伴随碳达峰 、碳中和“双碳”政策大力推行 ， 以及新能源市场的利好， 目前多个城市在大力推进光伏发电项目， 本篇文章以住宅小区项目为案例 ， 简要介绍光伏发电的整体知识点 。

【 项目建设原则】

1. 了解当地光伏项目备案要求 。

一般情况下 ，咨询清楚是否需向能源局 、住建局 、供电局登记报备 。登记报备内容应包含 ：光伏系统所在地 、所有权人及对接联系人 、装机容量 、光伏组件类型与数量 、安装形式 、安装位置及安装面积等信息 。

2. 光伏发电系统应与总体建筑工程统一规划 ， 同步设计 ， 同步施工 ， 同步验收 。

【 设计过程】

一． 系统分类

一般情况下 ，需首先根据项目情况确认光伏系统的类型 ，本篇文章介绍的系统类型为并网带储能装置的光伏系统 。

二、 太阳能资源分析

地球上太阳能资源的分布与各地的纬度、海拔高度、地理状况和气候条件有关。资源度一般以全年总辐射量和全年日照总时数表示。我国总面积2/3以上地区年日照时数大于 2000h ，是太阳能资源丰富的国家，具有发展太阳能的优越条件。图1是中国气象局发布的1978～2007年我国年平均总辐射量的空间分布图。

图1：1978～2007年我国年平均总辐射量空间分布图

根据 图1 ，可将中国划分为4个太阳能资源带：

1 .太阳能资源丰富带：地区年平均太阳总辐射量达6700MJ/m ² 以上。这一地区主要为青海西部和西藏西部等地，尤以西藏西部最为丰富。

2 .太阳能资源较富带：地区年平均太阳总辐射量为5400～6700MJ/m ² 。这一地区主要包括青海东部、西藏东部、新疆南部、宁夏、甘肃北部、内蒙古西部、云南西部等地。

3 .太阳能资源一般带：地区年平均太阳总辐射量为4200～5400MJ/m ² 。这一地区主要包括新疆北部、内蒙古东部、山东、江西、河南、河北、黑龙江、吉林、辽宁、陕西、甘肃东南部、湖南、湖北、安徽、广东、广西、福建、浙江、江苏、云南东部、海南、台湾等地区。

4 .太阳能资源贫乏带：地区年平均太阳总辐射量小于4200MJ/m ² 。这类地区位于四川、贵州两省部分地区，是我国太阳能资源最少的地区。

三 ．设计容量计算

1 .按照用电负荷总容量占比， 满足规范或标准要求。

以南昌为例 ，根据项目总用电负荷确定光伏发电装机容量 ：

根据电气设计图纸中的数据，该项目中商业及办公楼的用电总量及光伏安装容量如下表：

1. 按照配建面积计算 。

以宁波为例 ，根据项目总用电负荷确定光伏发电配建面积 ：

总建筑面积≥ 15 万㎡的住宅小区 ， 配建指标计算如下 ：

表 1 户均光伏计算因子

住宅项目光伏组件配建总面积计算公式 ：S ≥E xn， 其中n— 住宅总户数。

四． 设计系统

光伏发电系统一般包含光伏方阵 、光伏汇流设备 （包括光伏汇流箱 、直流配电柜和直流电缆等 ）、逆变器 、交流配电设备 、升压变 、储能及控制装置 、布线系统及监测系统等设备组成 。

图 2 光伏发电系统图

1） 光伏组件选择

本篇文章中 项目组件拟采用目前行业常用的270Wp多晶硅太阳能电池组件 （晶硅太阳能光伏组件具有电池转换效率高，稳定性好，寿命长，与同等容量太阳能电池组件所占面积小，价格低廉 等优点 ） ；逆变器选用组串逆变器，并选择配套交流配电柜 。

