太陽光発電システムは、太陽光を直接電気に変換します。住宅用太陽光発電システムは、太陽光発電屋根の形で家庭の毎日の電力需要の一部または全部を満たすことができる。太陽光発電システムにはバックアップバッテリーを装備することもでき、電力網が制御不能になったときに負荷に電力を供給し続けることができます。
このマニュアルでは、主に家庭用グリッド接続太陽光発電システムの設計および設置ソリューションを提案します。設置者に太陽光発電製品の選択方法やガイドラインを提供し、家庭用太陽光発電システムを正確に設置して、設計システムを潜在能力を解き放つのに役立ちます。
I.. 屋上太陽光発電システムを設置するために従うべき基本的な手順
屋根またはその他の設置場所が、設置するPVシステムに対応するサイズであることを確認してください。
設置時に、屋根が他の太陽光発電システムの品質に耐えられるかどうかを確認する必要があります。必要に応じて、屋根の支持力を高める必要があります。
(3). 建物の屋根の設計基準に従って屋根を適切に取り扱う。
(4). 仕様と手順に厳密に従って機器を設置してください。
(5). 正しく適切に設定された接地システムは、落雷を効果的に回避できます。
(6). システムが正常に動作しているか確認してください。
(7). 設計および関連機器がローカルグリッドのグリッド接続のニーズを満たすことができることを確認します。8.最後に、システムは従来のテスト機関または電力部門によって徹底的にテストされています。
II.. システム設計上の問題点
太陽光発電システムの種類:1つは、公共の電力網と並列に接続され、エネルギー貯蔵用のバックアップバッテリーを持たない太陽光発電システムです。もう一つは、公共の電力網と並列に接続され、補足としてバックアップバッテリーを備えた太陽光発電システムです。
(1). バッテリーなしの系統連系システム
このようなシステムは、グリッドが利用可能な場合にのみ動作できます。グリッドの電力損失は最小限であるため、このようなシステムは一般に、ユーザーの電気代を節約できます。ただし、停電時には、図 1 に示すように、グリッドが復元されるまでシステムは完全にシャットダウンします。
一般的なバッテリ不要のグリッド接続システムは、次のコンポーネントで構成されています。
1)太陽光発電アレイ。
太陽光発電アレイは、何らかの方法で接続され、密閉された太陽電池で構成される太陽光発電モジュールで構成されています。通常、コレクションは、ブラケットで接続されたいくつかの太陽光発電モジュールで構成されます。
2)バランスシステム(BOS)を装備
これは、太陽光発電モジュールを住宅建築システムの電気システムに統合するなど、ブラケットシステムおよび配線システムに使用されます。電源ラインシステムには以下が含まれます。
3) 直流交流インバータ
このデバイスは、太陽光発電アレイからの直流を家電製品で使用される標準の交流に変換します。
4)測定器およびメーター
これらの機器は、システムの動作ステータス、パフォーマンス、およびユーザーの電力使用量を測定および表示します。5)その他のコンポーネント
ユーティリティグリッドスイッチ(これはローカルユーティリティグリッドによって異なります)。
(2). バッテリー付きグリッド接続システム
この種のシステムは、システムのエネルギーを蓄えるためにバッテリーなしでグリッド接続システムにバッテリーを追加します。停電時でも、システムは特別な負荷に非常用電源を供給することができます。電源が遮断されると、システムはグリッドから分離され、独立した電源ラインを形成します。専用の配電線を使用して、これらの特別な負荷に電力を供給します。グリッドの停電が日中に発生した場合、太陽光発電アレイはバッテリーと一緒にこれらの負荷に電力を供給することができます。夜間に停電が発生した場合、バッテリーは負荷に電力を供給し、バッテリーはこれらの特別な負荷の通常の動作を保証するのに十分なエネルギーを放出できます。
バッテリーのないグリッド接続システムのすべてのコンポーネントに加えて、バッテリーバックアップシステムは、特別な要件と高いセキュリティを備えた負荷に電力を供給するバッテリーとバッテリーパック、バッテリー充電コントローラー、および配電盤も追加する必要があります。
III.. 屋上太陽光発電システムの設置
1). 屋根構造
太陽光発電アレイを設置するのに最も便利で適切な場所は、建物の屋上です。傾斜屋根の場合、太陽光発電アレイは屋根の表面に平行な屋根に設置し、冷却のためにブラケットを数センチメートル離して設置する必要があります。水平屋根であれば、傾斜角を最適化したブラケット構造を設計し、上部に取り付けることも可能です。屋根に取り付けられた太陽光発電システムは、屋根構造と屋根の透過防止層のシーリングに注意を払う必要があります。一般に、PVモジュールの100ワットごとに1つのサポートブラケットが必要です。新しい建物の場合、サポートブラケットは通常、ルーフデッキが設置された後、ルーフ防水が設置される前に取り付けられます。アレイ取り付けシステムを担当するスタッフは、屋根を取り付けながらサポートブラケットを取り付けることができます。
瓦屋根は、多くの場合、耐荷重能力の限界を閉じるように構造的に設計されています。この場合、PVシステムの追加重量に耐えるように屋根構造を強化するか、タイル張りの屋根をPVアレイを設置するための専用のストリップエリアに変更する必要があります。しかし、瓦屋根をより軽い屋根製品に変換する場合、そのような屋根と太陽光発電アレイの合計質量は、交換されたタイル屋根製品の質量よりも軽いため、屋根構造を強化する必要はない。
2). シェード構造
屋根の設置に代わるものは、遮光構造に取り付けられた太陽光発電システムです。このシェーディング構造は、太陽光発電アレイがシェードになるパティオまたは2層のシェーディンググリッドである可能性があります。これらのシェーディングシステムは、小規模または大規模な太陽光発電システムをサポートできます。
