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如何(he)在復(fu)雜(za)屋頂上安裝光伏？
發布時間：2022/2/12   來源：山大綠能科技（云南）有限公司  閱讀：5440次
       近年(nian)來，隨著國內光伏(fu)(fu)(fu)市(shi)場日(ri)益成熟，工商業(ye)光伏(fu)(fu)(fu)不斷推進，越來越多的(de)廠房屋頂(ding)都裝上(shang)了(le)光伏(fu)(fu)(fu)，用上(shang)了(le)清潔能源(yuan)。但大型的(de)、平坦的(de)、朝向好(hao)的(de)、無遮擋的(de)水泥或(huo)者彩(cai)鋼屋頂(ding)資(zi)源(yuan)越來越少，剩下的(de)還(huan)未被開發的(de)可(ke)能是多角度、多朝向、有遮擋等多種結(jie)構的(de)復(fu)雜屋頂(ding)。面對日(ri)益復(fu)雜的(de)屋頂(ding)資(zi)源(yuan)，如何在這些復(fu)雜屋頂(ding)上(shang)設計好(hao)光伏(fu)(fu)(fu)電站？既要控制成本，又要保證發電量，還(huan)要安全(quan)可(ke)靠，是每一(yi)個光伏(fu)(fu)(fu)設計師(shi)和投資(zi)方最關心的(de)問題(ti)。

01-多角度(du)、多朝向的屋頂(ding)

根據電路(lu)(lu)串(chuan)聯(lian)基本原(yuan)理，在(zai)同一(yi)(yi)個(ge)回路(lu)(lu)下，電流的大小(xiao)是由最小(xiao)的一(yi)(yi)塊組件(jian)(jian)決定(ding)的，也就是我們熟知的木桶效應原(yuan)理。因此在(zai)設(she)計組串(chuan)時，要讓(rang)每臺逆變器的每個(ge)回路(lu)(lu)的組件(jian)(jian)型號、安裝(zhuang)角度，組串(chuan)數量(liang)都盡可能(neng)的保持一(yi)(yi)致。逆變器每個(ge)MPPT回路(lu)(lu)都是獨(du)立運行的，相互之間不(bu)干擾，因此不(bu)同的MPPT回路(lu)(lu)可以(yi)不(bu)一(yi)(yi)樣。

面(mian)對結構復雜的(de)(de)屋頂(ding)時，可(ke)以(yi)根(gen)據局部一致性的(de)(de)組(zu)件(jian)(jian)數量，選(xuan)擇多(duo)臺逆(ni)變(bian)器(qi)或多(duo)路(lu)MPPT的(de)(de)逆(ni)變(bian)器(qi)的(de)(de)設計方案。目前逆(ni)變(bian)器(qi)技術十分成熟，已經解(jie)決了多(duo)臺逆(ni)變(bian)器(qi)并聯的(de)(de)諧波抑制問題(ti)，不同功(gong)率(lv)的(de)(de)逆(ni)變(bian)器(qi)，在(zai)電網端并在(zai)一起，也沒有任何(he)問題(ti)。在(zai)光伏功(gong)率(lv)較大的(de)(de)項(xiang)目中，則可(ke)以(yi)選(xuan)擇單機功(gong)率(lv)大且具備多(duo)路(lu)MPPT的(de)(de)逆(ni)變(bian)器(qi)來進一步降(jiang)低復雜屋頂(ding)條件(jian)(jian)下的(de)(de)組(zu)件(jian)(jian)串并聯失(shi)配損(sun)失(shi)。

在(zai)一(yi)些更為復雜的場景中，有(you)可(ke)能會同時出現三(san)相(xiang)(xiang)并(bing)網(wang)(wang)和(he)(he)單(dan)相(xiang)(xiang)并(bing)網(wang)(wang)，這時三(san)相(xiang)(xiang)逆(ni)(ni)變(bian)器和(he)(he)單(dan)相(xiang)(xiang)逆(ni)(ni)變(bian)器，也可(ke)并(bing)在(zai)一(yi)起。根據現行的國家(jia)標準《低壓配(pei)電(dian)(dian)設計規范》，低壓配(pei)電(dian)(dian)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)有(you)三(san)種形式，即IT系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)、TT系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)、TN系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)。其中IT系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)沒有(you)零線，TT系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)、TN系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)有(you)零線，在(zai)工商(shang)業(ye)和(he)(he)民用系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)中，絕大多數是TN系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)。并(bing)網(wang)(wang)逆(ni)(ni)變(bian)器接入(ru)電(dian)(dian)網(wang)(wang)，三(san)相(xiang)(xiang)逆(ni)(ni)變(bian)器是三(san)相(xiang)(xiang)五線，單(dan)相(xiang)(xiang)逆(ni)(ni)變(bian)器是一(yi)根火線、一(yi)根零線加一(yi)根地線，因此在(zai)有(you)三(san)相(xiang)(xiang)和(he)(he)單(dan)相(xiang)(xiang)同時并(bing)網(wang)(wang)的場景下，電(dian)(dian)氣連接上是不存(cun)在(zai)問題的。

