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屋頂太陽能電站安裝過程
屋頂太陽能電站安裝過程
更新时间:2024-11-15 21:23:23

本文較為有趣且有一定參考價值,全文共5432字,27張圖片,預計閱讀需要20-30分鐘

筆者住五層公寓頂樓,南北各有一個平台,坡面屋頂,2000年前後的磚混結構商品房,差不多是中國第一批商品房,由于年代久遠,2016年屋頂開始漏水,維修過一次,但兩年一過,又開始漏了,本打算安裝一個玻璃陽光房,既可以防漏,冬天又可以當大棚養花種草,但一算價格,20平方米的玻璃陽光房,至少也得1萬元左右,而且夏天陽光房不但不隔熱,還在加熱,所以一直沒安裝陽光房。

自從供電價格從固定價格變更為階梯價格以後,每年的6月開始使用空調後,每個月的電費都要超過400元(三檔電價格大概0.7元/度),綜合全年用電價格至少在4000元左右,如果做個玻璃陽光房,花費也不少。

2018年,偶然在淘寶上浏覽,發現太陽能發電闆降到差不多2元/瓦了,既然太陽能發電闆價格降了這麼多,何不用太陽能闆遮陽擋雨呢,既了卻了防雨隔熱的心願,副産品還能發電,一舉兩得,何樂而不為呢?這才實施了很久以前的計劃。

但是,由于我們國人有相當一部份人有互相拆台的天性,我隻能安裝高成本有鉛酸電池污染的離網電站,而不是有補貼的并網電站,為什麼?因為,我住在小區頂樓,屋頂按法律規定,是屬于全體業主的,雖然,屋頂漏水,如果我自己修,樓下業主從來不會主動給我錢,雖然,樓下業主在樓頂安裝太陽能熱水器時,從來沒找我簽過字,但是,一旦我在樓頂安裝并網電站,找樓下業主簽字時,不排除一些小人,有自己得不到好處你也别想得到好處的拆台想法的人不給你簽字,另外,小區物業由于要推卸一些安全生産的責任,也不可能給你簽字,這樣一來,在公共産權屋頂安裝并網電站的可能性幾乎為零。這就是我安裝離網電站的原因。

第一次用的鉛酸電池

屋頂太陽能電站安裝過程(離網太陽能發電站)1

6千瓦逆變器

屋頂太陽能電站安裝過程(離網太陽能發電站)2

屋頂太陽能電站安裝過程(離網太陽能發電站)3

600瓦風機,由于平時經常看到風光互補的太陽能路燈,所以也想折騰風光互補型的太陽能發電站,還安裝了一套600W的風力發電機,沒想到,理想很豐滿,現實很骨感,五層的樓房,并不高,所以,頂樓風力并不大,600W風機一年也就能發個10來度電,這個風力發電機算是打水漂了。

屋頂太陽能電站安裝過程(離網太陽能發電站)4

第一次安裝的風光互補控制器

屋頂太陽能電站安裝過程(離網太陽能發電站)5

離網型電站還有一個優點,就是電網停電了還能有電用,缺點麼,就是成本高,沒有補貼。

大概框算了一下,建一個2KW的太陽能 600W風能互補電站的成本是18000元(包括購買的安裝工具),按4000元一年的電費計算,5年收回投資,考慮到蓄電池的使用壽命也隻有5年左右(實際上我隻用了半年多,就換掉了),感覺這成本已經在可接受範圍之内了,于是,說幹就幹。

在網上七七八八買了一大堆配件,耗時半個月,終于把整套系統安裝了起來,一個人安裝,沒有幫手,真是累死老夫了。

一大堆工具

屋頂太陽能電站安裝過程(離網太陽能發電站)6

經過近一個星期的運行,事實證明,風力發電機在内陸區基本沒什麼作用的,因為風力發電機的額定風速是5級風以上,也就是10米/秒的5級風(36公裡每小時,也就是電瓶自行車全速前進時的風速),而内陸地區風力一般都是3、4級左右,隻有冷空氣南下和台風時,才會有5級以上大風,3、4級風時,雖然發電機的葉片在轉動,但是,發的電少得可憐,隻有40來W的功率,連逆變器的空載功率都不夠用的。因此,除非住在大湖邊或者海邊或者草原沙漠環境,否則,風力發電機的投資價值并不高。但我已經買來并安裝了,退不了了,隻能當個高價擺設吧。

