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屋頂分布式光伏發電設計建設優化要點分析

Label 發布於:2018-01-03 11:03:31 瀏覽:455【次】

一、屋頂分布式光伏發電發展趨勢

屋頂分布式光伏發電,是指利用已建或新建建築物屋頂,做為光伏發電的承載體。屋頂分布式光伏發電,近一兩年,發展成井噴形勢,預計到2020年,光伏裝機容量將達到150GW,平均每年以20GW的裝機容量遞增,而分布式光伏的占比,將提升到40%。其原因主要為:

 

1、西部大型地麵電站麵臨棄光、限電現象

2、土地資源日漸稀缺,而地麵電站是土地占用量比較大的建設項目

3、國家電價政策的影響:2017年“630”之後並網的電站。電價下調,而分布式的補貼政策不變。

4、完美實現“自發自用,就地消納餘”對改善能源結構起到強勁帶動作用。

 

二、分布式光伏電站技術優化尤顯重要

分布式電站,因單體容量較小,相對於地麵電站,業內普遍對技術層麵的關注度較低,而我認為,正是由於屋頂電站,是利用原屋頂進行建設,項目增加了特殊元素,要充分的利用可用屋頂,在有限的空間內實現容量、發電量、收益率的最大化,技術的全方位優化、先進設計理念的滲透、完善的施工組織管理尤顯重要!

 

一個優秀的設計院,一定要在分布式的設計各環節進行優化,提升係統效率,為後期的運維提供完善的解決方案。

 

三、屋頂分布式電站踏勘要素

1、準確的評估

很多業主投資屋頂光伏電站時,都會非常關注屋頂光伏的可行性、裝機容量、投資收益、合作模式的等問題,而分布式屋頂光伏勘察屬於項目的前期工作,通過實地勘察,搜集屋頂相關資料,為後續設計最優方案和投資收益分析做準備。專業的踏勘記錄是對屋麵電站進行評估的一個重要因素。前期對屋頂電站踏勘總結起來主要包括以下幾個要素:

 

(1)廠房建設年限;(2)屋麵狀況;(3)屋麵板類型;(4)彩鋼板鏽蝕情況;(5)電網接入距離;(6)原廠房設計資料、用電負荷等。並且根據所得到的匯總信息形成以下一個表格,對該屋麵進行評價。

 

這是我院采用的對屋頂評估的表格,供大家參考

 

2、先進設備的應用

 

要了解每一個屋頂的真實情況,必須進行現場踏勘,光伏電站現場踏勘一般采用GPS定位,拍現場照片,測量屋頂突出物的方式取得前期初步成果。GPS定位一般用於從穀歌地球當中得到實際廠房定位關係,拍照片可以真實反映廠房的現階段的狀況,測量屋頂突出物可以為後續的組件圖紙提供依據。今年,我院新引進了無人機航拍屋頂,能夠清晰、快速的對屋頂進行分析。

 

四、屋頂分布式電站選址建議

1、首先注意原廠房的設計使用功能。

根據《建築防火設計規範》GB50016-2014,生產車間以及存儲倉庫的火災危險等級可以分為甲、乙、丙、丁、戊類,由於甲、乙類廠房及倉庫火災危險等級較高,因此嚴禁在該類廠房上部建設光伏電站,丙類廠房和倉庫可以根據下部廠房的使用功能並且結合生產工藝綜合確定,丁、戊類廠房可以作為電站的建設地點。 

 

2、臨建廠房禁止建設光伏電站。

 

根據規範要求建築的設計使用年限1、臨時性結構5年;2、易於替換結構構件25年;普通房屋和構築物50年;4、紀念性和特別重要的建築結構100年。 

 

光伏電站設計使用壽命為25年,臨建結構不能滿足電站設計的使用耐久性的要求,因此臨建建築物和構築物不能進行光伏電站的建設。尤其是廠區內建設的一些臨時通道,臨時車棚等建築。

 

3、廠房的使用壽命已經大於10,並且屋頂彩鋼板鏽蝕嚴重或者防水層破漏水較為嚴重,對於這樣的廠房要慎重選擇。

 

 

 

4、選擇廠房的結構承載能力滿足光伏電站建設承載力要求。根據《光伏電站設計規範》GB50797-2012的3.0.7的要求,在既有建築物上麵增設光伏發電係統,必須進行建築物結構和電氣的複核,並應滿足建築物結構及電氣的安全要求。

 

 

根據該規範10.1.4要求,在既有建築物上麵增設光伏發電係統的時候,應根據建築物的種類分別按照《工業建築可靠性鑒定標準》GB50144和《民用建築可靠性鑒定標準》GB50292的規定進行可靠性鑒定。

 