02-有陰(yin)影遮擋的屋頂
光(guang)(guang)伏電站的(de)(de)陰(yin)(yin)影可分為(wei)(wei)暫時性(xing)陰(yin)(yin)影、環境陰(yin)(yin)影和系統自(zi)身陰(yin)(yin)影。很多因(yin)素會造成光(guang)(guang)伏陣列(lie)上(shang)的(de)(de)暫時性(xing)的(de)(de)陰(yin)(yin)影，例如：下(xia)(xia)雪、落葉、鳥糞以及(ji)其他形(xing)式的(de)(de)污(wu)染(ran)物(wu)等(deng)；通常情況下(xia)(xia)大于12°的(de)(de)光(guang)(guang)伏組件的(de)(de)傾角(jiao)對光(guang)(guang)伏陣列(lie)的(de)(de)自(zi)潔較為(wei)(wei)有利。

系(xi)統自身陰影主要是組件前后排(pai)自身的(de)遮擋，在設(she)計(ji)時可(ke)以根據(ju)安裝傾角和組件尺寸計(ji)算出陣列間距(ju)，保(bao)證(zheng)在冬至(zhi)日當(dang)天(tian)太陽9：00-15：00時不被遮擋。

光(guang)(guang)伏電站(zhan)建(jian)設過程中，環境(jing)陰影比(bi)較常見，樓(lou)面(mian)周(zhou)圍的(de)高大(da)建(jian)筑、氣樓(lou)、屋頂高差或樹木(mu)等對光(guang)(guang)伏組(zu)件(jian)形成陰影，都會(hui)造成光(guang)(guang)伏組(zu)串發(fa)電量損失。如果(guo)安裝條(tiao)件(jian)受限制，不得不在(zai)有陰影的(de)地方安裝太(tai)陽(yang)能組(zu)件(jian)，可(ke)采取以下(xia)方法，盡量減少(shao)損失：

（1）太陽輻(fu)照都是每天中午前后(hou)最強，在10點(dian)到15點(dian)的(de)發電量(liang)占了80%以上，早(zao)晚的(de)光線則弱一點(dian)，可(ke)(ke)以調整組件(jian)安裝(zhuang)角度，盡(jin)量(liang)讓陰影避開發電高峰時(shi)間，這樣可(ke)(ke)減少一部分(fen)損失(shi)。
（2）讓可能有(you)陰影的(de)組(zu)(zu)件(jian)(jian)，集中在(zai)一(yi)臺逆(ni)變器，或集中在(zai)一(yi)個MPPT回路上，這樣有(you)陰影的(de)組(zu)(zu)件(jian)(jian)，就不會(hui)影響(xiang)正常的(de)組(zu)(zu)件(jian)(jian)。



03-安(an)裝傾角不是最佳的屋項(xiang)
光伏(fu)(fu)(fu)組(zu)件的(de)(de)安(an)裝角(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)度包含(han)兩個角(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)度：傾角(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)、方位角(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。傾角(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)（高度角(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)）：光伏(fu)(fu)(fu)組(zu)件與(yu)水平地面(mian)之間的(de)(de)夾角(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。方位角(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)：光伏(fu)(fu)(fu)組(zu)件的(de)(de)朝向與(yu)正(zheng)南方向的(de)(de)夾角(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。無論(lun)是傾角(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)變化，還是方位角(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)變化，都會對光伏(fu)(fu)(fu)項目發電量造成影響。


由上(shang)圖可看到(dao)，假定組件在最(zui)佳(jia)安(an)裝(zhuang)角度時效率(lv)是100%，如(ru)(ru)果傾角不對，發電(dian)量(liang)損失就比較(jiao)大(da)，如(ru)(ru)垂直安(an)裝(zhuang)時效率(lv)只有59%。對于一個光伏方陣斜面(mian)(mian)而(er)言，太陽(yang)在其(qi)上(shang)的入射(she)角度的不同(tong)會(hui)導致其(qi)單位(wei)面(mian)(mian)積所(suo)接收到(dao)的太陽(yang)法向輻(fu)射(she)量(liang)不同(tong)，而(er)光伏方陣的安(an)裝(zhuang)傾角變化會(hui)使得太陽(yang)的入射(she)角發生變化從(cong)而(er)影響(xiang)其(qi)輻(fu)射(she)接收量(liang)，進而(er)導致組件發電(dian)量(liang)降低。


