日照强度和温度下相应于最大功率点的电流。

4）最大功率点电压（Um）：在给定日照和温度下相应于最大功率点的电压。

5）最大功率点功率（Pm）：在给定日照和温度下太阳能电池阵列可能输出的最大功率。

DC-DC转换器

光伏电池板发出的电能是随着天气、温度、负载等变化而不断变化的直流电能，其发出的电能的质量和性能很差，很难直接供给负载使用。需要使用电力电子器件构成的转换器，也就是DC-DC转换器，将该电能进行适当的控制和变换，变成适合负载使用的电能供给负载或者电网。电力电子转换器的基本作用是把一个固定的电能转换成另一种形式的电能进行输出，从而满足不同负载的要求。它是光伏发电系统的关键组成成分，一般具备有几种功能：最大功率点追踪、蓄电池充电、PID自动控制、直流电的升压或降压以及逆变。

DC-DC转换器输出电压和输入电压的关系通过控制开关的通断时间来实现的，这个控制信号可以由PWM信号来完成。主要工作原理是保持通断周期（T）不变，调节开关的导通持续时间来控制电压。D为PWM信号的占空比。

根据输入和输出的不同形式，可将电力电子转换器分为四类，即AC-DC转换器、DC-AC转换器、DC-DC转换器和AC-AC转换器。在离网型光伏发电系统中采用的是DC-DC转换器。

DC-DC转换器，其工作原理是通过调节控制开关，将一种持续的直流电压转换成另一种（固定或可调）的直流电压，其中二极管起续流的作用，LC电路用来滤波。DC-DC转换电路可以分为很多种，从工作方式的角度来看，可以分为：升压式、降压式、升降压式和库克式等。

降压式转换器（BuckConverter）是一种输出电压等于或小于输入电压的单管非隔离直流转换器；升降压式变换器（Buck-BoostConverter）转换电路的主要架构由PWM控制器与一个变压器或两个独立电感组合而成，可产生稳定的输出电压。当输入电压高于目标电压时，转换电路进行降压；当输入电压下降至低于目标电压时，系统可以调整工作周期，使转换电路进行升压动作；而升压式转换器（BoostConverter）是输出电压高于输入电压的单管不隔离直流转换器，所用的电力电子器件及元件和Buck转换器相同，两者的区别仅仅是电路拓扑结构不同。

蓄电池

在独立运行的光伏发电系统中，储能装置是必不可少的。现在可选的储能方法有很多，如电容器储能、飞轮储能、超导储能等，但是从方便、可靠、价格等综合因素来考虑，大多数大中型的光伏发电系统都使用了免维护式的铅酸蓄电池作为系统的储能装置。

但选用铅酸蓄电池也有不足之处，它比较昂贵，初期投资能够占到整个发电系统的1/4到1/2，而蓄电池又是整个系统中较薄弱的环节，因此如果管理不当，会使蓄电池提前失效，增加整个系统的运营成本。

光伏控制模块

光伏控制模块以单片机为控制中心，为蓄电池提供最佳的充电电流和电压，快速、平稳、高效地为蓄电池充电。并在它充电过程中减少蓄电池的损耗，尽量延长蓄电池的使用寿命，同时保护蓄电池免受过充电和过放电的危害。如果用户使用的是直流负载，通过太阳能控制器可以为负载提供稳定的直流电（由于受天气等外界因素的影响，太阳电池阵列发出的直流电的电压和电流不是很稳定），同时也通过控制传感器电路（光控、声控等）来实现全自动开关灯功能。

单片机的主要工作是将电流采集电路和电压采集电路采集到的电流、电压进行运算比较，然后通过MPPT算法来调节PWM的占空比D，使光伏阵列组件工作在最大功率点处。

离网型逆变器

住宅用的离网型光伏发电系统因为部分负载是交流负载，因此还需要离网型逆变器，把光伏组件发出的直流电变成交流电给交流负载使用。光伏离网型逆变器与光伏并网型逆变器在主电路结构上没有较大区别，主要区别在光伏并网型逆变器需要考虑并网后与电网的运行安全。也就是同频同相抗孤岛等控制特殊情况的能力。而光伏离网型逆变器就不需要考虑这些因数。