图3 多晶光伏组件图

光伏组件串联数量计算公式为 ：

其中 ：

K _V —光伏组件的开路电压温度系数 ；

K _V ’— 光伏组件的工作电压温度系数， 如果产品无此数据， 用K _V 代替；

N —光伏组件的串联数量 （取整数 ）；

t —光伏组件工作条件下的极限低温 （℃ ），根据项目所在城市的气象资

料数据取值 ；

t’ —光伏组件工作条件下的极限高温 （℃ ），根据项目所在城市的气

象资料数据取值 ；

V _dcmax —逆变器允许的最大直流输入电压 （V）；

V _mpptmax —逆变器 MPPT的电压最大值 （V）；

V _{mpptm i n} —逆变器 MPPT的电压最小值 （V）；

V _oc —光伏组件的开路电压 （V）；

V _pm —光伏组件的工作电压 （V）；

由以上公式 ，并 根据光伏并网逆变器满载MPPT电压范围520～800Vdc及最大直流电压1000Vdc，组件串列按照主要以19块太阳能电池组件串联进行设计，屋顶安装的光伏阵列为5个串列；5个串列接入一台光伏并网逆变器输入端。根据光伏并网逆变器输入端有2路MPPT通道，让发电量大大提升，通道装配5套输入防水接线端子，即5个光伏串列直接接入一台逆变器的MPPT通道，通道接入5个串列。

2） 光伏阵列安装角度计算

借助辅助设计软件PVSYST进行数据分析如下：

从 上图数据分析可知，进行固定倾角安装，全年获得最大能效的角度为方位角为0，倾角为19度，但考虑安装容量的最大化及与建筑的一体化，本次项目为南偏西16°安装，与水平面倾角为19度。

