设计和安装最佳实践
现场数据
开发商负责收集相关的现场特定信息，以便光伏系统设计者可以设计适合应用的光伏系统。开发商应确保使用可靠的资料进行系统设计和生产估算。
一个可用的数据收集指南是《北美认证能源从业人员委员会光伏安装专业资源指南》，可以在
http://www.nabcep.org/resources 上免费下载。
《北美认证能源从业人员委员会资源指南》是免费的，它涉及关于光伏系统设计的许多关键因素和当前行业最佳实践。
以下是主要设计主题的简要总结，并参考了提供更多详细信息的现有文档。以下列表中的相关信息应记录在提交许可证申请的施工计划中。
光照资源测量
现场（使用行业标准手持工具）或远程（使用经第三方验证的软件提供类似于手持设备的结果）阴影分析工具均可接受。测量并记录每个阵列段的俯仰角和方位角方向。
对于现场遮阳工具，每个阵列截面应测量多个位置。目标是精确地捕捉每个阵列截面的阴影剖面，以便可在最小化阴影的情况下放置组件，从而在能源生产模拟中精确地考虑阴影。
阴影位置方案示例包括：
1，根据需要，每个阵列界面的阴影测量位置应至少包括拟建阵列的大致拐角位置和沿拟建阵列的长边位置，以便沿边缘的测量间隔不超过20英尺；
如果在阴影测量时不知道阵列的大致位置，那么测量位置应位于屋顶部分回缩区域的拐角处，并沿着屋顶部分回缩区域的长边，根据需要，这样沿边缘测量之间的距离不超过20英尺。还应测量问题区域，如高大障碍物（如烟囱）的北侧。
问题区域应在拟定的阵列上最接近障碍物的近似点进行测量。
当计算总光伏资源份额（TSRF）或等效的系统级指标时，每个单独的TSRF读数应按规划的计划阵列容量进行加权，以便总TSRF可代表设计中包含的所有阵列平面的加权平均值。
请参考北美认证能源从业人员委员会光伏安装专业资源指南
2，如何获得准确的阴影分析的更多指南。
远程阴影分析工具对于行业来说相对较新，应该由客观的第三方（如NREL、Leidos、NYSERDA、MASSCEC）验证其准确性。远程阴影工具的阴影测量分辨率应与读数间隔1米或更少。
应采用三（3）年以内数据，以准确说明树木生长和新建构筑物的情况。当远程遮光工具由三维CAD模型生成遮光读数时，应注意准确测量距离拟建阵列最近点小于距离（D）的所有障碍物的高度和形状，其中（D）等于阵列上方障碍物高于高度的2倍。
远程测量工具应提供屋顶上每个位置的每月遮阳天数。
无论使用何种着色工具，现场评估员都会向系统设计师提供一份着色 告副本，并确保所有着色测量结果和 告的副本与其他项目文件一起安全地存储。
通常使用两个主要数据源，地面测量和卫星测量。下面的列表包括一些可用光伏资源和天气数据的示例。气象数据中使用的地理位置应合理地接近并与拟安装的位置相关，通常应是最近的可用位置。
- 地面测量——TMY2和TMY3
- 卫星测量——NREL NSRDB PSM模型和Solar Anywhere
发电量和金额预算
开发商需要证实其发电量估算，并有合理依据。生产估计必须使用与拟建系统的特征一致的输入，如气象数据、阴影、倾斜角和方位角以及组件性能退化。
生产估算应该列出运行第一年每个月的生产量，运行第一年的总生产量，以及整个系统寿命或合同期限的总生产量。
和生产估算一样，节约估算也需要得到证实并有合理的依据。例如，一个开发商不应该使用经验法则来估计年效用费率的上升。
估算工具
生产建模软件可用于生成拟定系统设计的估计月能源生产量。有几个复杂度和细节度各异的软件选项可以用来生成每月的生产估算详细的生产估算应产生月度能源生产估算，并考虑以下因素：
?当地天气准确的历史或预测数据
?场地特定阴影
