从零教你工商业光伏电站设计！

工商业光伏作为光伏产业中不可或缺的重要组成部分，在国家双碳目标的强烈驱动下，受到资本的广泛青睐。这一趋势不仅推动了工商业光伏电站的快速发展，也为企业的绿色转型和可持续发展提供了有力支持。 那么，工商业电站如何从零开始设计，以确保安全运行呢？接下来就为光伏从业者详细梳理设计的具体要求。 1，用电负荷分析：
收集工商业用户的历史用电数据，包括用电量、用电峰值、谷值及用电时间分布等。例如，对于一个工厂，要了解其不同车间的生产班次和设备运行时间，以确定电力需求模式。通过分析这些数据，可以计算出光伏电站需要满足的最小和最大供电量。
考虑用户未来的用电增长计划。如果企业有扩产计划，那么在光伏电站设计容量上要预留一定的余量，以确保在未来几年内仍能有效满足用电需求。
2，场地评估：
考察工商业建筑的屋顶或空地情况。对于屋顶，要评估屋顶的类型（如平屋顶、坡屋顶）、面积、朝向和坡度。平屋顶更便于安装光伏组件，而坡屋顶需要考虑组件的安装角度是否与屋顶坡度匹配。例如，彩钢瓦屋顶可能需要特殊的安装支架来固定光伏组件。
检查场地的承载能力。光伏电站会增加建筑的荷载，特别是对于老旧建筑，需要通过结构计算来确定屋顶或地面是否能够承受光伏系统的重量。同时，还要考虑当地的气象条件，如风速、雪载等，确保光伏组件和支架的抗风、抗压能力符合要求。
分析场地的遮挡情况。周围的建筑物、树木等可能会对光伏组件产生遮挡，降低发电效率。可以使用太阳路径图和遮挡分析工具，在不同季节和时间模拟太阳照射情况，确定遮挡区域和时长。
  1，光伏组件选型
根据场地的光照条件和系统要求选择合适的光伏组件。光照资源丰富的地区可以选择效率稍低但成本较低的组件；而在光照一般的地区，可能需要选择高效率的组件来提高发电量。目前市场上主要有单晶硅、多晶硅和薄膜光伏组件。单晶硅组件转换效率较高，一般在 20% - 25% 之间；多晶硅组件效率稍低，约 18% - 22%；薄膜组件转换效率相对较低，但具有可弯曲、弱光性能好等特点。
考虑组件的尺寸和功率。组件尺寸要适合场地安装条件和运输要求。功率大小决定了在相同面积下的装机容量，一般有 300 - 600 瓦不等的组件可供选择。同时，要选择质量可靠、具有良好抗老化和抗 PID（电势诱导衰减）性能的组件，以确保系统的长期稳定运行。
2，逆变器选型
逆变器是将光伏组件产生的直流电转换为交流电的关键设备。根据光伏电站的规模和接入电网的要求选择合适的逆变器。
对于小型工商业光伏电站，可以选择组串式逆变器，它具有多路 MPPT（最大功率点跟踪）功能，能够有效提高发电效率，而且安装灵活、维护方便。对于大型光伏电站，集中式逆变器成本较低，但 MPPT 跟踪路数相对较少，可能需要配合汇流箱使用。
逆变器的功率应与光伏组件的装机容量相匹配。一般来说，逆变器的额定功率要略大于光伏组件的最大功率，以避免逆变器过载运行。同时，要考虑逆变器的转换效率、输入输出电压范围、防护等级等参数，确保其在不同的环境条件下都能正常工作。
3，支架系统设计
根据场地和光伏组件的类型设计支架系统。支架的材质主要有铝合金和钢材。铝合金支架质量轻、耐腐蚀，但成本相对较高；钢材支架强度高、价格便宜，但需要做好防腐处理。
对于屋顶光伏电站，支架的安装方式要根据屋顶的结构和类型确定。平屋顶可以采用固定倾角支架或可调倾角支架，通过调整支架角度可以使光伏组件在不同季节都能更好地接收阳光。
坡屋顶支架一般要与屋顶的坡度相匹配，采用夹具或挂钩等方式固定在屋顶瓦片或屋面板上。地面光伏电站的支架则需要考虑基础的稳定性，一般采用混凝土基础或螺旋桩基础。
  1，连接方式：包括组件之间的串联和并联方式。串联可以提高电压，并联可以增加电流。通过合理的串并联设计，使光伏阵列的输出电压和电流满足逆变器的输入要求。
2，电缆的选型：要根据系统的电压、电流和敷设环境等因素确定。要设置过流保护、过压保护、漏电保护等装置，确保电气系统的安全运行。同时，要设计好接地系统，一般采用 TN - S 或 TT 接地方式，防止电气设备漏电造成人身伤害和设备损坏。
  1，监控系统设计：安装监控设备来实时监测光伏电站的运行状态。监控内容包括光伏组件的输出功率、电压、电流，逆变器的运行参数（如温度、效率、故障报警等），环境参数（如光照强度、温度、风速等）。通过数据采集器将这些数据收集起来，传输到监控平台。
监控平台可以是本地服务器或云端服务器。本地服务器适用于对数据安全要求较高的用户，但维护成本相对较高；云端服务器则具有方便快捷、可远程访问等优点，方便用户随时随地查看电站的运行情况。
2，通信系统设计：选择合适的通信方式将监控数据传输到监控平台。常用的通信方式有有线通信（如以太网、RS485 等）和无线通信（如 ZigBee、GPRS、4G/5G 等）。有线通信方式稳定性高，但布线成本高；无线通信方式安装方便，但可能受到信号覆盖和干扰的影响。根据电站的规模、地理位置和用户需求等因素综合选择通信方式。 1，减少阴影遮挡：屋顶规划组件位，避组件间及与周边物（烟囱、女儿墙、空调外机等）阴影遮挡。遮区可局部调角、装反光装置或用微型逆变器减影响。
2，方便安装和维护：组件布局便装且留足通道空间，利日后运维。通道宽不小于 0.5 米，便人行与携工具。组件间距合理，避免浪费空间。
  在逆变器、配电箱等电气设备周围设置警示标识，提醒人员注意安全。
设计安全的检修通道和操作空间，方便运维人员对设备进行检修和维护。在屋顶光伏电站安装时，要设置可靠的防坠落措施，如安全绳固定点、防护栏杆等，保障安装和维护人员的人身安全。
  综上所述，工商业光伏电站的设计是一个深入全面的过程，要求设计团队必须综合考虑以上提到的所有关键环节。从需求分析到选址布局，从系统配置到安全防护，缺一不可。