图 4  光伏组件安装示 意图（ 安装间距D 计算省略）

由于篇幅限制 ，对于储能电池 、逆变器等设备的计算与选型不再叙述 ，各位如有疑问和兴趣 ，欢迎关注咨询 。放一张逆变器并网原理图 ：

图 5 光伏并网逆变器原理图

对于光伏发电的监控 、防雷接地 、消防 、对建筑 /结构 /给排水 /暖通空调等的相互提资可根据项目经验参考正常工程设计即可 ，本文章不做说明 。

【 竣备验收】

一． 分项验收 ：

1. 新建项目光伏发电施工前 ， 需对屋面防水验收完成 。

2. 既有项目光伏发电施工前 ， 需对建筑 、 结构 、 电气等进行全面查验并方案论证 。

3. 在光伏组件及方阵支架就位前 ， 需完成支架 、 基座和框架的验收 。

4. 在建筑管道井封口前 ， 需进行相关预留管线的隐蔽工程验收 。

5. 在隐蔽工程隐蔽前 ， 进行施工工程质量验收 。

二． 在光伏发电系统并网投产前 ， 由具备相应资质的评估机构进行电能质量检测 ， 并出具电能质量评估报告 。

三． 验收程序 ：

首先 ，建设单位成立验收小组 ，进行竣工验收 。第一阶段为土建和安装验收 ；第二阶段为并网验收 。

新建项目 ，光伏系统竣工后 ，进行由建设单位 、设计单位 、施工单位 、监理单位和供电部门等参与的专项验收 。

既有项目 ，光伏系统竣工后 ，进行由建设单位 、设计单位 、施工单位 、监理单位和供电部门等参与的联合竣工验收 。

【 其他说明事项】

一． 光伏发电系统设计为专项设计 。 深化设计应由原设计单位或不低于原设计单位资质的设计单位进行设计 。

二． 光伏发电专项设计应报施工图审查 。

三． 并网光伏发电系统的设计与验收应与当地供电部门充分沟通确认 。

四． 不同城市的要求可能会有区别 ， 建议提前了解当地政策 。

炭素達峰、炭素中和の「二重炭素」政策の強力な推進、および新エネルギー市場の利益に伴い、現在、多くの都市が太陽光発電プロジェクトを大いに推進している。この文章は住宅団地プロジェクトを例に、太陽光発電の全体的な知識点を簡単に紹介する。
【事業建設の原則】
1.現地の太陽光発電プロジェクトの届出要求を理解する。
一般的には、エネルギー局、住建局、給電局に登録する必要があるかどうかを問い合わせる。登録報告内容は、太陽光発電システムの所在地、所有者及びドッキング連絡先、組立容量、太陽光発電コンポーネントのタイプと数量、設置形式、設置位置及び設置面積などの情報を含むべきである。
2.太陽光発電システムは全体建築工事と統一的に計画し、同時に設計し、同時に施工し、同時に検収しなければならない。
【設計プロセス】
一.システム分類
一般的には、まずプロジェクトの状況に基づいて光起電力システムのタイプを確認する必要があります。本論文で紹介するシステムのタイプは、ネットワークバンド蓄積装置の光起電力システムです。
二、太陽エネルギー資源分析
地球上の太陽エネルギー資源の分布は各地の緯度、標高、地理状況と気候条件と関係がある。資源度は一般的に年間総放射量と年間日照総時数で表される。わが国の総面積の2/3以上の地区の年間日照時数は2000 hより大きく、太陽エネルギー資源が豊富な国であり、太陽エネルギーを発展させる優越な条件を持っている。図1は中国気象局が発表した1978～2007年の中国の年平均総放射線量の空間分布図である。
図1:1978～2007年我が国の年平均総放射量空間分布図
図1によると、中国を4つの太陽エネルギー資源帯に分けることができる。
1.太陽エネルギー資源豊富帯：地域の年間平均太陽の総輻射量は6700 MJ/m 2以上に達する。この地区は主に青海西部とチベット西部などで、特にチベット西部が最も豊富である。
2.太陽エネルギー資源の比較的に豊かな帯：地区の年平均太陽の総輻射量は5400～6700 MJ/m 2である。この地区は主に青海東部、チベット東部、新疆南部、寧夏、甘粛北部、内モンゴル西部、雲南西部などを含む。
3.太陽エネルギー資源一般帯：地域の年間平均太陽総輻射量は4200～5400 MJ/m 2である。この地区は主に新疆北部、内モンゴル東部、山東、江西、河南、河北、黒竜江、吉林、遼寧、陝西、甘粛東南部、湖南、湖北、安徽、広東、広西、福建、浙江、江蘇、雲南東部、海南、台湾などの地区を含む。
4.太陽エネルギー資源の乏しい帯：地域の年間平均太陽の総輻射量は4200 MJ/m 2より小さい。このような地区は四川、貴州の2省の一部の地区に位置し、中国の太陽エネルギー資源が最も少ない地区である。
三.設計容量計算
1.使用電力負荷の総容量比率に従い、規範或いは標準要求を満たす。
南昌を例に、プロジェクトの総電力負荷に基づいて太陽光発電設備の容量を確定する。
電気設計図面のデータによると、このプロジェクトにおける商業及びオフィスビルの電気使用総量及び光起電力設置容量は以下の表の通りである。
1.建設面積によって計算する。
寧波を例として、プロジェクトの総電力負荷に基づいて太陽光発電の建設面積を確定する。
総建築面積≧15万㎡の住宅団地、建設指標は以下のように計算する。
表1戸平均光起電力計算因子
