太阳能光伏发电及屋顶光伏电站的安装

太阳能光伏发电及屋顶光伏电站的安装

毕晓龙

新洋国际电力集团有限公司  河南新乡 453400

摘要：太阳能作为清洁能源，越来越受到人们的重视，而太阳能技术也在不断地发展和进步。本文首先简要分析了我国太阳能光伏电站存在的问题、设计太阳能光伏电站的影响因素，然后结合实例阐述了屋顶光伏电站安装的方法和注意事项，以供参考。

关键词：太阳能；光伏电站；施工技术

1 我国太阳能光伏电站存在的问题

1.1有关法律和规章不健全

我国现行的有关法律、法规不健全，部分电力企业的补贴发放周期较长，很难达到可持续发展的目的。我国光伏发电企业的收费标准不统一，使得不同区域间的电价水平有很大差别，很难从根本上保护光伏发电企业和用户的核心利益。

1.2 管理水平有待提高

目前，在我国太阳能光伏电站的建设和运行中，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；出现运行和管理上的问题时，工作人员之间会互相推诿。由于没有做好太阳能光伏电站的日常维护和管理，相应的管理制度不完善，在实际运行中出现的各种问题都不能得到及时解决。

1.3 人员素质不足

与传统电站相比，太阳能光伏电站的建造和维护费用要高得多，并且在实践中很难进行管理；部分太阳能光伏电站地处偏僻，维修人员没有得到严格培训，其实际施工质量和效益受到了极大影响，电力用户也面临很大压力。太阳能光伏电站工作人员的培训工作主要由总承包商承担。部分工作人员是当地的，他们的专业素质和职业素质比较欠缺，还处在不断提高的阶段，不能在保证项目质量的监督中起到应有的作用。

1.4 管理资金控制不到位

在太阳能光伏电站的实际应用中，出现了经营管理资金控制不到位的问题。在施工过程中，缺乏对施工人员的技术和专业培训，施工过程中的许多问题没有被及时发现，这既影响了工程的成本和经济效益，也会影响工程质量和施工效率。

2 设计太阳能光伏电站的影响因素

2.1天气、环境因素

在气候变化的条件下，太阳辐射强度也会发生轻微的变化，进而影响太阳能光伏电站的正常运行。在设计太阳能光伏电站时，必须事先进行实地考察，充分了解当地的环境、地形和气候，并根据当地的气候条件，选用合适的发电设施，使之与当地环境互相结合，提高实际运用效果。太阳能光伏电站的运行存在重大的安全风险。大多数太阳能光伏电站的施工现场相当偏远，气候条件恶劣，台风和洪水等灾害经常发生。光伏装置阵列建在露天，没有任何庇护，非常容易受到自然灾害的风险。为了保证太阳能光伏电站的安全运行，设计人员在设计前应到现场进行提前考察，了解当地环境和地形的特殊性，并提前采取适当措施，保护电站免受频繁的自然灾害的影响。

2.2太阳能光伏电池的最优倾角

在实际应用光伏电站的过程中，为了获得更多电力，要了解太阳能光伏电池的用途，并调整太阳能光伏电池的易感性，使其接收更多的太阳能。在设计太阳能光伏电站时，太阳能光伏电池的吸收能力和能量转换效率会受太阳能光伏电池最优倾角的影响。针对上述问题，建设主体应调整太阳能光伏电站的初步设计方案，以确保项目建设顺利完成。可以利用太阳观测台探测当地的太阳能，获取更真实可靠的太阳能数据，以便调整太阳能光伏电池的最优倾角。在使用太阳观测站时，测量周期应超过一年。如果无法从项目实施现场获得一年以上的观测数据，可以将监测站点更改为附近的位置。可以使用计算机和信息技术对观测结果数据进行集成和分析，以制订太阳能光伏电站的详细设计计划。

3 屋顶光伏电站安装案例

3.1 安装方法

安装屋顶光伏电站时必须同时满足屋顶系统的建筑使用要求（抗风性、水力隔离）和光伏组件的应用要求。屋顶光伏电站有两种传统的安装方法：铝钉板法和钢筋混凝土压块法。柔性防水屋面是指PVC防水卷材屋面，这类屋面材料因其良好的抗渗性和刚性，较高的抗拉强度、弹性、耐磨性、耐腐蚀性能等被人们广泛地用于各种建筑屋面防水保温工程，但柔性防水屋面易受建筑外部的冲击和损伤影响，造成的损害较难修补。安装铝钉板和钢筋混凝土压块板的方法不适用于柔性防水屋面材料。根据工程现场的地质条件与建筑结构的测算结果，在屋顶光伏电站中最终选用了一种基于柔性钢缆扣件结构的新型建筑方式，在柔性防水屋顶基础上架设太阳能光伏电站。

