第五单元太阳能光伏系统的施工.docx
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第五单元太阳能光伏系统的施工
第五单元太阳能光伏系统的施工
教学目标
1.掌握电气施工的步骤、安全措施、搬运材料的注意事项以及检验单的应用
2.掌握太阳能电池组件和功率调节器之间的布线，从功率调节器只室内分电盘的布线工程作业内容、要求。
熟悉太阳能电池阵列的检查和电缆的正确选择。
掌握电缆接头的处理工艺。
了解防火隔墙贯通部分的处理。
3.掌握接地施工的种类和适用范围的实施方法。
了解布线施工材料的种类和性能。
4.了解太阳能路灯的施工过程。
太阳能光伏系统工程的施工不仅仅要保证自身系统的安全可靠，同时要确保建筑物的安全可靠。
为此，必须考虑安装条件、安装方式、安装强度，包括太阳能光伏电池板在屋面安装时对屋面载荷的影响、太阳能电池板自身载荷和抗风能力、抗冰雹冲击等工程的应用问题。
由于太阳能光伏系统的施工不仅涉及设备安装，还涉及设备的调试和电力施工，故大大增加了太阳能光伏系统的施工难度。
课题一光伏系统的施工步骤
知识要点
1.施工检验单
2.安全措施
3.电气施工步骤
4.设备的选购
市场上光伏系统的设备很多，如何选择合适的光伏系统设备呢？
这是我们接下来要讨论的问题。
一、光伏系统设备的选购
（一）太阳能电池板组件的选购：
太阳能电池的主要功能是将光能转换成电能，这个现象称之为光伏效应。
太阳能电池板是太阳能路灯中的核心部分，也是太阳能路灯中价值最高的部分。
在众多太阳光电池中较普遍且较实用的有单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池及非晶硅太阳能电池等三种。
在太阳光充足日照好的东西部地区，采用多晶硅太阳能电池为好，因为多晶硅太阳能电池生产工艺相对简单，价格比单晶低。
在阴雨天比较多、阳光相对不是很充足的南方地区，采用单晶硅太阳能电池为好，因为单晶硅太阳能电池性能参数比较稳定。
非晶硅太阳能电池在室外阳光不足的情况下比较好，因为非晶硅太阳能电池对太阳光照条件要求比较低。
1.太阳能电池的电性能参数。
太阳能电池有以下五大电性能参数：
（1）Ic：
短路电流。
（2）Im：
峰值电流。
（3）Voc：
开路电压。
（4）Vm：
峰值电压。
（5）Pm：
峰值功率Pm=Im×Vm。
注：
以上计算根据太阳能电池的外特性。
2.选购的方法。
太阳能电池板组件串并联后经封装形成太阳能电池板，再按照实际需要进行连接，加上整流器、逆变器（逆变器之类的设备组合），形成光购买太阳能电池板前首先确定用户的用电需求，还有考虑设计选用设计的太阳能电池板的电子技术，即单晶、非晶硅太阳能电池的效率则越低，安装需要的场地也就越大。
在确定需求和所用技术后，就可以根据当地的日照情况（这里用PSH，即Peaksunshinehour）来计算（根据当地的气象部门资料确定），再考虑温度，灰尘、制造和整个发电系统的损失，从而可以确定需要购买电池板的数量。
一般太阳能电池板标准是3×12电池的串联，电压20V/板左右，电流在2A左右，厂家也可以根据设计的需要增加或者减少电池的数量。
太阳能电池板的重要参数有：
开路电压Voc、短路电流Isc、峰值电流Imp、峰值电压Vmp，还有NOCT（normalcelloperatingtemperature）太阳能电池的工作温度。
根据上述主要技术指标就可以判断电池板的质量好坏。
3.太阳能电池板性能比较。
（1）按照工艺来说，目前硅基太阳能电池的技术最为成熟。
（2）按照技术来说，单晶硅的效率最高。
（3）按照价格和回收成本来看，非晶硅的竞争力更强。
（二）充放电控制器
无论太阳能灯具大小，一个性能良好的充电放电控制器是必不可少的。
为了延长蓄电池的使用寿命，必须对它的充电放电条件加以限制，防止蓄电池过充电及深度充电。
