并网光伏发电系统的设计步骤

分析比较国内外光伏发电项目的环境影响和评价要求,简述我国的国家风光储输示范工程、敦煌10MAP太阳能光伏发电工程及保加利亚Betapark有限公司4MW光伏发电项目。

对比远离城区的光伏电站、城市地区的光伏电站及光伏建筑一体化在施工期、运行期及服务期满后的评价因子,提出国内光伏发电环境影响评价的主要评价因子为生态、固废、噪声、电磁辐射等,为我国光伏电站设计、建设、运行管理及环境保护提供依据,完善国内光伏发电站环境影响评价。

建设工程施工对象及内容：

工程名称：20MWp并网光伏发电项目高压电气、低压电气及全厂接地安装

分包范围：高压侧电气安装：35KV开关柜至送出线路的光伏发电系统、站用电系统、光缆敷设、直流及UPS、测控、保护、监控及通讯系统、电缆及辅助设施的安装。低压侧电气安装 设施、全厂接地系统的安装。

分包内容包括但不限于：

1、低压侧组件汇线开始至阵列升压变之间所有安装工作：光伏发电系统：组件汇线，汇线缆敷设。电缆辅助设施：电缆防火、电缆保护管敷设。

2、接地工程安装工作：光伏区接地母线：热镀锌扁钢-50*5，水平接地网的敷设与焊接，水平接地母线与垂直接地极焊接、接地母线敷设、焊接防腐、接地标示制作、油漆涂刷、 接地母线头预留；引上线的敷设，与接地网的连接、焊接防腐、接头刷漆等。光伏区垂直接地极：热镀锌角钢L50 L=2500：接地极的制作安装、焊接防腐等。构件防腐。接地沟挖填，土方开挖、土方回填(含运输)、 余土运输、支护坡道开挖、堆卸土方、平整场地。

首先我们要知道并网光伏发电系统的原理及需要用到哪些设备。

一、光伏发电系统工作原理：

高性能的太阳能电池组件通过支架被集中安装在屋顶上，经过串联并联后组成太阳能电池方阵，太阳能电池方阵吸收太阳光，产生直流电，经过光伏逆变器后转化为可供家里使用的交流电，上传电网。

二、系统构成：

主要有：

1、光伏组件 （多晶275W） 20块、光伏并网逆变器1台（5KW），铝合金支架1套，直流线缆和交流线缆按实，配电箱一个等。

三、市场价格：

光伏系统的市场价一般在4-5元每瓦。一般家庭安装5KW的太阳能发电系统，造价大约在2万元左右。

四、家庭光伏发电的收益包括三部分：

1、补贴赚钱：国家补贴0.32元/度（2018.5.31后）+省级补贴+市县补贴(各地略有不同)，不论是自己用了还是卖了，只要发的电都有补贴。

2、节省电费：发电自己用，不用交电费，等于赚钱了。

3、卖电赚钱：用不完的电卖给国家，卖电价格按照当地燃煤脱硫机组标杆电价0.56元/度左右。(各地电价略有不同)。

五、设计安装接地要求：

防雷接地:电站的全部设备、线缆桥架、电缆的金属外壳都要可靠接地。

接地装置:人工垂直接地体宜采用角钢、钢管或者圆钢。水平接地体宜采用扁钢或者圆钢。圆钢的直径不应该小于10 mm，扁钢 40*4mm ，角钢L50*5*2500mm，钢管厚度不小于3.5mm。人工垂直接地体的长度宜为2.5m，垂直接地体及人工水平接地体间的距离宜为5m。人工接地体在土壤中的埋设深度不应小于0.5m，需要热镀锌防腐处理，在焊接的地方也要进行防腐防锈处理。

