分布式屋顶光伏电站的全部安装方式
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分布式屋顶光伏电站的全部安装方式
　　一　　安装方式：混凝土基础安装　　按施工方式可分为：预制水泥基础和直接浇筑基础。　　根据其大小可分为：独立底座基础和复合底座基础。　　在分布式光伏电站中的使用范围：混凝土平面屋顶。　　优点：承载能力强，抗洪抗风效果好，受力可靠，不破坏水泥屋顶，强度好，精度高，且施工简单、方便、不需要大的施工设备。　　缺点：增加屋顶的负荷，所需的钢筋混凝土量大、人工多、施工周期长，整体造价较高。　　1）独立底座基础　　独立底座为前后支架分开放置在混凝土平面屋顶上，独立底座按柱体形状分为方形柱、圆形柱。　　a.方形柱　　方形柱基座从连接方式上分为：支架与水泥基础基座螺丝连接、支架连同水泥基础一起浇筑、支架直接压在混凝土基础凹槽下、混凝土直接放置在支架上。　　图1 支架与水泥基础基座螺丝连接　　图2&支架连同水泥基础一起浇筑　　图3&支架直接压在混凝土基础凹槽下　　图4&混凝土直接放置在支架上　　b.圆形柱　　圆形柱基座从连接方式上分为：支架与混凝土基础基座螺丝连接、支架连同水泥基础一起浇筑。　　图5 支架与水泥基础基座螺丝固定连接　　图6&支架连同水泥基础一起浇筑　　2）复合底座基础　　复合底座基础也称条形基础，将前后支架连接为一体，具有更好的抵抗载荷能力。　　其与支架的连接方式可分为：支架与混凝土基础基座螺丝连接和支架连同水泥基础一起浇筑。　　图7 支架与混凝土基础基座螺丝连接　　图8&支架连同水泥基础一起浇筑　　二　　安装方式：夹具安装　　材质可分为：铝型材、热镀锌钢、铝合金、不锈钢等。　　适用范围：主要应用于彩钢瓦屋顶和琉璃瓦斜屋顶。　　特点：重量轻、成本较低、可靠性高、安装便捷。　　由于彩钢的结构种类多，夹具种类也较多，下面只列举部分夹具类型。　　1）彩钢瓦的安装夹具（夹持）　　适用彩钢瓦类型：角驰三型、直立锁边结构。　　图9 彩钢瓦的安装夹具（夹持）　　图10 彩钢瓦的安装夹具（夹持）　　2）马鞍支座　　适用彩钢瓦类型：角驰三型、直立锁边结构、梯形结构。　　与彩钢瓦的连接方式分为：粘接（如图12所示）和螺栓固定（如图13所示）。　　图11 粘接　　图12 螺栓固定　　3）琉璃瓦挂钩固定基础　　图13 挂钩用螺栓固定于横梁上　　图14 挂钩用膨胀螺栓固定于混凝土楼板上　　三　　支架与屋顶粘接安装　　图15 支架直接接入楼板　　图16 支架底座用建设胶粘接于屋顶　　图17 金属支架嵌入式粘接于屋顶　　此安装方式主要应用于混凝土斜屋顶和混凝土拱形屋顶。　　（来源：正泰光伏）
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典型商业分布式屋顶光伏系统设计全过程一览！
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&在目前国家补贴政策下，最合适的是分布式屋顶项目，这将是未来5-10年增长最快的光伏发展方向，并有望在2018年全面超越地面光伏电站，成为主流。
本文所提到的光伏项目安装地点为新泰市龙庭镇某烧鸡厂，该烧鸡厂每天用电约1200度，用电价格较高，达1.2元/度，无自有变压器，并且用电负荷多集中在白天，到了夏季会出现白天用电高峰时电压偏低，部分设备噪音大、磨损快，机械生产工艺系数不稳定导致损失，业主期望新上自有变压器容量400kVA,期望通过光伏尽可能的满足白天的用电需求，项目安装的具体位置在厂房屋顶，大概面积700平方米，在厂区院落也可以考虑安装，投资回收期不高于7年。
根据业主的要求和实际用电情况，以及对现场的勘察的情况和屋顶图纸以及厂区用电网络和周围用电负荷的情况，得出以下制约条件：
■1.1、安装面积。