在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿功能。
同时太阳能控制器应兼有路灯控制功能，具有光控、时控功能，并应具有夜间自动切控负载功能，便于阴雨天延长路灯工作时间。
另外，由于太阳能光伏发系统的输入功能量极不稳定，光伏发电系统中对蓄电池充电的控制要比普通蓄电池充电的控制复杂些。
对于太阳能光伏发系统的设计来说，成功与失败的关键往往取决于充放电控制电路，即没有一个性能良好的充放电控制电路，就不肯有一个性能良好的太阳能光伏发电系统。
为此，充放电控制器必须具有以下几个特点：
（1）反充电控制。
（2）放过充电控制。
（3）防过放电控制。
（4）温度补偿。
（三）太阳能蓄电池的选用
由于太阳能光伏发电系统的输入能量极不稳定，所以一般需要配置蓄电池系统才能工作。
一般有铅酸蓄电池、Ni-Cd蓄电池、Ni-H蓄电池。
蓄电池容量的选择一般要遵循以下原则：
首先在能满足夜晚照明的前提下，把白天太阳能电池组件的能量尽量存储下来，同时还要能够存储满足连续阴雨天夜晚照明需要的电能。
蓄电池容量过小不能够满足夜晚照明的需要，蓄电池过大，一方面蓄电池始终处在亏电状态，影响蓄电池寿命，同时造成浪费。
蓄电池应与太阳能电池、用电负荷（路灯）相匹配。
可用一种简单方法确定它们之间的关系。
太阳能电池功率必须比负载功率高出4倍以上，系统才能正常工作。
太阳能电池的电压要超过蓄电池的工作电压20~30%，才能保证给蓄电池正常负电。
蓄电池容量必须比负载日耗量高6倍以上为宜。
1.蓄电池容量的计算。
根据可向负载提供的电压、供电时间来确定蓄电池的容量。
具有深放电功能的蓄电池，其电量的技计量单位一般为安培·小时（A·h），它表明在单位时间（通常为20h）能够提供的电流值——20h率容量。
如何根据使用的灯具来确定蓄电池的容量，简单的方法就是将其的功率乘以蓄电池每次充电间隔的使用时间，得出结果为瓦·小时，将瓦·小时除以其额定电压，就可以将瓦·小时转换为安培·小时。
按这种情况选择，蓄电池会将电放尽，而一般蓄电池放电的理想状态为50%，所以应根据实际情况予以考虑，选择蓄电池应留有余量。
蓄电池的电量（安培·小时）越大，供电能力就越强，蓄电池过度放电的可能性就越小。
2.需用原则
（1）按需选择的原则。
根据实际需要，计算出需要的电池容量与数量。
（2）安全的选择原则。
出于安全的原则，应该选择品牌厂家生产的蓄电池，选择有技术力量以及服务好的经销代理商。
（3）性价比选择的原则。
根据产品的质量，有的蓄电池寿命只有两年，有的蓄电池寿命长达10年，进行比较选择最适合用户的蓄电池。
（四）逆变器的选购
根据确定的输入直流电压、负载大小以及负载类型来选购逆变器。
因一般逆变器。
因为一般逆变器输入的直流电压只有一挡，用户需根据直流电源选择相应规格的逆变器。
同时，负载的大小和类型是用户在选购逆变器时应重点考虑的内容，因逆变器的最大输出功率是一定的，如使用带有压缩机的负载，它的启动功率往往超过额定功率数倍，就要选择输出功率较大的逆变器。
光伏系统包括的组件，再加上室内、室外同时施工，增加了系统的施工难度。
你想知道光伏系统施工的过程吗？
在施工又要注意哪些问题你额？
二、电气施工步骤
太阳能光伏发电系统的电气施工和太阳能组件的安装是同步进行的。
如图5-1所示，从太阳能组件布线开始，依次进行配电箱和功率调节器等设备的安装，以及它们之间的相互连接。
分电盘的改造（新装）
图5-1电气施工的程序
三、安全措施
（一）服装
作业人员为确保自身安全以及防止二次事故，在作业时必须适当的防护服装。
1.戴安全帽。
2.系安全带（为防止坠落必须使用）。
3.穿安全防护鞋或轻便运动鞋（有防滑效果）。
4.携带工具袋（防止工具和工程零件掉落）。
另外，使用安全带时，将辅助绳索固定在阵列后面，如果作业时使用滑动卡盘会很方便。
（二）防触电措施
每个太阳能电池组件的直流输出电压为35V左右，但是若串联一定数量的太阳能电池组件，则输出电压的变动范围250～450V，必须采用防触电的有效安全措施。
