一、屋頂分布式光伏發(fā)電發(fā)展趨勢

　　

　　屋頂分布式光伏發(fā)電，是指利用已建或新建建筑物屋頂，做為光伏發(fā)電的承載體。屋頂分布式光伏發(fā)電，近一兩年，發(fā)展成井噴形勢，預(yù)計(jì)到2020年，光伏裝機(jī)容量將達(dá)到150GW，平均每年以20GW的裝機(jī)容量遞增，而分布式光伏的占比，將提升到40%。其原因主要為：

　　

　　1、西部大型地面電站面臨棄光、限電現(xiàn)象

　　

　　2、土地資源日漸稀缺，而地面電站是土地占用量比較大的建設(shè)項(xiàng)目

　　

　　3、國家電價(jià)政策的影響：2017年“630”之后并網(wǎng)的電站。電價(jià)下調(diào)，而分布式的補(bǔ)貼政策不變。

　　

　　4、完美實(shí)現(xiàn)“自發(fā)自用，就地消納余”對改善能源結(jié)構(gòu)起到強(qiáng)勁帶動作用。

　　

　　二、分布式光伏電站技術(shù)優(yōu)化尤顯重要

　　

　　分布式電站，因單體容量較小，相對于地面電站，業(yè)內(nèi)普遍對技術(shù)層面的關(guān)注度較低，而我認(rèn)為，正是由于屋頂電站，是利用原屋頂進(jìn)行建設(shè)，項(xiàng)目增加了特殊元素，要充分的利用可用屋頂，在有限的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)容量、發(fā)電量、收益率的最大化，技術(shù)的全方位優(yōu)化、先進(jìn)設(shè)計(jì)理念的滲透、完善的施工組織管理尤顯重要！

　　

　　一個(gè)優(yōu)秀的設(shè)計(jì)院，一定要在分布式的設(shè)計(jì)各環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化，提升系統(tǒng)效率，為后期的運(yùn)維提供完善的解決方案。

　　

　　三、屋頂分布式電站踏勘要素

　　

　　1、準(zhǔn)確的評估

　　

　　很多業(yè)主投資屋頂光伏電站時(shí)，都會非常關(guān)注屋頂光伏的可行性、裝機(jī)容量、投資收益、合作模式的等問題，而分布式屋頂光伏勘察屬于項(xiàng)目的前期工作，通過實(shí)地勘察，搜集屋頂相關(guān)資料，為后續(xù)設(shè)計(jì)最優(yōu)方案和投資收益分析做準(zhǔn)備。專業(yè)的踏勘記錄是對屋面電站進(jìn)行評估的一個(gè)重要因素。前期對屋頂電站踏勘總結(jié)起來主要包括以下幾個(gè)要素：

　　

　?。?）廠房建設(shè)年限；（2）屋面狀況；（3）屋面板類型；（4）彩鋼板銹蝕情況；（5）電網(wǎng)接入距離；（6）原廠房設(shè)計(jì)資料、用電負(fù)荷等。并且根據(jù)所得到的匯總信息形成以下一個(gè)表格，對該屋面進(jìn)行評價(jià)。

　　

　　這是我院采用的對屋頂評估的表格，供大家參考
 

　　
 

　　2、先進(jìn)設(shè)備的應(yīng)用

　　

　　要了解每一個(gè)屋頂?shù)恼鎸?shí)情況，必須進(jìn)行現(xiàn)場踏勘，太陽能光伏電站現(xiàn)場踏勘一般采用GPS定位，拍現(xiàn)場照片，測量屋頂突出物的方式取得前期初步成果。GPS定位一般用于從谷歌地球當(dāng)中得到實(shí)際廠房定位關(guān)系，拍照片可以真實(shí)反映廠房的現(xiàn)階段的狀況，測量屋頂突出物可以為后續(xù)的組件圖紙?zhí)峁┮罁?jù)。今年，我院新引進(jìn)了無人機(jī)航拍屋頂，能夠清晰、快速的對屋頂進(jìn)行分析。

　　

　　四、屋頂分布式電站選址建議

　　

　　1、首先注意原廠房的設(shè)計(jì)使用功能。

　　

