特變電工主任設計師王韜專稿：分散式屋頂光伏電站設計注意事項

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本文首發《分散式光伏》創刊號。

本文作者王韜

，系特變電工新疆新能源股份有限公司主任設計師

分散式電站和大型地面電站在總體設計上沒有太大的差異。均包括設備選型、電站選址、建築物布置規劃、組件陣列排布設計、電纜選型和走線路由設計、逆變器室以及低壓配電室規劃設計、電氣一次設計和電氣二次設計、防雷設計。由於容量大小和接入方式的區別，分散式與地面電站在設計方面還是有一些不同之處。

分散式電站一般都建設在工廠和商業屋頂上。電纜溝槽、變電所、配電間、防雷設備都已經具備往往不需要另外設計。電力接入的一次和二次設計國家電網公司都出台了相應的標準和典型設計。

本文主要介紹屋頂分散式光伏電站的設計注意事項，建築屋頂常見主要份兩類，第一類是水泥混凝土屋頂，第二類鋼結構的彩鋼瓦屋頂。

彩鋼瓦一般用在輕鋼結構的建築物上多見於標準化廠房、倉庫。輕鋼結構建築使用了重量很輕的彩鋼瓦作為屋頂，跨距可以做的很大。非常適合大規模鋪設太陽能電池

組件。城市的工業園區都是聯片建設的標準化廠房，數量多面積大，往往一次可以建設幾十兆瓦的太陽能電站。

1、屋頂承載能力

彩鋼瓦屋頂面積大，但是承重低往往不超過100KG/㎡，而且需要預留風荷載和雪荷載。

因此在屋頂設備選型時，應盡量選擇質輕設備。如電纜可選用鋁合金電纜、橋架選用鋁合金橋架。設備應均用分佈，避免產生集中荷載。

2、支撐系統

根據屋面的彩鋼瓦結構類型，選擇合適的鋁合金夾具進行固定支撐，應盡量避免破壞屋頂原彩鋼屋面，造成露水等情況。

考慮經濟性及降低屋頂荷載，屋頂光伏組件支撐系統可採用夾具與組件直接連接的形式，省掉上部的檁條，可節約支撐系統用料80%以上。

3、檢修通道

根據屋面的彩鋼結構，應設置屋面檢修通道。避免在後期檢修、運維時直接踩踏在彩鋼板上，造成局部集中荷載對屋面的破壞，產生露水情況。

屋面檢修通道採用夾具與彩鋼板連接達到支撐點的作用，上部採用一體化檢修平台進行組裝，一體化檢修平台可以採用鋼結構或者鋁合金。考慮經濟性，應根據屋面的承載能力情況優先選用鋼結構平台。

4、電纜槽盒

屋面電纜在進行匯線時考慮防紫外線需選擇電纜槽盒進行匯線，在槽盒選擇時，應根據溫度進行修整計算選擇。

考慮屋面的承載能力，應選擇鋁合金槽盒；由於屋頂溫度往往較高，考慮到電纜散熱問題，應該選用梯形槽盒；考慮防紫外線及防水，選用帶蓋槽盒。

5、匯流箱及逆變器（組串式）

由於彩鋼屋頂的設備固定形式均採用夾具固定，考慮到屋面的利用率，匯流箱、組串式逆變器應採用平放的形式。如果採用平放，對匯流箱及組串式逆變器的防護等級需達到相應的等級。

混凝土屋面通常不會太大，而且屋頂通常會布置通風、電梯井、氣包、水箱等建築，利用率相對較低。

1、屋頂承載能力

混凝土屋頂承重高，一般都在150KG以上，有相對較好的承載能力。

但由於混凝土屋頂需採用較重的基礎和支架，在基礎和支架選型時，任然需要對材料重量進行優化設計，降低屋頂的附加荷載。

2、支撐系統

混凝土屋頂安裝太陽能支架系統都會使用水泥作為支架基礎。基礎製作有兩種方式，現場澆築水泥基礎。與屋面結合成一體基礎牢固水泥用量少。缺點：需要鋼筋提前預埋在建築物屋頂。或者用膨脹螺絲把水泥基礎和屋頂連為一體，這樣做容易破壞屋頂的防水層，時間長了容易漏水。另一種方式，需要精確統計項目地點的常年平均風速和不同季節的風向，計算出正風壓和負風壓。再通過風壓大小折算出水泥基礎的配重。預先加工好尺寸一致的水泥壓塊，再運輸到現場安裝。

3、匯流箱及組串式逆變器

混凝土屋頂一般都設有女兒牆，在匯流箱和組串式逆變器固定時，應盡量考慮利用女兒牆，將其固定在女兒牆上，達到降低成本，增大屋頂利用率。

1、傾角設計

針對南方地區的彩鋼屋面，建議採用平鋪形式。一般彩鋼屋面的傾角為5°—10°，雖然對發電量有一定影響，但會增加屋面利用率，降低成本。

混凝土屋面一般為平屋頂，找坡處僅有2%左右坡度。因此，建議混凝土屋頂採用當地全年最大發電量最佳傾角。

2、並聯、串聯設計

彩鋼屋面由於大多數無法採用最佳傾角，造成一定程度的輻照損失。因此，在並聯設計時，應根據實際傾角，採用PVSYST軟體進行並聯數模擬逆變器的容配比。

混凝土屋面採用最佳傾角，可按照常規方式進行計算並聯數。

在計算串聯數時，最低溫度應採用當地實際氣象數據記錄的有效發電時間段內最低溫度，不應直接採用歷年最低溫度。可增加串聯數，降低電纜、逆變器、匯流箱數量，提高系統效率，增加收益。

3、電纜選型

建議採用鋁合金電纜，鋁合金電纜具有質輕、柔韌性好、機械性能好、價格低廉的優勢。比銅電纜可降低成本30%以上。

註：

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