本文基于江蘇某地區(qū)琉璃瓦別墅屋面的實際工程項目,，繼續(xù)為大家探討關于家庭分布式發(fā)電系統(tǒng)的設計及施工相關的內容,，該項目單棟別墅裝機容量為5.25kW，2014年9月順利完成并網調試和驗收工作,。本章主要內容包括方陣安裝朝向的選擇,、光伏裝機容量的配置、組串設計及PVsyst軟件多路MPPT模擬,、首年發(fā)電量的預測及發(fā)電量不確定性(P50,、P75和P90)計算,，同時介紹琉璃瓦屋面安裝施工及交流側并網接入方面的內容。

一,、 琉璃瓦屋面的光伏設計

1.1現場勘察

光伏項目的設計離不開前期的勘測工作,，大體來說涵蓋如下幾個方面：一是房屋的調查，如屋面場地情況和可利用面積,、房屋形狀和施工條件,、安裝部位構造及強度、當地的日照情況,、屋面是否存在建筑障礙物的遮擋等,。二是電氣設備的調查,，如用戶配電系統(tǒng)及配電箱位置,、逆變器和交流配電箱的安裝場所、直流和交流走線路徑,、接地方式等,，三是作業(yè)環(huán)境的調查，如搬運路徑,、作業(yè)空間,、材料及設備保管空間等等，當然還需要和業(yè)主溝通好方案,、費用,、流程及施工等，關于現場勘察及屋頂評價方面的內容在《光能》2014年11月刊中也略有涉及,。

1.2光資源分析

光資源分析的目的一是決定組件的安裝朝向,，二是對系統(tǒng)的發(fā)電量進行理論預測。對于業(yè)主而言,，年投資收益和回報期與發(fā)電量息息相關,，業(yè)主也需要了解預期的發(fā)電收益，因此我們需要根據場地實際情況進行分析,。該項目所在的別墅為琉璃瓦斜屋面,，需要考慮光伏組件接受陽光的最佳狀況，別墅的正南面和東西面都有較大的坡角,，屋頂的北面無疑不適合安裝光伏電池板,。對于東西面和正南面，通過PVsyst光伏軟件查詢得到當地歷年的年平均氣象數據,，不同朝向的太陽輻射資源存在一定的差異,，參考表1，結果表明輻射量正南朝向為最大,，東面比西面略大,，但按照常理,，西面的輻射量應比東面大些。

為了解決PVsyst東西面氣象數據和實際情況不符的疑問,，繼續(xù)通過Ecotect專業(yè)軟件分析驗證,，如圖1所示，結果表明,，正西面接收的太陽輻照量要比正東面大些,，它這里面考慮的一個因素為下午的空氣密度一般比上午要小，而如果不考慮空氣密度的影響,，這兩個方位角所受的輻射量應該是比較接近的,，所以對于該項目，組件理想的敷設位置優(yōu)先考慮正南面和正西面,，確定安裝朝向后下一步就是組串布置等設計,。

圖1 Ecotect中別墅不同方位角的光資源分析(單位：Wh/m2)

1.3 系統(tǒng)設計

設計環(huán)節(jié)主要包括確定組件和支架的安裝形式，必要時需要對支架載荷進行測算,，另外還包括電氣設計,，如組串接線、逆變器的選擇和系統(tǒng)之間的電氣連接等,，同時費用預算這塊也需要考慮,，如設備、輔料,、施工等費用,。

一般琉璃瓦瓦面的坡角很大，因此別墅屋面組件實際安裝時一般沿屋面平鋪,，對于本例,，組件布置如圖2所示，根據屋面實際可利用的面積,，正南屋面組件安裝朝向采用縱向安裝,，正西屋面為橫向安裝。

圖3為對應的組件布置和導軌安裝CAD圖,，對于琉璃瓦屋面,，組件的安裝固定目前較多采用不銹鋼掛鉤和導軌形式，圖3中綠色所示部件即為不銹鋼掛鉤的安裝位置,，其中掛鉤的安裝依據GB 50009-2012 建筑結構荷載規(guī)范,，方陣內最邊上的掛鉤和最邊上組件的距離有一定的要求，一般不能超過500mm,，本例中預留的距離為350mm,，掛鉤之間的距離根據導軌的長度均勻分布，本例約為1m左右。

圖3 光伏組件布置和導軌安裝CAD圖(左：正南屋面布置 右：正西屋面布置)(單位：mm)

由于南屋面和西屋面的光伏組件受到的光照強度和組串數量均不一致,，因此不能相互串聯(lián)或并聯(lián)在一起,，否則會造成短板效應，帶來發(fā)電量的損失,。對于本案例,，則使用了具有2路獨立MPP跟蹤功能的組串逆變器，解決了不同朝向組件和不同串數的問題,。因此正南面14片組件和西面7片組件可各自成一串,，參考光伏組串的設計規(guī)范(GB 50797-2012光伏發(fā)電設計規(guī)范)，可以驗證上述組串數下的組串電壓在當地極限低溫工作條件下和極限高溫工作條件下,，均在組串逆變器的允許最大輸入電壓值和MPPT電壓范圍內,，本例光伏組件采用多晶250Wp規(guī)格，南面和西面的具體容量配置參考表2,，總裝機容量5.25kW,。

上述介紹的是直流側的設計，對于交流側,，系統(tǒng)的并網接入設計需了解用戶的配電系統(tǒng)和接入點,，該別墅使用是的三相四線入戶,，根據國家電網標準《分布式光伏發(fā)電接入系統(tǒng)典型設計》中的內容,，8KW及以下可以單相接入，因此本例采用了單相組串式逆變器,，交流輸出電壓為220V,，其中家庭用戶有一相用電量較大，那么光伏系統(tǒng)可接入家庭用電量大的這一相,，并網模式為“自發(fā)自用,、余電上網”，關于220V/380V分布式接入系統(tǒng)的典型設計可參考圖4,。并網接入需要了解電能表的安裝,，目前電能表分為關口計量電能表和并網電能計量表兩類，其中關口計量電能表用于用戶與公共電網間的上網和下網的電量計量,，并網電能計量表用于光伏發(fā)電量統(tǒng)計和電價補貼,，一般在光伏發(fā)電系統(tǒng)的并網點處安裝并網電能計量表，在產權分界點處安裝雙向電能表或稱關口計量表,，其中產權分界點參考圖4中所示位置,。