太陽光発電システムを備えたこのような建物は、主に太陽光発電アレイが部分的または完全な日陰屋根として機能する場合、標準的なパティオカバーとはわずかに異なるコストがかかります。PVアレイが一般的なシェーディング構造よりも急な角度で設置されている場合は、風荷重に対応するために屋根構造を変更する必要があります。太陽光発電アレイの質量は15〜25 kg /m²であり、これはシェードサポート構造の耐荷重限界内です。ルーフブラケットの設置に関連する人件費は、パティオカバーの建設費全体に織り込むことができます。全体的な建設費は屋根に設置するよりも高くなる可能性がありますが、遮光構造によって生み出される価値は、多くの場合、それらの追加コストを相殺します。
考慮すべきその他の問題には、アレイのメンテナンスの簡素化、コンポーネントの配線、ワイヤの接続を審美的に心地よいままにすること、およびメンバーとその配線を邪魔しないように忍び寄る植物を育てたり剪定したりしないでください。
3). 建物一体型太陽光発電(BIPV)
別のタイプのシステムは、いくつかの伝統的な屋根製品を建物に統合された太陽光発電アレイに置き換えます。このような製品を設置して使用する場合は、正しく設置し、必要な耐火性を達成し、屋根の漏れを防ぐために適切な設置が必要であることを確認するように注意する必要があります。
IV..システム出力を見積もる
1). 標準試験条件
太陽電池モジュールは直流電流を生成します。メーカーは、標準的なテスト条件下でソーラーモジュールのDC出力を校正します。これらの条件は工場で簡単に達成でき、製品が互いに異なる可能性がありますが、屋外条件での動作時に出力電力を評価するには、これらのデータを修正する必要があります。標準的な試験条件は、太陽電池温度25°C、日射強度1000ワット/平方メートル(一般にピーク太陽光強度と呼ばれ、晴れた夏の日の正午の放射強度に相当)、大気を通過するときの質量1.5AMです。フィルタリングされた太陽スペクトル(ASTM標準スペクトル)。メーカーは、標準的なテスト条件下で測定された出力100ワットのソーラーモジュールを「100ワットのソーラーモジュール」と呼んでいます。このバッテリーパックの定格電力は、実際の値から4〜5%ずれることができます。これは、95ワットのモジュールがまだ「100ワットのモジュール」と呼ばれることを意味します。より低い出力電力値を基準として使用する必要があります(95ワットではなく100ワット)。
2). 温度効果
モジュールの温度が上昇すると、モジュールの出力電力は減少します。たとえば、太陽が太陽光発電ルーフモジュールを直接照らすと、モジュールの内部温度は50°Cに達します～単結晶シリコンモジュールの場合、温度が上昇するとモジュール電力が実際の電力の89%に低下します。したがって、100ワットのモジュールは、春または秋の正午に完全な日光が当たると、約85ワット(95ワットx 0.89 = 85ワット)しか生成できません。
3). 汚れやほこりの影響
ソーラーパネルの表面に汚れやほこりが蓄積すると、太陽光の透過に影響を与え、出力電力が低下します。ほとんどの地域には雨季と乾季があります。雨水は雨季にモジュール表面の汚れやほこりを効果的にきれいにすることができますが、システムのより完全で適切な見積もりでは、乾季のパネル表面の汚れによって引き起こされる電力削減を考慮する必要があります。ほこりの要因により、システムの電力は通常、毎年元の定格値の93%に低下します。したがって、この「100ワットモジュール」は、表面にほこりが付着した状態で、平均電力79ワット(85ワットX 0.93 = 79ワット)で動作します。
4). マッチングとライン損失
PVアレイ全体の最大出力は、一般に、個々のPVモジュールによる総出力の合計よりも小さい。この不一致は、モジュールのミスアライメントとも呼ばれる太陽光発電モジュールの不整合が原因で発生し、システムが電気エネルギーの少なくとも2%を失います。さらに、電力はラインシステムの内部抵抗でも失われるため、損失のこの部分は最小限に抑える必要があります。それでも、正午に電力がピークに達し、午後に徐々に再び減少すると、システムへの損失のこの部分を減らすことは困難です。電力は夜にゼロ値に戻ります。この変化は、太陽放射強度の進化と太陽の角度の発達(太陽電池モジュールに対する)に起因しています。さらに、屋根の傾斜と向きは、モジュールの表面に当たる太陽光のグレードに影響します。これらの効果の具体的な発現を表1に示し、局所太陽光発電アレイを7:12の傾斜で屋根に配置した場合、屋根の傾斜角がエネルギーの3%未満の場合、真南を向いた補正係数は100であることを示しています。したがって、妥当な損失係数は5%である必要があります。
5). DCからACへの変換損失
ソーラーモジュールによって生成されたDC電力は、インバーターによって標準のAC電力に変換する必要があります。この変換プロセスでは一部のエネルギーが失われ、屋上コンポーネントからインバーターおよび顧客配電盤への配線で一部のポイントが失われます。現在、家庭用太陽光発電システムで使用されるインバーターのピーク効率は92%から94%であり、これはインバーターメーカーによって与えられたピーク効率であり、良好な工場制御条件下で測定されています。実際、通常の状況では、DC-ACインバータの効率は88%~92%であり、通常は90%が妥当な妥協効率として使用されます。
したがって、製品の偏差、熱、配線、ACインバーター、およびその他の電力損失により出力が低下した「100ワットモジュール」は、晴天の正午に、最大68ワットのAC電力のみがユーザーの配電盤に供給されます。(100WX095×0.89×0.93×095X0.90—68W)。
6). 太陽の方向角度と家の向きがシステムのエネルギー出力に与える影響
一日を通して、太陽光線がソーラーパネルに当たる角度は絶えず変化しており、それが出力電力に影響を与えます。「100ワットモジュール」の出力電力は、夜明けのゼロ値から徐々に増加し、太陽の方位角の変化も同じ程度になります。それでも、アレイは東を向いています。生成される電力は、南向きの電力の84%になります(表1の係数0.84で修正)。
V..システムのインストール
1. 推奨材料
•屋外で使用される材料は、日光や紫外線に耐性がある必要があります。