屋顶面积700平方米，其中彩钢瓦屋顶占地约300平方米，水泥混凝土屋面屋顶占地面积为400平方米，因受排气孔、女儿墙，防雷和广告牌影响实际可安装面积比业主提供面积减少100平米，实际可用面积600平方米。厂房空地面积425平方米，因业主烧鸡产品需要大型运输车辆外运，对场地支撑结构产生明显的土地限制，经评估并与业主沟通后不做光伏项目使用。经初步计算按照最佳倾角35度安装，大概可以安装的容量为45kw，每天发电量约在180度，远小于实际用电，规模效益不明显，业主直摇头。
■1.2、电网情况。
原厂用电借助工厂近处的村级变压器，用电价格偏高，平均1.2元/度，且生产受到村中用电情况和旧变压器运行不稳定的影响，导致用电成本高，风险大。业主计划新上变压器容量400kVA，杆上安装，需要跨县级公路，距离不超过25米。原厂内拟，并网用低压配电柜总开关容量630A。目前已使用超过7年，污秽较多，且未预留可用并网开关。
■1.3、结构情况。
混凝土屋顶为上人屋顶，承重150kg/m2,满足光伏承重要求。彩钢板屋顶为单层板，设计为遮阳挡雨使用，壁厚0.5mm，且有一定使用年限，目测锈蚀已经比较明显。承重考虑年限在12kg/m2，且随年限增加而减少。考虑到光伏电站25年的使用寿命，彩钢板确定要进行更换或拆除，否则电站安全难以得到保证。经与业主详细说明，业主同意拆除而将电池板固定在彩钢板覆盖的水泥混凝土屋顶上。混凝土屋顶承重满足电站建设要求。
■1.4、用电情况
主要是不间断用电，用电峰值相对稳定，光伏发电时间平均电价1.2元/度。
■1.5、防雷情况。
原屋顶在设计过程中，办公楼东西向屋顶上有避雷带，新上光伏项目可借助，南北向屋顶上无防雷措施，需要新加。
■1.6、监控要求。
可远传到办公电脑进行远程监控。
■1.7、业主收益要求。
静态回收期限不超过7年。电池板质保10年，功率保证10年损耗不超过10%，25年不高于20%。
■2.1 项目设计方案确定
根据现场踏勘情况和业主要求，本工程适合充分利用安装面积，在保证安全发用电基础上，尽可能提高安装容量，特给出以下解决方案：
拆除南北走向屋顶彩钢瓦，减小排气孔安装高度，采用12度倾角满铺电池板，减少最佳倾角所产生的阴影遮挡的情况，不会产生前后排因防止产生阴影遮挡造成的间距面积的浪费。经图纸布局，考虑遮挡因素的影响，满足电业局等归口管理部门光伏安装容量不超过最大负荷的30%的要求，最大可以做到100kWp的安装量，每天发电量平均在400度电左右。并网点在新上变压器的低压侧母线配电柜上。遮阳安装容量扩大1倍多，虽增加了承重支架材料，因费最佳倾角造成部分发电损失（主要体现在冬季），但收益是最大的。
相对于统购统销方式，我们选择自发自用，余电上网，即光伏发电发的电优先自己使用，多余的部分已脱硫煤标杆电网电价进行卖电交易。
系统的电池组件选用目前最成熟的高效260Wp多晶硅太阳能电池组件，工作电压为31.03V，开路电压为38.66V。整个102kWp的光伏系统需配置400块260Wp电池组件。
光伏发电系统的电气原理图如下图所示:
■2.2 系统选型设计
2.2.1组件布局图
考虑到安全性和安装维护的便捷性，同时保持光伏系统整体的美观性，本项目光伏组件布局图如下图所示：
2.2.2支架及组件安装
根据该项目屋顶情况，平屋顶采用植根支架安装方式，用镀锌膨胀螺栓固定支架，光伏组件以12&倾角斜铺在支架上。支架示意图如下所示：
图3 平屋顶光伏支架安装图
2.2.3组串并联设计
光伏组件方阵是通过组件的串并联得到的，组件的串并联必须满足并网逆变器输入电压和输入功率的要求，本项目拟采用阻串式并网逆变器，多晶260Wp的组件，组件的开路电压为38.66V，最大工作电压为31.03V,根据组串式并网逆变器和组件的相关参数，经过计算可知：接入逆变器每条支路的串联组件数应为18-22串，逆变器的MPPT电压范围为260V-850V，组件串联之后的工作电压在其MPPT电压调节范围之内。
2.2.4混凝土屋顶荷载荷载计算
