摘要：随着全球能源的持续紧缺和气候变暖的日益加剧，可再生能源的开发利用已经变得越来越重要，太阳能光伏发电因其特有的优势而被誉为解决未来能源需求的重要途径。本文简要阐述大型光伏并网电站的施工工艺，主要包括：土建支架基础、支架和组件安装、汇流箱和逆变器安装系统调试等施工环节，为地面大型并网型光伏电站建设提供参考。
一、引言
光伏发电技术已日趋成熟，并逐渐从过去的独立系统，朝大规模并网方向发展。在经济发展水平较高、土地资源紧缺的城市，可建设与建筑物相结合的屋顶太阳能并网光伏发电项目。大、中型的地面光伏电站一般都选择在光照充足的西部偏远地区，这也是我国目前光伏电站建设的重点。但由于我国在地面大型并网光伏电站建设的施工环节还缺乏经验和标准，因此，本文将根据作者在并网光伏电站建设方面的一些实践经验谈谈自己的亲身体会，简述地面光伏电站的施工要点，借以抛砖引玉，与同行进行探讨。
二、大型并网光伏电站系统组成
大型并网光伏电站系统框图
在大型光伏并网电站中，太阳能光伏组件阵列应用其光电特性，将太阳能转化为电能，并以直流电形式输出，然后经过三相逆变器(DC-AC)转换成电压较低的三相交流电，再通过升压变压器转换成符合公共电网电压要求的交流电，并直接接入公共电网，供公共电网用电设备使用和远程调配。
1、光伏组件常见分类
太阳能电池分类汇总表
种类电池类型实验室效率商业效率优点缺点
晶硅
电池单晶硅23%14%-17%效率高，技术成熟。原料成本高
多晶硅20.3%13%-15%效率较高，技术成熟。原料成本较高
薄膜
电池非晶硅13%8%-11%弱光效应好，成本相对较低。转化率相对较低
碲化镉15.8%5%-8%弱光效应好，成本相对较低。有毒，污染环境。
铜铟硒15.3%5%-8%弱光效应好，成本相对较低。稀有金属
2、光伏方阵
由若干个光伏构件、光伏组件在机械和电气上按一定方式组装在一起并且有固定的支撑结构而构成的直流发电单元。光伏方阵分为两类：固定式和跟踪式。在光伏发电系统的设计中，光伏组件方阵的安装方式对系统接收到的太阳总辐射量有很大的影响，从而影响到光伏发电系统的发电能力。光伏方阵的安装方式有固定式和跟踪式两种类型。自动跟踪式又可分为“单轴跟踪”、“双轴跟踪”两种类型。
固定式--水泥基础 固定式—地锚基础
单轴跟踪系统 水平斜单轴跟踪系统
双轴跟踪系统
3、光伏阵列汇流箱
光伏阵列汇流箱是保证光伏组件有序连接和汇流功能的接线装置。该装置能够保障光伏系统在维护、检查时易于分离电路，当光伏系统发生故障时减小停电的范围。
4、直流防雷配电柜
主要是将汇流箱输出的直流电缆接入后进行汇流，再接至并网逆变器。配电柜内含有直流输入断路器、漏电保护器、防反二极管、光伏防雷器等主要器件，在保证系统不受漏电、短路、过载与雷电冲击等损坏的同时，有效保证负载设备运行的同时，方便客户操作和维护。
5、并网逆变器
将直流电转换为交流电的设备。包括电压控制、内部电源、误差放大、自保护装置等。按是否带变压器可分为无变压器型和有变压器型。对于无变压器型逆变器，最大效率98.5%和欧洲效率98.3%;对于有变压器型逆变器，最大效率97.1%和欧洲效率96.0%。
6、交流配电柜
交流防雷配电柜主要是通过配电给逆变器提供并网接口，采用断路器操作，含网侧防雷器，配置发电计量表、逆变器并网接口及交流电压电流表等装置。
7、交/直流电缆
(1)直流电缆包括：汇流箱---直流防雷配电柜;直流防雷配电柜---并网逆变器。
(2)交流电缆包括：并网逆变器---交流防雷配电柜;
交流防雷配电柜---升压变压器;升压变压器---电网接入点。
8、监控及通讯装置
实现发电设备运行控制、电站故障和数据采集维护等功能，并与电网调度配合，提高电站自动化水平和安全可靠，有利于减小光伏发电对电网的影响。
在监控系统架构方面，采用与常规厂站综合自动化系统相同架构，即分层分布式结构。
