範文升1張宇2
（1. 淄博市規劃設計研究院 山東淄博255000
2.安科瑞電氣股份有限公司  上海201801）

摘要：光guang伏fu發fa電dian項xiang目mu作zuo為wei新xin能neng源yuan的de代dai表biao，是shi我wo國guo可ke持chi續xu發fa展zhan能neng源yuan戰zhan略lve規gui劃hua，光guang伏fu建jian築zhu一yi體ti化hua同tong時shi對dui推tui進jin太tai陽yang能neng利li用yong及ji光guang伏fu電dian池chi組zu件jian產chan業ye的de發fa展zhan進jin程cheng具ju有you非fei常chang重zhong大da的de示shi範fan意yi義yi，可ke充chong分fen促cu進jin光guang伏fu行xing業ye的de發fa展zhan，大da規gui模mo帶dai動dong就jiu業ye

，其qi經jing濟ji、環(huan)保(bao)等(deng)效(xiao)益(yi)顯(xian)著(zhu)。以(yi)實(shi)際(ji)項(xiang)目(mu)工(gong)程(cheng)為(wei)例(li)簡(jian)要(yao)介(jie)紹(shao)了(le)整(zheng)套(tao)光(guang)伏(fu)電(dian)站(zhan)的(de)係(xi)統(tong)組(zu)成(cheng)，對(dui)光(guang)伏(fu)電(dian)站(zhan)的(de)發(fa)電(dian)量(liang)和(he)經(jing)濟(ji)效(xiao)益(yi)進(jin)行(xing)分(fen)析(xi)
，同(tong)時(shi)對(dui)項(xiang)目(mu)風(feng)險(xian)進(jin)行(xing)了(le)分(fen)析(xi)。
關鍵詞：光伏發電
；光伏係統；項目發電量

；項目收益分析

1.引言
   光guang伏fu建jian築zhu一yi體ti化hua是shi應ying用yong太tai陽yang能neng發fa電dian的de一yi種zhong新xin概gai念nian，簡jian而er言yan之zhi
，就jiu是shi將jiang太tai陽yang能neng光guang伏fu發fa電dian方fang陣zhen安an裝zhuang在zai建jian築zhu的de圍wei護hu結jie構gou外wai表biao麵mian來lai提ti供gong電dian力li。光guang伏fu電dian池chi組zu件jian與yu建jian築zhu物wu完wan美mei結jie合he，所suo發fa電dian能neng並bing入ru電dian網wang
，節jie約yue資zi源yuan並bing能neng獲huo得de經jing濟ji效xiao益yi，而er且qie光guang伏fu電dian站zhan投tou資zi省sheng
、見效快、運行成本低
、資金風險小。
   本ben設she計ji項xiang目mu是shi利li用yong江jiang陰yin某mou工gong廠chang辦ban公gong樓lou空kong閑xian屋wu頂ding建jian設she屋wu頂ding太tai陽yang能neng光guang電dian建jian築zhu項xiang目mu。依yi據ju最zui先xian進jin的de光guang伏fu建jian築zhu一yi體ti化hua的de技ji術shu
，將jiang太tai陽yang能neng發fa電dian站zhan與yu建jian築zhu本ben身shen完wan美mei地di結jie合he在zai一yi起qi。
   項目總的裝機容量為66.3kWp（即光伏電站電池組件的峰值功率）
，采用的是高效的多晶矽組件電池板,使用壽命在25年以上
；光伏係統所發的電全部並入最近的400V變電站
，並網使用（配置雙向計量電表）。
   項目實際裝機容量為66.3kWp，25年均發電量為6.33萬度電，年均節約標準煤24.64噸，年CO2節排8.84噸。
2.項目概述
2.1地理位置
   江陰市位於北緯31°、東經120°附近，屬北亞熱帶季風性濕潤氣候，年平均氣溫16.7℃，年降雨量1040.7毫米。全境地勢平緩，平均海拔6米左右。太陽年輻射總量115.7千卡/平方厘米。一年中太陽輻射月總量以7月和8月最多
，分別為13.5千卡/平方厘米和13.7千卡/平方厘米
；12月和1月最少
，均為6.3千卡/平方厘米。
2.2 建築類型和電站規模
   本設計項目的辦公樓整體南北走向，樓頂屋麵為混凝土水泥上人屋麵，東
、西
、南側均無明顯高大的近距離建築物遮擋，屋麵載重符合要求，完全可以在屋頂架設太陽能光伏組件。
   根據客戶提供的相關圖紙和實地勘察
，其廠房屋頂上建設分布式光伏電站可安裝總容量為66.3kWp。
3.技術方案設計
3.1係統構成