避雷针宜采用圆钢制成，其直径不应小于下列数值：

针长1m以下：圆钢为12mm；

针长1～2m： 圆钢为16mm；

针长2m以上：圆钢为20mm

可行性研究报告编制要点：1、设计方案可行性研究报告的主要任务是对预先设计的方案进行论证，所以必须设计研究方案，才能明确研究对象。2、内容真实 可行性研究报告涉及的内容以及反映情况的数据，必须绝对真实可靠，不允许有任何偏差及失误。其中所运用的资料、数据，都要经过反复核实，以确保内容的真实性。3、预测准确 可行性研究报告是投资决策前的活动。它是在事件没有发生之前的研究，是对事务未来发展的情况、可能遇到的问题和结果的估计，具有预测性。因此，必须进行深入的调查研究，充分的占有资料 ，运用切合实际的预测方法，科学的预测未来前景。4、论证严密 论证性是可行性研究报告的一个显著特点。要使其有论证性，必须做到运用系统的分析方法，围绕影响项目的各种因素进行全面、系统的分析，既要做宏观的分析，又要做微观的分析。可行性研究报告目录第一章　总论 1.1 工程项目名称、建设单位 1.2 项目背景 1.3 项目建设的必要性 1.4 项目投资概况 1.5 可行性研究报告的编制依据第二章 市场分析 2.1 行业发展情况 2.2 市场竞争情况 2.3 项目产品市场分析 2.4 该项目企业在同行业中的竞争优势分析 2.5 项目企业综合优势分析 2.6 项目产品市场推广策略第三章　产品方案和建设规模 3.1 产品方案 3.2 产品应用领域 3.3 产品特点 3.4 产品营销策略 3.5 建设规模第四章　项目地区建设条件 4.1 区位条件 4.2 自然地理 4.3 产业园区发展状况 4.4 项目所在地基础设施 4.5 社会经济条件第五章　项目工艺技术方案 5.1 设计指导思想 5.2 设计原则 5.3 项目主要原辅材料 5.4 项目生产工艺 5.5 产品生产技术方案第六章 厂区建设方案及公用工程 6.1 厂区建设方案 6.2 公用及辅助工程第七章　项目环境保护 7.1 设计依据 7.2 项目施工期环保措施 7.3 项目运营期环保措施 7.4 环境保护投资估算 7.5 环境影响综合评价第八章　节约能源 8.1 用能标准和节能规范 8.2 能耗分析 8.3 节能措施综述第九章 劳动安全与工业卫生、消防 9.1 设计依据 9.2 安全教育 9.3 劳动安全制度 9.4 劳动保护 9.5 劳动安全与工业卫生 9.6 消防设施及方案第十章 项目组织机构及劳动定员 10.1 管理机构设置原则 10.2 管理机构组织机构图 10.3 劳动定员和人员培训第十一章 项目实施进度安排 11.1 项目实施进度安排 11.2 项目实施进度表第十二章　项目招投标 12.1 项目招标目的 12.2 招标原则及招投标方案第十三章　投资估算及资金筹措 13.1 工程概况 13.2 编制依据 13.3 其他费用及预备费说明 13.4 项目投资估算 13.5 资金筹措与使用计划第十四章　项目财务评价及社会效益分析 14.1 财务评价 14.2 营业收入及税金测算 14.3 成本费用测算 14.4 利润测算 14.5 财务分析 14.6 项目盈亏平衡及敏感性分析 14.7 财务评价结论 14.8 项目社会效益评价第十五章　项目风险分析及防范对策 15.1 风险因素识别 15.2 风险防范对策第十六章　可行性研究结论建议 16.1 结论16.2 建议

        您好！绿合岛非常高兴能为您解答！小岛认为，如今，在山区中形态比较好的地大都变作农田，剩余的便愈发“寸土寸金”，而留给光伏人可用于开发的山地，其复杂性与日俱增。 本篇文章通过对部分山地光伏电站的分析，以小见大总结出几点对于山地光伏电站如何做到最大收益的建议。

一 地面光伏电站的选址分析

在进行山地光伏电站选址时，具体流程如下表所示：

1.山地光伏电站的特点

1）山坡朝向差异大，容易受山体阴影影响

山区地形复杂，高差变化大，阴影的部分大部分是由于山体阴影产生的，所以合理的选区布置区域很重要。

2）山地地形本身或阵列之间的局部遮挡

山区地势高低不一，若施工过程中没有合理设计支架高度，将会出现阵列局部互相遮挡的现象。

3）光伏阵列分散、分区复杂，难以实现设计和设备选型的标准化

所以山地光伏电站地形复杂、高差变化大，合理的选取阵列布置区域、设置阵列间距、倾角、方位角，均是设计的重点和难点。

2.山地地形三维模拟及日照阴影分析

通过分析平面日照等时图，可以剔除山体因地形造成的自身遮挡区域，筛选出布置光伏方阵的可用区域。

3.山地光伏电站选址时的误区

1）山地≠山坡，大坡度≠复杂

复杂山地的概念绝不是山坡或大坡度能够诠释的。所谓复杂山地，是沟壑交错、多种朝向坡面相互过渡，地质、水文条件十分复杂的地块，在设计之初就要求设计团队充分考虑到微地形的变化。如果不加以考虑，很容易出现组件遮挡问题，给后期的布置和施工方面也会面临不小的麻烦。