•ポリウレタンシーラントは、非フラッシュ屋根防水に使用する必要があります。3)材料は、太陽にさらされたときの温度に耐えるように設計する必要があります。
•異なる金属(鉄やアルミニウムなど)材料は、絶縁スペーサー、ワッシャー、またはその他の方法で互いに分離する必要があります。
•アルミニウムは一部の材料と直接接触しないようにしてください。
•高品質のファスナーを使用する必要があります(ステンレス鋼が好ましい)。
•構造部材の材料も選択できます:アルミニウムプロファイル、溶融亜鉛めっき鋼、コーティングまたは塗装された通常の炭素鋼(低腐食環境でのみ使用)、ステンレス鋼。
2. 推奨機器と設置方法
1)アプリケーションに必要な定格電圧と定格電流に応じて、すべての電気機器のリストを作成します。
2)関連する規格に従ってPVモジュールをリストし、少なくとも5年(20〜25年の寿命)の貯蔵寿命があることを確認します。
3)関連する規格に従ってインバータをリストし、少なくとも5年の耐用年数があることを確認してください。4)露出したケーブルとパイプは光に強い必要があります。
5)システムは過電流保護と容易なメンテナンスを備えている必要があります。
6)電気に関連する端子を締めて固定する必要があります。
7)製造元のインストール手順で機器をインストールする必要があります。
8)すべての屋根は承認されたシーラントで密封する必要があります。
9)すべてのケーブル、パイプ、露出した導体、およびワイヤーボックスは、関連する規格および規制に準拠し、安全を確保する必要があります。
10)太陽光発電アレイが毎日9:00から16:00まで日陰にならないようにする必要があります。
3. 太陽光発電システムの設計・設置に留意すべき事項
1)太陽光発電アレイの設置場所(屋根、プラットフォーム、その他の建物など)を注意深く確認してください。
2)選択した機器が地域のインセンティブポリシーの範囲内にあることを確認するため。
3)地元のユーティリティグリッド部門に連絡して、グリッド接続とオンラインテストの許可を取得してください。
4)上部の太陽光発電モジュールの設置位置を決定する際に屋根に設置する場合は、建物の雨水排水管、煙突、換気口が太陽光発電モジュールに与える影響を考慮する必要があります。上部をより美しくするために、屋根のサイズと形状に応じて太陽光発電モジュールを敷設してみてください。
5)設置された太陽光発電アレイの太陽光の露出と陰影を計算します。選択した設置場所の日陰が多すぎる場合は、PVアレイの設置場所の変更を検討する必要があります。
6)すべてのシステムコンポーネント間の距離を測定し、太陽光発電システムの設置の位置図と概略図を描きます。
7)関連するレビュー部門の関連資料を収集します。
①ロケーションマップは、主要なシステムコンポーネント(太陽光発電モジュール、パイプライン配線、電気ボックス、インバーター、高保証負荷配電盤、ユーティリティグリッドのオンオフスイッチ、メイン配電盤、およびユーティリティグリッドの入口側)の場所を示す必要があります。
②回路図には、下の図に示すように、すべての重要な電気システムコンポーネントが表示されます。
③すべての重要な電気システムコンポーネントを小さな部品(太陽光発電モジュール、インバーター、コンバイナーボックス、DCスイッチ、ヒューズなど)に分解します。
8)PVモジュールからコンバイナーボックスとインバーターまでのケーブル長を推定します
9)太陽光発電モジュール回路の通電容量を確認し、わずかな電流に適したケーブルサイズを決定します。ケーブルのサイズは、各コースの最大短絡電流とケーブル配線の長さに応じて決定されます。
10)フルパワーでPVモジュールからインバーターへの電圧降下が3%未満であることを考慮して、PVアレイのサイズを計算します。アレイのコンバイナボックスがインバータから遠く離れている場合、電圧降下は、PVアレイからコンバイナボックスへの配線およびコンバイナボックスインバータからの配線に基づいて計算されません。
11)インバータから主配電盤までの線路長を推定します。
12)メイン配電盤をチェックして、配電盤の電力が太陽光発電システムのスイッチングニーズを満たすことができるかどうかを判断します。
13)システムにサポート負荷用の配電盤(バックアップバッテリーシステム付き)が含まれている場合は、特定の重要な負荷回路を特定します。
これらの回路は、予想される電気負荷を満たす必要があります。
①システムのスリープ状態での実際の消費電力と毎日の消費電力のニーズを満たすために、バックアップシステムに接続されている負荷を見積もります。
②すべてのバックアップ負荷は、専用インバータの出力に接続するために別の配電盤に接続する必要があります。
③バックアップ電源システムの負荷によって消費される平均電力を計算して、バッテリ内のエネルギー貯蔵が消費者に電力を供給し続けることができる時間を決定する必要があります。
④このバッテリーはユーザーのメンテナンスを必要としないため、吸着されたグラスファイバーウールを備えたメンテナンスフリーのバルブ調整鉛蓄電池システムを使用することをお勧めします。
⑤バッテリーの保管は日光を避け、できるだけ穏やかで換気の良い場所に置く必要があります。鉛蓄電池溶液であろうとバルブ調整鉛蓄電池であろうと、外界に換気する必要があります。
14)設計要件に従う
ケーブルは、PVモジュール、コンバイナボックス、過電流プロテクタ/切断スイッチ、インバータ、およびユーティリティ切断スイッチを接続し、最終的に回路をユーティリティグリッドに接続します。
15)試運転中、太陽光発電システム回路は通常機能し、公共電力網部門から系統接続許可を取得します。その後、システムは正式に動作を開始できます。
16)システム機器が正常に動作しているかどうかを確認します。
4. 保守・運用フェーズ
1)太陽光発電モジュールにほこりがたまると、涼しい天候で太陽光発電モジュールを清掃できます。
2)太陽光発電システムを定期的にチェックして、線とブラケットが良好な状態にあることを確認してください。
3)毎年3月21日と9月21日頃、太陽が満ちて正午に近いときに、システムの出力を確認し(コンポーネントの表面がきれいに保たれています)、システムの動作が前年の読み取り値に近いかどうかを比較します。このデータをログに保持して、システムが常に正しく機能しているかどうかを分析します。読み取り値が大幅に低下する場合は、システムに問題があります。
