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中国设备工程C h i n a P l a n t E n g i n e e r i n
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中国设备工程 2021.04 （下）光伏发电技术以能源的清洁性、建设的便利性，目前，得到了广泛的发展与应用。在光伏发电技术中，多数以并入电网的形式运行，包括大型光伏电站，利用建筑物屋顶或外立面的光伏发电。根据光伏发电容量，以不同的电压等级并入电网，提高了用电的可靠性。 在部分偏远地区，电网的接入较困难。光伏发电多以离网方式（不并入电网）运行，对可靠性有较高要求的用户，多采用光伏+储能形式运行。1 工程背景
某办公楼位于上海市松江区，建筑物尺寸为38.5m× 15.6m ×18.5m，为6层办公建筑。本次做屋顶花园改造，规划在屋顶塔楼设置具有示范作用的光伏发电系统，为屋顶花园用电设备供电。 该办公楼（编号为B 楼），配电间位于于1楼，电源为380V/50Hz，引自同园区A 楼，与电网结算电量的
电能计量表计设在A 楼。
因B 楼供电系统与其他建筑连接，且没有独立的电能计量表户号，按照目前规定，不能办理设置并网式光伏发电系统。因此，设置离网式光伏储能发电系统是比较好的选择。2 离网式光伏储能发电系统2.1 系统构成
如图1所示，离网式光伏储能发电系统由光伏发电组件、控制器、蓄电池、逆变器和交流负载组成。 光伏组件吸收太阳能，转变为直流电能，经逆变器转换为交流电，供交流用电负荷使用。蓄电池作为储能元件，在光照良好时，储存电能；在光照不足时，放电供负载使用，提高了供电可靠性。控制器监测并调整系统运行工况。2.2 用电负荷 本项目用电负荷为屋顶花园观光走廊内空调。多联机空调，设备功率为2.7kW/台，共2台。总用电功率为5.4kW。2.3 系统设计
（1）装机容量计算。根据各地太阳能资源条件和建设成本，我国分为三类太阳能资源区，如表1所示。根据表1浅谈某办公楼离网式光伏储能发电系统设计
孙建鹏
（上海电气电站环保工程有限公司，上海 201199）
摘要：离网式光伏储能发电系统，在不具备电网接入条件的情况下，可以提供很好的用电解决方案。本文针对某办公楼离网式光伏储能发电系统，从项目特点、系统构成、装机容量计算、主要设备选型、设备布置安装、需注意的相关问题、工程量及项目效益等方面进行了论述，给出了较完善的解决方案，并对离网式光伏储能发电系统的发展进行了展望。
关键词：光伏；离网式；储能；蓄电池；设计
中图分类号：TM615 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2021）04（下）-0141-03
可知，上海为III 类资源区，年等效利用小时数按照1200小时考虑。
按照用电负荷每天工作8小时考虑，每天需要用电5.4×8=43.2kWh，则与用电负荷配套的光伏系统装机容量为
：选用高效单晶硅340wp 光伏组件，需39块光伏板，39×340=13.26kW 装机容量Pz=13.26kWp。
如图2
所示，光伏组件布置于东侧塔楼顶部。
图2 光伏组件布置图
（2）蓄电池选型。目前，在光伏储能系统中，多使用铅酸蓄电池，具有较高的性价比。本项目选用12V/200AH 胶体铅酸蓄电池30台。充满后可放电：12×200÷1000×30×0.714=51.408kWh，可以满足用电负荷的使用。
（3）控制器及逆变器选型。最大功率点跟踪控制器气或燃油加热炉稳定得多，因此，可以更有效地控制和监测温度。炉子环境中的氧化、结垢和脱碳也是通过引入气体形成人工环境来控制的，这些气体通常是主要还原性气体的混合物，如一氧化碳(CO)或氢(H 2)。一个折衷炉的关键优点是，零件出来时表面干净，没有氧化物，而且温度控制要好得多。提高炉膛性能的机械附件有转炉、转鼓带式输送机和倾动炉缸机构。由于具有良好的温度控制和环境控制，这些加热炉
经常用作钎焊炉。
参考文献：
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五方通话系统
,2017,(3):30-31.