圖1 並網點光伏電站係統原理構架

3.2組件安裝方式
   組件安裝傾角不同，每平方米的輻射度也會不同，現場光伏組件以25度左右的傾角安裝在水泥屋頂上。
3.3係統主要元器件
   光伏並網發電係統由太陽電池組件、組串式光伏並網逆變器、交流彙流箱
、交流並網櫃和係統的通訊監控裝置組成。
   66.3kWp並網光伏發電站主要組成如下：太陽能電池組件采用260塊HR-255Wp晶體矽組件
；支架采用陽極氧化的鋁合金材料
；光伏並網逆變器采用3台逆變器
；交流彙流箱采用1台AZX-H彙流箱
；交流並網櫃采用一台AZG-B並網櫃；係統的通訊監控裝置設計采用光伏電站綜合監控係統。
3.3.1 組件
   根據總裝機容量和各區屋麵實際情況本期光伏電站為66.3kWp，應該選取260塊255WP組(zu)件(jian)。太(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)池(chi)組(zu)件(jian)應(ying)具(ju)有(you)非(fei)常(chang)好(hao)的(de)耐(nai)侯(hou)性(xing)，能(neng)在(zai)室(shi)外(wai)嚴(yan)酷(ku)的(de)條(tiao)件(jian)下(xia)長(chang)期(qi)穩(wen)定(ding)可(ke)靠(kao)運(yun)行(xing)，應(ying)同(tong)時(shi)具(ju)有(you)高(gao)的(de)轉(zhuan)換(huan)效(xiao)率(lv)和(he)廉(lian)價(jia)。選(xuan)擇(ze)優(you)質(zhi)高(gao)效(xiao)的(de)太(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)池(chi)組(zu)件(jian)是(shi)並(bing)網(wang)光(guang)伏(fu)電(dian)站(zhan)可(ke)靠(kao)運(yun)行(xing)且(qie)提(ti)高(gao)發(fa)電(dian)量(liang)的(de)關(guan)鍵(jian)之(zhi)一(yi)。
   本項目組件采用HR-255Wp係列：cikuanzujianwaiguanyuncheng，jiegouqingqiaojiangu，juyoulianghaodekangfengxuegongneng。biankuangdailiushuicao，kefangzhizujianjishui，bimianbiankuangjiebingbaolie。biankuangyanghuamojiaohou
，nengmanzuelietiaojianxiadeshiyongyaoqiu，tebieshiyanwuqihoudeshiyongyaoqiu。
3.3.2 逆變器
   選用ASI係列光伏並網逆變器。ASI係列采用高效率、小型化低頻隔離變壓器設計以及高性能低功耗功率器件，更安全可靠。

   ASI係列光伏並網逆變器參數見表1。
3.3.3交流彙流箱
   在光伏發電係統中
，數量龐大的光伏電池組件進行串並組合達到需要的電壓電流值，以使發電效率達到最佳。AZX-H係(xi)列(lie)智(zhi)能(neng)光(guang)伏(fu)彙(hui)流(liu)箱(xiang)主(zhu)要(yao)作(zuo)用(yong)就(jiu)是(shi)對(dui)光(guang)伏(fu)電(dian)池(chi)陣(zhen)列(lie)的(de)輸(shu)入(ru)進(jin)行(xing)一(yi)級(ji)彙(hui)流(liu)，用(yong)於(yu)減(jian)少(shao)光(guang)電(dian)池(chi)陣(zhen)列(lie)接(jie)入(ru)到(dao)逆(ni)變(bian)器(qi)的(de)連(lian)線(xian)
，優(you)化(hua)係(xi)統(tong)結(jie)構(gou)
，提(ti)高(gao)可(ke)靠(kao)性(xing)和(he)可(ke)維(wei)護(hu)性(xing)。
3.3.4計量裝置
   計(ji)量(liang)裝(zhuang)置(zhi)有(you)供(gong)電(dian)局(ju)提(ti)供(gong)專(zhuan)用(yong)計(ji)量(liang)
，帶(dai)通(tong)訊(xun)功(gong)能(neng)，需(xu)要(yao)數(shu)據(ju)上(shang)傳(chuan)。計(ji)量(liang)裝(zhuang)置(zhi)安(an)裝(zhuang)於(yu)交(jiao)流(liu)配(pei)電(dian)櫃(gui)中(zhong)。交(jiao)流(liu)配(pei)電(dian)櫃(gui)中(zhong)留(liu)好(hao)安(an)裝(zhuang)位(wei)置(zhi)及(ji)二(er)次(ci)接(jie)線(xian)和(he)通(tong)信(xin)線(xian)。
3.3.5係統的通訊監控裝置
   並網型光伏發電係統監控軟件是安科瑞電氣股份有限公司麵向並網光伏發電的遠程監控軟件，它以現場總線技術、以太網技術
、無線通訊技術、計算機技術為基礎，采用先進技術開發的監測
、控製和管理係統