位於抗震設防烈度為6~9度地區的建築還應該根據其設防烈度、抗震設防類別、後續使用年限和結構類型,按照《建築抗震鑒定標準》GB50023的規定進行抗震鑒定。

 

5、適宜建設電站的屋麵形式。

 

(1)滿足前麵四條所提出的要求。

(2)屋麵彩鋼板形式為角馳型或者直立鎖邊型彩鋼板

(3)混凝土屋麵防水良好。

(4)屋麵突出物、遮擋物較少

 

五、屋頂分布式電站建設要點分析

1、鋼筋混凝土屋麵

鋼筋混凝土屋麵分為上人屋麵和不上人屋麵,上人屋麵多為平屋麵,不上人屋麵中平屋麵與坡屋麵均常見。平屋麵的廠房結構形式多為鋼筋混凝土框架結構,排水坡度多為材料找坡2%;坡屋麵的廠房結構形式多為鋼筋混凝土排架結構,常見坡度為10%

 

其中框架結構屋麵形式多為框梁或混凝土次梁上鋪混凝土板或現澆鋼筋混凝土板;排架結構屋麵形式多為混凝土屋麵梁上鋪設預製鋼筋混凝土屋麵板。上人屋麵的屋麵活荷載多為2.0kN/m2,不上人屋麵的屋麵活荷載多為0.5kN/m2。根據屋麵防水形式的不同,屋麵又分為柔性防水屋麵(防水層外露)和剛性防水屋麵(防水層在內部,外表麵多為40厚細石混凝土)。

 

對不同結構形式的廠房及不同防水形式的屋麵,支架設計采用不同的設計方案。對於鋼筋混凝土屋麵,光伏組件可沿屋麵坡度平行鋪設,也可設計成一定傾角的方式布置。

 

光伏電站同鋼筋混凝土屋麵結構的連接方式主要有(1)混凝土配重、(2)植筋連接、(3)結構膠連接。

 

2、彩鋼板形式屋麵 

 

光伏電站同鋼筋混凝土屋麵結構的連接方式主要有(1)通過光伏專用夾具連接(2)通過鉚釘固定或者冷焊連接。彩鋼板屋麵一般原廠房設計恒荷載多為0.3KN/㎡,屋頂光伏電站滿布荷載為0.15KN/㎡。

 

3、屋頂分布式電站設備選型

 

屋頂分布式光伏電站設備按照安全、可靠、經濟、靈活的原則選型。

安全性:設備需滿足相關設計規範,保證操作、運行的安全可靠,對可能出現的誤操作具備安全保護功能。

可靠性:設備需具備可靠連續運行能力和故障時可靠斷開故障的能力。

經濟性:設備選擇需考慮經濟指標(包括降低損耗、減少投資等),保證項目的盈利能力。

靈活性:設備選擇需考慮運行維護方便靈活,減少維護成本和時間,方便後期擴建。

 

4、分布式光伏電站主要電氣設備

 

分布式光伏電站主要電氣設備有逆變器、升壓變、匯流箱、開關櫃等。

 

逆變器

逆變器主要有組串式逆變器和集中式逆變器

 

1)組串式逆變器具有單機功率小,應用靈活,多路MPPT,有效改善失配,減少發電量損失等優點,但是單位容量價格較高。適合分散布置,傾角變化較多的光伏電站。

2)集中式逆變器具有方便後期維護檢修,單位容量價格較低的優點,但MPPT路數較少。適用於集中布置傾角一致的光伏陣列。

 

升壓變

光伏電站升壓變布置於陣列區,多采用箱式變電站。目前箱式變電站使用較多的有美變(油變)和歐變(幹變)兩種。

 

匯流箱

匯流箱主要有交流匯流箱(配合組串逆變器陣列使用)和直流匯流箱(配合集中式逆變器使用)兩種。

 

開關櫃(並網櫃)

開關櫃根據並網電壓不同分為低壓櫃和高壓櫃。並網開關櫃選擇應滿足並網要求、運行可靠、操作方便。

 

六、屋頂電站建設特殊性

1、輕鋼屋麵的光伏電站尤其要注重原建築物的結構安全性。

2、輕鋼屋麵更應注重檢修運維通道的規劃設計,設計檢修步道。

3、設計前期應進行結構和電氣安全複核,並評估廠區的電力消納情況,確定合適的並網方式。

4、對卷材防水屋麵,在每個配重塊下應設置了防水加強層;規劃施工通道,通道鋪設耐踩壓草氈,避免施工時破壞屋頂防水層;並且,施工時及時將配重塊安放就位,嚴禁出現屋麵堆載的情況。

5、對於藥廠、糧庫等特殊廠區,要特別注意施工組織和消防等問題。

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