【光伏】踏勘、选址、结构设计、设备选型——看屋顶分布式光伏项目如何做

      河北能源工程设计有限公司作为中国最大的分布式光伏项目设计院之一，目前已经积累了数GW的设计经验。2017年7月27日~29日，在中国光伏行业协会、中国循环经济协会可再生能源专业委员会以及光伏們联合主办的們道|2017分布式光伏嘉年华上，该公司副总经理董晓青从设计的角度梳理屋顶分布式光伏发电的要点及典型案例，以下根据资料及发言整理，供业内参考。

1、屋顶分布式电站踏勘要素

      很多业主投资屋顶光伏电站时，会非常关注项目的可行性、装机容量、投资收益、合作模式等问题，而分布式屋顶勘察属于前期工作，专业的踏勘记录是对电站进行评估的重要依据。通过实地勘察，搜集屋顶相关资料，为后续设计方案优化和投资收益精确分析做准备。

      光伏电站现场踏勘一般采用GPS定位，拍现场照片，测量屋顶突出物的方式取得前期初步成果。前期对屋顶电站踏勘总结起来主要包括以下几个要素：

• （1）厂房建设年限；

• （2）屋面状况；

• （3）屋面板类型；

• （4）彩钢板锈蚀情况；

• （5）电网接入距离；

• （6）原厂房设计资料、用电负荷等。

      根据所得到的汇总信息形成以下一个表格，对踏勘的屋面进行评价。

2、屋顶分布式电站选址建议

      屋顶分布式的选址建议可以归纳为以下几点：

      （1）防火等级为甲、乙类的厂房严禁建设光伏电站，丙类厂房和仓库可根据下部厂房的使用功能并且结合生产工艺综合确定，丁、戊类厂房可作为电站的建设地点。

      （2）临建厂房禁止建设光伏电站。根据规范要求建筑的设计使用年限：

• ①临时性结构5年；

• ②易于替换结构构件25年；

• ③普通房屋和构筑物50年；

• ④纪念性和特别重要的建筑结构100年。光伏电站设计使用寿命为25年，临建结构无法满足电站设计的使用耐久性的要求。

      （3）厂房的使用寿命已经大于10年，并且屋顶彩钢板锈蚀严重或者防水层破漏水较为严重，需慎重选择。

      （4）选择厂房的结构承载能力需满足光伏电站建设承载力要求。在既有建筑物上面增设光伏发电系统，必须进行建筑物结构和电气的复核，并应满足建筑物结构及电气的安全要求。

      （5）除满足上述四条要求外，屋面彩钢板形式为角驰型或者直立锁边型彩钢板、混凝土屋面防水良好、屋面突出物及遮挡物较少的屋顶适宜建设光伏电站。

3、屋顶分布式电站结构设计要点

（1）钢筋混凝土屋面

      对于钢筋混凝土屋面，光伏组件可沿屋面坡度平行铺设，也可设计成一定倾角的方式布置。支架设计方案根据厂房的结构形式和屋面的防水形式各有不同。光伏电站与钢筋混凝土屋面结构的连接方式主要有混凝土配重、植筋连接、结构胶连接三种形式。

（a） 混凝土配重模块

（b）植筋连接

（c） 结构胶连接

（2）彩钢板形式屋面

      光伏电站与彩钢板形式屋面的连接方式主要为通过光伏专用夹具连接、通过铆钉固定或者冷焊连接。

（3）污水处理厂

      对于今年比较火的污水处理厂等大跨度、高空间的场地，建设分布式光伏电站，一般采用门式刚架结构、网架结构、鱼腹式悬索支架结构三种形式。

污水处理厂常见光伏支架形式

鱼腹式悬索支架结构

4、屋顶分布式电站设备选型

      屋顶分布式光伏电站主要电气设备有光伏组件、逆变器、并网柜等设备。

（1）光伏组件

      首先，一般屋顶面积有限，装机容量小，选择高效可靠的光伏组件可以有效提高单位面积发电量，提升收益率。其次，彩钢瓦屋顶白天受到太阳光照射后，升温快，温度高，对组件的背板散热效果以及功率温差系数提出更高要求。

（2）逆变器

      组串式逆变器具有单机功率小，应用灵活，多路MPPT，有效改善失配，减少发电量损失等优点，适合分散布置、倾角变化较多的光伏电站。

集中式逆变器具有方便后期维护检修，单位容量价格较低的优点，适用于集中布置倾角一致的光伏阵列。

（3）开关柜（并网柜）

      开关柜根据并网电压不同分为低压柜和高压柜。并网开关柜选择应满足并网要求、运行可靠、操作方便。

5、屋顶分布式电站案例分析

      这里主要分享一些较特殊的屋顶分布式光伏电站所需要注意的问题，供业内参考。

（1）某药业集团1.5MW屋顶分布式光伏项目

      某药业集团1.5MW屋顶分布式光伏项目某药业集团1.5MW屋顶分布式光伏项目

      设计前期应进行结构和电气安全复核，并评估厂区的电力消纳情况，确定合适的并网方式。

      原屋面为卷材防水屋面，应设置防水加强措施并规划施工方案。

      施工时严禁出现屋面堆载的情况。

      对于药厂、疾控、粮库等特殊厂区，要特别注意施工组织和消防等问题。

（2）某污水处理厂分布式光伏项目

某污水处理厂分布式光伏项目“鱼腹式悬索支架”

      采用“鱼腹式钢索柔性光伏支架”解决方案，完美解决了污水处理厂大跨度空间上部建设光伏电站及光伏组件隐裂的难题。不锈钢螺栓+加厚热浸锌+余量设计法，解决水厂污水处理池上空支架易腐蚀难题。且光伏电站建设在污水处理池上方，不占用额外土地，不影响污水处理厂的正常运营。

来源：光伏們 作者董晓青 

编辑：华气能源猎头（微号：energyhunt）
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