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如(ru)何在复杂(za)屋顶(ding)上安装光伏(fu)？
发布时间：2022/2/12   来源：山大绿能科技（云南）有限公司  阅读：5440次
       近年(nian)来，随着国内光(guang)伏(fu)市(shi)场日益成(cheng)熟，工商业光(guang)伏(fu)不(bu)断推进，越(yue)来越(yue)多的(de)(de)(de)(de)厂(chang)房屋顶(ding)(ding)都装上了(le)光(guang)伏(fu)，用上了(le)清洁能(neng)源。但大型的(de)(de)(de)(de)、平(ping)坦的(de)(de)(de)(de)、朝向好(hao)的(de)(de)(de)(de)、无遮挡的(de)(de)(de)(de)水泥或者彩(cai)钢屋顶(ding)(ding)资源越(yue)来越(yue)少(shao)，剩下的(de)(de)(de)(de)还(hai)未(wei)被(bei)开发的(de)(de)(de)(de)可(ke)能(neng)是多角度、多朝向、有遮挡等多种(zhong)结(jie)构(gou)的(de)(de)(de)(de)复杂屋顶(ding)(ding)。面对日益复杂的(de)(de)(de)(de)屋顶(ding)(ding)资源，如何在这些复杂屋顶(ding)(ding)上设计好(hao)光(guang)伏(fu)电(dian)(dian)站？既(ji)要控制成(cheng)本(ben)，又(you)要保证发电(dian)(dian)量，还(hai)要安全可(ke)靠，是每一个光(guang)伏(fu)设计师和投资方最关心的(de)(de)(de)(de)问题。

01-多(duo)角度(du)、多(duo)朝向的屋顶

根据电(dian)路串(chuan)联基(ji)本(ben)原理，在同一(yi)个回路下，电(dian)流的(de)大(da)小是(shi)由(you)最小的(de)一(yi)块(kuai)组(zu)件(jian)决(jue)定的(de)，也就是(shi)我们熟(shu)知的(de)木(mu)桶效应原理。因此在设计组(zu)串(chuan)时，要让每台逆变(bian)器的(de)每个回路的(de)组(zu)件(jian)型号、安装(zhuang)角度(du)，组(zu)串(chuan)数量都尽可能的(de)保持一(yi)致。逆变(bian)器每个MPPT回路都是(shi)独立运(yun)行的(de)，相互之(zhi)间不干扰，因此不同的(de)MPPT回路可以不一(yi)样。

面(mian)对(dui)结(jie)构(gou)复(fu)杂的(de)屋顶时(shi)，可(ke)以(yi)根据局部一致性(xing)的(de)组件数(shu)量，选择多(duo)台逆变(bian)器或(huo)多(duo)路MPPT的(de)逆变(bian)器的(de)设计(ji)方案。目前逆变(bian)器技(ji)术(shu)十(shi)分成熟(shu)，已经(jing)解决了多(duo)台逆变(bian)器并(bing)联(lian)的(de)谐(xie)波抑(yi)制问题，不同功率(lv)的(de)逆变(bian)器，在电网端并(bing)在一起，也没有任何问题。在光伏功率(lv)较大的(de)项(xiang)目中(zhong)，则可(ke)以(yi)选择单(dan)机功率(lv)大且(qie)具(ju)备多(duo)路MPPT的(de)逆变(bian)器来(lai)进一步降低(di)复(fu)杂屋顶条件下的(de)组件串并(bing)联(lian)失配损失。

在一(yi)(yi)些更为复(fu)杂的场(chang)景中，有(you)(you)可(ke)(ke)能会(hui)同(tong)时出现三(san)相(xiang)(xiang)并网和(he)单(dan)相(xiang)(xiang)并网，这时三(san)相(xiang)(xiang)逆变(bian)器(qi)和(he)单(dan)相(xiang)(xiang)逆变(bian)器(qi)，也可(ke)(ke)并在一(yi)(yi)起。根据现行的国家标准《低压配电(dian)设计规范》，低压配电(dian)系(xi)(xi)统(tong)有(you)(you)三(san)种形式，即IT系(xi)(xi)统(tong)、TT系(xi)(xi)统(tong)、TN系(xi)(xi)统(tong)。其中IT系(xi)(xi)统(tong)没(mei)有(you)(you)零线(xian)(xian)，TT系(xi)(xi)统(tong)、TN系(xi)(xi)统(tong)有(you)(you)零线(xian)(xian)，在工商业和(he)民用系(xi)(xi)统(tong)中，绝大多数是(shi)TN系(xi)(xi)统(tong)。并网逆变(bian)器(qi)接入(ru)电(dian)网，三(san)相(xiang)(xiang)逆变(bian)器(qi)是(shi)三(san)相(xiang)(xiang)五线(xian)(xian)，单(dan)相(xiang)(xiang)逆变(bian)器(qi)是(shi)一(yi)(yi)根火线(xian)(xian)、一(yi)(yi)根零线(xian)(xian)加(jia)一(yi)(yi)根地线(xian)(xian)，因此在有(you)(you)三(san)相(xiang)(xiang)和(he)单(dan)相(xiang)(xiang)同(tong)时并网的场(chang)景下，电(dian)气连接上是(shi)不存在问题的。