太陽能電池闆安裝時,最好能避開陰影區,因為,一點點小陰影(後面,我又安裝了4千瓦的薄膜太陽能電闆,這種闆抗陰影能力更好,這是後話),就會影響一組串并聯太陽能電池闆的發電效率,我的露台遮陽棚鋼架的一點點投影就讓一組1KW的發電量輸出減半了。

我的蓄電池組是150AH48V鉛酸蓄電池,4節12V,成本是3000元,理論儲電量是7度電,實際上,由于電池和逆變器的效率問題,實際能放出5度電就很不錯了,而且,放電電流越大,放出的電能越少。也就是說,如果夏天開空調(我家變頻空調,2台平穩運行時有1000多W),隻能用2到3小時,因此,如果想整個晚上都使用電池電量,那麼起碼得要4組150AH的蓄電池,那是非常不經濟的,因為晚上谷電還是很便宜的,如果想多儲能,最多安裝2組蓄電池,成本6000元,2年多收回電池投資(事實證明,我太樂觀了,雖然後來又加了二組鉛酸電池,但最後還是按廢品處理掉了)。

2kW的太陽能電池闆,一般陽光好的日子,基本上可以發電12度電左右,夏天隻能發10度左右,因為太陽能闆有熱衰減問題,因此在白天,基本上可以滿足夏天開空調的開銷,并且還能有多餘的電存儲在蓄電池中。

太陽能電池控制器是可以并聯使用的,因此,系統擴展性并不成問題,我用的是具有MPPT和物聯網功能的控制器,是小廠品牌,質量不是很穩定,四台中,有兩台已經返修過了,所以,我沒有拍照片,以免廣告嫌疑。

2千瓦系統運行了大概三個多月,證明我還是樂觀了,夏天這點電還是不夠用,于是,又買了2千瓦的單晶闆,又花了4000元。

其實,4千瓦在陰雨天也不夠用,于是,第二次折騰開始了。

在閑魚上發現了一種薄膜太陽能發電闆,馬來西亞生産的,美國品牌,first solar,二手價格和新的單晶多晶闆差不多,查資料得知,這種發電闆叫碲化镉薄膜光伏闆,據說弱光發電和抗陰影能力很強,為了求證是否屬實,就又買了40塊闆子,每塊闆117.5瓦,共4.7千瓦,加上原來的4.1千瓦,總共有8.8千瓦了。

我們國内也有一家生産薄膜太陽能發電闆的公司,叫漢能,但漢能的闆很貴,而且單位面積的效率上好像還不太行,比不上first solar,淘寶上也有小廠的薄膜電池闆,很便宜,但我不敢買,不知道壽命如何。

因為增加到了8千瓦了,原來的坡面屋頂安裝的單晶和多晶需要拆下來移動到露台遮陽棚頂上,薄膜電闆安裝在東邊坡面屋頂上,單晶和多晶安裝在西邊的遮陽棚上,因為遮陽棚比較高,過了中午12點,遮陽棚的陰影就擋住了東邊坡面頂上的薄膜闆,但薄膜闆抗陰影,所以,需要把薄膜闆安裝在東邊。

這一移,又半條老命沒有了。

移動到遮陽棚上的單晶和多晶

屋頂太陽能電站安裝過程(離網太陽能發電站)7

坡面上的薄膜電闆

屋頂太陽能電站安裝過程(離網太陽能發電站)8

屋頂太陽能電站安裝過程(離網太陽能發電站)9

屋頂太陽能電站安裝過程(離網太陽能發電站)10

太陽能闆總算安裝完了,接下來要折騰電池了,經過半年多的折磨,我的鉛酸電池儲電量隻剩下一半左右,後悔啊,大電流深度放電是鉛酸電池的大忌,這不,陸陸續續買了7200元錢的鉛酸電池,半年就報廢了,賣廢品隻值2000來元,血的教訓啊。

