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如何在复杂屋(wu)顶上安装光伏？
发布时间：2022/2/12   来源：山大绿能科技（云南）有限公司  阅读：5420次
       近年(nian)来，随着国内光伏(fu)市(shi)场日益成(cheng)熟，工商(shang)业光伏(fu)不断(duan)推进，越来越多的厂房屋顶(ding)都装上(shang)了光伏(fu)，用上(shang)了清(qing)洁能源。但(dan)大型的、平坦的、朝向好的、无遮(zhe)挡的水泥或者彩钢(gang)屋顶(ding)资(zi)源越来越少，剩下的还未被开发的可能是(shi)(shi)多角度、多朝向、有遮(zhe)挡等多种结构(gou)的复(fu)杂(za)屋顶(ding)。面对(dui)日益复(fu)杂(za)的屋顶(ding)资(zi)源，如何在这些复(fu)杂(za)屋顶(ding)上(shang)设(she)计好光伏(fu)电站？既(ji)要(yao)(yao)控制成(cheng)本，又要(yao)(yao)保(bao)证发电量，还要(yao)(yao)安全可靠(kao)，是(shi)(shi)每一个光伏(fu)设(she)计师和投资(zi)方(fang)最关心的问(wen)题。

01-多(duo)角(jiao)度(du)、多(duo)朝向的屋顶

根据电路串联基(ji)本原理(li)，在同(tong)一个(ge)回(hui)路下(xia)，电流(liu)的大小是由(you)最小的一块组(zu)件决定的，也(ye)就是我们熟知(zhi)的木桶效(xiao)应原理(li)。因此(ci)在设计组(zu)串时，要让每(mei)台逆变器(qi)的每(mei)个(ge)回(hui)路的组(zu)件型号、安装角度(du)，组(zu)串数量都(dou)尽可能的保持(chi)一致(zhi)。逆变器(qi)每(mei)个(ge)MPPT回(hui)路都(dou)是独立运行的，相互之间不(bu)干扰，因此(ci)不(bu)同(tong)的MPPT回(hui)路可以(yi)不(bu)一样。

面对结构(gou)复杂的屋(wu)顶(ding)时，可以根据局(ju)部一(yi)(yi)致性(xing)的组(zu)件数量，选择多(duo)台逆变(bian)(bian)器(qi)或多(duo)路MPPT的逆变(bian)(bian)器(qi)的设计(ji)方案(an)。目前逆变(bian)(bian)器(qi)技(ji)术十分成(cheng)熟，已经解决(jue)了多(duo)台逆变(bian)(bian)器(qi)并(bing)(bing)联(lian)的谐(xie)波抑制问(wen)题，不(bu)同功(gong)率(lv)的逆变(bian)(bian)器(qi)，在电网端并(bing)(bing)在一(yi)(yi)起，也没(mei)有任何问(wen)题。在光伏功(gong)率(lv)较大(da)的项(xiang)目中，则(ze)可以选择单机功(gong)率(lv)大(da)且具备多(duo)路MPPT的逆变(bian)(bian)器(qi)来进一(yi)(yi)步(bu)降低复杂屋(wu)顶(ding)条(tiao)件下的组(zu)件串并(bing)(bing)联(lian)失配损失。

在(zai)一(yi)些更为复杂的(de)场景中(zhong)，有(you)(you)可能(neng)会同(tong)时出现(xian)三(san)(san)相(xiang)并(bing)(bing)(bing)网(wang)和(he)单(dan)(dan)相(xiang)并(bing)(bing)(bing)网(wang)，这(zhei)时三(san)(san)相(xiang)逆(ni)变(bian)器(qi)和(he)单(dan)(dan)相(xiang)逆(ni)变(bian)器(qi)，也可并(bing)(bing)(bing)在(zai)一(yi)起。根据现(xian)行(xing)的(de)国(guo)家标准《低(di)压配电(dian)设(she)计(ji)规范》，低(di)压配电(dian)系(xi)统(tong)(tong)有(you)(you)三(san)(san)种形(xing)式，即IT系(xi)统(tong)(tong)、TT系(xi)统(tong)(tong)、TN系(xi)统(tong)(tong)。其中(zhong)IT系(xi)统(tong)(tong)没有(you)(you)零线，TT系(xi)统(tong)(tong)、TN系(xi)统(tong)(tong)有(you)(you)零线，在(zai)工商业和(he)民用(yong)系(xi)统(tong)(tong)中(zhong)，绝大多数是(shi)TN系(xi)统(tong)(tong)。并(bing)(bing)(bing)网(wang)逆(ni)变(bian)器(qi)接入电(dian)网(wang)，三(san)(san)相(xiang)逆(ni)变(bian)器(qi)是(shi)三(san)(san)相(xiang)五线，单(dan)(dan)相(xiang)逆(ni)变(bian)器(qi)是(shi)一(yi)根火线、一(yi)根零线加一(yi)根地线，因此(ci)在(zai)有(you)(you)三(san)(san)相(xiang)和(he)单(dan)(dan)相(xiang)同(tong)时并(bing)(bing)(bing)网(wang)的(de)场景下，电(dian)气连接上是(shi)不存在(zai)问题的(de)。

