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1、屋頂光伏電站（EPC）方案設計要點夏征勇一屋頂光伏電站直流側設計要點二屋頂光伏電站交流側設計要點三報價分析四向業主索取資料一、屋頂光伏電站直流側設計要點一、屋頂光伏電站直流側設計要點1 1、預備知識、預備知識工程總承包（又稱工程總承包（又稱EPCEPC模式）模式）EPCEPC是三個英文單詞的第一個大寫字母，其含義如下：是三個英文單詞的第一個大寫字母，其含義如下：EngineerEngineer-設計（包括前期咨詢、可研等）設計（包括前期咨詢、可研等）ProcureProcure-采購（包括分包）采購（包括分包）ConstructConstruct-施工（包括試運行服務，又稱交鑰匙施工（包括試運2、行服務，又稱交鑰匙TurnkeyTurnkey）EPCEPC模式的特點模式的特點（1 1）業主不具體組織實施，完全由總承包商完成。）業主不具體組織實施，完全由總承包商完成。（2 2）業主把風險轉移給總承包商。）業主把風險轉移給總承包商。（3 3）通常業主與總承包商都是簽訂總價合同。）通常業主與總承包商都是簽訂總價合同。注意：注意：l任何一個合同，可以不公平，但必須清楚。任何一個合同，可以不公平，但必須清楚。EPCEPC模式不適應的項目模式不適應的項目為規避為規避EPCEPC風險，總承包商應慎重考慮以下幾點：風險，總承包商應慎重考慮以下幾點：（1 1）投標人沒有時間或資料，仔細研究業主的要求，無3、法評估）投標人沒有時間或資料，仔細研究業主的要求，無法評估風險，甚至連編制投標文件的時間都沒有。風險，甚至連編制投標文件的時間都沒有。（2 2）投標人對建設地的情況，如：水、電，地質、人工、地材）投標人對建設地的情況，如：水、電，地質、人工、地材價格等不掌握。（對光伏項目，電網接入更應認真對待）價格等不掌握。（對光伏項目，電網接入更應認真對待）（3 3）業主對承包商的工作嚴格監督，甚至審核大部分施工圖紙。）業主對承包商的工作嚴格監督，甚至審核大部分施工圖紙。（4 4）工程進度款支付條件過于苛刻。）工程進度款支付條件過于苛刻。屋頂光伏電站特點屋頂光伏電站特點大都是在已建成的建筑物上實施，受荷載、4、屋面結構制約。大都是在已建成的建筑物上實施，受荷載、屋面結構制約。大都是在用戶側并網，受并網點位置、用戶已有變壓器容量大都是在用戶側并網，受并網點位置、用戶已有變壓器容量及用電負荷制約。及用電負荷制約。屋頂很少上人，出現故障不易發現，設備、材料、施工質量屋頂很少上人，出現故障不易發現，設備、材料、施工質量應重點考慮。設計、設備、材料及施工還要滿足消防要求。應重點考慮。設計、設備、材料及施工還要滿足消防要求。并網不上網，自發自用，所發電量全部消化在用戶側。并網不上網，自發自用，所發電量全部消化在用戶側。如圖所示，屋頂光伏電站所發電量全部消化在用戶內部用電如圖所示，屋頂光伏電站所發電量全部消化在用5、戶內部用電負荷上，否則應采取防逆流裝置。負荷上，否則應采取防逆流裝置。2 2、屋頂光伏電站組件安裝功率估算、屋頂光伏電站組件安裝功率估算平屋頂（混凝土屋面）光伏組件安裝功率測算平屋頂（混凝土屋面）光伏組件安裝功率測算以濟南地區為例，在最佳傾角范圍以濟南地區為例，在最佳傾角范圍(28(283434)，每，每KWKW組件組件大概占用屋頂面積大概占用屋頂面積1515平方米。平方米。(1KW/15(1KW/15或或5070W/5070W/）避免遮擋屋頂凸起物高度的避免遮擋屋頂凸起物高度的2.52.5倍范圍內不允許布置光伏組件。倍范圍內不允許布置光伏組件。例題例題1 1：今有一座廠房，混凝土平面屋頂，東6、西長：今有一座廠房，混凝土平面屋頂，東西長150150米，南北米，南北寬寬8080米，東、北、南女兒墻高度米，東、北、南女兒墻高度0.80.8米，西邊為米，西邊為5 5米高錯層，屋頂米高錯層，屋頂中部有中部有4X44X4米見方，高米見方，高3.53.5米電梯井一個，請估算光伏組件安裝米電梯井一個，請估算光伏組件安裝功率。