VI.. 太陽光発電システムの点検内容と手順(安全ヘルメット、手袋、目の保護具の着用を推奨)
1. PVアレイ
1)すべてのコンバイナーボックスヒューズが取り外されていることを確認し、電圧がないことを確認しますtageコンバイナーボックスの出力端子に存在します。
2)PVモジュールと配電盤の間のソケットとコネクタが通常の動作状態にあるかどうかを目視検査します。
3)ケーブルのストレスのないクランプが正しくしっかりと取り付けられているか確認してください。
4)すべてのPVモジュールに損傷がないかどうかを目視検査します。
5)すべてのケーブルがきちんと固定されているかどうかを確認します。
2.太陽電池モジュールの回路配線
1)DCストリングコンバイナーボックス(PVモジュールからコンバイナーボックスへ)をチェックします。
2)ヒューズが取り外され、すべてのスイッチが切断されていないかを再確認してください。
3)屋内ケーブルラインがDCシリーズコンバイナーボックスの端子に正しい順序で接続されているかどうかを確認し、ラベルが表示されていることを確認します。
3. 回路ストリング配線のトレース検査
次の手順は、システムパス内の各ソース回路シリーズ(たとえば、東から西または北から南)に対して実行され、理想的なテスト条件は3月から10月までの明確な正午です。
1)回路内の各コンポーネントの開回路電圧をチェックして、晴れた日にメーカーが提供する実際の電圧を確認します(同じ日光条件下では、同じ電圧があるはずです。注:日光条件下では、電圧は20ボルトを超えます)。
2)恒久的なケーブルマーカーが正と負の接続を識別できることを確認してください。
3)上記のように各コンポーネントを確認します。
4.太陽光発電アレイ回路配線の他の部分
1)DC切断スイッチがオンになっていて、ラベルに損傷がないことを再確認します。
2)DCコンバイナボックスで各分岐電源の極性を確認します。回路ストリングの数と図面上の位置に応じて、各分岐の開回路電圧が適切な範囲内にあることを確認します(太陽光の放射照度が変化しない場合は、電圧が非常に近いはずです)。
警告：ソース回路のセットの極性が逆になると、ヒューズユニットで重大な事故や火災が発生し、コンバイナーボックスと隣接する機器が損傷します。インバータの極性が逆になると、システム機器にも損傷を与えますが、これは機器の保証の対象外です。
3)DCストリングコンバイナーボックスのすべての端子を締めます。
4)中性線がメイン配電盤に正しく接続されていることを確認してください。
5.インバータ起動テスト
1)インバータDC切断スイッチに送られる開回路ボリュームをチェックして、ボリュームを確認しますtageメーカーのインストールマニュアルの制限が満たされています。
2)システムに複数のDC切断スイッチがある場合は、各スイッチの電圧を確認します。
3)電源スイッチをPVアレイからインバーターに回します。
4)インバータが動作していることを確認し、動作中の時間の経過とともにインバータの電圧を記録し、電圧の読み取り値がメーカーの設置マニュアルで許可されている制限内にあることを確認します。
5)インバータが期待する出力を達成できることを確認します。6)スタートアップテストレポートを提供します。
6.システム受け入れテスト
理想的なPVシステムのテスト条件は、3月から10月までの晴れた正午を選択してください。理想的なテスト条件が不可能な場合は、晴れた冬の日の正午にこのテストを行うこともできます。
1)PVアレイが完全に日光に照らされ、日陰がないことを確認します。
2)システムが稼働していない場合は、システム実行スイッチをオンにして、システムパフォーマンステストを開始する前に15分間実行します。
3)1つまたは2つの方法で日射強度試験を実施し、試験値を記録します。最高放射線値を1000ワット/平方メートルで割ると、得られたデータが放射線比になります。たとえば、692w / m2÷1000w / m = 0.692または69.2%です。
メソッド 1:標準の日射計または日射計でテストします。
メソッド 2:太陽光発電アレイと同じモデルの通常動作中の太陽光発電モジュールを見つけ、テストする太陽光発電アレイと同じ方向と角度を維持し、太陽の下に置きます。15分間露光した後、デジタルマルチメータを使用して短絡電流をテストし、 これらの値は記録されます(アンペア単位)。これらの値をPVモジュールの背面に印刷されている短絡電流値(Isc)で割り、1000ワット/平方メートルを掛けて、結果を同じ行に記録します。例: LSC 測定 = 36A です。PVモジュールの背面に印刷されたLSC:5.2A;実際の放射線値= 3.652A ×1000w / m = 692w / m2。
4)PVモジュールの出力電力を要約してこれらの値を記録し、0.7を掛けて予想されるAC出力のピーク値を取得します。
5)インバータまたはシステムメーターを介してAC出力を記録し、この値を記録します。
6)AC測定電力値を現在の放射比で割り、この値を記録します。この「AC補正値」は、太陽光発電システムの定格出力電力であり、推定AC値の90%以上である必要があります。問題には、配線の誤り、ヒューズの損傷、インバーターが正しく機能しないなどがあります。
たとえば、PVシステムは20個の100W PVモジュールで構成され、方法2を使用して、動作しているPVモジュールの日射量を692W / m2と推定し、1000W / m2での出力電力を計算し、システムに正しく機能しているかを尋ねます。
解く：
PVアレイの総定格電力= 100ワット標準状態×20モジュール:2000ワット通常状態の推定AC出力電力= 2000ワット標準状態X0.7 = 1400ワットAC推定値。
実際に測定されたAC出力電力の場合:1020ワットのAC測定値
補正されたAC出力電力= 1020ワットのAC測定÷0.692 = 1474ワットのAC補正
補正された AC 出力電力値と推定 AC 出力電力値を比較します(1474 ワットの AC 固定値 + 1400 ワットの AC 推定値 = 1.05)。