鐵锂電池

屋頂太陽能電站安裝過程(離網太陽能發電站)11

滅火器和電池

屋頂太陽能電站安裝過程(離網太陽能發電站)12

發電情況,有一個控制器返修去了,所以發電量為零。

屋頂太陽能電站安裝過程(離網太陽能發電站)13

從閑魚上找了家賣基站用二手鐵锂電池的商家,載上我的鉛酸電池,當廢品賣給他,添加點錢,買了16具4850鐵锂電池,因為據說鐵锂電池有2000次循環壽命,這種基站電池循環次數非常小,也不知道是不是真的,反正比鉛酸電池強,花了12000元,加上鉛酸電池折價2000元,差不多花了14000元的樣子。

安裝好後,發現,确實不錯,畢竟是二手貨,容量參差不齊,大概可以儲存35度電,三台空調用一個晚上一點問題都沒有。

這中間有一個小插曲,我的6千瓦逆變器,什麼都能帶得動,但是,我的西門子滾桶洗衣機的脫水功能就是不行,脫水桶速度上不去,估計是功率因素的關系,為此還花了180元買了個示波器,為得就是看看這逆變器的波形到底是什麼樣的。

品牌逆變器

屋頂太陽能電站安裝過程(離網太陽能發電站)14

屋頂太陽能電站安裝過程(離網太陽能發電站)15

後來,又在閑魚上找到了一台基站用的3500瓦(5000VA)機架式逆變器,說是純正弦波,賣回來用示波器看了一樣,貌似确實是正弦波,這台逆變器倒是可以讓我的洗衣機正常脫水了,也不知道是不是因為功率因素的原因。

平面地形安裝,如果帶傾角,得按傾角投影面積和陰影留空區來計算,如果你所處的位置緯度不高,一般5-10度的傾角就夠用了,陰影留空區計算如下:

就是說,傾角越大,留空區越長,但是,固定式太陽能闆的傾角,對發電效率影響并不大,所以,中低緯度地區,傾角設計成10-30度為佳,可以充分利用土地面積。當然,如果場地夠大,傾角就設計成春秋分日的太陽高度角就行了。

屋頂太陽能電站安裝過程(離網太陽能發電站)16

10度傾角情況下,一塊闆的最小占地面積是2平方米,130平方米的場地,理論上可以安裝65塊闆,19.5KW。扣除20%維護空間,大概可以安裝16KW左右的太陽能闆。

如果需要擋雨,太陽能闆就不能用壓闆安裝了,需要在背面用電鑽鑽孔,用騎馬螺絲固定,這樣,太陽能闆之前的縫隙,可以用防水膠帶封死,就不漏水了。

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屋頂太陽能電站安裝過程(離網太陽能發電站)18

剛剛找到測溫槍測一下中午11點多時的溫度。

今天氣象預報氣溫是27-34度

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朝北的書房空調剛開沒多久,溫度29度,天花闆溫度34度

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朝南的客廳未開空調,天花闆溫度也是34度

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朝南閣樓,有太陽能闆的屋頂溫度36度

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朝東的坡面屋頂溫度,無太陽能闆38度

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朝南天台地面溫度45度

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太陽能闆背面溫度50度。

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總結一下經驗:

1、根據我的經驗,在南方多雨的地區,家庭用離網太陽能發電站,功率在10千瓦左右最合适,晴天每千瓦可以發5-6度電,10千瓦能發50到60度電,按二台空調計算,用儲能40度電的電池儲存,可以用72小時。因為白天可以直接用發的電,不用儲存。這樣,曬一天,夠陰雨天用二天。

2、千萬不要用鉛酸電池,也不要用鐵锂電池以外的锂電池,鐵锂電池雖然比能量小,但安全性比三元锂電池高,價格也比三元便宜。我有二個電池組的二個電芯鼓包了(軟包電芯),用針刺破外包裝,屁事沒有。不過,滅火器還是需要準備的。

