【摘 要】 光伏发电系统是利用太阳能电池直接将太阳能转换成电能的发电系统。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。本文以某工程光伏发电设计为例，讨论光伏发电系统的施工与调试。 【关键词】 光伏发电；安装；调试 1 光伏发电原理 太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流。这就是光电效应太阳能电池的工作原理。 太阳能发电方式太阳能发电有两种方式：⑴光——热——电转换方式；⑵光——电直接转换方式。 1.1 光——热——电转换方式通过利用太阳辐射产生的热能发电，一般是由太阳能集热器将所吸收的热能转换成工质的蒸气，再驱动汽轮机发电。前一个过程是光——热转换过程；后一个过程是热——电转换过程，与普通的火力发电一样，太阳能热发电的缺点是效率很低而成本很高，估计它的投资至少要比普通火电站贵5～10倍。 1.2 光——电直接转换方式该方式是利用光电效应，将太阳辐射能直接转换成电能，光——电转换的基本装置就是太阳能电池。太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件，是一个半导体光电二极管，当太阳光照到光电二极管上时，光电二极管就会把太阳的光能变成电能，产生电流。当许多个电池串联或并联起来就可以成为有比较大的输出功率的太阳能电池方阵了。太阳能电池是一种大有前途的新型电源，具有永久性、清洁性和灵活性三大优点.太阳能电池寿命长，只要太阳存在，太阳能电池就可以一次投资而长期使用；与火力发电、核能发电相比，太阳能电池不会引起环境污染。 2 光伏发电施工 2.1 施工概况。江苏科技金融大厦工程位于南京市雨花台区南京软件谷。建筑面积64660.36平米，地下二层，地上由2栋高层建筑及裙房组成，地上两栋高层十四层，层高约60米。光伏发电电池板阵列预设于2#楼14层，采用光—电直接转换方式。本工程太阳能光伏系统采用系统联系型，不带储能装置，与低压配电系统联网供电。当系统发电不足时自动切换到市电。系统最大输出功率为20kW。 2.2 气象条件。⑴气候特征。南京属亚热带季风气候；⑵气温。四季分明，年平均温度15.4°C，年极端气温最高39.7°C，最低-13.1°C；⑶降水。雨量充沛，年降水1200毫米；⑷日照及太阳总辐射。南京位处江苏南部，全年平均日照时数为1400～2200小时，标准光照下年平均日照时间（时）为3.1～3.8小时，太阳能年辐射量1163-1393kWh/m2·年。 2.3 施工准备。光伏系统安装前应具备以下条件：⑴设计文件齐备，且已通过论证、审批，并网接入系统已获有关部门批准并备案；⑵施工组织设计与施工方案已经批准；⑶建筑、场地、电源、道路等条件能满足正常施工需要；⑷预留基座、预留孔洞、预埋件、预埋管和相关设施符合设计图样的要求，并已验收合格；⑸制定防触电、防坠落等安全措施。 2.4 施工方法。 2.4.1 测量放线。使用全站仪放线，误差小于10mm；本工程光伏发电电池板阵列预设于2#楼14层，分为A、B、C三个区域，面积约287m2。 2.4.2 基座工程安装。安装光伏组件的支架应设置基座；在屋面结构层上现场砌（浇）筑的基座应进行防水处理，并应符合《屋面工程质量验收规范》GB50207的要求；预制基座应放置平稳、整齐，不得破坏屋面的防水层；钢基座及混凝土基座顶面的预埋件，在支架安装前应涂防腐涂料，并妥善保护；本工程采用混凝土基座，顶面设置预埋钢板及地脚螺丝镀锌防腐处理；预埋钢板与基座之间的空隙，采用细石混凝土填捣密实；预埋件与屋面接地系统采用40×4mm扁钢焊接并做防锈防腐处理。 2.4.3 支架工程安装。安装光伏组件的支架应按设计要求制作。钢结构支架的安装和焊接应符合《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205的要求。 