回答:1.0520.9、通常は機能します。
このマニュアルでは、主に家庭用グリッド接続太陽光発電システムの設計および設置ソリューションを提案します。設置者に太陽光発電製品の選択方法やガイドラインを提供し、家庭用太陽光発電システムを正確に設置して、設計システムを潜在能力を解き放つのに役立ちます。
I.. 屋上太陽光発電システムを設置するために従うべき基本的な手順
屋根またはその他の設置場所が、設置するPVシステムに対応するサイズであることを確認してください。
設置時に、屋根が他の太陽光発電システムの品質に耐えられるかどうかを確認する必要があります。必要に応じて、屋根の支持力を高める必要があります。
(3). 建物の屋根の設計基準に従って屋根を適切に取り扱う。
(4). 仕様と手順に厳密に従って機器を設置してください。
(5). 正しく適切に設定された接地システムは、落雷を効果的に回避できます。
(6). システムが正常に動作しているか確認してください。
(7). 設計および関連機器がローカルグリッドのグリッド接続のニーズを満たすことができることを確認します。8.最後に、システムは従来のテスト機関または電力部門によって徹底的にテストされています。
II.. システム設計上の問題点
太陽光発電システムの種類:1つは、公共の電力網と並列に接続され、エネルギー貯蔵用のバックアップバッテリーを持たない太陽光発電システムです。もう一つは、公共の電力網と並列に接続され、補足としてバックアップバッテリーを備えた太陽光発電システムです。
(1). バッテリーなしの系統連系システム
このようなシステムは、グリッドが利用可能な場合にのみ動作できます。グリッドの電力損失は最小限であるため、このようなシステムは一般に、ユーザーの電気代を節約できます。ただし、停電時には、図 1 に示すように、グリッドが復元されるまでシステムは完全にシャットダウンします。
一般的なバッテリ不要のグリッド接続システムは、次のコンポーネントで構成されています。
1)太陽光発電アレイ。
太陽光発電アレイは、何らかの方法で接続され、密閉された太陽電池で構成される太陽光発電モジュールで構成されています。通常、コレクションは、ブラケットで接続されたいくつかの太陽光発電モジュールで構成されます。
2)バランスシステム(BOS)を装備
これは、太陽光発電モジュールを住宅建築システムの電気システムに統合するなど、ブラケットシステムおよび配線システムに使用されます。電源ラインシステムには以下が含まれます。
- インバータの両端にあるDCおよびACスイッチ。
- 接地保護。
- 太陽電池モジュールの過電流保護。
3) 直流交流インバータ
このデバイスは、太陽光発電アレイからの直流を家電製品で使用される標準の交流に変換します。
4)測定器およびメーター
これらの機器は、システムの動作ステータス、パフォーマンス、およびユーザーの電力使用量を測定および表示します。5)その他のコンポーネント
ユーティリティグリッドスイッチ(これはローカルユーティリティグリッドによって異なります)。
(2). バッテリー付きグリッド接続システム
この種のシステムは、システムのエネルギーを蓄えるためにバッテリーなしでグリッド接続システムにバッテリーを追加します。停電時でも、システムは特別な負荷に非常用電源を供給することができます。電源が遮断されると、システムはグリッドから分離され、独立した電源ラインを形成します。専用の配電線を使用して、これらの特別な負荷に電力を供給します。グリッドの停電が日中に発生した場合、太陽光発電アレイはバッテリーと一緒にこれらの負荷に電力を供給することができます。夜間に停電が発生した場合、バッテリーは負荷に電力を供給し、バッテリーはこれらの特別な負荷の通常の動作を保証するのに十分なエネルギーを放出できます。
バッテリーのないグリッド接続システムのすべてのコンポーネントに加えて、バッテリーバックアップシステムは、特別な要件と高いセキュリティを備えた負荷に電力を供給するバッテリーとバッテリーパック、バッテリー充電コントローラー、および配電盤も追加する必要があります。
III.. 屋上太陽光発電システムの設置
1). 屋根構造
太陽光発電アレイを設置するのに最も便利で適切な場所は、建物の屋上です。傾斜屋根の場合、太陽光発電アレイは屋根の表面に平行な屋根に設置し、冷却のためにブラケットを数センチメートル離して設置する必要があります。水平屋根であれば、傾斜角を最適化したブラケット構造を設計し、上部に取り付けることも可能です。屋根に取り付けられた太陽光発電システムは、屋根構造と屋根の透過防止層のシーリングに注意を払う必要があります。一般に、PVモジュールの100ワットごとに1つのサポートブラケットが必要です。新しい建物の場合、サポートブラケットは通常、ルーフデッキが設置された後、ルーフ防水が設置される前に取り付けられます。アレイ取り付けシステムを担当するスタッフは、屋根を取り付けながらサポートブラケットを取り付けることができます。
瓦屋根は、多くの場合、耐荷重能力の限界を閉じるように構造的に設計されています。この場合、PVシステムの追加重量に耐えるように屋根構造を強化するか、タイル張りの屋根をPVアレイを設置するための専用のストリップエリアに変更する必要があります。しかし、瓦屋根をより軽い屋根製品に変換する場合、そのような屋根と太陽光発電アレイの合計質量は、交換されたタイル屋根製品の質量よりも軽いため、屋根構造を強化する必要はない。
2). シェード構造
屋根の設置に代わるものは、遮光構造に取り付けられた太陽光発電システムです。このシェーディング構造は、太陽光発電アレイがシェードになるパティオまたは2層のシェーディンググリッドである可能性があります。これらのシェーディングシステムは、小規模または大規模な太陽光発電システムをサポートできます。