为了提高离网型光伏发电系统的整体性能，保证电站的长期稳定运行，逆变器的性能指标非常重要。

离网型光伏发电系统的应用：

离网型光伏发电系统广泛应用于偏僻山区、无电区、海岛、通讯基站和路灯等应用场所。

光伏电站中，防雷与接地影响整个系统运行及人身生命安全，因为光伏电站全年都处在不同的户外环境中，难免会遇到雷雨天气。高处或没有遮挡的金属物体被雷击的概率非常高，严重的可能会引起火灾，造成人身或财产损失。

在电站建设过程中，经常遇到施工或相关专业人员对防雷接地重视不够，认为其技术性不强，工艺较简单，往往在施工中出现不规范作业或纰漏，所以造成光伏系统雷击事故。因此，防雷与接地工程在监理及验收工作中至关重要，其质量直接影响整个系统的使用功能、安全及寿命。

图1

根据光伏电站工程的特殊性，所有屋顶电站都可以依附在所属建筑的主体结构的防雷系统上，不用独立去设计独立的防雷系统，这样不仅可以节约工期、资金，更可充分利用现有资源。对于混凝土结构，大部分建筑在建时期都做了专业的防雷系统，混凝土结构在做防雷系统时候一般会做避雷带或者是避雷网。

钢结构厂房光伏电站防雷思路与混凝土大体想差不多，接闪器、引下线、接地体的选择，材料的连接都与混凝土屋面相似。

工商业光伏发电系统防雷接地材料选用

1、接闪器

一般选用直径 12-16mm的圆钢，如果采用避雷带，则使用直径不低于8mm的圆钢或厚度不小于4mm的扁钢。

图2

2、引下线

引下线宜采用热镀锌圆钢或扁钢，宜优先采用圆钢，直径不小于 8mm；如用扁钢，厚度应不小于 4mm。要求较高的要使用截面积为 35mm 2 的双层绝缘多股铜线。

图3

3、接地体

宜采用热镀锌钢材，其规格一般为：直径 50mm 的钢管，壁厚不小于 3.5mm；50mm*50mm*5mm 角钢，长度不低于2.5米；或者 40mm*4mm 的扁钢，长度一般为 2.5-4m。扁钢接地体的水平埋设深度不小于 0.5m，角钢垂直埋深不低于2.5m，连接焊接过的部位要重新做防腐防锈处理。

图4

4、组件与支架等电位连接

组件铝边框与镀锌支架或铝合金支架都做了镀层处理，仅仅通过压块的压接满足不了接地要求，只有组件的接地孔连接到支架上才算组件有效接地。因此在这些位置必须建立外部防雷系统和金属光伏组件之间的直接等电位连接，一般可以采用4mm2的黄绿双色线。

图5

5、支架阵列间等电位连接

支架间的连接应是持久的电气贯通，一般采用使用直径不低于8mm的圆钢或厚度不小于4mm的扁钢。可采用铜锌合金焊、熔焊、卷边压接、

从江苏能源云网了解到：

（1）检查维修项目

光伏方阵整体、受力构件、连接构件和连接螺栓、金属材料的防腐层、预制基座、阵列支架、等电位连接线、接地可靠性，其它缺陷等。

（2）阵列定期检查

光伏阵列应满足以下要求：光伏方阵整体不应有变形、错位、松动等现象；用于固定光伏方阵的植筋或后置螺栓不应松动，采取预制基座安装的光伏方阵，预制基座应放置平稳、整齐，位置不得移动；光伏方阵的主要受力构件、连接构件和连接螺栓不应损坏、松动，焊缝不应开焊，金属材料的防锈涂膜应完整，不应有剥落、锈蚀现；光伏方阵的支撑结构之间不应存在其他设施；光伏系统区域内严禁增设对光伏系统运行及安全可能产生影响的设施。