，具有組態功能、控製功能、報警功能、調試診斷、報表及曲線功能
，係統拓展方便。該軟件集成光伏發電係統和電能管理係統監控功能，對光伏發電係統進行遠程實時監控、統計分析、曆史事件記錄
，同時還可直接將配電監控係統接入
，進行集中監控。
   本項目可在辦公室安裝後台監控係統。通過光伏發電係統監控軟件對太陽能發電係統進行監測
、控製和管理。
4.安裝設計
   光伏組件安裝之前，標示好基座預製件的位置
，安放好基座預製件。將光伏支架安裝固定在基座預製件上。光伏支架按10級台風和50年一遇雪載荷要求設計。結合本地的太陽能輻射情況最大限度的利用好太陽能
，本期工程光伏組件安裝角度為25度。項目采用20塊255W組件接成一串，總計13串光伏組串，其中2台20KW逆變器各接入4串組件。1台25KW逆變器接入5串光伏組件。組串全部接入逆變器後，由逆變器輸出端的電纜進行彙入交流彙流箱。
   太(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)池(chi)板(ban)金(jin)屬(shu)固(gu)定(ding)架(jia)上(shang)連(lian)接(jie)屋(wu)頂(ding)原(yuan)有(you)避(bi)雷(lei)網(wang)作(zuo)為(wei)保(bao)護(hu)。防(fang)止(zhi)太(tai)陽(yang)電(dian)池(chi)板(ban)方(fang)陣(zhen)設(she)備(bei)遭(zao)直(zhi)接(jie)雷(lei)擊(ji)。太(tai)陽(yang)電(dian)池(chi)方(fang)陣(zhen)通(tong)過(guo)電(dian)纜(lan)接(jie)入(ru)組(zu)串(chuan)式(shi)逆(ni)變(bian)器(qi)
，逆(ni)變(bian)器(qi)采(cai)用(yong)壓(ya)敏(min)保(bao)護(hu)裝(zhuang)置(zhi)可(ke)有(you)效(xiao)地(di)避(bi)免(mian)雷(lei)擊(ji)導(dao)致(zhi)設(she)備(bei)的(de)損(sun)壞(huai)。
   配電房主要實現各種保護和計量
、接(jie)入(ru)變(bian)壓(ya)器(qi)，通(tong)過(guo)低(di)壓(ya)室(shi)中(zhong)的(de)交(jiao)流(liu)配(pei)電(dian)櫃(gui)進(jin)行(xing)並(bing)網(wang)。配(pei)電(dian)室(shi)應(ying)該(gai)保(bao)持(chi)整(zheng)齊(qi)清(qing)潔(jie)，及(ji)良(liang)好(hao)的(de)通(tong)風(feng)散(san)熱(re)環(huan)境(jing)
，設(she)備(bei)上(shang)的(de)灰(hui)塵(chen)和(he)汙(wu)物(wu)應(ying)及(ji)時(shi)清(qing)理(li)。變(bian)壓(ya)器(qi)低(di)壓(ya)櫃(gui)邊(bian)增(zeng)加(jia)交(jiao)流(liu)並(bing)網(wang)櫃(gui)。交(jiao)流(liu)並(bing)網(wang)櫃(gui)母(mu)排(pai)與(yu)變(bian)壓(ya)器(qi)低(di)壓(ya)櫃(gui)母(mu)排(pai)拚(pin)接(jie)，櫃(gui)內(nei)安(an)裝(zhuang)一(yi)隻(zhi)進(jin)線(xian)斷(duan)路(lu)器(qi)，用(yong)於(yu)線(xian)路(lu)保(bao)護(hu)。
5.項目發電量及社會效益分析
5.1係統效率
   光伏發電係統效率受很多因素的影響，包括：當地溫度、汙染情況、光伏組件安裝傾角
、方位角、光伏發電係統年利用率