9、防雷接地装置
目前没有颁布明确的相关设计标准，目前参考标准《建筑物防雷设计规范》GB5007-1994(2000)、《交流电气装置的接地》DL/T621 1997、SJ/T11127—1997 光伏(PV)发电系统过电压保护导则IEC60364-7-712-2002IEC61557-4-2007。
大型光伏电站典型防雷方案
三、大型并网光伏电站施工流程
大型光伏电站的建设，为了缩减建设周期，加快电站并网步伐，需要在建设初期制定电站整体规划和施工流程，同时做好与电力公司的协调工作。电站施工流程如下所述：
1、土建工程
电站建设土建工程分为光伏方阵基础和电气设备基础施工。光伏方阵基础与电气设备基础可以同时设计、同时施工。
(1)光伏电站组件方阵基础宜随地势而建。当根据图纸设计要求需要进行土方平整时，应按照先进行土方平衡与调配工作，然后再进行测量放线与土方开挖等工作的顺序进行。
(2)光伏阵列安装前，钢筋混凝土基础顶面的预埋件，应按设计的防腐级别涂防腐涂料，并妥善保护，与支架槽钢可靠连接。
(3)支架基础强度满足抗恶劣环境要求;基础不会发生沉降和变形;基础的水平和垂直度满足设计要求。
2、安装工程
设备安装是为电站调试做准备，光伏电站可以集中安装、分块调试，为电站整体调试做好准备，并且可以边安装、边调试，大大缩减施工周期。安装工艺步骤如下：
2.1支架安装
(1)光伏组件支架及其材料应符合设计要求，能满足抗恶劣环境要求，即抗风、防腐、防锈等。
(2)光伏组件支架应按设计要求安装在基础上，位置准确，安装公差满足设计要求，与基础固定牢靠。
(3)支架应与接地系统可靠连接。
2.2光伏组件安装
(1)在现场安装使用前，确认光伏组件外形完好无损，若发现有明显变形、损伤，应及时更换。
(2)在组件安装或接线时，推荐用不透明材料将组件覆盖;组件安装前，请不要拆卸组件接线盒;当组件置于光线照射下，不要触摸接线端子，当组件电压大于DC30V时，请注意适当防护，使用绝缘工具。
(3)光伏组件的排列连接按技术图纸要求，应固定可靠，外观应整齐，光伏组件之间的连接件，便于拆卸和更换。
(4)光伏组件之间的连接方式，符合设计规定。
2.3逆变器安装
(1)根据逆变器室内/室外的安装形式，应安装在清洁的环境中，并且应通风良好，并保证环境温度、湿度和海拔高度满足产品规格要求。如有必要，应安装室内排气扇，以避免室温增高。在尘埃较多的环境中，应装空气过滤网。
(2)安装与维护前必须保证交直流侧均不带电。为了不导致逆变器损坏，任何直流输入电压不超过直流输入电压限值。
(3)按照设计图纸和逆变器电气连接的要求，进行电气连接，并标明对应的编号。在电气连接前，用万用表确认光伏阵列的正负极。
2.4汇流箱安装
(1)户外安装，防护等级为IP65，但尽量不要放置在潮湿的地方;输入路数不超过汇流箱允许的输入路数;环境温度应满足产品规格要求。
(2)在电气连接前，用万用表确认光伏阵列的正负极。光伏阵列的正极连到汇流箱直流输入的“DC+”，光伏阵列的负极连接到汇流箱直流输入的“DC-”，并标明对应的编号。
(3)光伏组件至汇流箱的配线性能及保护方法，必须满足电气设备技术基准的规定。
2.5直流/交流配电柜安装
(1)室内安装， 应安装在清洁的环境中，并且应通风良好，并保证环境要求、湿度和海拔高度满足产品规格要求。
(2)按直流/交流配电柜系统图设计要求敷设电缆。引入配电柜的电缆应排列整齐，编号清晰。
(3)直流/交流配电柜内防雷接地与PE线连接，PE线与配电室内的接地装置连接。
2.6、布线工程
(1)电缆线路施工应符合《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》(GB50168)的规定，电缆符合国家相应的标准。
(2)光伏发电系统直流部分的施工，应注意正负极性。