02-有阴影遮(zhe)挡的屋顶
光(guang)(guang)伏电(dian)站的(de)阴(yin)(yin)影可(ke)分为暂时(shi)性阴(yin)(yin)影、环(huan)境阴(yin)(yin)影和系统自(zi)身阴(yin)(yin)影。很多因素(su)会造成光(guang)(guang)伏阵列上的(de)暂时(shi)性的(de)阴(yin)(yin)影，例如：下雪、落叶、鸟粪以(yi)及其他形式的(de)污染物等；通常(chang)情况下大于12°的(de)光(guang)(guang)伏组件的(de)倾角对光(guang)(guang)伏阵列的(de)自(zi)洁较为有利。

系统(tong)自身阴影主要是组件(jian)(jian)前后排自身的遮挡，在设计时可以(yi)根据安装倾(qing)角和组件(jian)(jian)尺寸计算出(chu)阵(zhen)列间距(ju)，保证在冬至日当(dang)天太阳9：00-15：00时不被遮挡。

光(guang)伏电站建(jian)(jian)设过程(cheng)中(zhong)，环境阴(yin)影(ying)(ying)比较常见，楼(lou)面周围的(de)高大(da)建(jian)(jian)筑、气(qi)楼(lou)、屋顶高差或树木(mu)等对光(guang)伏组(zu)件形(xing)成(cheng)阴(yin)影(ying)(ying)，都会(hui)造成(cheng)光(guang)伏组(zu)串发电量(liang)损(sun)失(shi)。如果安(an)装条件受限制，不得不在有阴(yin)影(ying)(ying)的(de)地方(fang)安(an)装太阳能组(zu)件，可采取以下方(fang)法(fa)，尽量(liang)减(jian)少损(sun)失(shi)：

（1）太阳辐照都是每天中午(wu)前(qian)后最强，在10点(dian)到15点(dian)的发(fa)电(dian)量占(zhan)了80%以上，早晚的光线(xian)则弱(ruo)一点(dian)，可(ke)以调整(zheng)组件安(an)装角度，尽量让阴影避开(kai)发(fa)电(dian)高(gao)峰时间，这样可(ke)减少(shao)一部分损失。
（2）让可能(neng)有(you)阴影(ying)的(de)组件，集中(zhong)在一台逆变器，或(huo)集中(zhong)在一个MPPT回路上，这样有(you)阴影(ying)的(de)组件，就不会影(ying)响正(zheng)常的(de)组件。



03-安(an)装倾角(jiao)不是最佳的屋项
光(guang)伏(fu)组件(jian)的安(an)装(zhuang)角(jiao)度包含两个角(jiao)度：倾(qing)角(jiao)、方(fang)位角(jiao)。倾(qing)角(jiao)（高度角(jiao)）：光(guang)伏(fu)组件(jian)与水平地(di)面之间的夹角(jiao)。方(fang)位角(jiao)：光(guang)伏(fu)组件(jian)的朝(chao)向(xiang)与正南(nan)方(fang)向(xiang)的夹角(jiao)。无论是(shi)(shi)倾(qing)角(jiao)的变(bian)(bian)化(hua)，还是(shi)(shi)方(fang)位角(jiao)的变(bian)(bian)化(hua)，都会对光(guang)伏(fu)项目(mu)发电量造成(cheng)影响。


由上图可(ke)看到(dao)，假定组(zu)件在最佳安(an)装角度(du)时效率是(shi)100%，如果(guo)倾(qing)角不(bu)对，发(fa)(fa)(fa)电量(liang)损失(shi)就比较大，如垂直安(an)装时效率只(zhi)有(you)59%。对于(yu)一个光(guang)伏方(fang)阵斜面而(er)言，太阳(yang)在其上的(de)(de)入射(she)角度(du)的(de)(de)不(bu)同(tong)会导致其单位(wei)面积所接收到(dao)的(de)(de)太阳(yang)法向辐射(she)量(liang)不(bu)同(tong)，而(er)光(guang)伏方(fang)阵的(de)(de)安(an)装倾(qing)角变化会使得太阳(yang)的(de)(de)入射(she)角发(fa)(fa)(fa)生变化从而(er)影(ying)响其辐射(she)接收量(liang)，进而(er)导致组(zu)件发(fa)(fa)(fa)电量(liang)降低。