功率。估算：估算：1 1）廠房屋頂總面積）廠房屋頂總面積=150=150米米X80X80米米=12000=12000平方米；平方米；2 2）刨去西邊錯層高）刨去西邊錯層高5 5米陰影遮擋面積米陰影遮擋面積=5X2.5X=5X2.5X南北寬南北寬8080米米=1000=1000平7、平方米；方米；3 3）刨去東女兒墻高）刨去東女兒墻高0.80.8米陰影遮擋面積米陰影遮擋面積=0.8X2.5X=0.8X2.5X南北寬南北寬8080米米=160160平方米平方米4 4）刨去南女兒墻高）刨去南女兒墻高0.80.8米陰影遮擋面積米陰影遮擋面積=0.8X2.5X=0.8X2.5X東西長東西長150150米米=300300平方米平方米5 5）刨去中部電梯井高）刨去中部電梯井高3.53.5米陰影遮擋面積米陰影遮擋面積=3.5X2.5X4=3.5X2.5X4米米X3X3倍倍=105105平方米；（平方米；（3 3倍是東、北、西三面遮擋）倍是東、北、西三面遮擋）6 6）合計實用總面積）合計8、實用總面積=12000-(1000+160+300+105)=12000-1565=12000-(1000+160+300+105)=12000-1565=1043510435平方米；平方米；7 7）估算光伏組件安裝總功率）估算光伏組件安裝總功率=10435=104351515=696KW=696KW答：該廠房可以安裝光伏組件總功率約答：該廠房可以安裝光伏組件總功率約696KW696KW注：在濟南地區北部和南部，每注：在濟南地區北部和南部，每KWKW占地面積可根據具體情況適當占地面積可根據具體情況適當加大或縮小，如：赤峰地區可按加大或縮小，如：赤峰地區可按1818/KW/KW，南陽地區可按，南9、陽地區可按1313/KW/KW8 8）首年發電量估算）首年發電量估算首年年發電量首年年發電量=光伏組件安裝總功率光伏組件安裝總功率X X峰值日照時數峰值日照時數X X系統效率系統效率X365X365天天=696KWX4.26hX0.8X365=696KWX4.26hX0.8X365天天=865768KWh=86.58=865768KWh=86.58萬度萬度特別提醒：各地區峰值日照時數一定要記住！特別提醒：各地區峰值日照時數一定要記住！習題：鄭州市有一座大樓如下圖，中間為凸起部分，屋頂及習題：鄭州市有一座大樓如下圖，中間為凸起部分，屋頂及女兒墻標高如圖所示，請估算該樓房屋頂能安裝多少千瓦光女兒墻10、標高如圖所示，請估算該樓房屋頂能安裝多少千瓦光伏組件，并估算出首年發電量。伏組件，并估算出首年發電量。復習：復習：我國太陽能資源分為五類地區：我國太陽能資源分為五類地區：一類地區：年輻照總量為一類地區：年輻照總量為18892333KWh/18892333KWh/,相當于峰值日相當于峰值日照時數照時數5.16.4h5.16.4h，西藏、新疆、青海、寧夏等地。，西藏、新疆、青海、寧夏等地。二類地區：年輻照總量為二類地區：年輻照總量為16251889KWh/16251889KWh/,相當于峰值日相當于峰值日照時數照時數4.55.1h4.55.1h，甘肅、山西、內蒙等地。，甘肅、山西、內蒙等地。三類地11、區：年輻照總量為三類地區：年輻照總量為1389KWh/1389KWh/1625KWh/1625KWh/，相當于，相當于峰值日照時數峰值日照時數3.84.5h3.84.5h，山東、河南等地。，山東、河南等地。四類地區：年輻照總量為四類地區：年輻照總量為1167KWh/1167KWh/1389KWh/1389KWh/，相當于，相當于峰值日照時數峰值日照時數3.23.8h3.23.8h，湖南、湖北、廣東、廣西等地。，湖南、湖北、廣東、廣西等地。五類地區：年輻照總量為五類地區：年輻照總量為930KWh/930KWh/1167KWh/1167KWh/，相當于，相當于峰值日照時數峰值日照時數2.53.2h12、2.53.2h，四川、貴州等地。