?组件硬件选择（逆变器和组件）
?阵列方向（方位角和倾角）
?可调系统降值和损失因素（线损、失配、污染等）
下面的信息是基于NREL光伏产量估算器上可用的系统损耗源的标准细分，含每个标准的典型范围。
开发商或第三方设计院应记录并披露对开发商或融资提供者的降额因数的变更。
系统设计
承建商应确保系统的设计和可行性评估均采用可靠的数据。北美认证能源从业人员委员会的《光伏安装专业资源指南》解决了与当前的行业最佳实践和光伏系统设计相关的许多关键因素，这可以作为一个资源使用。
下面是系统设计组成元件的简要说明。系统设计在内容、范围和位置上可能会有所不同，这取决于客户和当地的需求。开发商负责光伏系统设计（可外包，但需现场确认设计细节）。光伏系统设计要点包括：
?系统设计需符合国家和地方（主管部门）建筑与安全要求
?准确收集现场资料（如屋顶尺寸和坡度、现有电气设备位置、阴影分析）
适用规范的正确应用以及（如国家电气规范［国家电气规程］、国际住宅规范［IRC］、国际消防规范［IFC］和国际建筑规范［IBC］）
考虑客户的优先事项（如美观、最大化电力生产、抵消电费、设备制造商偏好、设备位置偏好）
最大化系统的价值，以避免根据业主的经济状况而成比例地低效的昂贵工作（除非业主特别声明的偏好）
?适用AHJ获取所有许可和批准的必要信息可能包括:
- 现场平面图
- 系统尺寸
- 电气图（1线或3线）
- 屋面系统立面图（包括屋面类型和防水板／附件）o 结构设计输入（如设计风速和设计雪负载）o基础和支撑结构详图（地面安装）
- 电气系统细节（例如，互连方法、导线和OCPD计算值、导线和导管尺寸、接地/连接拓扑和设备评级）
- 安装系统支座和屋顶穿透装置详图
- 屋顶框架细节（护套类型和厚度，即OSB 7/16”，层数1/2”等）和设计检查（例如跨度表或计算值）
- 设备数据表
?向电力公司提交互连申请所需的资料，包括：
- 年耗电量
- 单线图；虽然三线图可能是首选
- 设备规格
- 现场平面图
在降雪较多的区域，应考虑在有雪／冰脱落风险的特定区域为屋主使用具有适当压力评级的组件和防雪装置。
冰雪危险的敏感区域包括建筑物入口的屋顶、车道和甲板。在高雪地区安装阵列时，在安装组件时遵循制造商的说明也很重要。
例如，许多制造商规定组件的哪些部分需要支撑，以防止组件在重负载下发生偏转。在这些负载下，弯曲或偏转的组件可能会遇到内部短路或前玻璃破裂，导致进水或对组件造成其他损坏。
设备要求
本节重点介绍提供各种行业标准，为光伏光伏系统的通用组成元件制定最低要求。这些通常是可选的，并且不需要特定主管部门的建筑或电气规范。
组件制造商的合理预期：
?在开发商或资本提供者提出要求时，制造商应始终愿意参与第三方审计，并提供第三方保证条款。
?制造商应协助处理保修时间内因产品缺陷或降级导致的合理退货授权（RMA）请求。
有各种准公共实体合格的设备清单(组件和逆变器)，作为各自光伏项目的批准设备加以积极维护。
?加州能源委员会
?NYSERDA批准的设备清单
下面列出了可用于评估光伏光伏产品组成元件质量的设备标准。
设备-光伏光伏组件基准要求
设备——逆变器基线要求：
断线保护装置基本要求
?应安装一个断开装置，将光伏系统与建筑物其他电气系统隔离，以确保安装、维修、保养和急救人员的安全。
?交流隔离开关应位于主要公用互连附近，以方便接近。
?根据国家电气规程（NEC）110.25，交流隔离开关必须有可见的断开装置并可锁定。
?光伏隔离开关应符合NEC 690.17的要求
设备 – 导线型式基准要求
设备 – 储能基准要求