3、城市裡千萬不要安裝風力發電,浪費錢。

4、有條件的,逆變器盡量選擇基站用的正規逆變器,雖然,淘寶上一些規模較大逆變電源廠生産的逆變器質量還可以,但畢竟比不上正規機架式逆變器。

5、經常檢查蓄電池的電芯電壓,雖然保護電路很完善,但是,電芯損壞了,也不适宜長時間留在電池箱裡進行充放電,以免着火。

6、太陽能電池闆盡量串聯到100伏左右,這樣可以減小太陽能闆到控制器之間的電纜的截面積,省錢,也安全,不過,檢修時要注意,100伏電壓也能電死人的。

7、光伏闆的傾角問題,最佳傾角當然應該是春秋分日的太陽高度角,但是,有的時候,沒有條件做這麼大的傾角,其實,水平安裝和最佳傾角安裝的效率隻差5%到10%左右。沒有條件的完全可以水平安裝。

8、固定太陽能闆的架子,最好的當然是鋁合金的,強度和耐腐蝕性能都不錯,但是造價太昂貴,不劃算,所以,我選擇了熱鍍鋅鋼材,一定要熱鍍的,冷鍍的壽命不長,搭架子最好全部用不鏽鋼螺絲,不要用焊接,因為焊接會破壞鍍層。拆裝也麻煩。

9、太陽能發電闆使用多年以後,會有衰減,最大衰減量是25%左右,所以,最好還能預留25%安裝面積,供以後擴展用。

10、二手鐵锂電池,最終有多少循環壽命,沒個二三年時間觀察,誰也不知道,從電池的屏幕上讀取的參數來看,這種電池隻循環了很少的次數,因為基站用這種電池做後備用,停電時才會啟動,符合邏輯,但是,畢竟這種退役電池,肯定是有缺陷了,才會退役,所以,需要買個十來個電芯備用着,锂電池不會象鉛酸電池,慢慢衰減,锂電池說壞就壞,軟包電池壞掉了,一般會鼓包,鼓得跟個氣球似的,鐵锂電池鼓包了用針戳破包裝放氣即可取出更換,不會着火。

11、锂電池組對電芯的一緻性要求比較高,不然,可能不能滿容量充放電,所以,采購來的電芯要分容匹配,業餘條件下,不可能用昂貴的分容儀器分容,隻需要用内阻儀就可以分容了,一般锂電池,内阻差不多的,容量也不會差很大。

12、微鼓電芯不要采購,這種電池差不多快壽終正寝了。

13、太陽能發電闆如果要發揮最大的效率,最好就是一直和太陽光垂直,但這是不可能的,受到地形和成本的限制,不可能全天都能和太陽光垂直,所以,如果條件不允許,可以水平安裝,或者小傾角安裝,因為和最佳傾角安裝相比,水平安裝隻損失10%左右的效率,還能接受。損失的效率,可以用增加10%的安裝量來彌補。

14、太陽能電池闆,不要象我一樣,搞這麼多類型,不太好維護和擴展,我隻是喜歡折騰,才安裝三種闆,如果你不喜歡太折騰,還是安裝一種闆比較好,單晶,多晶,薄膜,都有自己的特點,安照你所處位置的環境來選擇,雨天比較多的用多晶,想長壽命的用單晶,周圍高大建築比較多的選擇薄膜,有鋁膜反光層防水的屋頂用雙面發電闆。

15、太陽能闆的彙流線纜選擇4平方或者6平方的銅線,足夠了,但串并聯的線,需要用冷壓鉗做冷壓接,千萬不要用刺破頭的線夾,或者就手工絞接,這個需要運行20年,這種絞接或刺破頭的辦法不太可靠。

我早就知道,這貼子一出,一定會有很多人問,多少年收回成本?

我想反問,您買的任何一件家用電器,任何消費品,除了房子,您買到過收回成本的東西了嗎?

這種發電站,當時安裝的初衷,是擋雨隔熱,副産品是發電,發電就是賺到了。

退一步說,按年用電量4000元計算,3.5萬的投資,年化回報率是11.43%,還有什麼理财産品有這麼高的收益率?


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