3.1.1 钢缆的选择和安装

（1）选型。钢缆是光伏电站稳定运行的基础。在光伏电站 25 年的设计寿命中，钢缆要承受长期的疲劳负荷，并暴露在风、雨，及潮湿、污染的空气中，很容易被腐蚀破坏。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，这增加了钢缆的耐腐蚀性，延长了其使用寿命。钢缆两端各有一个带扣，带扣内有一个钢制密封环。钢缆和带扣在工厂里定做，每根钢缆的长度在加工前必须准确测量，以确保适合在现场使用。

（2）安装。钢缆固定结构的整体为直筒翻转夹盖结构，其上部设置转动连接结构。直筒夹盖为 2 个对合的半筒结构，端侧各设置安装板，安装板内设置定位孔。将钢缆放入直筒夹盖内，然后在定位孔内穿入螺栓，并通过螺母锁紧，使得对向的直筒夹盖压紧钢缆。上部的转动连接件下部连接一个直筒夹盖，转动连接件为自转结构的杆状结构，杆端部设有外螺纹，将杆部插入钢框架结构的安装孔内，并用螺母锁紧，因而顺接钢缆的旋转，同时使得钢缆拉紧钢框架。

3.1.2 钢结构厂房加固方法

在众多建筑的屋顶中，工业园区的屋顶是屋顶光伏电站的主要安装地点。在施工中，需要确保光伏电站安全地安装在屋顶上。工业园区建筑的屋顶大致分为混凝土屋顶和钢结构屋顶，不同类型的屋顶需要采用不同的安装方式。安装屋顶光伏电站必须考虑建筑结构的安全性，按照国家现行的建筑工程荷载规范要求，结合当地的实际情况，委托专业机构审查房屋的结构储存能力。

3.2 质量管理要求

（1）在安装太阳能光伏电池板时，不得用力敲打、气割、铰接，并应采取相应的保护措施，以避免对防腐蚀构件的破坏。支架的安装精度：支架的倾斜误差不得超过1°，支架的中心线误差不得超过2mm。

（2）应按照测量放线的位置进行砌体建筑物钢结构的钻孔，孔的同心度应与钢缆的中心线一致。在固定好后，使用防腐油防护。

（3）在计算钢缆张拉力时，必须充分考虑太阳能光伏发电设备的荷载及钢结构的承载能力。在拧紧钢缆时，要严格地控制钢缆的拉力。不同建筑要使用同一钢缆，以避免因力不均而导致建筑发生变形。

（4）操作者应在临时通道中行走，使其对防水构造的影响最小。搬运物料及器材时，屋顶材料的临时堆放位置设置在主梁的上部。工人要合理分布，避免集中作业，以免造成屋顶结构的破坏。

（5）强化物料管理，将双头螺丝及配套的紧固件储存于室内干燥的特殊木质箱内，并涂有防锈油脂。铝材与镀锌材料单独堆放，下部设置20mm的枕木，顶部设置防水保护。

（6）在工程完工后，应及时清除屋檐上残留的物料及杂物，避免由于漏水造成的屋面积水。

3.3 屋顶光伏电站的建设问题

目前，屋顶光伏电站项目的建设面临一个的关键问题是怎样更方便、合理而有效地再分配及使用屋顶资源。虽然分布式太阳能光伏的市场规模很大，但是分布式太阳能光伏电站在推广和实现方面都出现了部分困难，还未完全达到国家的相关规划目标。根据我国当前的光伏市场形势，屋顶光伏电站一般装配在钢结构的建筑房顶上，房顶电池组的存储方式与容量大小会直接影响整个屋顶光伏电站运行时的安全性和可靠性。要想达成我国国家能源局提出的屋顶分布式太阳能光伏的发展规划目标，要采用最适合钢结构屋顶的光伏电站的安装方式，需要增加采取钢缆固定方式的光伏发电建设项目。

4 结语

总之，随着我国社会的发展，能源危机已经成为我国社会各阶层发展面临的重大问题。利用能量转换原理，将太阳能转化为电能，可以提高能源效率，减少环境破坏，并且可以促进人与自然的和谐共生。