2017版NEC对储能系统的安装有良好的指导。这些系统现在包含在第706条中。第706.1条中的信息建议在适用情况下使用以下能源存储系统标准：
设计标准
产品安全标准
设备 – 支架基准要求
?接地、连接和防火测试。
UL 2703——符合UL 1703的ji机架安装光伏系统和平板光伏及面板的夹紧装置的安装标准。适用于安装在建筑物上或与建筑物一体的产品，或独立式系统（即不与建筑物相连，地面安装），符合国家电气规范，ANS／NFPA70和建筑规范范本。
?屋顶连接设计。
oEC002-2016 – 由国际管道和机械官员 （IAPMO） 布。EC-002只能用于做一个评估 告的连接器，而交流428将用于评估金属模块框架系统。
?结构设计要求。
o ASCE/SEI 7——货架设计应考虑所有四个载荷方向：向上、向下、向下和横向载荷。至少在美国，建筑和其他结构的最小设计负载，和AC 428，用于支持光伏模块的模块化框架系统的验收标准，应该用于设计机架系统。如IRC、IBC和SEAOC PV中规定的附加要求，也应根据审查管辖区的要求加以考虑和利用。NBC，加拿大国家建筑规范和其他适用文件应用于加拿大的适当设计。
设备 – 监测系统要求
为了支持性能验证和运维服务，强烈建议使用监测系统。这确保了提供者能够及时、有效地主动识别性能问题。住宅光伏监测系统的主要特点包括：
?清单
o对于现场安装的设备，应列出生产计量装置。应符合相关安全标准（如UL 916, UL 2735或其他）
?可靠通信
o首选蜂窝网络，可接受现场网络，但容易出现问题
标签
o为客户识别和标记光伏监测装置／设备（以太网线缆，电源线适配器，范围扩展器），以避免断开连接和第三方（互联网服务提供商，线缆公司等）干扰。
?远程数据访问功能
o建立工作流程，为第三方用户（如安装商、TPO公司、银行投资者）提供访问系统数据的授权
o可用于访问监测数据的API
?最小数据间隔
o性能数据应至少每小时捕获一次，并导出到光伏监测门户。
o历史性能资料应立即在线提供
?精确测量光伏系统电力和能源
o收入等级（ANSI C12.20）的精度优先，但不要求，
o一些国家的程序可能有特定的精度要求
?用户友好、面向客户的在线界面，可选
o移动应用程序，可选
灵活的队列管理／运维在线界面
o应促进性能问题的自动识别和队列范围 告
?附加测量数据值点：
o交流电压、电流和频率
o直流（串或MPPT通道）电压和电流
o逆变器故障代码
o辐照度和温度（电池和环境）
o逆变器内部温度
o蜂窝信号强度
o辐照度（单位：w/m2）
监测和计量硬件
计量硬件应符合ANSI C12.20标准的安全性、设计和精度标准（0.5级或更优，如0.2级）。
本规范包括硬件承受典型环境条件的构建和设计标准，以及提供适合于计费和政府 告要求的收入级数据的准确性标准。
系统资料应至少每隔15分钟收集一次，并应每天向厂外系统上传 告。车载仪表存至少储应30个日历日的数据，并能够根据系统请求 告间隔和累计数据。
硬件还应该有能力在事件中 告灾难问题，如电源损失或计量／系统被篡改。
监测硬件通讯
典型的设置有三个不同的部分：
- 从仪表到AMI（高级计量基础设施）的回程连接，
- AMI前端本身，
- 以及MDMS（仪表数据管理系统）。
通讯可以是通过射频网（ZigBee）或蜂窝（2G、3G、4G）基于IP的通信。
通常，光伏设备采用蜂窝作为最常用的通讯使用方式。AMI前端处理所有向仪表发送和接收的远程命令。
这包括读取寄存器和负载配置文件数据以及远程隔离开关的通电／断电等。AMI前端还负责 告失去电力或篡改 警等事件。MDMS负责整合信息并与任何业务应用程序连接。