　　根據(jù)《建筑防火設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50016-2014，生產(chǎn)車間以及存儲倉庫的火災(zāi)危險(xiǎn)等級可以分為甲、乙、丙、丁、戊類，由于甲、乙類廠房及倉庫火災(zāi)危險(xiǎn)等級較高，因此嚴(yán)禁在該類廠房上部建設(shè)光伏電站，丙類廠房和倉庫可以根據(jù)下部廠房的使用功能并且結(jié)合生產(chǎn)工藝綜合確定，丁、戊類廠房可以作為電站的建設(shè)地點(diǎn)。

　　

　　2、臨建廠房禁止建設(shè)光伏電站。

　　

　　根據(jù)規(guī)范要求建筑的設(shè)計(jì)使用年限1、臨時(shí)性結(jié)構(gòu)5年；2、易于替換結(jié)構(gòu)構(gòu)件25年；普通房屋和構(gòu)筑物50年；4、紀(jì)念性和特別重要的建筑結(jié)構(gòu)100年。

　　

　　光伏電站設(shè)計(jì)使用壽命為25年，臨建結(jié)構(gòu)不能滿足電站設(shè)計(jì)的使用耐久性的要求，因此臨建建筑物和構(gòu)筑物不能進(jìn)行光伏電站的建設(shè)。尤其是廠區(qū)內(nèi)建設(shè)的一些臨時(shí)通道，臨時(shí)車棚等建筑。

　　

　　3、廠房的使用壽命已經(jīng)大于10年，并且屋頂彩鋼板銹蝕嚴(yán)重或者防水層破漏水較為嚴(yán)重，對于這樣的廠房要慎重選擇。
 

　　
 

　　4、選擇廠房的結(jié)構(gòu)承載能力滿足光伏電站建設(shè)承載力要求。根據(jù)《光伏電站設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50797-2012的3.0.7的要求，在既有建筑物上面增設(shè)光伏發(fā)電系統(tǒng)，必須進(jìn)行建筑物結(jié)構(gòu)和電氣的復(fù)核，并應(yīng)滿足建筑物結(jié)構(gòu)及電氣的安全要求。

　　

　　根據(jù)該規(guī)范10.1.4要求，在既有建筑物上面增設(shè)光伏發(fā)電系統(tǒng)的時(shí)候，應(yīng)根據(jù)建筑物的種類分別按照《工業(yè)建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》GB50144和《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》GB50292的規(guī)定進(jìn)行可靠性鑒定。

　　

　　位于抗震設(shè)防烈度為6~9度地區(qū)的建筑還應(yīng)該根據(jù)其設(shè)防烈度、抗震設(shè)防類別、后續(xù)使用年限和結(jié)構(gòu)類型，按照《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》GB50023的規(guī)定進(jìn)行抗震鑒定。

　　

　　5、適宜建設(shè)電站的屋面形式。

　　

　　（1）滿足前面四條所提出的要求。

　　

　　（2）屋面彩鋼板形式為角馳型或者直立鎖邊型彩鋼板

　　

　?。?）混凝土屋面防水良好。

　　

　?。?）屋面突出物、遮擋物較少

　　

　　五、屋頂分布式電站建設(shè)要點(diǎn)分析

　　

　　1、鋼筋混凝土屋面

　　

　　鋼筋混凝土屋面分為上人屋面和不上人屋面，上人屋面多為平屋面，不上人屋面中平屋面與坡屋面均常見。平屋面的廠房結(jié)構(gòu)形式多為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，排水坡度多為材料找坡2%；坡屋面的廠房結(jié)構(gòu)形式多為鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)，常見坡度為10%。

　　

　　其中框架結(jié)構(gòu)屋面形式多為框梁或混凝土次梁上鋪混凝土板或現(xiàn)澆鋼筋混凝土板；排架結(jié)構(gòu)屋面形式多為混凝土屋面梁上鋪設(shè)預(yù)制鋼筋混凝土屋面板。上人屋面的屋面活荷載多為2.0kN/m2，不上人屋面的屋面活荷載多為0.5kN/m2。根據(jù)屋面防水形式的不同，屋面又分為柔性防水屋面（防水層外露）和剛性防水屋面（防水層在內(nèi)部，外表面多為40厚細(xì)石混凝土）。

　　