、太陽電池組件轉換效率
、周圍障礙物遮光、逆變損失以及光伏電站線損等。將計算方法簡化後，光伏發電並網係統的總效率以下幾個部分組成。
   1）光伏電廠占地麵積大，直流側電壓高，電流小，導線有一定的損耗，根據規範本工程此處損耗值按2%設計。
   2）大量的太陽能電池組件之間存在一定的特性差異，不一致性損失係數為3%。
   3）考慮太陽能電池組件表麵即使清理仍存在一定的積灰

，遮擋損失係數為4%。
   4）光伏並網逆變器轉換效率：光伏並網逆變器輸出的交流電功率與直流輸入功率之比，效率取96%計算。
   5）早晚不可利用太陽能輻射損失係數為4%。
   6）光伏電池的溫度影響係數按1.8%考慮。
   7）並考慮當地氣候變化及各種不利因素的影響

，根據經驗此處不可預見因素損失係數為6.8198%。
   8）係統總效率為：η總＝η1×η2×η3×η4×η5×η6×η7、
＝（1-2%）×（1-3%）×（1-4%）×96%×（1-4%）×（1-1.8%）×（1-6.8198%）
≈77%
5.2 發電量計算
5.2.1太陽能月輻射量
   根據《中國氣象輻射資料年冊》提供的資料，江蘇地區各月太陽能輻射量資料見表2：

5.2.2年發電量計算
   首年的發電量=裝機容量X輻照量 X係統效率
   以日射量來估算發電量。
   a、光伏陣列效率η1：
   光伏陣列在1000W/m2太陽能輻射強度下，實際的直流輸出功率與標稱功率之比。
   光伏陣列在能量轉換與傳輸過程中的損失包括：① 組件匹配損失：對於精心設計
、精心施工的係統，約有4%的損失

