民用屋顶光伏发电并网技术探讨

民用屋顶光伏发电并网技术探讨

郑列俊

浙江中南建设集团有限公司杭州市滨江区310051

摘要：光伏发电的并网方式主要可分为集中式大规模并网、风光储微电网以及分布式低电压并网。其中分布式屋顶光伏发电投资低、不占地、并网便捷，适合自然人投资，无需修建专门的输出通道，可直接并入市电，是目前消纳光伏产能过剩的重要增长点，有利于推动光伏发电产业的可持续发展。

关键词：光伏发电并网技术；民用屋顶；分析

引言

在光伏发电的几个联网方式中，分布在屋顶的光伏发电方式越来越多的成为民用的主要方式。因其投入建设的费用低，且后期不需要怎么维护，光伏产生的电能除了能满足自己的用电需求外，还可以将多余的电能输送到国家建设的输电网中，卖给国家。采用这种方式不仅可以赚的一部分利益，而且还有利于帮助现如今传统发电方式对环境带来的污染，以及缓解现如今光伏产业由于发展过快存在的产能过剩的情况。

1常见民用屋顶结构类型分析与光伏系统经济的估算

1.1常见民用屋顶结构类型分析

城市屋顶光伏利用的可行性由民用屋顶的结构类型所决定，常见的集中普通屋顶类型主要有三类，分别是小区居民楼、坡屋顶以及平屋顶屋面这三种。在小区屋顶使用光伏发电系统，不仅需要征求物业同意，还要征求整个小区居民的同意，因此由于产权和物业管理等方方面面的约束，使得光伏发电系统在小区居民屋顶难以得以很快的推广和建设。从住宅建筑结构类型来看，包括平屋顶和坡屋顶，其中最常见的主要是坡屋顶。

1.2光伏系统经济的估算

为了提高本次研究的价值，本文主要针对用户总用电量超过55％的家庭从装机容量为3千瓦和5千瓦的两种普通光伏系统的经济效益着手，结合住宅用电价格和政府的光伏电力补贴政策，从而展开民用光伏发电经济效益分析。在实施光伏经济估计时，需要了解政府在不同地区对光伏发电的补贴额度，如对某一城市的民用光伏发电补贴政策为电力公司补贴上网电量的费用，经由国家和地方政府向使用光伏发电系统个人用户支付可再生能源基金补贴，具体补贴标准包括余电上网和发电量补贴电价两个方面，前者补贴电价0.459元/千瓦时，后者包括国家补贴0.42元/千瓦时，总共补贴20a，政府补贴0.40元/千瓦时，补贴5a。

2屋顶光伏发电系统组成及并网方式

光伏发电的原理主要是依靠光电效应，在发电系统中，将光伏器件安装在自然人的屋顶，只要有光照射在光伏器件上，光电效应就会一直发生反应，电能就会源源不断的产生，再经过安装好的变电器，将光伏产生的电能电压稳定下来，达到可使用的要求或者时输送到公用电网之中。

2.1屋顶光伏发电系统组成

光伏发电系统的组成简单，不像传统发电站那般复杂，一般光伏系统组成主要有，太阳能板，电池组、逆变器、小型变压器等，在民用光伏发电系统中一般不会安装储能器件，因为民用发电系统产生的电能并不是非常多，没有必要再在系统中安装储能器件，这样也就降低了成本。

2.2屋顶光伏发电并网方式

在我国的规定中工业用电为380V，民用则是220V。因此，光伏系统在并网之前要申请电压的等级为380V或者时220V，在并网之后，通常所得的利益，收电公司都是以较长时间为结算周期将利益发放给个人的，一般的周期为一年或者半年。一般民用光伏发电产生的电能可以全部自己用或者全部接入公共电网，也可以在满足自己用电需求的基础上，将剩余的电能接入公共电网。但是在接入公共电网之前要通过个人申请阶段，然后是审查部门对个人发电系统审查，在之后就是评估部门对发电系统产生的电能进行评估，只有通过评估才能接入公共电网发电。

已在满足自己用电需求的基础上再把多余的电能并入公共电网为例，再并入公共电网的节点处，应安装具有一定延时、瞬时脱扣功能的断路器，以防止光伏发电系统出现短路，在没有保护器件的作用线，对整个公共电网造成不可挽回的破坏。此外，还要在接入公共电网节点处安装一块电表，用来监测光伏系统供入公共电网的电能多少。此外光伏公司和供电所应该也在相应的位置安装电表，作为后期检查电能质量和对光伏用户发放利润的依据。

3光伏方阵布置

3.1障碍避让计算

在屋顶建设小型光伏发电系统与在地面建设大型光伏发电站最大的区别之处就是规模不一样，并且在将产生的电能接入公共电网的时候收到的影响因素不一样。大型地面光伏发电站在建设的过程中以及建设完成之后都会将周围的树木和一些危楼和危墙拆除掉，而且大型光伏地面发电站通常在选址的时候都会选择在离居民区较远的，很少有人去的偏僻地点，所以在接入公共电网的时候，一般不会有障碍物干扰线路。而屋顶光伏发电系统由于在接入电网的时候会受到很多不明确因素的影响，比如用户自家院子建设个格局，空调外机挂在墙外可能对线路的影响，以及靠近房屋的树木由于刮大风也可能对光伏系统产生扰动等。此外还有就是附近的高层建筑可能会遮挡本建筑的阳光等因素。根据国家明文规定，在特定的时间段内不受附近建筑遮挡的建筑屋顶方可在屋顶建设光伏发电系统，把我国划分到北半球地域中，可计算出在早上九点到下午三点时间范围内，临近高层建筑产生的遮盖范围，再根据计算结果得出一年内总的遮盖范围。

式中所代表的意义分别为东西、南北方向阴影长度分量和东西、南北方向阴影倍率系数。在屋顶建设光伏发电系统，不仅要在建设过程中考虑布局的合理性，而且还需要考虑后期需要对光伏发电系统进行必要的维护保养，这就有必要在建设过程中预留后期查看各个组件的空间。在建筑过程中要避免使用面积过于接近边缘，以免出现大风天气，影响装置的稳定性。在使用材料方面要重复呢考虑材料的刚度和可靠性，避免使用强度低的材料，免得造成系统的瘫痪。

3.2光伏方阵布置间距

在屋顶安装光伏发电系统的时候，一般考虑的影响因素是立体的，即周围建筑和树木对系统的影响。根据屋顶的形状和格局制定出合理的光伏系统布置方案，最好是多制定几套方案，然后很具全局最有理论筛选出最优方案，使得布置更加合理，资源使用更加充分，用最小的空间生产出最多的电能。下图是我国建筑的一般屋顶结构方式，一般可分为三种，即平屋面和坡屋面，而坡屋面以两种典型的结构为代表，如图1所示：

图1典型屋面形式

a图表示的理想化的平屋面形状，以根据我国的地理位置，光伏系统应该是面向南方的，因此可利用式(3)推导出方阵间的理论距离。

结语

屋顶光伏发电系统可以有效降低网损、缓解设备过负荷运行程度、提高供电可靠性、延缓配电网升级年限，对节能减排、消纳光伏产业过剩产能也有重要意义。综合考虑经济效益和社会效益影响，民用屋顶光伏发电系统值得大范围推广使用。

参考文献

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[2]李华侨.弱电网情况下光伏发电系统运行分析与控制研究[J].智能建筑与智慧城市,2017(8).

[3]张勇成,田介花.分布式光伏发电系统优化设计探讨[J].太阳能,2017(8).

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