图1
离网式光伏发电系统原理图
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研究与探索Research and Exploration ·工艺流程与应用
中国设备工程 2021.04 (下)
MPPT（Maximum Power Point Tracking）太阳能控制器，能够实时监测太阳能板的发电电压，并追踪最高电压电流值，使系统以最大功率输出对蓄电池充电。
本项目控制器选用DC120V/120A，最大太阳能输入功率14.4kW 的MPPT 太阳能控制器。
逆变器选用离网型光伏逆变器，功率15kW，380V/50Hz，效率为93%。
如图3所示，蓄电池、控制器、逆变器放置于6层的蓄电池室。12V/200AH 铅酸蓄电池尺寸约522×240×216mm （L ×W ×H），放置于电池架上。电池架每层放置10块蓄电池，共布置3层，尺寸约1450×1150×900mm（L ×W ×H）。
控制器、逆变器和配电箱挂墙布置。
分量信号图3 蓄电池室布置图
（4）汇流箱和配电箱。光伏组件13个一串，共3串，以光伏专用直流电缆，接入汇流箱，经汇流箱再接入逆变器整流为380V、50HZ 交流电。然后，经交流电力电缆，接入配电箱，为用电负荷提供电力。汇流箱布置于光伏组件下方，配电箱在蓄电池室内挂墙布置。
（5）电缆及线槽。本项目直流电缆采用光伏专用PV1-F4mm 2
直流电缆；逆变器到配电箱的交流电缆采用ZR-YJV-0.6/1kV-4×16mm 2，配电箱馈线采用ZR-YJV-0.6/1kV-4×4mm 2。屋面电缆敷设采用100×100mm 热镀锌线槽。
（6）防雷接地。本项目防雷接地利用建筑物原有防雷。接地系统，并在阵列周边敷设一圈25×4mm 热镀锌扁钢作为防雷接地网，与建筑原有防雷接地系统可靠焊接。光伏组件之间采用6mm 2 BVR 导线连接后，采用螺栓与接地扁钢可靠连接。桥架、汇流箱外壳、光伏组件支架均与防雷接地网可靠连接。
蓄电池室内设40×4mm 热镀锌扁钢作为接地干线，与建筑物接地系统连接。控制器、逆变器、蓄电池支架、配电箱外壳均可靠连接于室内接地干线。汇流箱、逆变器、控制器、配电箱内设置浪涌保护器。
（7）支架安装。本项目光伏组件支架，采用底部整体连接方案。在支架底部设置通长连接杆，使单排支架成为整体，并在通长连接杆的两侧，采用化学锚固螺栓，固定与两侧的女儿墙上，增加支架的稳固性。
（8）其他需说明的问题。①12V/200AH 铅酸蓄电池每块重量约55kg，蓄电池架安放处的楼面荷载约为：55×30×9.8/1.45×1.15=9.7kN/m 2，根据GB50009-2001《建筑结构荷载规范》表4.1.1规定，民用建筑楼面均布活荷载标准值为2.0kN/m 2。蓄电池架安放处的楼面荷载超标，因此，需采取蓄电池架安放处局部楼面结构的加固措施，如补充钢梁支撑。②蓄电池室应通风防火措施。可配置排风扇、火警探测器及干粉灭火器。蓄电池室应进行例行巡视。③铅酸蓄电池寿命一般为3～5年，使用中若发现蓄电池性能明显衰耗，需要进行更换。3 工程量清单
本项目工程量清单如表2。
表2 工程量清单
序号名称规格单位数量1光伏组件单晶硅340wp 块392免维护胶体铅酸蓄电池12V/200AH
台303汇流箱304不锈钢，内含直流断路器、
浪涌、光伏重合闸台14逆变器离网型15kW
老婆饼机
套15控制器120V/120A，14.4kW 的MPPT 型
套16直流电缆光伏专用PV1-F4mm 2 米4007
交流电缆
ZR-YJV-0.6/1kV-4×16mm 2
米50ZR-YJV-0.6/1kV-4×4mm 2
米608MC4接线端子光伏专用（Y 型）
对169光伏专用支架热浸锌C 型钢光伏专用支架
套110配电箱304不锈钢
台111防雷接地系统套112运输、安装费
套
1
4 经济效益分析
本项目全年可发电：13.26×(1200～1600)=15912～21216kWh，按照上海市非居民用户电价0.636元/kWh 计算，每年可节约的电费为：0.636×（15912～21216）=10120～13493元。5 结语
本文阐述了某办公楼离网式光伏储能发电系统的工程设计内容。从项目特点、系统构成、装机容量计算、主要设备选型、设备布置安装、需注意的相关问题、工程量及项目效益等方面进行了论述，给出了较完善的解决方案，希望能对遇到类似工程设计的同仁提供参考。
光伏发电当前应用比较广泛。工程应用主要集中于几个
表1 太阳能资源区划分表
资源区
划分依据-年等效利用小时数
包括区域
最低保障发电小时数