，四川、貴州等地。斜屋頂（彩鋼瓦屋面）光伏組件安裝功率測算斜屋頂（彩鋼瓦屋面）光伏組件安裝功率測算一般斜屋面都是沿屋面平鋪，必要時要考慮檢修通道。一般斜屋面都是沿屋面平鋪，必要時要考慮檢修通道。斜度在最佳傾角下，每減少前三個斜度在最佳傾角下，每減少前三個5 5，峰值日照時數減小約，峰值日照時數減小約0.030.070.030.07；后面每減少；后面每減少5 5，峰值日照時數減小約，峰值日照時數減小約0.10.1；平鋪平鋪100120W/100120W/朝向不同，逆變器朝向不同，逆變器應選多通道應選多通道MPPTMPPT或多或多臺逆變器組合方式。臺逆變器組合方式。13、如：濟南地區傾角如：濟南地區傾角2828，峰值日時為，峰值日時為4.264.26；傾角；傾角2323，為，為4.234.23；傾角傾角1818為為4.184.18；傾角；傾角1313為為4.114.11；傾角；傾角8 8為為4.024.02；傾角；傾角3 3，為為3.913.91；傾角；傾角0 0，為，為3.843.84；注意：傾角為負值時注意：傾角為負值時(北），仍可以發電。如：傾角北），仍可以發電。如：傾角-5-5，為，為3.693.69；傾角傾角-10-10，為，為3.543.54；傾角；傾角-15-15，為，為3.363.36；傾角；傾角-20-20，為，為3.173.17；由上可知，14、由上可知，-20-20的峰值日照時數僅比最佳傾角的峰值日照時數僅比最佳傾角28283434少發電少發電約約1.11.1。3 3、屋頂支架結構形式、屋頂支架結構形式平屋頂（混凝土屋面），在已有屋面上實施，混凝土支架及平屋頂（混凝土屋面），在已有屋面上實施，混凝土支架及底座增加荷載底座增加荷載90Kg/90Kg/,見下圖見下圖示。示。平屋頂（混凝土屋面），直接在屋面生根，見下圖示。此方平屋頂（混凝土屋面），直接在屋面生根，見下圖示。此方式一般在建設初期或設計階段就要考慮，安裝的支架及組件增式一般在建設初期或設計階段就要考慮，安裝的支架及組件增加屋面荷載加屋面荷載30Kg/30Kg/。彩鋼瓦屋面，一15、般有三種形式：彩鋼瓦屋面，一般有三種形式：1.直立鎖邊彩鋼瓦2.角馳型彩鋼瓦3.普通波紋彩鋼瓦1 1）直立鎖邊彩鋼瓦金屬屋面結構方案，如下圖：）直立鎖邊彩鋼瓦金屬屋面結構方案，如下圖：下面三種形式無論何種方案，支架與組件將增加屋頂荷載下面三種形式無論何種方案，支架與組件將增加屋頂荷載15Kg/15Kg/2 2）角馳）角馳820820型彩鋼瓦金屬屋面結構方案，如下圖：型彩鋼瓦金屬屋面結構方案，如下圖：3 3）普通波紋板彩鋼瓦金屬屋面結構方案，如下圖：）普通波紋板彩鋼瓦金屬屋面結構方案，如下圖：缺點：彩鋼瓦鉆孔，無論何種密封膠，長時間孔銹蝕后仍然漏缺點：彩鋼瓦鉆孔，無論何種密封膠，長時間孔銹蝕后仍16、然漏水水注意：注意：1 1）屋頂電站設計前必須重新核算屋頂載荷，征得原設計單位書）屋頂電站設計前必須重新核算屋頂載荷，征得原設計單位書面同意意見方可設計。面同意意見方可設計。2 2）混凝土屋面絕不可破壞防水層，支架基礎若需要與屋面扎根，）混凝土屋面絕不可破壞防水層，支架基礎若需要與屋面扎根，必須處理好被破壞的防水層，建議采用配重式預制基礎。必須處理好被破壞的防水層，建議采用配重式預制基礎。3 3）彩鋼瓦屋面原則上不許在屋面上開孔，必須采用開孔方式，）彩鋼瓦屋面原則上不許在屋面上開孔，必須采用開孔方式，必須做好孔洞的長久防水措施。必須做好孔洞的長久防水措施。二、屋頂光伏電站交流側設計要點二、屋頂17、光伏電站交流側設計要點1 1、變壓器容量對光伏組件總功率的制約、變壓器容量對光伏組件總功率的制約根據國家電網根據國家電網Q/GDW617-2011Q/GDW617-2011文件要求，用戶側（文件要求，用戶側（380V380V）并網，）并網，光伏組件并網總功率不得超過該并網變壓器供電最大負荷的光伏組件并網總功率不得超過該并網變壓器供電最大負荷的25%25%。