这要求设计师一定要多跑现场，认真做地图分析与阴影分析。按照常规布置，山区中有些区域无论从设计角度还是施工角度都非常容易上手。但在阴影分析之后，这些区域就变成了遮挡区，不利于做布置方案，初期便需要剔除。

上图没有考虑到地形的变化给组件带来的变化，在近中午时分便已出现遮挡。

上图所显示的左下角也是一个地形变化的深沟，因为在设计初期考虑到了阴影拉长，所以在布置组件时便和后面的一排做了相应距离的拉长，以避免遮挡。这种阴影条件在设计起初就要考虑的非常仔细，在布置完现场以后，要对现场条件，尤其是恶劣的地形区域做重点排查。这样可以避免后期的损失

2）正南坡？东西坡？谁是真“鸡腿”？

按照常规设计，复杂山地中的组件布置一般是以正南坡为主，但东西坡就真的不堪大用吗？

上表是自云南投产一年多的山地光伏电站采集而来的数据，20号方阵是正南坡，42号是偏南坡，11号是西坡。对三个方阵的数据进行一年的采集后，取平均值进行比较，按照运营小时数正南坡运营时间是最长的，但发电量却并不是最大的，反而是最小的。而西坡这边发电量才是一年之中最大的。

3）最佳倾角≠最大收益

支架倾角的选择是山地光伏电站设计的重要环节。以前很简单，稍微计算一下。但最佳倾角并不能等同于电站的最大收益，如果想要电站拥有最大收益，度电成本的重要性要高于最佳倾角。

以上图项目为例，28度是这个项目计算得出的最佳倾角。但经比较，从21度到35度，随着倾角的变化，装机量都是在下降的，这三条曲线没有办法判断出哪个角度才能创造出最大收益。所以不能单以技术上的最佳倾角来判断电站的最大收益点。因此在设计上需要引入度电成本的概念。

光伏区造价+升压站等固定投资比上总发电量。这三个值比出来之后，将数据再次汇成表格，最佳倾角此时便已不是28度了，在24度时，投入产出比才是最高的。因此在做山地光伏电站设计时，不能单以技术角度来判断电站的好与坏，更要从整体成本出发进行设计才能取得最好的收益。

二 山地光伏电站的建设分析

1.山地光伏电站逆变器的选择

1）集中型逆变器应用实例：

a布置阵列集中

b光伏组件朝向一致

c山体坡度基本为南向

集中型逆变器应用实例 

2）组串型逆变器应用实例：

a布置场地地形复杂

b阵列布置较为分散

c光伏方阵容量差异大

d光伏组件朝向各异

组串型逆变器应用实例

下图是两套完整的工程方案，一个集中型、一个组串型。这个表格中计算出来的组串比集中式总的系统效率大约提升了3个点。

山地光伏电站不同逆变器方案效率分析图

3.山地光伏电站支架形式选择

山地光伏电站支架主要采用固定式安装，安装方式主要包括单立柱光伏支架、单立柱抱箍光伏支架、双立柱光伏支架，各种支架具体区别如下表所示：

4.山地光伏电站支架施工方案

由于山区地形起伏较大，对光伏支架的安装带来极大的麻烦，尤其是保证光伏组件倾角一致的条件下，对前、后立柱的调节要求较高，故山区电站支架应具有较大范围的调节能力。一般采用以下措施：