太陽光発電システムを備えたこのような建物は、主に太陽光発電アレイが部分的または完全な日陰屋根として機能する場合、標準的なパティオカバーとはわずかに異なるコストがかかります。PVアレイが一般的なシェーディング構造よりも急な角度で設置されている場合は、風荷重に対応するために屋根構造を変更する必要があります。太陽光発電アレイの質量は15〜25 kg /m²であり、これはシェードサポート構造の耐荷重限界内です。ルーフブラケットの設置に関連する人件費は、パティオカバーの建設費全体に織り込むことができます。全体的な建設費は屋根に設置するよりも高くなる可能性がありますが、遮光構造によって生み出される価値は、多くの場合、それらの追加コストを相殺します。
考慮すべきその他の問題には、アレイのメンテナンスの簡素化、コンポーネントの配線、ワイヤの接続を審美的に心地よいままにすること、およびメンバーとその配線を邪魔しないように忍び寄る植物を育てたり剪定したりしないでください。
3). 建物一体型太陽光発電(BIPV)
別のタイプのシステムは、いくつかの伝統的な屋根製品を建物に統合された太陽光発電アレイに置き換えます。このような製品を設置して使用する場合は、正しく設置し、必要な耐火性を達成し、屋根の漏れを防ぐために適切な設置が必要であることを確認するように注意する必要があります。
IV..システム出力を見積もる
1). 標準試験条件
太陽電池モジュールは直流電流を生成します。メーカーは、標準的なテスト条件下でソーラーモジュールのDC出力を校正します。これらの条件は工場で簡単に達成でき、製品が互いに異なる可能性がありますが、屋外条件での動作時に出力電力を評価するには、これらのデータを修正する必要があります。標準的な試験条件は、太陽電池温度25°C、日射強度1000ワット/平方メートル(一般にピーク太陽光強度と呼ばれ、晴れた夏の日の正午の放射強度に相当)、大気を通過するときの質量1.5AMです。フィルタリングされた太陽スペクトル(ASTM標準スペクトル)。メーカーは、標準的なテスト条件下で測定された出力100ワットのソーラーモジュールを「100ワットのソーラーモジュール」と呼んでいます。このバッテリーパックの定格電力は、実際の値から4〜5%ずれることができます。これは、95ワットのモジュールがまだ「100ワットのモジュール」と呼ばれることを意味します。より低い出力電力値を基準として使用する必要があります(95ワットではなく100ワット)。
2). 温度効果
モジュールの温度が上昇すると、モジュールの出力電力は減少します。たとえば、太陽が太陽光発電ルーフモジュールを直接照らすと、モジュールの内部温度は50°Cに達します～単結晶シリコンモジュールの場合、温度が上昇するとモジュール電力が実際の電力の89%に低下します。したがって、100ワットのモジュールは、春または秋の正午に完全な日光が当たると、約85ワット(95ワットx 0.89 = 85ワット)しか生成できません。
3). 汚れやほこりの影響
ソーラーパネルの表面に汚れやほこりが蓄積すると、太陽光の透過に影響を与え、出力電力が低下します。ほとんどの地域には雨季と乾季があります。雨水は雨季にモジュール表面の汚れやほこりを効果的にきれいにすることができますが、システムのより完全で適切な見積もりでは、乾季のパネル表面の汚れによって引き起こされる電力削減を考慮する必要があります。ほこりの要因により、システムの電力は通常、毎年元の定格値の93%に低下します。したがって、この「100ワットモジュール」は、表面にほこりが付着した状態で、平均電力79ワット(85ワットX 0.93 = 79ワット)で動作します。
4). マッチングとライン損失
PVアレイ全体の最大出力は、一般に、個々のPVモジュールによる総出力の合計よりも小さい。この不一致は、モジュールのミスアライメントとも呼ばれる太陽光発電モジュールの不整合が原因で発生し、システムが電気エネルギーの少なくとも2%を失います。さらに、電力はラインシステムの内部抵抗でも失われるため、損失のこの部分は最小限に抑える必要があります。それでも、正午に電力がピークに達し、午後に徐々に再び減少すると、システムへの損失のこの部分を減らすことは困難です。電力は夜にゼロ値に戻ります。この変化は、太陽放射強度の進化と太陽の角度の発達(太陽電池モジュールに対する)に起因しています。さらに、屋根の傾斜と向きは、モジュールの表面に当たる太陽光のグレードに影響します。これらの効果の具体的な発現を表1に示し、局所太陽光発電アレイを7:12の傾斜で屋根に配置した場合、屋根の傾斜角がエネルギーの3%未満の場合、真南を向いた補正係数は100であることを示しています。したがって、妥当な損失係数は5%である必要があります。
5). DCからACへの変換損失
ソーラーモジュールによって生成されたDC電力は、インバーターによって標準のAC電力に変換する必要があります。この変換プロセスでは一部のエネルギーが失われ、屋上コンポーネントからインバーターおよび顧客配電盤への配線で一部のポイントが失われます。現在、家庭用太陽光発電システムで使用されるインバーターのピーク効率は92%から94%であり、これはインバーターメーカーによって与えられたピーク効率であり、良好な工場制御条件下で測定されています。実際、通常の状況では、DC-ACインバータの効率は88%~92%であり、通常は90%が妥当な妥協効率として使用されます。
したがって、製品の偏差、熱、配線、ACインバーター、およびその他の電力損失により出力が低下した「100ワットモジュール」は、晴天の正午に、最大68ワットのAC電力のみがユーザーの配電盤に供給されます。(100WX095×0.89×0.93×095X0.90—68W)。
6). 太陽の方向角度と家の向きがシステムのエネルギー出力に与える影響
一日を通して、太陽光線がソーラーパネルに当たる角度は絶えず変化しており、それが出力電力に影響を与えます。「100ワットモジュール」の出力電力は、夜明けのゼロ値から徐々に増加し、太陽の方位角の変化も同じ程度になります。それでも、アレイは東を向いています。生成される電力は、南向きの電力の84%になります(表1の係数0.84で修正)。
V..システムのインストール
1. 推奨材料
•屋外で使用される材料は、日光や紫外線に耐性がある必要があります。
•ポリウレタンシーラントは、非フラッシュ屋根防水に使用する必要があります。3)材料は、太陽にさらされたときの温度に耐えるように設計する必要があります。