例題例題2 2：已知例題：已知例題1 1光伏組件安裝總功率為光伏組件安裝總功率為696KW696KW，并網變壓器，并網變壓器容量為容量為1000KVA1000KVA，該變壓器供電區域最大用電負荷約，該變壓器供電區域最大用電負荷約800KW8018、0KW，組，組件安裝總功率是否滿足電網文件要求？件安裝總功率是否滿足電網文件要求？答：按照國家電網文件要求，該變壓器最大用電負荷約答：按照國家電網文件要求，該變壓器最大用電負荷約800KW800KW的的25%=800KWX0.25=200KW25%=800KWX0.25=200KW，696KW696KW已遠遠超出要求。已遠遠超出要求。例題例題3 3：如果例題：如果例題1 1該廠房有該廠房有4 4臺臺1000KVA1000KVA變壓器并列運行，每臺變壓器并列運行，每臺變壓器最大供電負荷均為變壓器最大供電負荷均為800KW800KW，光伏組件安裝總功率，光伏組件安裝總功率696KW696KW是是否19、滿足國家電網文件要求？否滿足國家電網文件要求？答：答：4 4臺變壓器總供電最大負荷臺變壓器總供電最大負荷=4X800KW=3200KWX25%=800KW=4X800KW=3200KWX25%=800KW 696KW696KW，滿足要求。，滿足要求。例題例題4 4：如果是下圖情況，是否可以并網；：如果是下圖情況，是否可以并網；2 2、并網點應注意的事項、并網點應注意的事項1 1）屋頂電站建在廠房屋面上）屋頂電站建在廠房屋面上一般這種情況廠房內或附近有中小型變電站，站內有低壓配電一般這種情況廠房內或附近有中小型變電站，站內有低壓配電室，其內部的配電盤室，其內部的配電盤接線基本與下圖相似：接線基本20、與下圖相似：屋頂光伏電站一般情況屋頂光伏電站一般情況都是接入備用開關。都是接入備用開關。逆變器對配電室或房間尺寸要求，如下圖：逆變器對配電室或房間尺寸要求，如下圖：逆變器尺寸參考上頁，圖中所標注為最小尺寸，如單獨配置交逆變器尺寸參考上頁，圖中所標注為最小尺寸，如單獨配置交直柜，長度應放大直柜，長度應放大1.61.6米。圖中米。圖中0.82.40.82.4是是50KW500KW50KW500KW逆變器逆變器占用長度。占用長度。2 2）屋頂電站建在住宅樓及學校教室或宿舍屋面上）屋頂電站建在住宅樓及學校教室或宿舍屋面上這種情況都是區域內有單獨小型變電所，并網點應就近接在樓這種情況都是區域內有單獨小型21、變電所，并網點應就近接在樓宇的進線總開關上，宇的進線總開關上，如右圖：如右圖：3 3）電池組件安裝總功率與匯流箱的配置關系）電池組件安裝總功率與匯流箱的配置關系195W195W單晶硅電池組件工作電壓一般為單晶硅電池組件工作電壓一般為36373637伏左右，伏左右，50KW50KW及及以上逆變器以上逆變器MPPTMPPT范圍一般在范圍一般在450820450820伏，交流輸出為伏，交流輸出為400400伏，伏，此時的電池組件串聯數量都在此時的電池組件串聯數量都在1616塊，進入匯流箱的并聯數見下塊，進入匯流箱的并聯數見下表：表：逆變器功率逆變器功率16并并-單臺功率單臺功率/數量數量12并并/單22、臺功率單臺功率/數量數量8并并/單臺功率單臺功率/數量數量50KW1臺臺1.5臺（不推薦）臺（不推薦）2臺臺100KW2臺臺3臺（不推薦）臺（不推薦）4臺臺250KW5臺臺7臺（不推薦）臺（不推薦）10臺臺500KW10臺臺13.5臺（不推薦）臺（不推薦）20臺臺240W240W多晶硅電池組件工作電壓一般為多晶硅電池組件工作電壓一般為3030伏左右，伏左右，50KW50KW及以上及以上逆變器逆變器MPPTMPPT范圍一般在范圍一般在450820450820伏，交流輸出為伏，交流輸出為400400伏，此時伏，此時的電池組件串聯數量都在的電池組件串聯數量都在2020塊，進入匯流箱的并聯數見下表：塊23、，進入匯流箱的并聯數見下表：逆變器功率逆變器功率16并并-單臺功率單臺功率/數量數量10并并/單臺功率單臺功率/數量數量8并并/單臺功率單臺功率/數量數量50KW1臺臺1.5臺（不推薦）臺（不推薦）100KW1臺臺+8并并2臺臺3臺（不推薦）臺（不推薦）250KW3臺臺+8并并5臺臺6.5臺（不推薦）臺（不推薦）500KW6臺臺+10并并10臺臺+8并并13臺臺三、報價分析三、報價分析由于屋頂電站的不規則、不確定性因素較多，下面按由于屋頂電站的不規則、不確定性因素較多，下面按1MW1MW常規常規條件下（參照山東建筑大學）的屋頂電站造價進行分析：條件下（參照山東建筑大學）的屋頂電站造價進行分析：24、1 