1.作业时在太阳能电池组件表面铺遮光板，遮住太阳光。
2.带好低压绝缘手套。
3.使用已作绝缘处理的工具。
4.不要在雨天作业，因雨天作业不但存在触电隐患，而且会因湿滑导致坠落事故。
四、搬运材料的注意事项
使用吊车搬运工程用的各种材料时，若吊车的吊臂前端离电力输电线很近，则施工钱需要与电力公司的有关部门协商，使电线绝缘，活在电力电缆上加保护套管，如图5-2所示。
图5-2搬运时的电力线保护措施
五、太阳能蓄电池的安装工艺过程
1.安装人员或工程队接到安装的任务指令后，准备好相关的资料（如各厂家太阳能电池安装、记录表等）及全套安装工具（包括万用表等），落实工程日期及工程进度等。
2.在开始安装工程前，应组织安装人员或工程队进行培训，介绍安装过程中的注意事项及电池使用方法和维护注意事项，安装过程中一定要注意安全。
3.由安装人员或工程队进行电池的开箱检查及配件的清点，装箱单请督导人员签字并收回，配件箱中的电池安装系统图、安装使用说明书等文件应收好，待安装工程结束后交由技术人员负责保管。
4.按照施工图纸检查电池在机房的摆放位置是否合理，是否预留了维护空间，是否和热源及可能产生火花的地方（如保险盒等）保持0.5m以上的距离，是否摆放在空调机下面。
如果不符合，应先请示公司的工程部是否要修改，修改与否都要有备忘录。
5.开箱取出太阳能电池的系统图，严格按照系统图进行安装，不允许缺漏任何系统件（包括电池单体编号的粘贴），所有系统件（备件）应和安装途中规定的型号规格完全一致。
安装时因太阳能电池已带电，要注意防止短路，所有安装工具都要缠上绝缘胶布。
6.安装连接条之前应先用干净的抹布擦去电池极柱及外壳和钢架上的灰尘，尤其要保证擦干净极柱上的灰尘。
7.安装后要逐个检查所有螺钉是否拧紧。
指定专人检查、专人负责，确保所有螺钉处于拧紧状态。
安装检查结束后，测量并记录所有单体太阳能电池的开路电压和太阳能电池组的总电压，并填写安装统计表（或其他类似的安装表）。
8.太阳能电池和开关电源连接前，应认真检查开关电源设置是否正确（参照开关电源设置参数表），确保设置准确无误。
9.安装、调试结束后，按照要求填写相关的表格，检查太阳能电池的外观情况并作记录，同时再检查各个连接螺钉有无拧紧，确保太阳能电池防震、防滑及电池间连接可靠。
测量每个单体太阳能电池的浮充电压并记录，请技术人员签字认可。
六、光伏系统支架安装
光伏系统支架的安装工艺与热水系统支架的安装工艺相同，请参考第二单元，这里不再重述。
七、太阳能电池方阵的安装
（一）安装前准备工作
安装组件前应根据组件参数对每个太阳能电池组件进行检查，测试其参数是否符合产品出厂指标。
一般测试项目有开路电压、短路电流。
1.应挑选工作参数接近的组件装在同一子方阵内。
2.应挑选额定工作电流相等或相近的组件进行串联。
3.组件接线盒上穿线孔应加工完毕。
（二）组件安装
1.安装组件时，应轻拿轻放，防止硬物刮伤和撞击表面玻璃。
2.组件在机架上的安装完位置和排列方式应符合施工设计规定。
3.组件固定面与机架表面不相吻合时，应用铁垫片垫平后方可紧固连接螺丝，严禁用拧紧连接螺丝的方法使其吻合。
4.组件与机架的连接螺丝应全部拧紧，按设计要求做好防松措施。
5.组件在机架上的安装应平直，机架上组件间的风道间隙、机架间空隙不应小雨8mm。
八、检验单的有效使用
太阳能电池组件的配置以及接线方法会因组件的输出电压。
安装场地等的不同而有所不同，因此在施工前有必要根据检验单对配置、接线方法等进行确认，施工后再次进行确认，见表5-1。
表5-1太阳能光伏发电系统的电气施工工程检验单
安装地址
电话号码
年月日施工
阵列安装方向
气候
施工单位名称
电话号码
北东北东东南南西南西西北
系统的商标名称
容量（kW）
并网
有无
电池组件序号
开路电压（V）
短路电流（A）
接地确认
逆变器输入电压（V）
逆变器输出电压（V）
