光伏发电及屋顶光伏电站的安装方案

光伏发电及屋顶光伏电站的安装方案

陈博

中车长春轨道客车股份有限公司新产业事业部，吉林省长春市，130062

【摘要】随着科学技术在各项领域内飞速发展，无论在生活服务上，还是技术革新上都带来了极大的便利。光伏发电和屋顶光伏电站作为利用半导体界面将光能转化为电能的一种清洁能源,一方面减少土地资源的占用，另一方面极大便利于社会生活。然而目前光伏发电及屋顶光伏电站存在很多技术难点，为能够更好发展这一技术，保证城市迅猛发展，通过自主研究，本文重点研究光伏发电及屋顶光伏电站的安装方案，以期能够提供新的技术探究方案。

【关键词】光伏发电；屋顶光伏电站；安装方案

一、引言

光伏电站是太阳能利用的主要形式之一，有两种主要的形式：屋顶光伏电站、地面光伏电站。本文重点分析屋顶光伏电站，从技术上看来，其优势较为明显：并网点的位置安排在用户侧，提高了利用率，减少了远距离传输的损耗，保证即发即用；将屋顶作为电站使用的主要场地，减少了不必要的土地资源占用；在强化电网的稳定性时，由于电站建设的规模小，且相对分散的特性，能够有效减弱对电网的冲击。

屋顶光伏电站在未来有很大的发展空间。一直以来，国外的发达国家都格外重视屋顶光伏电站的项目建设，其市场规模也在不断扩大。而在国内，自2009年以来，财政部、发改委等陆续推出金太阳示范等工程，不断推广国内的屋顶光伏电站应用，预计2015年分布式光伏电站规模将达10GW[1]。

二、光伏发电技术概述

光伏发电技术是将光能转化为电能的一项技术，其发展前景在国内外市场都占据很大优势，如今已成为新能源开发技术领域的必不可少的技术。光伏发电技术以太阳能作为主要的能源来源渠道，在成本投入上，也有着极大的优势，投资金额的优势大大减少了新能源企业的压力。随着科学技术的快速发展，光伏电站的外部能源生产技术正逐渐被新的光伏电池技术取代[2]。

三、常规安装方式存在问题

（一）技术问题

在建筑施工时，屋面防水已经完工，但这个防水层对于化学锚栓的基础形式有极大不便，需先进行破坏，再固定支架，完毕后，再进行防水的修护。由于屋面防水上卷部位与太阳能固定架存在间隙，接口维持时限较短，当出现开口后，由于其且开口向上，漏水问题成为隐患。对于稳定性的施工较为费力，且接口处维持时效短，无法满足屋顶的防水要求。

另外，在对使用配重上有条件限制时，应考虑房屋自身的承重能力。因此，在安装时应将减轻屋顶的承重压力，提高其安全性，尤其是对于多阴雨及多狂风天气，需保证在狂风作用下的稳定性，避免发生位移现象；在选取材料时将尽量避免混凝土类的材质，导致超出屋顶承载力，出现一系列的安全隐患。综上，需同时满足以下两个条件：

（1）保证维护好原有建筑物屋顶的防水层

（2）保证选用安全性高的光伏设备材料

然而，现实情况是常规的光伏系统安装方式无法同时满足以上两个条件[3]。

（二）法律和规章不健全问题

目前，在这一领域的相关法律法规还不完善，缺乏相关的法律重视程度；在补贴方面，部分企业申请的补贴时效长、审核慢，不利于企业可持续发展；在收费标准上，我国没有统一标准，对不同的企业定价各不相同，对个别的光伏发电企业增加了经营难度，缺乏公平性，很难从根本上保护光伏发电企业和用户的核心利益[4]。

（三）管理水平问题

目前，太阳能光伏电站的实际管理水平较低，在建设和运行中，仍存在一些现实问题。在管理体制方面也不健全，缺乏严格执行的审查标准。存在实际管理水平有待提高的问题。部分行政机关的管理体制有待进一步健全，有关职能不能严格执行；一旦出现问题，难以核定责任人，导致工作人员出现相互推卸责任的状况。除此之外，在运行上，面对现实问题，难以及时处理解决，尚未形成一套标准的应急应对章程。

（四）人员素质问题

光伏电站存在的难题中，对于维护方面的经济成本也是一笔很大的支出，如：光伏电站的建造及维护，现实中管理难度都是很高的考验。尤其是部分的光伏电站设立在偏僻的地区，因此，对于维修人员来说就需要专业的技术能力，然而，大多数的维修人员并没有经受过严格标准化的培训，导致难以应对突发问题及日常维护，导致对光伏电站的影响极大，境界影响用户的用电体验感。

除此之外，光伏电站工作人员的培训内容主要是交由承包商负责，承包商的资质不一，培训效果也难以保障；培训人员也多数是在当地寻找，其专业能力更难以保障；同时，维修人员的主观培训意愿并不强烈，甚至是消极怠工，也难以保证培训质量。