对于水泥楼(lou)面型(xing)的厂房，大(da)部(bu)分都(dou)可以采用最佳倾(qing)角进行阵列(lie)设计，根据以往工(gong)程经(jing)验，最佳安装(zhuang)倾(qing)角一般小(xiao)于当地纬度(du) 5°～10°。

对于工(gong)业(ye)彩钢(gang)(gang)(gang)厂房，彩钢(gang)(gang)(gang)瓦(wa)本身的(de)(de)倾(qing)斜角度(du)(du)(du)一(yi)般(ban)只有(you)10度(du)(du)(du)左右(you)，如果按照这个(ge)角度(du)(du)(du)去安(an)(an)装光伏(fu)(fu)组件(jian)，整体效(xiao)率(lv)比(bi)较(jiao)低，损失比(bi)较(jiao)大，有(you)条件(jian)的(de)(de)可以采用彩钢(gang)(gang)(gang)瓦(wa)带角度(du)(du)(du)太阳能支架，适当(dang)增(zeng)加安(an)(an)装角度(du)(du)(du)，提高(gao)光伏(fu)(fu)系统(tong)的(de)(de)效(xiao)率(lv)。但(dan)在设计(ji)时(shi)，需(xu)注(zhu)意(yi)几点：在沿(yan)海地(di)区(qu)，要(yao)注(zhu)意(yi)台(tai)风，因为角度(du)(du)(du)升(sheng)高(gao)会(hui)产生(sheng)负风压，支架的(de)(de)抗风设计(ji)要(yao)超过当(dang)地(di)的(de)(de)最强台(tai)风载荷(he)；在北方地(di)区(qu)，则要(yao)注(zhu)意(yi)积雪的(de)(de)影响，需(xu)计(ji)算(suan)雪载荷(he)和(he)设计(ji)融雪通道。

04-承重不(bu)够(gou)的屋顶(ding)
目(mu)前工(gong)商业(ye)项目(mu)普遍存在几(ji)个难点：有些效(xiao)益好(hao)的(de)企业(ye)屋(wu)(wu)顶(ding)可能(neng)比较老旧，楼(lou)面满足(zu)不了承重的(de)要(yao)求，安装光伏要(yao)单独加固屋(wu)(wu)顶(ding)，增(zeng)加了很多成(cheng)本；一些机场、商场等屋(wu)(wu)顶(ding)都是玻璃(li)顶(ding)，业(ye)主既(ji)想安装光伏，又不想破坏以(yi)前的(de)玻璃(li)结构。那该如(ru)何解决这(zhei)类屋(wu)(wu)顶(ding)的(de)安装痛点呢？

目前市面上(shang)推出的(de)BIPV组(zu)件(jian)就可解决(jue)这(zhei)个难题。从建(jian)筑(zhu)的(de)载荷限制(zhi)以及安(an)装难度(du)限制(zhi)条件(jian)方面来(lai)看，BIPV组(zu)件(jian)对于轻(qing)质、柔(rou)性的(de)要求更为严苛，更低的(de)重(zhong)量可以最大(da)程度(du)降低建(jian)筑(zhu)的(de)承(cheng)重(zhong)压(ya)力，其自身重(zhong)量远远低于常规组(zu)件(jian)，有些只有常规组(zu)件(jian)重(zhong)量的(de)四分之一，能(neng)够有效降低老旧楼面的(de)荷载限制(zhi)，适合(he)安(an)装在承(cheng)重(zhong)不(bu)(bu)足的(de)屋(wu)顶。组(zu)件(jian)与彩钢瓦(wa)之间采(cai)用建(jian)筑(zhu)结构胶连接，代替传统的(de)固定支架(jia)，能(neng)够降低系统整(zheng)体成本20%以上(shang)。对玻璃屋(wu)顶也可用，用结构胶粘(zhan)上(shang)去即可，安(an)装简(jian)单，且不(bu)(bu)增加额外的(de)承(cheng)重(zhong)。

在(zai)国(guo)家“3060”碳目(mu)标(biao)政(zheng)策(ce)和日益增长的社会(hui)用电需(xu)求背景(jing)下，越(yue)来越(yue)多的企(qi)业开(kai)始参与(yu)工商业光伏项目(mu)建设(she)，但好(hao)的屋(wu)顶资源(yuan)总是有(you)限的，面对越(yue)来越(yue)复杂的光伏屋(wu)顶，我们可以(yi)从设(she)备选型、系统设(she)计等多个方面来解决复杂屋(wu)顶的光伏安装问题，让越(yue)来越(yue)多的业主用上清洁(jie)能源(yuan)。
 
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