通常，为了业务连续性，最好由一家成熟的、可靠的公司保持对这个基础设施的控制。
在某些情况下，如果该业务失败，就意味着在构建和部署替代的AMI、回程和MDMS之前没有生产数据。就蜂窝电话而言，为蜂窝电话服务的可移动性制定协议很重要，还必须与新公司建立蜂窝连接的合法所有权，以便能够在与站点的通信恢复之前及时恢复。
监测系统最好是API兼容SunSpec Alliance的太阳能性能监测指南和符合SunSpec Allianc电站提取文档的数据结构的最佳实践，以支持系统生命周期的兼容性。
最佳安装实践的定义
以下资源定义了光伏光伏产品安装的最佳实践。此外，安装应符合所有州、电力公司和当地主管部门的要求，以及设备制造商的安装要求。
安装——系统接地
正确的接地和连接是已安装光伏系统的重要安全因素。
? 国家电气规程第690（V）条以及第250条的许多章节都涵盖了光伏系统的接地和连接。如果条件满足，第690.35条允许电压符合要求的光伏系统不接地，特别是接地故障保护（见下文）。接地系统包括：
o设备-接地导线
o接地电极
o接地电极导线
? 设备接地（EG）系统的目的是确保系统的非载流金属部件和地面之间没有危险电压（NEC 690.43）。如果系统正确“接地”了，个人赤脚站在地上，其身体触碰系统的任何裸露的金属表面，不会受到电击。非载流金属设备（直流和交流）应根据NEC 250和设备制造商的要求接地。这包括金属电缆管道、外壳、安装五金件、组件架、导管配件等。
如果建筑物上有防雷系统（LPS），光伏系统的工程师应确定是否以及如何将阵列EG连接到LPS主接地。
如果光伏输出电路的载流导体被接地（“接地系统”），则必须仅在一点接地（根据NEC要求）。
“不接地”系统（通常称为“功能接地”）在光伏输出电路的载流导体和地之间没有连接。由于设备成本的降低和效率的提高，它们正变得越来越普遍。注意所有的设备接地和连接要求仍然适用。
安装——接地故障检测
对于使用带“熔断”接地故障检测器断流器（GFDI）保护的逆变器的系统来说，仍然存在一个特殊的危险，许多串逆变器仍然采用这种保护（详见ABC光伏的接地故障检测盲点）。
在GFDI保险丝熔断的情况下，没有明确的故障电流接地路径，可能会给人员、建筑物以及设备带来严重后果。
业界正逐渐从采用熔断式接地故障检测器转向差动式（“剩余”）电流传感器，这种检测器不会打开接地通路（就像“不接地”逆变器一样）。NEC 2017版要求为80 Vdc或以上的系统提供电弧故障检测和中断保护。
安装——标记最佳实践
严格遵守光伏系统及其部件的系统标记（或标签）的要求对操作员、维修人员、应急响应人员和其他人员的安全至关重要。光伏系统的一般标签要求见NEC 2017 690 Ch以及第690条和第705条中的特定随附要求。
理想情况下，所需和期望的标签语言包含在设计图纸中。光伏系统中使用的电气设备和部件有识别制造商、尺寸、类型、评级、危险警告和其他规格的标记。
根据NEC 110.21，设备标记不应被移除，并且设备标记应针对设备安装环境持久耐用。IFC 2012标签要求中同样引用了这一点。建议非铆接标签使用的粘合剂符合UL 969标签标准。
此外，在安装期间和之后，标记应清晰可见或易于接近。
某些部件，包括光伏系统需要现场应用标记。这些标记应能承受其安装环境（如，户外标签的UV额定值，即ANSI Z535和国家电气规程110.21），并以适合环境和与基材兼容的方式永久地贴在各自的设备上，而不掩盖制造商应用的标签。
许多类型的设备和组成元件都需要现场应用标记，可能包括（但不限于）：