四、光伏发电及屋顶光伏电站安装方案

（一）电站安装设计方案

由于现有屋顶的建筑结构复杂多变，针对不同的屋顶需有不同的安装方式，及需重点防护的技术手段，在安装方案时则需具体情况具体分析，提出最适合的安装方案。在目前的市场竞争中，较为受欢迎的方案包括新建屋顶水泥预置方案、旧有建筑屋顶承重改造方案、轻钢厂房屋顶平铺卡具方案、采光屋顶BIPV透光方案、无预置屋顶导流板支架方案等[5]。这些方案各有其优势，如：无预置屋顶导流板支架可以有效减轻对无面单破坏程度，施工时噪音小，安装较为省力，其适用的屋顶种类更为广泛，能够满足更多用户的特殊需求，不但能够保证光伏电站发电的稳定性，更能够使用户侧设备运行稳定。对于电网及用户来说，光伏电站最重要的一点就是能够在保障安全性的前提下，使输出的电能质量和设备能够在电网出现异常情况时，作为应急代替品保障正常使用。大多数屋顶光伏电站采用用户侧低压并网，直接供应用户侧电能使用，因此，对于安全性要求极高。

（二）屋顶安装方案

对于屋顶的安装方案就是针对不同的屋顶结构选择的最适合的方案。主要分为三种屋顶结构，其一，平瓦屋顶安装方案：其主要分为两种形式，一种是现浇混凝土屋顶，这种形式的楼板结构配筋较好，在承重上，其可承载能力较高；另一种是预制板混凝土屋顶，相较于前者其承载力就稍显弱势，整体性能也是制约方案选择的主要因素。

其二，瓦屋顶安装方案：对于这种结构，会以顺坡架空安装作为主要安装方式，同时在安装时需额外留存出组件与屋面之间的垂直空间，在这个空隙处需安装通风散热的设备。光伏阵列相对于屋顶平行铺设，支架采用钢制预埋件点阵式固定横梁[6]。以农村的民用型住宅为例，通常都是普通砖墙瓦屋顶的自建房，其承载能力通常可以满足光伏支架的安装需求；而个别农村房屋建设质量较差，是土墙和保温墙为主的瓦屋顶，其承载能力弱于砖墙，如果安装光伏支架就会存在一定的安全隐患。

其三，彩钢屋顶安装方案：瓦屋顶与平屋顶在居民建筑中是更为常见的，相对于彩钢屋顶在居民建筑中较为少见，更多是用于，厂房、仓库类的大型建筑物。针对于这种的安装方案设计为彩钢板屋顶分布式光伏电站。根据彩钢瓦的不同类型结构选取不同的配套方式，将稳定性抓牢，并保证防护好原有建筑的防水层，避免施工后影响仓库的贮藏效果。光伏支架主要把铝合金夹具作为连接零件，保证其牢固性。

（三）钢缆的选择和安装

在选型方面：钢缆作为保证光伏电站稳定运行的重要部分，其选型是极为重要的环节。在光伏电站的整个使用年限中，钢缆要承担各种形式的损耗，如风吹雨淋，潮湿环境的腐蚀等自然侵袭，在经年累月中逐渐被破坏。在屋顶光伏电站项目中，钢缆被热镀锌和热高密度聚乙烯（PE）挤压保护，有助于提高钢缆的耐腐蚀性，延长了其使用年限。

在安装方面：直筒翻转夹盖为整体主要结构，在上方设置为转动连接结构，连接两个半筒结构何为直筒夹盖型，而钢缆就置于夹盖内。上下部连接一个直筒夹盖，转动杆状结构，将杆部插入钢框架结构的安装孔内，因而顺接钢缆的旋转，同时使得钢缆拉紧钢框架[7]。

五、结语

光伏发电及屋顶光伏电站的安装需根据不同的实际情况，针对性选择方案，在施工前，考虑清楚施工条件，规避施工风险，选择最适宜光伏发电的施工类型，以提高其使用效率及使用寿命为方向指导，以保障使用安全性为根本目标，能够更好在电网及用户侧发挥其最大效用。

参考文献

[1]张政.太阳能光伏发电站系统设计与运行研究[D].沈阳:沈阳农业大学,2018.

[2]韩春雷.太阳能光伏发电技术现状与发展探讨[J].光源与照明,2022(3):95-97.

[3]王子健, 张亚萍, 汪洋. 已成型屋顶光伏发电装置基础结构研制[J]. 资源节约与环保, 2018(2):3.

[4]石巍,崔旭萌,张彦昌.屋顶分布式光伏电站优化设计[J].电力勘测设计,2018(1):75-80.

[5]刘敬伟, 赵鹏, 郑平,等. 屋顶光伏电站的若干技术问题及解决方案[J]. 太阳能, 2012(21):4.

[6]赵海斌, 包文龙, 张良利,等. 户用光伏发电系统支架安装方式探究[J]. 中国新技术新产品, 2018(22):2.

[7]陈波. 太阳能光伏发电及屋顶光伏电站的安装[J]. 光源与照明, 2022(5):3.