家庭屋顶分布式光伏发电系统的设计与施工（二） 光伏电站设计 电
上述介绍的是直流侧的设计，对于交流侧，系统的并网接入设计需了解用户的配电系统和接入点，该别墅使用是的三相四线入户，根据国家电网标准《分布式光伏发电接入系统典型设计》中的内容，8KW及以下可以单相接入，因此本例采用了单相组串式逆变器，交流输出电压为220V，其中家庭用户有 一相用电量较大，那么光伏系 统可接入家庭用电量大的这一相，并网模式为“自发自用、余电上网”，关于220V/380V分布式接入系统的典型设计可参考图4,并网接入需要了解电能表 的安装，目前电能表分为关口计量电能表和并网电能计量表两类，其中关口计量电能表用于用户与公共电网间的上网和下网的电量计量，并网电能计量表用于光伏发 电量统计和电价补贴，一般在光伏发电系统的并网点处安装并网电能计量表，在产权分界点处安装双向电能表或称关口计量表，其中产权分界点参考图4中所示位 置。
图4 并网接入一次接线参考图（来源：国家电网分布式光伏发电项目接入系统典型设计）
1.4发电量预测和不确定性评估
发电量预测的主要从业主角度考虑基于该设计方案下的理论发电量，本例使用PVsyst6.25模拟软件，建立如图5所示简化模型，并对该模型在冬至日9时 下的阴影情况进行了分析，通过图6可知在冬至日9时，西面的阵列已经完全被遮挡，当真太阳时10点，阴影遮挡已消失，因此采用独立双MPPT跟踪是非常有 必要的。
图5 别墅PVsyst简化模型
图6冬至日9时和10时阴影情况
PVsyst软件中对于多路MPPT功能的具体设置参考图7，在该软件中，如果需要将2种不同朝向的组串接入组串逆变器并使用双路MPPT功能，则每一路 输入组串所对应的方阵需事先定义为“Sub-array”，比如“Sub-array 1#”为正南向组串，“Sub-array 2#”为正西向组串。
图7 PVsyst6.25系统配置界面
图8为“Layout”界面，目的是给组件之间进行电气连接，比如被赋予粉色的组件对应为“Sub-array 2#”，棕色组件串为“Sub-array 1#”，完成组件的电气连接后，我们可以进行I-V曲线的模拟，还可以验证两路MPPT是否发挥作用，如图9和图10所示分别对应为冬至日上午9时西面阵 列和正南面阵列的实时P-V输出曲线，最大功率分别为57W和1684W，可见正南面组串并没有受到正西面组串遮挡的影响。
图8 PVsyst6.25 Layout界面（电气连接）
图9 冬至日上午9时正西面组串STC条件下的功率输出
图10 冬至日上午9时正南面组串STC条件下的功率输出
通过以上近场阴影建模和系统配置，通过PVsyst可模拟得到系统首年各月份的PR值及日有效发电小时数，其中首年理论系统效率PR为81%左右，参看图11。
图11日有效发电小时数及系统PR
此外，在Pvsyst界面中有一项“Miscellaneous tools”，它可以对发电量的不确定性进行评估，众所周知，影响发电量的不确定性来源于多方面，比如实际获取的气象数据、灰尘遮挡、组件年衰减率等等， 其中气象数据是不确定度来源的重点，因此发电量理论估算也存在一定的不确定性，各不确定因素独立地并以正态分布形式影响发电量。在引入统计学中置信率概念 后，即超过一定%的可能性，发电量不再是单一数值，而是可以得到多个不同置信率水平下的发电量估算值。本例使用 PVsyst计算得出，在5.5%的不确定因素下，置信率P50发电量为5552kWh，P90为5156kWh，也就是说发电量超过5552kWh的概 率为50%，超过5156kWh的概率为90%，参考图12。当不确定度越低，P90和P50的差异会缩小，发电量的不确定度对于项目投资风险管控比较重 要，一般以P50 判断项目的基础收益能力，以P75 或P90 判断项目的风险水平。
图12 PVsyst中P50、P90和P95的计算
二、 琉璃瓦屋面光伏发电系统的施工该别墅屋面琉璃瓦下面为混凝土层，整个安装施工方法和上一篇介绍的混凝土层瓦面基本一致，唯一的区别是该项目采用了挂钩和屋面进行固定，如图13为该项目 所使用的不锈钢挂钩，实际施工时为了避免对屋面带来漏水隐患，挂钩和屋面之间增加一层防水橡胶材料，孔内、螺栓安装位和挂钩四周均覆盖了防水密封胶。根据 施工规范（GB 50794-2012 光伏发电站 施工规范），顺坡支架安装的组件与屋面之间的垂直距离需要满足通风散热间隙的要求，从施工方便角度，通风间隙不宜小于100mm，实际间隙为110mm左 右（导轨高度50mm，组件铝边框厚度40mm，导轨和屋面20mm）。此外，图14所示为市场上另一种比较常见的挂钩，有的可以调节高度，有的不可以调 节，导轨可以横向或竖向安装，所以使用什么样的挂钩需要根据实际工程的需要进行选择。
（左）钻孔 （中） 挂钩安装 （右）导轨安装
图13 琉璃瓦屋面施工过程(防水过程参考上一篇)
图14琉璃瓦屋面挂钩(平弯钩)实图
导轨和组件安装完后，组件与组件之间进行串联，如果组串需要跨接线缆，采用架空方式敷设时需要PVC管或钢管进行保护，组件和支架的接地和原屋面的避雷带 连接，如果接地电阻值不够，还需要加接地圆钢或扁钢。组串到逆变器直流侧的接线之前需要认真核对组串电压，以防组件之间线路接错。交流侧电缆接线前应检查 电缆绝缘，校对电缆相序，电缆接引完毕后，组串逆变器本体的预留孔洞及电缆管口做好防火封堵。