；
   ② 太陽輻射損失：包括組件表麵塵埃遮擋及不可利用的低、弱太陽輻射損失
，取值5%；
   ③ 偏離最大功率點損失：如溫度的影響、最大功率點跟蹤（MPPT）精度等。取值2-4%；
   ④ 直流線路損失：按有關規定，應小於1-3%。
   取：η1=96%×95%×98%×98%=87.6%
   b、逆變器的轉換效率η2：
   一般並網逆變器效率在94%以上，取94%;逆變器輸出的交流電功率與直流輸入功率之比。
   C、交流並網效率η3：
   若不經過高壓電網的傳輸
，效率可取η3=1
   係統總效率η=η1×η2×η3=87.6%×94%×1=82.3%
   係統第一年發電量（EP）=PAS×HA×η×365
   PAS：太陽光伏陣列容量
   HA：當地平均日射量（kwh/㎡/day）
   η: 係統總效率
   本項目光伏電站組件在水泥屋麵正南25度安裝，按光伏板使用25年計算，考慮到光伏電池板及相關部件的損耗
，剩下24年按照每年0.8%遞減計算。本工程年平均發電量為6.33萬度,25年總發電量約158.28萬度。
5.2.3  項目產生經濟效益和係統環境效益
   根據上述發電量情況，結合公司的工業用電價格及國家補貼等，本項目在25年的使用周期內，具有可觀的經濟效益，具體為：項目總投資約8元/W
，總投資金額約53萬元。按光伏發電的90%自用
，10%上網。每年的年總收入為8.61萬元。年投資收益率為16.24%。
   經濟效益方麵：根據發電量和投入的建設成本結合實際用電情況
、在不考慮電費上漲、設備維護更換等因數的基礎上，預計6.16年左右收回投資成本，25年產生經濟效益約為203.83萬元。
   環境效益方麵：根據目前我國發電煤耗為平均390克標煤/度計算。預計25年總節約標煤：158.25萬度×390克/度=616噸標準煤。預計25年減排CO2：1582500kWh×1.4kg CO2/kWh=221噸、減少排放SO2約12.37噸、減少排放NOx約4.29噸，具有較大的環境和社會效益。
5.3社會效益
   江(jiang)陰(yin)地(di)區(qu)太(tai)陽(yang)能(neng)資(zi)源(yuan)儲(chu)量(liang)豐(feng)富(fu)，大(da)力(li)發(fa)展(zhan)太(tai)陽(yang)能(neng)具(ju)有(you)顯(xian)著(zhu)的(de)社(she)會(hui)效(xiao)益(yi)。不(bu)僅(jin)可(ke)改(gai)善(shan)能(neng)源(yuan)結(jie)構(gou)的(de)不(bu)合(he)理(li)，增(zeng)加(jia)新(xin)能(neng)源(yuan)在(zai)電(dian)網(wang)中(zhong)的(de)份(fen)額(e)。同(tong)時(shi)能(neng)緩(huan)解(jie)當(dang)地(di)電(dian)力(li)供(gong)需(xu)的(de)緊(jin)張(zhang)狀(zhuang)況(kuang)，帶(dai)動(dong)當(dang)地(di)的(de)勞(lao)動(dong)就(jiu)業(ye)，對(dui)發(fa)展(zhan)當(dang)地(di)經(jing)濟(ji)具(ju)有(you)深(shen)遠(yuan)的(de)意(yi)義(yi)。
6
、項目風險分析
   光伏係統主要設備品質優良，其中太陽板壽命25年以上，控製器、逆變器壽命10年(nian)以(yi)上(shang)。並(bing)網(wang)逆(ni)變(bian)器(qi)和(he)配(pei)電(dian)係(xi)統(tong)
，具(ju)有(you)完(wan)善(shan)的(de)各(ge)類(lei)故(gu)障(zhang)與(yu)事(shi)故(gu)的(de)保(bao)護(hu)功(gong)能(neng)確(que)保(bao)人(ren)身(shen)與(yu)電(dian)網(wang)和(he)光(guang)伏(fu)係(xi)統(tong)的(de)設(she)備(bei)安(an)全(quan)。係(xi)統(tong)的(de)設(she)備(bei)可(ke)以(yi)采(cai)用(yong)焊(han)接(jie)、專zhuan用yong螺luo栓shuan連lian接jie，隻zhi有you專zhuan業ye工gong具ju才cai能neng打da開kai
，可ke以yi起qi到dao一yi定ding的de安an全quan和he防fang盜dao作zuo用yong。對dui於yu電dian氣qi安an全quan
，因yin為wei帶dai電dian部bu位wei密mi封feng，線xian纜lan暗an敷fu，關guan鍵jian部bu位wei帶dai有you警jing示shi標biao識shi
，因yin此ci隻zhi要yao安an裝zhuang操cao作zuo手shou冊ce規gui範fan使shi用yong，就jiu不bu會hui出chu現xian其qi它ta安an全quan問wen題ti。
   本ben太tai陽yang能neng光guang伏fu屋wu頂ding係xi統tong由you專zhuan業ye電dian力li係xi統tong專zhuan業ye機ji構gou聯lian合he優you化hua設she計ji，具ju有you很hen高gao的de可ke靠kao性xing和he性xing價jia比bi。故gu光guang伏fu屋wu頂ding係xi統tong穩wen定ding可ke靠kao
，不bu會hui對dui人ren身shen及ji房fang屋wu構gou成cheng任ren何he危wei險xian，安an全quan可ke靠kao。具ju體ti有you以yi下xia幾ji點dian：
   1）wudinganzhuangtaiyangnengguangfuxitong
，zhichengxigoujianjijichuyouxiaoanzhuangzaichengzhongqiangshang，tongshiguangfuxitongduiwumiandechengzhongnengliyaoqiujiaoxiao，youyuguangfuzujianjizhichengxitongdezaihe≤25kg/m2
，該建築屋麵鋪設光伏組件完全能滿足該屋麵原設計承重要求。
   2）kaolvdaozaiwudinganzhuangtaiyangnengguangfuxitongshi
，duizhichengxigoujianjijichuyouxiaoanzhuangzaichengzhongqiangshang，bingduiwumiandefangshuicengjinxingbiyaodechuli
，quebaozaiwudinganzhuangshangtaiyangnengguangfuxitong，wumianbuhuichuxianshenloudengwenti。
   3）在屋麵安裝光伏組件時，充分考慮和屋簷有足夠的安全距離
，確保在安裝


、施工及大風天氣的影響
，采取有效的防護措施安裝結構
，防止組件脫落。
   4）考慮建築物的整體建築外觀要求，實現與建築的有效結合，使其不影響建築物的整體外觀形象。
7、結語
   本項目工程按選定的地址利用既有廠區辦公樓建築屋頂，以25度傾角方式架設多晶矽電池組件裝機總容量為66.3kWp。工程動態總投資約為53萬元，25年經濟壽命期內年平均年上網電量約為6.33萬kW²h。
本工程的建設對優化能源結構
、保護環境，減少溫室氣體排放、推廣太陽能利用和推進光伏產業發展具有非常積極的示範意義，同時也具備較好的社會和環境效益。
   文章來源：《綠色建築》2017年3期。