I 类资源区大于1600宁夏，青海海西，甘肃嘉峪关、武威、张掖、酒泉、敦煌、金昌，新疆哈密、
塔城、阿勒泰、克拉玛依，内蒙古除赤峰、通辽、兴安盟、呼伦贝尔以外地区1500
II 类资源区1400～1600北京、天津、黑龙江、吉林、辽宁，四川、云南、内蒙古赤峰、通辽、兴安盟、呼伦贝尔，河北承德、张
家口、唐山、秦皇岛，山西大同、朔州、忻州，陕西榆林、延安，青海、甘肃、新疆除I 类外其他区域1300
III 类资源区1200～1600
除I 类、II 类资源区以外
的其他区域
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中国设备工程 2021.04 （下）太阳能作为清洁、可再生能源得到世界各国的高度重视，光伏发电系统得到了大规模的推广和应用，光伏产业作为世界高度关注的新兴能源产业，近年来，发展非常迅猛。与此同时，光伏电站暴露出的各种安全问题带给光伏行业越来越多的担忧。对于大型并网型光伏电站来说，太阳能电池组件、汇流箱、直流电缆等设备数量多、分布广、运行环境恶劣，隐患难以察觉，最容易出现直流侧电气短路故障，如果没有可靠的电气保护，一旦发生短路故障，小则造成单个设备烧毁，大则造成大面积起火。本文着重对直流侧发生短路时各级保护动作情况进行分析，并对当前直流侧保护配置提出改进措施。
1 光伏直流发电系统原理
太阳电池组件是通过光伏效应将太阳能直接转变为直流电能的部件，是光伏电站的核心部件。太阳电池组件通过合理的连接，形成电站所需的太阳电池方阵，并与逆变器构成直流发电单元，大型光伏并网电站是由很多光伏发电单元系统叠加而成的，每个发电单元1MWp。直流发电系统系指太阳电池方阵到逆变器直流侧的电气系统，包括太阳电池组件、
光伏电站直流发电系统保护配置分析研究
武飞
（福建省福能新能源有限责任公司，福建 莆田 351146）
摘要：随着光伏电站大量建成投运，电站的运营管理安全风险日益突出。由于光伏直流发电系统电压高，保护配置不完善，一旦发生短路故障，极易造成设备拉弧烧毁，从而导致设备起火。本文从并网光伏发电系统保护配置的角度分析直流侧发生短路时各级保护动作情况，并对这一情况提出改进措施。
关键词：光伏直流发电系统；保护配置；改进措施
中图分类号：TM615;TM934.7 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2021）04（下）-0143-02声纳浮标
汇流箱、直流配电柜及逆变器。2 直流发电系统保护配置
以我公司光伏电站为例，每1MWp 方阵有180个组串，每个组串有22块多晶硅电池板，每个汇流箱（图2）同时接入16路光伏组串，每路输入回路配有高压直流熔丝进行保护，其耐压值为DC1000V，额定电流为15A，直流输出母线端配有200A 的直流断路器。每个直流防雷配电柜有8路汇流箱输入端口，直流输入母线端配有200A 的光伏专用直流断路器。具体配置参数如表1。
表1 直流发电系统保护配置
名称
保护配置
参数
光伏组串-额定容量Pmax=255W
工作电压Vmp=30.5V，工作电流Imp=8.37A
开路电压Voc=30.5V，工作电流Isc=8.88A
汇流箱
高压熔丝直流断路器In=15A,Ue= 1000V
In=200A,Ue=1000V，速断动作值5In
直流配电柜直流断路器
喷墨打印机墨盒
In=200A,Ue=1000V，全选择性断路器，速断
动作值10In 3 直流侧短路时保护动作分析
根据肖克赖方程得知，太阳能电池的光照电流即等于短路电流。光照电流等于各频谱电流的累积，意味着某一光照条件下近似恒流源，短路电流恒定。基于这一定律，分析现场直流侧常见故障时各级保护动作情况。
方面：（1）大型光伏发电站，在太阳能资源丰富地区，建
设大规模光伏发电，并结合特高压电网传输电能，逐渐成为当今电力系统重要组成部分；（2）居民用户屋顶光伏发电，满足居民自家用电的基础上，余电上网，还能发电经济收益，也成为越来越多居民的选择；（3）离网型光伏储能发电系统，在电网引入不便的偏远地区及并网政策不允许的条件下，离网型光伏储能发电系统，可以为用户的电力使用需求提供很好的选择。随着蓄电池技术及光伏组件技术的发展，离网型光伏储能发电系统的可靠性、效率和经济性，必将得到进一步的提高。
参考文献：
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图1 1MWp
光伏发电分系统原理框图
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