1、組件：、組件：4.55.54.55.5元元/W/W，450550450550萬；萬；2 2、混凝土平屋頂支架：、混凝土平屋頂支架：0.50.60.50.6元元/W/W，50605060萬；萬；3 3、彩鋼瓦屋頂支架及連接件：彩鋼瓦屋頂支架及連接件：0.70.80.70.8元元/W/W，70807080萬；萬；4 4、逆變器：、逆變器：11.211.2元元/W/W，100120100120萬元；萬元；5 5、匯流箱：、匯流箱：0.1 0.150.1 0.15元元/W/W，10151015萬；萬；6 6、4mm4mm光伏電纜：光伏電纜：0.1 0.120.1 0.12元元/W/W，101225、1012萬；萬；7 7、2X162X35mm2X162X35mm匯流直流電纜：匯流直流電纜：0.130.15/W0.130.15/W，13151315萬；萬；8 8、三相四線交流電纜：、三相四線交流電纜：0.20.23/W0.20.23/W，20232023萬；萬；9 9、并網設備、并網設備(交、直流柜等交、直流柜等)：0.30.350.30.35元元/W/W，30353035萬；萬；1010、混凝土屋面施工、混凝土屋面施工(含電氣施工、水泥墩及電纜槽盒含電氣施工、水泥墩及電纜槽盒)：1.11.11.21.2元元/W/W，110110120120萬；萬；1111、彩鋼瓦屋面施工彩鋼瓦屋面施工(26、含電氣施工及電纜槽盒含電氣施工及電纜槽盒)：0.750.750.850.85元元/W/W，75857585萬元萬元1MW1MW屋頂電站投資以上合計：屋頂電站投資以上合計：混凝土屋面：混凝土屋面：793950793950萬元，不考慮組件每瓦約在萬元，不考慮組件每瓦約在3.443.44元元彩鋼瓦屋面：彩鋼瓦屋面：778935778935萬元，不考慮組件每瓦約在萬元，不考慮組件每瓦約在3.33.93.33.9元元結論：屋頂電站單位造價約結論：屋頂電站單位造價約8 8元元/W9.5/W9.5元元/W/W四、向業主索取資料四、向業主索取資料1 1、土建及結構專業、土建及結構專業1 1）混泥土屋頂載荷（上27、人）混泥土屋頂載荷（上人200Kg/200Kg/、非上人、非上人70Kg/70Kg/）；防水）；防水層結構；凸起物高度及周邊尺寸；女兒墻高度；層結構；凸起物高度及周邊尺寸；女兒墻高度；2 2）彩鋼瓦屋面恒荷載）彩鋼瓦屋面恒荷載 35Kg/35Kg/及動荷載及動荷載50Kg/50Kg/；彩；彩鋼瓦規格鋼瓦規格(直立鎖邊彩鋼瓦，角馳直立鎖邊彩鋼瓦，角馳820820型彩鋼瓦；普通波紋板彩型彩鋼瓦；普通波紋板彩鋼瓦鋼瓦)；2 2、電氣專業、電氣專業1 1）并網點變壓器臺數及容量）并網點變壓器臺數及容量(KVA)(KVA)；2 2）用電設備裝機功率（包括照明燈），乘以）用電設備裝機功率（包括照明燈），乘以0.30.70.30.7可粗略可粗略得到用電負荷功率；得到用電負荷功率；3 3）并網點配電盤電氣系統圖，主要問是否有預留備用斷路器）并網點配電盤電氣系統圖，主要問是否有預留備用斷路器及斷路器額定電流；及斷路器額定電流；4 4）并網點配電室配電盤平面布置圖，主要問是否有安放逆變）并網點配電室配電盤平面布置圖，主要問是否有安放逆變器的位置；對于分散樓宇采用壁掛式逆變器可不詢問此事。器的位置；對于分散樓宇采用壁掛式逆變器可不詢問此事。謝謝！謝謝！山東力諾太陽能電力集團山東力諾太陽能電力集團 2012.9.15 2012.9.15