•異なる金属(鉄やアルミニウムなど)材料は、絶縁スペーサー、ワッシャー、またはその他の方法で互いに分離する必要があります。
•アルミニウムは一部の材料と直接接触しないようにしてください。
•高品質のファスナーを使用する必要があります(ステンレス鋼が好ましい)。
•構造部材の材料も選択できます:アルミニウムプロファイル、溶融亜鉛めっき鋼、コーティングまたは塗装された通常の炭素鋼(低腐食環境でのみ使用)、ステンレス鋼。
2. 推奨機器と設置方法
1)アプリケーションに必要な定格電圧と定格電流に応じて、すべての電気機器のリストを作成します。
2)関連する規格に従ってPVモジュールをリストし、少なくとも5年(20〜25年の寿命)の貯蔵寿命があることを確認します。
3)関連する規格に従ってインバータをリストし、少なくとも5年の耐用年数があることを確認してください。4)露出したケーブルとパイプは光に強い必要があります。
5)システムは過電流保護と容易なメンテナンスを備えている必要があります。
6)電気に関連する端子を締めて固定する必要があります。
7)製造元のインストール手順で機器をインストールする必要があります。
8)すべての屋根は承認されたシーラントで密封する必要があります。
9)すべてのケーブル、パイプ、露出した導体、およびワイヤーボックスは、関連する規格および規制に準拠し、安全を確保する必要があります。
10)太陽光発電アレイが毎日9:00から16:00まで日陰にならないようにする必要があります。
3. 太陽光発電システムの設計・設置に留意すべき事項
1)太陽光発電アレイの設置場所(屋根、プラットフォーム、その他の建物など)を注意深く確認してください。
2)選択した機器が地域のインセンティブポリシーの範囲内にあることを確認するため。
3)地元のユーティリティグリッド部門に連絡して、グリッド接続とオンラインテストの許可を取得してください。
4)上部の太陽光発電モジュールの設置位置を決定する際に屋根に設置する場合は、建物の雨水排水管、煙突、換気口が太陽光発電モジュールに与える影響を考慮する必要があります。上部をより美しくするために、屋根のサイズと形状に応じて太陽光発電モジュールを敷設してみてください。
5)設置された太陽光発電アレイの太陽光の露出と陰影を計算します。選択した設置場所の日陰が多すぎる場合は、PVアレイの設置場所の変更を検討する必要があります。
6)すべてのシステムコンポーネント間の距離を測定し、太陽光発電システムの設置の位置図と概略図を描きます。
7)関連するレビュー部門の関連資料を収集します。
①ロケーションマップは、主要なシステムコンポーネント(太陽光発電モジュール、パイプライン配線、電気ボックス、インバーター、高保証負荷配電盤、ユーティリティグリッドのオンオフスイッチ、メイン配電盤、およびユーティリティグリッドの入口側)の場所を示す必要があります。
②回路図には、下の図に示すように、すべての重要な電気システムコンポーネントが表示されます。
③すべての重要な電気システムコンポーネントを小さな部品(太陽光発電モジュール、インバーター、コンバイナーボックス、DCスイッチ、ヒューズなど)に分解します。
8)PVモジュールからコンバイナーボックスとインバーターまでのケーブル長を推定します
9)太陽光発電モジュール回路の通電容量を確認し、わずかな電流に適したケーブルサイズを決定します。ケーブルのサイズは、各コースの最大短絡電流とケーブル配線の長さに応じて決定されます。
10)フルパワーでPVモジュールからインバーターへの電圧降下が3%未満であることを考慮して、PVアレイのサイズを計算します。アレイのコンバイナボックスがインバータから遠く離れている場合、電圧降下は、PVアレイからコンバイナボックスへの配線およびコンバイナボックスインバータからの配線に基づいて計算されません。
11)インバータから主配電盤までの線路長を推定します。
12)メイン配電盤をチェックして、配電盤の電力が太陽光発電システムのスイッチングニーズを満たすことができるかどうかを判断します。
13)システムにサポート負荷用の配電盤(バックアップバッテリーシステム付き)が含まれている場合は、特定の重要な負荷回路を特定します。
これらの回路は、予想される電気負荷を満たす必要があります。
①システムのスリープ状態での実際の消費電力と毎日の消費電力のニーズを満たすために、バックアップシステムに接続されている負荷を見積もります。
②すべてのバックアップ負荷は、専用インバータの出力に接続するために別の配電盤に接続する必要があります。
③バックアップ電源システムの負荷によって消費される平均電力を計算して、バッテリ内のエネルギー貯蔵が消費者に電力を供給し続けることができる時間を決定する必要があります。
④このバッテリーはユーザーのメンテナンスを必要としないため、吸着されたグラスファイバーウールを備えたメンテナンスフリーのバルブ調整鉛蓄電池システムを使用することをお勧めします。
⑤バッテリーの保管は日光を避け、できるだけ穏やかで換気の良い場所に置く必要があります。鉛蓄電池溶液であろうとバルブ調整鉛蓄電池であろうと、外界に換気する必要があります。
14)設計要件に従う
ケーブルは、PVモジュール、コンバイナボックス、過電流プロテクタ/切断スイッチ、インバータ、およびユーティリティ切断スイッチを接続し、最終的に回路をユーティリティグリッドに接続します。
15)試運転中、太陽光発電システム回路は通常機能し、公共電力網部門から系統接続許可を取得します。その後、システムは正式に動作を開始できます。
16)システム機器が正常に動作しているかどうかを確認します。
4. 保守・運用フェーズ
1)太陽光発電モジュールにほこりがたまると、涼しい天候で太陽光発電モジュールを清掃できます。
2)太陽光発電システムを定期的にチェックして、線とブラケットが良好な状態にあることを確認してください。
3)毎年3月21日と9月21日頃、太陽が満ちて正午に近いときに、システムの出力を確認し(コンポーネントの表面がきれいに保たれています)、システムの動作が前年の読み取り値に近いかどうかを比較します。このデータをログに保持して、システムが常に正しく機能しているかどうかを分析します。読み取り値が大幅に低下する場合は、システムに問題があります。