對于水泥樓面型的廠(chang)房，大部分(fen)都可以采(cai)用最佳傾(qing)角進行(xing)陣列設(she)計，根據以往工程(cheng)經驗，最佳安裝傾(qing)角一般(ban)小(xiao)于當地緯度 5°～10°。

對于工(gong)業(ye)彩鋼(gang)廠房，彩鋼(gang)瓦本身的傾斜角(jiao)(jiao)度一般(ban)只有10度左右，如(ru)果按照這(zhe)個角(jiao)(jiao)度去(qu)安裝(zhuang)光伏組件，整體效(xiao)率比(bi)較(jiao)低，損失比(bi)較(jiao)大(da)，有條(tiao)件的可以采(cai)用(yong)彩鋼(gang)瓦帶角(jiao)(jiao)度太(tai)陽能支架，適當增加(jia)安裝(zhuang)角(jiao)(jiao)度，提(ti)高(gao)光伏系統的效(xiao)率。但在設計(ji)時，需注意幾(ji)點：在沿海地區，要(yao)注意臺(tai)風(feng)，因為角(jiao)(jiao)度升高(gao)會產生負風(feng)壓，支架的抗風(feng)設計(ji)要(yao)超過當地的最強臺(tai)風(feng)載荷；在北方地區，則要(yao)注意積雪(xue)的影響，需計(ji)算雪(xue)載荷和設計(ji)融雪(xue)通道(dao)。

04-承重不夠的屋頂(ding)
目(mu)前(qian)工商業項目(mu)普遍存在幾個(ge)難(nan)點：有些(xie)效(xiao)益好的(de)企(qi)業屋(wu)頂(ding)可(ke)能(neng)比較老舊，樓面滿足不了(le)承重(zhong)的(de)要求，安(an)裝(zhuang)光伏(fu)要單獨加(jia)固屋(wu)頂(ding)，增加(jia)了(le)很(hen)多成本；一些(xie)機場、商場等屋(wu)頂(ding)都是(shi)玻(bo)璃(li)頂(ding)，業主既想安(an)裝(zhuang)光伏(fu)，又(you)不想破壞以(yi)前(qian)的(de)玻(bo)璃(li)結構。那(nei)該如何解決這類屋(wu)頂(ding)的(de)安(an)裝(zhuang)痛點呢？

目前(qian)市面(mian)上(shang)推(tui)出的(de)BIPV組(zu)件就可(ke)(ke)解決這個難題。從建(jian)筑(zhu)(zhu)的(de)載(zai)荷(he)限制以及安裝難度(du)限制條件方面(mian)來(lai)看，BIPV組(zu)件對(dui)于輕質、柔性的(de)要求更(geng)為嚴苛，更(geng)低的(de)重(zhong)量可(ke)(ke)以最大程度(du)降(jiang)低建(jian)筑(zhu)(zhu)的(de)承(cheng)(cheng)重(zhong)壓力，其自身(shen)重(zhong)量遠遠低于常規組(zu)件，有(you)些只有(you)常規組(zu)件重(zhong)量的(de)四分之(zhi)一，能夠有(you)效降(jiang)低老舊樓面(mian)的(de)荷(he)載(zai)限制，適合(he)安裝在承(cheng)(cheng)重(zhong)不足的(de)屋(wu)(wu)頂(ding)(ding)。組(zu)件與彩鋼(gang)瓦之(zhi)間采用(yong)(yong)建(jian)筑(zhu)(zhu)結構膠連接，代替(ti)傳統的(de)固定(ding)支(zhi)架，能夠降(jiang)低系統整體成(cheng)本20%以上(shang)。對(dui)玻璃屋(wu)(wu)頂(ding)(ding)也可(ke)(ke)用(yong)(yong)，用(yong)(yong)結構膠粘上(shang)去(qu)即(ji)可(ke)(ke)，安裝簡單，且不增加額(e)外的(de)承(cheng)(cheng)重(zhong)。

在國家“3060”碳目標政策和日(ri)益增長的(de)社(she)會用電(dian)需(xu)求(qiu)背景下，越(yue)(yue)來(lai)越(yue)(yue)多的(de)企業(ye)開始參與工商業(ye)光(guang)伏項目建(jian)設(she)，但(dan)好(hao)的(de)屋(wu)頂(ding)資源(yuan)總是(shi)有限(xian)的(de)，面(mian)對(dui)越(yue)(yue)來(lai)越(yue)(yue)復雜(za)的(de)光(guang)伏屋(wu)頂(ding)，我(wo)們可以從設(she)備選(xuan)型(xing)、系統設(she)計等多個(ge)方面(mian)來(lai)解(jie)決復雜(za)屋(wu)頂(ding)的(de)光(guang)伏安裝問題，讓越(yue)(yue)來(lai)越(yue)(yue)多的(de)業(ye)主用上清潔能源(yuan)。
 
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