(3)对穿越楼板、屋面和墙面的电缆，其防护套管与建筑物主体间的缝隙，必须做好防水密封，并做好建筑物表面光洁处理，同时满足阻燃性和组热性。
(4)直流柜到逆变器和逆变器到交流配电柜的电缆敷设：直流配电柜、逆变器在同一配电室，两者距离要求较近。交流配电柜、逆变器在同一配电室内，两者距离要求较近。安装电缆剖头处必须用胶带和护套封扎。
(5)光伏组件的连接电缆应有足够的耐候性以保证线缆的使用寿命;连接要保证机械和电性能的完好;组件串联必须是同种型号组件，不同型号组件串联电压相同可以并联。
布线完成后，电压与极性的确认、短路电流的测量、非接地的检查。应按照产品说明书，用万用表测量是否有电压输出，用直流电压测试正极、负极的极性是否接错;可用直流电流表测量短路电流。
2.7、防雷和接地施工
(1)电气系统的接地符合《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》(GB50169)的规定。
(2)光伏发电系统的升压系统，满足《交流电气装置的接地》(DL/T621)的规定。
(3)光伏发电系统和并网接口设备的防雷和接地，符合《光伏PV发电系统过电压保护导则》(SJ/T11127)的规定。
(4)对需要接地的光伏发电系统设备，应保持接地的连续性。接地装置的接地电阻值必须符合设计要求，当以防雷为目的的进行接地时，其接地电阻应小于10欧姆.光伏发电系统保护接地、工作接地、过压保护接地使用一个接地装置，其接地电阻不大于4欧姆。
(5)电站防雷设计可以参考《建筑物防雷设计规范》GB50057-1994(2000).
(6)被雷带(网)及其支持件安装位置正确。焊接固定的焊缝应饱满无遗漏，防腐良好;采用螺栓固定的应采取双螺帽等防松措施;被雷带(网)应平整顺直，固定点支持件间距均匀，固定可靠。
四、大型并网光伏电站调试与试运行
光伏发电系统的调试步骤应为：先调试光伏组件串，调试合格后再依次调试光伏阵列、光伏发电系统直流侧和整个光伏发电系统、直至合格。
进行光伏发电系统电能质量测试：工作电压和频率、电压波动和闪动、谐波和波形畸变、功率因数、三相输出电压不平衡度、输出直流分量等应符合《电能质量供电电压允许偏差》(GB/T15946)、《电能质量公用电网谐波》(GB/T14549)、《电能质量三相电压允许不平衡度》(GB/T15543)的规定，以及用户与本市电网经营企业签订合同的要求。
进行电网保护功能检测：过欠频率保护、防孤岛效应、电网恢复、短路保护、逆流保护、其应符合《光伏发电系统并网技术要求》(GB/T19939)的规定。
五、结束语
光伏电站的建设流程可归纳为：
选址---编制可行性报告---前期咨询文件配合---初步设计---施工图设计---施工组织设计---设备采购招标---设备监造和催交---施工单位招标---现场施工组织管理---基础轴线定位及测量放线---支架基础施工---光伏电站设备安装---支架安装---太阳能电池组件安装---电缆敷设布线连接---编制调试方案--光伏系统调试---并网发电---工程移交---编制运营维护方案—运营培训及项目质保。
相对于火力发电系统，光伏发电系统较为简单，设备种类少，安装难度较低。但光伏电站的基础、支架、电池组件数量多，在光伏电站的建设周期短的情况下，建设前期必须要对整体布置合理的规划，建设中科学安排人员、机械、材料、设备，加强土建与安装的协作，才能保证光伏电站施工的顺利进行。坚信在国家政策的鼓励支持下，以及通过越来越多光伏电站建设经验的积累后，并网型光伏电站将得到更为规范、系统化的发展。
参考文献：
[1]太阳能光伏电源系统安装工程规范(CECS84-96)
[2]建筑太阳能光伏系统设计与安装(10J908-8)
[3]太阳能光伏发电系统设计施工与维护 李钟实 编著
[4]太阳能光伏发电系统及其应用 杨贵恒 强生泽 张颖超 郑勇 编著