02-有阴影遮挡的(de)屋顶
光(guang)伏(fu)(fu)电(dian)站的阴(yin)影可(ke)分(fen)为(wei)暂时性(xing)(xing)阴(yin)影、环境阴(yin)影和系统自身阴(yin)影。很多因素会造(zao)成光(guang)伏(fu)(fu)阵列(lie)上的暂时性(xing)(xing)的阴(yin)影，例如：下雪、落叶、鸟粪以及其他形式(shi)的污染物等(deng)；通常情(qing)况下大于12°的光(guang)伏(fu)(fu)组件的倾角对光(guang)伏(fu)(fu)阵列(lie)的自洁较为(wei)有利。

系统自身(shen)阴影主(zhu)要(yao)是(shi)组(zu)件前后(hou)排自身(shen)的遮挡，在设计时可(ke)以根(gen)据安装倾(qing)角和(he)组(zu)件尺寸(cun)计算出(chu)阵列间距，保证(zheng)在冬至日当天太阳9：00-15：00时不被遮挡。

光(guang)(guang)伏(fu)电(dian)站建(jian)设过程中，环境阴影(ying)比较常(chang)见，楼面周围的(de)高(gao)大建(jian)筑、气楼、屋顶高(gao)差或树(shu)木等对光(guang)(guang)伏(fu)组件(jian)形成(cheng)阴影(ying)，都会造成(cheng)光(guang)(guang)伏(fu)组串发电(dian)量(liang)(liang)损(sun)失(shi)。如果安装(zhuang)条件(jian)受(shou)限(xian)制，不得不在有阴影(ying)的(de)地方(fang)安装(zhuang)太阳(yang)能组件(jian)，可采取以下方(fang)法(fa)，尽量(liang)(liang)减(jian)少(shao)损(sun)失(shi)：

（1）太阳辐(fu)照都是每天中午前(qian)后最(zui)强，在(zai)10点到15点的发(fa)电量占了80%以上，早晚的光线则弱一点，可以调整组件安装角度，尽量让(rang)阴(yin)影避(bi)开发(fa)电高峰时间(jian)，这样(yang)可减少(shao)一部分损失。
（2）让可能有阴(yin)影的组(zu)件，集中在(zai)一台逆变(bian)器，或(huo)集中在(zai)一个MPPT回(hui)路(lu)上，这样有阴(yin)影的组(zu)件，就不会影响(xiang)正常的组(zu)件。



03-安装倾角不(bu)是最佳的屋项
光伏组件(jian)的安装(zhuang)角度(du)包含两个角度(du)：倾角、方(fang)位(wei)角。倾角（高度(du)角）：光伏组件(jian)与水(shui)平地面之间的夹角。方(fang)位(wei)角：光伏组件(jian)的朝向与正南(nan)方(fang)向的夹角。无论是(shi)倾角的变(bian)(bian)化，还是(shi)方(fang)位(wei)角的变(bian)(bian)化，都会对(dui)光伏项目发(fa)电量(liang)造成影响。


由上(shang)图可看到(dao)，假定组件在最佳安(an)装角(jiao)度(du)时效(xiao)率是100%，如果倾角(jiao)不对，发(fa)(fa)电量损失就比较大，如垂直安(an)装时效(xiao)率只有59%。对于一个光伏方阵斜面而言，太(tai)(tai)阳(yang)在其上(shang)的(de)入(ru)射角(jiao)度(du)的(de)不同会导(dao)致(zhi)其单位面积所接收(shou)到(dao)的(de)太(tai)(tai)阳(yang)法向辐射量不同，而光伏方阵的(de)安(an)装倾角(jiao)变(bian)化会使得太(tai)(tai)阳(yang)的(de)入(ru)射角(jiao)发(fa)(fa)生(sheng)变(bian)化从(cong)而影响其辐射接收(shou)量，进而导(dao)致(zhi)组件发(fa)(fa)电量降低。


对于水泥(ni)楼面型的厂房，大部(bu)分都可(ke)以(yi)采用最佳倾角进行阵列设(she)计，根据以(yi)往工程经验，最佳安(an)装(zhuang)倾角一般(ban)小于当地纬度 5°～10°。