VI.. 太陽光発電システムの点検内容と手順(安全ヘルメット、手袋、目の保護具の着用を推奨)
1. PVアレイ
1)すべてのコンバイナーボックスヒューズが取り外されていることを確認し、電圧がないことを確認しますtageコンバイナーボックスの出力端子に存在します。
2)PVモジュールと配電盤の間のソケットとコネクタが通常の動作状態にあるかどうかを目視検査します。
3)ケーブルのストレスのないクランプが正しくしっかりと取り付けられているか確認してください。
4)すべてのPVモジュールに損傷がないかどうかを目視検査します。
5)すべてのケーブルがきちんと固定されているかどうかを確認します。
2.太陽電池モジュールの回路配線
1)DCストリングコンバイナーボックス(PVモジュールからコンバイナーボックスへ)をチェックします。
2)ヒューズが取り外され、すべてのスイッチが切断されていないかを再確認してください。
3)屋内ケーブルラインがDCシリーズコンバイナーボックスの端子に正しい順序で接続されているかどうかを確認し、ラベルが表示されていることを確認します。
3. 回路ストリング配線のトレース検査
次の手順は、システムパス内の各ソース回路シリーズ(たとえば、東から西または北から南)に対して実行され、理想的なテスト条件は3月から10月までの明確な正午です。
1)回路内の各コンポーネントの開回路電圧をチェックして、晴れた日にメーカーが提供する実際の電圧を確認します(同じ日光条件下では、同じ電圧があるはずです。注:日光条件下では、電圧は20ボルトを超えます)。
2)恒久的なケーブルマーカーが正と負の接続を識別できることを確認してください。
3)上記のように各コンポーネントを確認します。
4.太陽光発電アレイ回路配線の他の部分
1)DC切断スイッチがオンになっていて、ラベルに損傷がないことを再確認します。
2)DCコンバイナボックスで各分岐電源の極性を確認します。回路ストリングの数と図面上の位置に応じて、各分岐の開回路電圧が適切な範囲内にあることを確認します(太陽光の放射照度が変化しない場合は、電圧が非常に近いはずです)。
警告：ソース回路のセットの極性が逆になると、ヒューズユニットで重大な事故や火災が発生し、コンバイナーボックスと隣接する機器が損傷します。インバータの極性が逆になると、システム機器にも損傷を与えますが、これは機器の保証の対象外です。
3)DCストリングコンバイナーボックスのすべての端子を締めます。
4)中性線がメイン配電盤に正しく接続されていることを確認してください。
5.インバータ起動テスト
1)インバータDC切断スイッチに送られる開回路ボリュームをチェックして、ボリュームを確認しますtageメーカーのインストールマニュアルの制限が満たされています。
2)システムに複数のDC切断スイッチがある場合は、各スイッチの電圧を確認します。
3)電源スイッチをPVアレイからインバーターに回します。
4)インバータが動作していることを確認し、動作中の時間の経過とともにインバータの電圧を記録し、電圧の読み取り値がメーカーの設置マニュアルで許可されている制限内にあることを確認します。
5)インバータが期待する出力を達成できることを確認します。6)スタートアップテストレポートを提供します。
6.システム受け入れテスト
理想的なPVシステムのテスト条件は、3月から10月までの晴れた正午を選択してください。理想的なテスト条件が不可能な場合は、晴れた冬の日の正午にこのテストを行うこともできます。
1)PVアレイが完全に日光に照らされ、日陰がないことを確認します。
2)システムが稼働していない場合は、システム実行スイッチをオンにして、システムパフォーマンステストを開始する前に15分間実行します。
3)1つまたは2つの方法で日射強度試験を実施し、試験値を記録します。最高放射線値を1000ワット/平方メートルで割ると、得られたデータが放射線比になります。たとえば、692w / m2÷1000w / m = 0.692または69.2%です。
メソッド 1:標準の日射計または日射計でテストします。
メソッド 2:太陽光発電アレイと同じモデルの通常動作中の太陽光発電モジュールを見つけ、テストする太陽光発電アレイと同じ方向と角度を維持し、太陽の下に置きます。15分間露光した後、デジタルマルチメータを使用して短絡電流をテストし、 これらの値は記録されます(アンペア単位)。これらの値をPVモジュールの背面に印刷されている短絡電流値(Isc)で割り、1000ワット/平方メートルを掛けて、結果を同じ行に記録します。例: LSC 測定 = 36A です。PVモジュールの背面に印刷されたLSC:5.2A;実際の放射線値= 3.652A ×1000w / m = 692w / m2。
4)PVモジュールの出力電力を要約してこれらの値を記録し、0.7を掛けて予想されるAC出力のピーク値を取得します。
5)インバータまたはシステムメーターを介してAC出力を記録し、この値を記録します。
6)AC測定電力値を現在の放射比で割り、この値を記録します。この「AC補正値」は、太陽光発電システムの定格出力電力であり、推定AC値の90%以上である必要があります。問題には、配線の誤り、ヒューズの損傷、インバーターが正しく機能しないなどがあります。
たとえば、PVシステムは20個の100W PVモジュールで構成され、方法2を使用して、動作しているPVモジュールの日射量を692W / m2と推定し、1000W / m2での出力電力を計算し、システムに正しく機能しているかを尋ねます。
解く：
PVアレイの総定格電力= 100ワット標準状態×20モジュール:2000ワット通常状態の推定AC出力電力= 2000ワット標準状態X0.7 = 1400ワットAC推定値。
実際に測定されたAC出力電力の場合:1020ワットのAC測定値
補正されたAC出力電力= 1020ワットのAC測定÷0.692 = 1474ワットのAC補正
補正された AC 出力電力値と推定 AC 出力電力値を比較します(1474 ワットの AC 固定値 + 1400 ワットの AC 推定値 = 1.05)。
回答:1.0520.9、通常は機能します。