电池组件序号
开路电压（V）
短路电流（A）
接地确认
逆变器输入电压（V）
逆变器输出电压（V）
1
36
2
37
3
38
4
39
5
40
6
41
7
42
8
43
9
44
10
45
11
46
12
47
13
48
14
49
15
50
16
51
17
52
18
53
19
54
20
55
21
56
22
57
23
58
24
59
25
60
26
61
27
62
28
63
29
64
30
65
31
66
32
67
33
68
34
69
35
70
备注：
阅读材料
屋顶2.5kW太阳能系统安装过程
1.先看一下屋顶外形
2.对屋顶进行一系列的勘察后，找到支撑屋顶的垂直立柱
3.将瓦片揭开，以便设置支撑V形钢用的基础
4.基础的支撑架固定在屋顶的橡上，并且用聚乙烯密封
5.螺栓下面小段固定，上面部分用来支撑V形钢
6.瓦片打孔后，穿过螺栓盖在屋顶上
7.将一条条V形钢固定在螺栓上
8.室外配电箱（侧面照片）
9.所有钻有孔的瓦片放置好后，将V形钢固定在相应的螺栓上
10.走线管道与屋顶的接触界面（太阳能方阵下面的管道需要卷起来）
11.测量所需线缆的长度
12.用胶密封，对屋顶作防水处理
13.收拢线缆，使其方便进入走线管道
14.线缆拉进房间后，再固定走线管道
15.切割固定逆变器用的合成板
16.对齐整个电站安装，组件安装部分占的时间并不多
17.组件的固定过程
18.组件之间的电缆连接
19.将作安装背板用的合成板用螺钉固定在墙上，装好直流配电柜
20.第二路电缆已经拉入室内，与第一路并在一起
21.打开sunnyboy逆变器的外盖
22.走线管道出来的电缆有两根正、两根负，一根接地线
23.整个方阵有18块组件，分两路输入，工作电压为350V，峰值功率共计2.5kW
24.断路器盒与交流配线连接
25.连接太阳能组件与逆变器的电缆，电缆应选择粗一些，以后系统扩容时无须再更换
26.系统安装完成
多晶硅太阳能电池的技术参数
型号
转换效率
最大功率
最大功率点电流
最大功率点电压
短路电流
开路电压
TPB125145
14-14.5
2.19-2.27
4.51-4.67
0.485
4.97±5﹪
0.60±5﹪
TPB125150
14.5-15
2.27-2.34
4.67-4.78
0.49
5.01±5﹪
0.60±5﹪
TPB125155
15-15.5
2.34-2.42
4.78-4.84
0.5
5.11±5﹪
0.60±5﹪
TPB156100
<10
<2.43
<5.06
0.48
6.57±5﹪
0.59±5﹪
TPB156110
10~11
2.43~2.67
5.06~5.57
0.48
6.57±5﹪
0.59±5﹪
TPB156125
12~12.5
2.92~3.04
6.08~6.33
0.48
7.16±5﹪
0.59±5﹪
TPB156130
12.5~13
3.04~3.16
6.33~6.58
0.48
7.24±5﹪
0.59±5
TPB156135
13~13.5
3.16~3.28
6.58~6.78
0.485
7.32±5﹪
0.59±5﹪
TPB156140
13.5~14
3.28~3.40
6.76~7.01
0.485
7.6±5﹪
0.59±5﹪
TPB156145
14~14.5
3.40~3.52
7.01~7.26
0.485
7.74±5﹪
0.60±5﹪
TPB156150
14.5~15
3.52~3.65
7.26~7.44
0.49
7.8±5﹪
0.60±5﹪
TPB156155
15~15.5
3.65~3.77
7.44~7.5
0.5
7.95±5﹪
0.60±5﹪
TPB125100
<10
<1.56
<1.56
0.48
4.22±5﹪
0.59±5﹪
TPB125110
10~11
1.56-1.72
3.26-3.58
0.48