　　對不同結(jié)構(gòu)形式的廠房及不同防水形式的屋面，支架設(shè)計(jì)采用不同的設(shè)計(jì)方案。對于鋼筋混凝土屋面，光伏組件可沿屋面坡度平行鋪設(shè)，也可設(shè)計(jì)成一定傾角的方式布置。

　　

　　光伏電站同鋼筋混凝土屋面結(jié)構(gòu)的連接方式主要有（1）混凝土配重、（2）植筋連接、（3）結(jié)構(gòu)膠連接。

　　

　　2、彩鋼板形式屋面

　　

　　光伏電站同鋼筋混凝土屋面結(jié)構(gòu)的連接方式主要有（1）通過光伏專用夾具連接（2）通過鉚釘固定或者冷焊連接。彩鋼板屋面一般原廠房設(shè)計(jì)恒荷載多為0.3KN/㎡，屋頂光伏電站滿布荷載為0.15KN/㎡。

　　

　　3、屋頂分布式電站設(shè)備選型

　　

　　屋頂分布式光伏電站設(shè)備按照安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、靈活的原則選型。

　　

　　安全性：設(shè)備需滿足相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，保證操作、運(yùn)行的安全可靠，對可能出現(xiàn)的誤操作具備安全保護(hù)功能。

　　

　　可靠性：設(shè)備需具備可靠連續(xù)運(yùn)行能力和故障時(shí)可靠斷開故障的能力。

　　

　　經(jīng)濟(jì)性：設(shè)備選擇需考慮經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（包括降低損耗、減少投資等），保證項(xiàng)目的盈利能力。

　　

　　靈活性：設(shè)備選擇需考慮運(yùn)行維護(hù)方便靈活，減少維護(hù)成本和時(shí)間，方便后期擴(kuò)建。

　　

　　4、分布式光伏電站主要電氣設(shè)備

　　

　　分布式光伏電站主要電氣設(shè)備有逆變器、升壓變、匯流箱、開關(guān)柜等。

　　

　　逆變器

　　

　　逆變器主要有組串式逆變器和集中式逆變器

　　

　　1）組串式逆變器具有單機(jī)功率小，應(yīng)用靈活，多路MPPT，有效改善失配，減少發(fā)電量損失等優(yōu)點(diǎn)，但是單位容量價(jià)格較高。適合分散布置，傾角變化較多的光伏電站。

　　

　　2）集中式逆變器具有方便后期維護(hù)檢修，單位容量價(jià)格較低的優(yōu)點(diǎn)，但MPPT路數(shù)較少。適用于集中布置傾角一致的光伏陣列。

　　

　　升壓變

　　

　　光伏電站升壓變布置于陣列區(qū)，多采用箱式變電站。目前箱式變電站使用較多的有美變（油變）和歐變（干變）兩種。

　　

　　匯流箱

　　

　　匯流箱主要有交流匯流箱（配合組串逆變器陣列使用）和直流匯流箱（配合集中式逆變器使用）兩種。

　　

　　開關(guān)柜（并網(wǎng)柜）

　　

　　開關(guān)柜根據(jù)并網(wǎng)電壓不同分為低壓柜和高壓柜。并網(wǎng)開關(guān)柜選擇應(yīng)滿足并網(wǎng)要求、運(yùn)行可靠、操作方便。

　　

　　六、屋頂電站建設(shè)特殊性

　　

　　1、輕鋼屋面的光伏電站尤其要注重原建筑物的結(jié)構(gòu)安全性。

　　

　　2、輕鋼屋面更應(yīng)注重檢修運(yùn)維通道的規(guī)劃設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)檢修步道。

　　

　　3、設(shè)計(jì)前期應(yīng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)和電氣安全復(fù)核，并評估廠區(qū)的電力消納情況，確定合適的并網(wǎng)方式。

　　

　　4、對卷材防水屋面，在每個(gè)配重塊下應(yīng)設(shè)置了防水加強(qiáng)層；規(guī)劃施工通道，通道鋪設(shè)耐踩壓草氈，避免施工時(shí)破壞屋頂防水層；并且，施工時(shí)及時(shí)將配重塊安放就位，嚴(yán)禁出現(xiàn)屋面堆載的情況。

　　

　　5、對于藥廠、糧庫等特殊廠區(qū)，要特別注意施工組織和消防等問題。