支架应按设计位置要求准确安装在基座上，并与基座可靠固定；钢结构支架焊接完毕，应按设计要求做防腐处理。防腐施工应符合《建筑防腐蚀工程质量检验评定标准》GB50224的要求。 钢结构支架应与建筑物接地系统可靠连接。 本工程发电容量较小，未使用太阳光追踪系统，支架均为固定支架。 支架的材质采用钢质热浸锌材料组成，表面热镀锌的厚度达到80um以上，以确保30年的耐腐蚀能力；支架焊接成型，焊接处牢固可靠，外刷防腐、防锈涂料，确保支架使用寿命；支架支柱与基座顶面钢板采用地脚螺丝连接，牢固可靠，并且方便以后维护时可进行拆卸； 南京位于北纬31°14″至32°37″，支架安装方向为正南方，光伏组件安装倾斜角32°。 2.4.4 光伏组件工程安装。光伏组件强度应满足设计强度要求。 光伏组件上应标有带电警告标识。安装于可上人屋面的光伏系统的场所必须要有人员出入管理制度，并加围栏。 光伏组件应按设计间距整排列齐并可靠地固定在支架或连接件上。光伏组件之间的连接件应便于拆卸和更换。 光伏组件与建筑面层之间应留有安装空间和散热间隙，该间隙不得被施工等杂物填塞。 在屋面上安装光伏组件时，其周边的防水连接构造必须严格按设计要求施工，不得渗漏。 2.4.5 电气系统工程安装。电气装置安装应符合《建筑电气工程施工质量验收规范》GB50303的相关要求。 电缆线路施工应符合《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》GB50168的相关要求。 电气系统接地应符合《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》GB50169的相关要求。 光伏系统直流侧施工时，应标识正、负极性，并宜分别布线。 逆变器、控制器等设备的安装位置周围不宜设置其它无关电气设备或堆放杂物。 穿过屋面或外墙的电线应设防水套管，并有防水密封措施，并布置整齐。 2.4.6 数据监测系统工程安装。环境温度传感器应采用防辐射罩或者通风百叶箱。太阳总辐射传感器应与光伏组件的平面平行，偏差不得超过±2°。 计量设备安装：⑴光伏系统环境温度传感器应安装在光伏组件中心点相同高度的遮阳通风处，距离光伏组件1.5～10m 范围内；⑵组件表面温度传感器应安装在光伏组件背面的中心位置；⑶太阳总辐射传感器应牢固安装在专用的台柱上。要保证台柱受到严重冲击振动（如大风等）时，也不改变传感器的状态。 数据采集装置安装：⑴数据采集装置施工安装应符合《自动化仪表工程施工及验收规范》GB50093中的规定；⑵信号线导体采用屏蔽线；尽量避免与强信号电缆平行走线，必要时使用钢管屏蔽；⑶信号的标识应保持清楚；⑷一个模块的多路模拟量输入信号之间的压差不得大于24V。 数据监测系统安装调试详见《可再生能源建筑应用示范项目数据监测系统技术导则》的相关光伏系统的要求。 3 系统工程检测、调试和试运行 3.1 光伏组件的布线工程完成后，应确认各组件极性、电压、短路电流等，并确认两极是否都没有接地。 3.2 光伏系统安装工程检测。独立光伏系统工程检测，依据IEC62124-2004独立光伏系统-设计验证及产品说明书。 3.3 光伏系统工程安装调试。光伏系统工程安装调试必须按单体调试、分系统调试和整套光伏系统启动调试这三个步骤进行。 3.4 光伏系统工程安装试运行。在完成了以上分部试运以后，应对逆变器、低压电器等分别送电试运行。送电时应核对所送电压等级、相序，特别是低压试运行时应注意空载运行时电压、起动电流及空载电流。在空载不低于1小时以后，检查各部位无不良现象，然后逐步投入各光伏方阵支路实现光伏系统的满负荷试运行，并作好负载试运行电压值、电流值的记录 3.5 在光照充足的情况下，光伏系统经过一个月的试运行，无故障后方可移交管理方正式运行。 4 结语 光伏发电系统具有可靠性高、使用寿命长、不污染环境、能独立发电又能并网运行的优点。所以，在具备条件的工程中推广有着重要的意义和广阔的前景。 |