4.22±5﹪
0.59±5﹪
TPB125120
11~12
1.72-1.88
3.58-3.91
0.48
4.41±5﹪
0.59±5﹪
TPB125125
12-12.5
1.88-1.95
3.91-4.07
0.48
4.60±5﹪
0.59±5﹪
TPB125130
12.5-13
1.95-2.03
4.07-4.23
0.48
4.65±5﹪
0.59±5﹪
TPB125135
13-13.5
2.03-2.11
4.23-4.35
0.485
4.70±5﹪
0.59±5﹪
TPB125140
13.5-14
2.11-2.19
4.35-4.51
0.485
4.88±5﹪
0.59±5﹪
TPB156120
11~12
2.67~2.92
5.57~6.08
0.48
6.86±5﹪
0.59±5﹪
课题二布线施工
知识要点
1.导线截面积的计算
2.电池阵列的检查
3.电缆的接头处理
4.电缆种类
5.回路的电气方式
光伏系统的各种组件安装完成后，就要用导线将组件连接起来。
我们知道生活中的电器使用对连接导线有一定的要求，那么在太阳能光伏发电系统安装过程中，布线工程的导线又是如何选择与连接的呢？
本课题将按照布线工程的顺序对从太阳能电池阵列到功率调节器的直流布线工程，以及从功率调节器到并网点的交流布线工程的施工方法进行详细介绍。
一般的布线工程是指交流布线，且负载的并联接线工程占一半以上，而太阳能光伏发电系统的电气工程主要以直流布线工程为主，且串联、并联连接场合很多，因此对于极性要特别加以注意。
施工必须遵照国家相关标准执行。
一、太阳能电池组件和功率调节器之间的布线
1.太阳能电池组件间的布线，一般使用2mm2的导线。
2.因为太阳能电池组件内部有两根电缆引出（有端子箱场合），所以必须确认接线极性。
极性表示可分为端子箱内部表示和引线电缆极性表示，无论用何种表示方法，都是用“+”或者“P”表示正极，用“-”或者“N”表示负极。
3.太阳能电池组件要按所需组件分别串联接线，并组装在阵列支架上，在各组件串联到接线箱之间用电缆布线，在接线箱内并联接线，如图5-3所示，此时组件串的编号标记在电缆上，以便目标后检查。
5-3阵列布线施工图
4.安装在屋顶的太阳能电缆阵列连接多条电缆到接线箱，由房屋通气孔及屋檐饮下，为阻止积水顺电缆进入，可将电缆做弯处理（图5-4），使用引线罩，如图5-5所示。
图5-4电缆的遮雨作用
图5-5引线罩的遮雨作用
5.接线箱位置应离阵列近一些，但要考虑建筑物的构造和美观，同时还要考虑日后检查和部件的更换。
6.从接线箱到逆变的布线，推荐将电压下降设为1%～2%，电压降为1V时，电线的最大长度见表5-2，但要灵活运用。
表5-2电线的最大长度（直流及单相二线制，电压降为1V）
电流（A）
单线（mm2）
绞线（mm2）
1*
2*
1.6
2.0
2.6
3.2
14
22
38
60
100
150
电线最大长度（m）
10
12
1.8
2.6
4.7
7.4
12
19
32
51
85
137
232
353
14
1.6
2.2
4.0
6.3
11
16
27
43
73
118
199
303
15
1.5
2.1
3.7
5.9
10
15
26
40
68
110
185
282
16
1.4
2.0
3.5
5.5
9.3
14
24
38
64
103
174
262
18
-
1.7
3.1
4.9
8.3
13
21
34
57
91
155
236
20
-
-
2.8
4.4
7.5
11
19
30
51
82
139
212
25
-
-
2.2
3.5
6.0
9.0
15
24
41
66
111
170
30
-
-
-
2.9
5.0
7.5
13
20
34
55
93
141
35
-
-
-
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