住宅プロジェクトの太陽光発電コンポーネントの建設総面積計算式:S≧E xn、そのうちn-住宅総戸数。
四.設計システム
光起電力発電システムは一般的に光起電力方程式、光起電力集積設備(光起電力集積箱、直流配電盤と直流ケーブルなどを含む)、インバータ、交流配電設備、昇圧変、エネルギー貯蔵及び制御装置、配線システム及び監視システムなどの設備から構成される。
図2太陽光発電システム図
1）太陽光発電ユニットの選択
本文章の中のプロジェクトコンポーネントは現在業界でよく使われている270 Wp多結晶シリコン太陽電池コンポーネントを採用する予定である(結晶シリコン太陽光発電コンポーネントは電池変換効率が高く、安定性がよく、寿命が長く、同等容量の太陽電池コンポーネントとの占有面積が小さく、価格が安いなどの利点がある)。インバータは組列インバータを選択し、セットの交流配電盤を選択する。
図3多結晶光起電力アセンブリ図
光起電力コンポーネントの直列数の計算式は次のとおりです。
次のようになります。
KV-太陽光発電ユニットの開回路電圧温度係数；
KV’-太陽光発電ユニットの動作電圧温度係数は、製品にこのデータがなければ、KVで代替する。
N-太陽光発電ユニットの直列数（整数を取る）；
t-太陽光発電ユニットの作業条件下の極限低温(℃)は、プロジェクト所在都市の気象資本によって
材料データの値を取る;
t’-太陽光発電ユニットの作動条件下の限界高温(℃)は、プロジェクト所在都市のガスによって
資料データの値を取る。
Vdcmax-インバータが許容する最大直流入力電圧(V);
Vmpptmax-インバータMPPTの電圧最大値(V);
Vmpptmin-インバータMPPTの電圧最小値(V);
Voc-太陽光発電ユニットの開回路電圧(V);
Vpm-太陽光発電ユニットの動作電圧(V);
以上の公式から、そして光起電力並列ネットワークインバータ満載MPPT電圧範囲520～800 Vdc及び最大直流電圧1000 Vdcに基づいて、コンポーネントシリアル列は主に19個の太陽電池コンポーネントで直列に設計され、屋根に取り付けられた光起電力アレイは5つのシリアル列である。5つのシリアル列は、光起電力パラレルネットワークインバータ入力端子に接続されます。光起電力並列ネットワークインバータ入力端によって2つのMPPTチャネルがあり、発電量を大幅に向上させ、チャネルには5セットの入力防水配線端子が取り付けられている。すなわち、5つの光起電力直列は直接1台のインバータのMPPTチャネルに接続され、チャネルには5つのシリアル列が接続されている。
2）光起電力アレイ取付角度計算
補助設計ソフトPVSYSTによるデータ分析は以下の通りである。
上図データの分析から、固定傾角取付を行い、年間最大エネルギー効率を得る角度は方位角0、傾角19度であるが、取付容量の最大化及び建築との一体化を考慮し、今回の項目は南偏西16°取付、水平面傾角19度である。
図4光起電力モジュール取付模式図（取付ピッチD算出省略）
紙面の制限のため、エネルギー貯蔵電池、インバータなどの設備の計算と選択については述べません。インバータ並列ネットワークの原理図を1枚置く:
図5光起電力並列ネットワークインバータ原理図
太陽光発電のモニタリング、防雷接地、消防、建築/構造/給水/暖通エアコンなどの相互資金調達はプロジェクト経験に基づいて正常な工事設計を参考すればよいが、本論文では説明しない。
【完了検収】
一.項目別検収：
1.新築プロジェクトの太陽光発電工事の前に、屋根に対する防水検収を完成する必要がある。
2.既存のプロジェクトの光伏発電の施工前に、建築、構造、電気などを全面的に検査し、方案を論証する必要がある。
3.光起電力モジュール及び方陣ブラケットが位置する前に、ブラケット、ベースとフレームの検収を完成する必要がある。
4.建築パイプ井戸の封口前に、関連する予備パイプラインの隠蔽工事の検収を行う必要がある。
5.隠蔽工事が隠蔽される前に、施工工事の品質検収を行う。
二.太陽光発電システムがネットで生産を開始する前に、相応の資質を備えた評価機構が電気エネルギー品質検査を行い、電気エネルギー品質評価報告書を発行する。
三.検収手順：
まず、建設部門は検収グループを設立し、竣工検収を行う。第1段階は土建と設置検収である。第2段階は並列ネットワーク検収である。
新築プロジェクトは、太陽光発電システムが竣工した後、建設部門、設計部門、施工部門、監理部門と給電部門などが参加する特別検収を行う。
既存のプロジェクトは、太陽光発電システムが竣工した後、建設部門、設計部門、施工部門、監理部門と電力供給部門などが参加した共同竣工検収を行う。
【その他の説明事項】
一.太陽光発電システムの設計は特別設計である。深化設計は元の設計単位または元の設計単位の資質を下回らない設計単位が設計しなければならない。
二.太陽光発電特別設計は施工図の審査を報告しなければならない。
三.並網太陽光発電システムの設計と検収は現地の電力供給部門と十分にコミュニケーションして確認しなければならない。
四.異なる都市の要求には違いがある可能性があり、事前に現地の政策を理解することを提案する。