?导体
?电路
?连接器
?电缆管道／线缆／导管
?断开装置
?公用设施连接点
?双极阵列和不接地阵列
?电池储能系统
?提供单个120伏电力供应的独立逆变器
?快速停机设备
?其他符合规范和当地主管部门要求的标记。
安装 – 机械部件
虽然光伏系统的用途本质上是电气的，但部件的机械安装方式必须适合当地环境。
这适用于所有类型的装置，但对于住宅屋顶装置尤其重要，因为它们可能受到负载力（如风和雪），并且如果机械连接发生故障，可能会对生命或财产造成潜在损害。
机械部件安装的适用规范包括：
?国际建筑规范 (IBC)
?国际居住规范 (IRC)
?国际消防规范 (IFC)
安装——安装／支架系统
光伏组件通常通过专用金属（通常是铝）安装系统连接到屋顶。组件安装系统应经过认证（已列出），能够承受根据安装的具体位置而可能面临的上升力（由于风）和下降力（例如，雪负载）。
在安装安装系统时，请考虑以下重要事项：
有关光伏安装结构安装的更多信息可以在以下资源中找到，如北美认证能源从业人员委员会（NABCEP）的《资源指南》，光伏国际的《光伏电气手册》和Jim Dunlop’s的《光伏系统》。
安装——光伏组件
目前有各种各样的组件结构类型（例如，金属框架，无框架，建筑集成，“剥离和粘贴”），但大多数用于住宅的光伏组件是铝框架，多晶或单晶，玻璃封闭层压板。无论哪种结构类型，都应注意遵守所有制造商关于光伏组件的运输、存储、安装、接地和连接的指示。
如果不这样做，可能会导致组件保修失效，光伏系统长期生产不足，并增加冲击或火灾风险。
安装光伏组件时要考虑的重要事项包括：
了解不同的组件安装方案，如用螺栓将组件框架固定在安装结构上，或用适当的五金件和压缩力夹紧框架。
确保使用耐用材料（如不锈钢夹）以整洁和熟练的方式完成导线管理，以防导线接触锐边或磨料表面。
通过保持组件背板和突起物（如螺栓、螺钉、嵌线片或其他可能压缩组件背板的硬件）之间的间隙，将组件短路的几率降至最低。
遵循制造商对夹具安装和间距的要求，包括组件之间的最小间距，端夹与轨端之间的最小间距，以及安装五金件的相关扭矩规定。
安装——组件电力电子设备的系统
为了将来的运维，组件电力电子设备（例如，电力优化器，微型逆变器）的序列号应该在安装期间进行映射（例如，Enphase安装指南）。
有许多技术解决方案可以通过移动技术捕获设备条码信息，例如SiteCapture。
安装——防水
屋顶安装基本要求：
安装——光伏地面安装（桩）
美国镀锌 指出：“镀锌钢在pH值范围为5.5至12的溶液中表现最佳，pH值范围为3至5（酸性）或12至13.5（碱性）的溶液对镀锌钢具有腐蚀性，但镀锌层仍能对裸钢起到防腐作用，尽管这种防腐作用只能持续数年。
如果需要更长的使用寿命，那么建议在镀锌层上使用耐酸或耐碱的涂料或环氧树脂的双系统。”注：镀锌过程通常在镀锌层上留下4.7 mils的锌。
光伏并网
在光伏系统被允许合法运营之前，适当的公用事业供应商应该批准该系统的运行。类似于光伏许可，全国各地的光伏并网要求各不相同，但通常基于以下三个主要并网标准之一或组合：
?联邦能源管理委员会的小型发电机互连标准（SGIP）
?加利福尼亚规则
?IREC的示范互连标准
分布式发电系统是否并网，例如与当地公用事业的光伏系统是否互连，取决于该州法规和公用事业的政策和惯例。
安装人员通常可以通过公用事业网站访问互连指南以及特定于州和公用事业的规则。并网的合约内容包括收费、计量规定、计费安排和系统的规模限制。
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