（3）阵列定期测试

测试内容：机械强度测试

测试方法：对光伏阵列支架及光伏组件边框的最不利位置的最不利方向施加250N的力维持10秒，连续5次测试后阵列不能出现松动、永久变形、开裂或其它形式的损坏。

35度-45度。光伏方阵称光伏阵列，邯郸市峰峰矿区太阳与光伏方阵的角度是35度-45度。光伏方阵是由若干个光伏组件或光伏板按一定方式组装在一起并且具有同定的支撑结构而构成的直流发电单元一在有光照的情况下，电池吸收光能，电池两端出现异号电荷的积累，即产生“光生电压”。

独立太阳能光伏发电系统是指这个系统不与电网连接，而直接给用户提供电力。系统主要由下列部件组成：1、太阳能光伏组件；2、控制器；3、蓄电池等。如果有白天的负载，也就是说，白天也需要太阳能发电提供的电力，则系统中要加上逆变器，这是因为，负载大多是使用交流电的，且电压大多是220v的。各个部分的主要作用如下：

太阳能光伏组件：将太阳能通过组件转换成直流电的电能，视系统大小（指系统的容量），组件可能是一件，有可能是多件，还可能由许多组件构成一个方阵，然后由几个方阵构成一个阵列，以为系统提供更多的电力；

控制器（加上汇流箱等）：控制组件（或阵列的输出），为蓄电池（或逆变器）供电；

蓄电池：将太阳能提供的电力储存，以备用户晚上使用；

逆变器：将太阳能提供的直流电转化成合乎负载要求的交流电。

2.5到3米。黑龙江省，简称“黑”，省会哈尔滨，是中华人民共和国省级行政区。黑龙江省位于中国东北部，北、东部与俄罗斯隔江相望，西部与内蒙古相邻。根据查询相关资料得知，为了更好地采集光能发电，该省的光伏列阵间距是2.5到3米。光伏方阵，称光伏阵列，是由若下个光伏组件或光伏板按一定方式组装在一起并且具有同定的支撑结构而构成的直流发电单元一在有光照的情况下，电池吸收光能，电池两端出现异号电荷的积累，即产生“光生电压”。

光伏发电系统是将太 阳能转换成电能的发电系统，利用的 是光生伏特效应。光伏发电系统分为 独立太阳能光伏发电系统、并网太阳 能光伏发电系统和分布式太阳能光伏 发电系统。 它的主要部件是太阳能电池、蓄电池 、控制器和逆变器。其特点是可靠性 高、使用寿命长、不污染环境、能独 立发电又能并网运行，受到各国企业 组织的青睐，具有广阔的发展前景。 主要有三种：1.独立光伏发电系统（ 离网系统） 2.并网光伏发电系统 3.分 布式光伏发电系统 独立光伏发电系统主要组成部分 1. 光伏阵列 2. 光伏 3. 蓄电池组 4. 逆变器 5. 监控系统 6. 负载 并网光伏发电系统主要组成部分 1. 光伏阵列 2. 并网逆变器 3. 公共电网 4. 监控系统 分布式光伏发电系统主要组成部分 1. 光伏阵列 2. 直流汇流箱 3. 直流配电柜 4. 并网逆变器 5. 交流配电柜 6. 负载 7. 公共电网 8. 监控系统 独立太阳能光伏发电是指太阳能光伏 发电不与电网连接的发电方式，典型 特征为需要用蓄电池来存储夜晚用电 的 能量。独立太阳能光伏发电在民用范 围内主要用于边远的乡村，如家庭系 统、村级太阳能光伏电站；在工业范 围内主要用于电讯、 太阳能水泵，在具备风力发电和小水 电的地区还可以组成混合发电系统， 如风力发电/太阳能发电互补系统等。 并网太阳能光伏发电是指太阳能光伏 发电连接到国家电网的发电的方式， 成为电网的补充，典型特征为不需要 蓄电池。 庭为单位，商业用途主要为企业、政 府大楼、 美化景观照明系统等的供电，工业用 途如太阳能农场。 分布式太阳能光伏发电又称分散式发 电或分布式供能，是指在用户现场或 靠近用电现场配置较小的光伏发电供 电系统，以满足特定用户的需求，支 持现存配电网的经济运行，或者同时 满足这两个方面的要求。