对于工业彩钢厂房，彩钢瓦(wa)本身(shen)的(de)倾斜角(jiao)度(du)(du)(du)一(yi)般只有10度(du)(du)(du)左右，如果按(an)照这(zhei)个角(jiao)度(du)(du)(du)去安装光(guang)伏(fu)组件(jian)，整体效率比(bi)较(jiao)(jiao)低(di)，损(sun)失比(bi)较(jiao)(jiao)大，有条件(jian)的(de)可以采用彩钢瓦(wa)带角(jiao)度(du)(du)(du)太阳能支架，适当增加(jia)安装角(jiao)度(du)(du)(du)，提高光(guang)伏(fu)系统的(de)效率。但在设计时，需注意(yi)几点：在沿海(hai)地(di)区，要(yao)注意(yi)台风，因(yin)为角(jiao)度(du)(du)(du)升(sheng)高会(hui)产生(sheng)负风压(ya)，支架的(de)抗风设计要(yao)超(chao)过当地(di)的(de)最强台风载荷；在北方地(di)区，则要(yao)注意(yi)积雪的(de)影响，需计算雪载荷和设计融雪通(tong)道。

04-承重不够的屋顶
目前(qian)工商业项目普遍存在几(ji)个难(nan)点(dian)：有(you)些效益好(hao)的(de)企(qi)业屋顶(ding)(ding)可能比较老(lao)旧，楼面(mian)满足(zu)不(bu)了(le)承重的(de)要(yao)求，安(an)装(zhuang)光伏要(yao)单独加(jia)固屋顶(ding)(ding)，增加(jia)了(le)很多成本；一些机场、商场等屋顶(ding)(ding)都是玻(bo)璃(li)顶(ding)(ding)，业主既(ji)想(xiang)(xiang)安(an)装(zhuang)光伏，又不(bu)想(xiang)(xiang)破坏以前(qian)的(de)玻(bo)璃(li)结构。那该如何解决这类屋顶(ding)(ding)的(de)安(an)装(zhuang)痛点(dian)呢(ni)？

目前(qian)市面(mian)上推出的(de)(de)BIPV组(zu)件(jian)就可解决这个难(nan)题。从建(jian)筑的(de)(de)载荷限制(zhi)(zhi)以(yi)(yi)及(ji)安(an)装(zhuang)难(nan)度限制(zhi)(zhi)条(tiao)件(jian)方面(mian)来看，BIPV组(zu)件(jian)对(dui)于(yu)(yu)轻(qing)质、柔性的(de)(de)要(yao)求(qiu)更(geng)为严苛，更(geng)低(di)的(de)(de)重(zhong)(zhong)量(liang)(liang)可以(yi)(yi)最大程(cheng)度降低(di)建(jian)筑的(de)(de)承(cheng)重(zhong)(zhong)压力，其自身(shen)重(zhong)(zhong)量(liang)(liang)远(yuan)(yuan)远(yuan)(yuan)低(di)于(yu)(yu)常规组(zu)件(jian)，有些只有常规组(zu)件(jian)重(zhong)(zhong)量(liang)(liang)的(de)(de)四分之(zhi)一，能够有效降低(di)老旧楼面(mian)的(de)(de)荷载限制(zhi)(zhi)，适(shi)合安(an)装(zhuang)在(zai)承(cheng)重(zhong)(zhong)不(bu)足的(de)(de)屋顶(ding)。组(zu)件(jian)与彩(cai)钢瓦之(zhi)间采用(yong)建(jian)筑结构胶(jiao)连接，代(dai)替传(chuan)统的(de)(de)固定(ding)支(zhi)架(jia)，能够降低(di)系(xi)统整体成本20%以(yi)(yi)上。对(dui)玻(bo)璃(li)屋顶(ding)也可用(yong)，用(yong)结构胶(jiao)粘上去(qu)即可，安(an)装(zhuang)简单，且不(bu)增加额外的(de)(de)承(cheng)重(zhong)(zhong)。

在(zai)国家(jia)“3060”碳目标政策和日益(yi)增长的(de)社会用(yong)(yong)电需求(qiu)背(bei)景(jing)下，越(yue)(yue)来(lai)越(yue)(yue)多的(de)企业(ye)开始参(can)与工商业(ye)光伏项(xiang)目建设，但好的(de)屋(wu)顶资源总是(shi)有(you)限的(de)，面对越(yue)(yue)来(lai)越(yue)(yue)复杂的(de)光伏屋(wu)顶，我们可以从设备选型、系统设计等多个方(fang)面来(lai)解(jie)决复杂屋(wu)顶的(de)光伏安(an)装问题，让越(yue)(yue)来(lai)越(yue)(yue)多的(de)业(ye)主(zhu)用(yong)(yong)上清(qing)洁能源。
 
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