1）设计典型的光伏支架形式，根据地形及总图布置，施工人员现场对前、后立柱进行下料。前、后立柱通过后穿孔的方式进行连接。

2）在一些山地光伏电站设计中，可根据地形图进行前、后立柱高度分组设计，提供各立柱分组长度，减少钢构件在现场施工的工序，最大限度的减少钢构件的浪费。

3）采用单立柱光伏支架，可减少部分现场调节的工程量。

5.山地光伏电站集电线路设计方案

1）电缆直埋方案

本方案为经济性最好方案，但对于山地光伏电站来说，仅限于图层较厚，可以开挖的情况。

2） 电缆沿桥架敷设方案

本方案为经济性较好方案，适用于地表无法开挖、地表岩石的情况。

3）电缆架空敷设

本方案经济型一般方案，一般采用钢杆形式架空敷设，主要适用于山体情况较复杂，且光伏阵列布置分散的情况。

沿桥架敷设方式

架空敷设方式

三 关于山地光伏电站的几点总结

一是大自然的鬼斧神工，不应一概否定也不应简单应付，精细分析，既要吃肉、也能啃骨头，最大限度榨取地形的“剩余价值”；

二是运用三维地形阴影遮挡分析，将看似复杂凌乱的山地梳理出头绪，分区块设计和评估；

三是山地光伏电站设计中应重点分析阴影变化规律，根据太阳小时变化规律、地形东西坡变化规律及度电成本的分析，提出最优发电间距及倾角。

本文资料采用：《复杂山地光伏设计之细节分享》；《建设山地光伏电站必须要掌握六大要点》。

希望小岛的回答能帮到您，如果您觉得满意，请麻烦您高抬贵手帮小岛采纳哟，祝您及您的家人永远幸福安康！

1、输入电流与功率符合逆变器的输入要求；

2、光伏组件开口电压符合极限的天气要求；

3、直流电压符合《低压配电设计规范》的压降要求；

4、防雷接地符合《建筑物防雷设计规范》的要求；

5、电缆选型符合截流量的要求；

6、建筑物的荷载符合结构规范的要求；

总之，这不是几句话就能说清楚的，我就是专业设计各类光伏电站的，遇到具体问题可以私信我。

1MW 屋顶光伏电站年发电量计算

1）1MW 屋顶光伏电站所需电池板面积

一块235MW 的多晶电池板面积1.65*0.992=1.6368㎡，1MW 需要1000000/235=4255.32块电池，电池板总面积

1.6368*4255.32=6965㎡

2）年平均太阳辐射总量计算

上海倾角等于当地纬度斜面上的太阳总辐射月平均日辐照量H

由于太阳能电池组件铺设斜度正好与当地纬度相同，所以在计算辐照量时可以直接采用表中所列数据(2月份以2 8天记) 。

年平均太阳辐射总量=Σ(月平均日辐照量×当月天数)

结算结果为5 5 5 5．3 3 9 MJ／(m 2·a) 。

3）理论年发电量=年平均太阳辐射总量*电池总面积*

光电转换效率=5555.339*6965*17.5%

=6771263.8MJ=6771263.8*0.28KWH=1895953.86KWH =189.6万度

4）实际发电效率

太阳电池板输出的直流功率是太阳电池板的标称功率。在现场运行的太阳电池板往往达不到标准测试条件，输出的允许偏差是5％，因此，在分析太阳电池板输出功率时要考虑到0．9 5的影响系数。

随着光伏组件温度的升高，组f ：l 二输出的功率就会下降。对于晶体硅组件，当光伏组件内部的温度达到5 0-7 5℃时，它的输出功率降为额定时的8 9％，在分析太阳电池板输出功率时要考虑到0．8 9的影响系数。

光伏组件表面灰尘的累积，会影响辐射到电池板表面的太阳辐射强度，同样会影响太阳电池板的输出功率。据相关文献报道，此因素会对光伏组件的输出产生7％的影响，在分析太阳电池板输出功率时要考虑到0．9 3的影响系数。

由于太阳辐射的不均匀性，光伏组件的输出几乎不可能同时达到最大功率输出，

因此光伏阵列的输出功率要低于各个组件的标称功率之和。

另外，还有光伏组件的不匹配性和板问连线损失等，这些因素影响太阳电池板输出功率的系数按0．9 5计算。

并网光伏电站考虑安装角度因素折算后的效率为0．8 8。

所以实际发电效率为O ．9 5 * 0．8 9 * 0．9 3* 0．9 5 X*0．8 8=6 5．7％。

5）系统实际年发电量=理论年发电量*实际发电效率 =189.6*0.9 5 * 0．8 9 *0．9 3* 0．9 5 * 0．8 8=189.6*6 5．7％=124.56万度

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有。

1、光伏发电站设计应综合考虑日照条件、土地和建筑条件、安装和运输条件等因素，并应满足安全可靠、经济适用、环保、美观、便于安装和维护的要求。

2、光伏发电站设计在满足安全性和可靠性的同时，应优先采用新技术、新工艺、新设备、新材料。

3、大、中型光伏发电站内宜装设太阳能辐射现场观测装置。

4、光伏发电站的系统配置应保证输出电力的电能质量符合国家现行相关标准的规定。

5、接人公用电网的光伏发电站应安装经当地质量技术监管机构认可的电能计量装置，并经校验合格后投入使用。

6、建筑物上安装的光伏发电系统，不得降低相邻建筑物的日照标准。

7、在既有建筑物上增设光伏发电系统，必须进行建筑物结构和电气的安全复核，并应满足建筑结构及电气的安全性要求。

8、光伏发电站设计时应对站址及其周围区域的工程地质情况进行勘探和调查，查明站址的地形地貌特征、结构和主要地层的分布及物理力学性质、地下水条件等。

9、光伏发电站中的所有设备和部件，应符合国家现行相关标准的规定，主要设备应通过国家批准的认证机构的产品认证。