荷载条件：根据光伏发电系统结构形式，本项目光伏系统采用水泥基础固定C型钢支架形式安装在用户混凝土平屋顶上，单个组件重18.5kg，光伏组件按照12&倾角安装。
单块电池板面积1.64m&0.992m=1.62688m2，以35&倾角投影至屋顶平面上的面积为1.6m2，对应安装支架、线缆、桥架、水泥基础、防雷及其他辅料重量如下：
折合在每平方米中，承重=70.5/1.6=44kg/
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本文转自“能源新闻网”风起于青萍之末，浪成于微澜之间。“十三五”能源转型升级为光伏发电行业快速增长提供了新契机，其中尤以分布式光伏为最。分布式坐上风口《能源发展“十三五”规划》要求，“十三五”期间非化石能源消费比重超过15%，煤炭消费比重应低于58%，明确了我国未来依托化石能源为主体，大力发展可再生能源，充分发挥其补充替代作用的大方向。作为可再生能源的主力军以及构建多能互补体系的重要一环，太阳能发电被予以“重任”。《太阳能发展“十三五”规划》等提出，到2020年太阳能发电装机达到110GW，其中分布式为60GW。分布式装机占比低经过10余年的发展，中国已成为全球最大的太阳能发电国。截至2016年底，我国光伏发电累计装机容量77.42GW，位居全球第一。在装机量和发电量方面，中国光伏发电一骑绝尘，但就人均来算仍不及德国、日本和美国。资深光伏人士指出，巨大的人口基数是中国光伏发电人均装机量不及德国等国的因素之一，另一主要原因则在于中国分布式发展严重滞后，造成了人均占比极低的局面。1、全球分布式占比49%数据显示，截至2016年底，全球分布式光伏累计装机规模高达148GW，在总装机中占比49%。2、中国分布式占比13.4%与之相比，截至2016年底，中国分布式光伏装机为10.38GW，在光伏发电总装机77.42GW中仅占比13.40%，在全球分布式装机中占比7.01%，在全球总装机(超300GW)中占比3.46%。3、德国分布式占比近80%中国分布式装机占比较德国、日本和美国等光伏大国差距更大。数据显示，在德国光伏发电装机中，分布式占比接近80%。4、美国分布式占比42.4%美国光伏发电装机相对均衡，集中式与分布式平分秋色。数据显示，截至2016年6月底，美国光伏累计装机达到22.88GW，其中分布式装机9.69GW，占比42.4%，集中式装机13.19GW，占比57.6%。5、日本分布式占比超80%日本大力提倡发展分布式，其分布式装机占比遥遥领先其他国家。数据显示，日本分布式装机在总装机中占比高达80%以上。分布式定义分布式指的是电压等级在35千伏以下，单个并网功率在20兆瓦以下的光伏电站项目。与集中式大型地面电站相比，分布式光伏在适用性、灵活性和实用性等方面具有一定优势。“遍地开花才是分布式，地面电站一枝独秀，并不利于整个光伏行业的健康发展，也背离了新能进万家的主旨。”一位业界大佬一语道出“重集中，轻分布式”的弊端。重心倾向分布式很显然，分布式与集中式齐头并进，在电力供给上形成有效互补，才是发展之道。针对部分省区“弃光”现象突出，以及光伏用地指标趋紧等问题，我国光伏发展的重心已开始向分布式倾斜。1、市场倾斜从市场层面来讲，2016年分布式市场已悄然启动。数据显示，2016年分布式新增装机4.24GW，比2015年新增装机增长200%。2、政策倾斜政策层面上，国家能源局设定到2020年光伏发电装机目标为105GW，其中分布式为60GW。按照10.32GW的累计装机量计算，未来4年计划装机量为49.68GW，折合每年的新增装机为12.42GW。另据第三方机构测算，“十三五”期间分布式光伏年均复合增长率为58.17%。为了促进分布式发展，国家能源局等政策制订部门先后出台了一些扶持分布式发展的配套政策和法规。国家电网也加快农村电网改造力度，以解决分布式并网难的后顾之忧。3、地面电站趋向饱和需要说明的一点是，基于我国光伏装机容量已达77.42GW，到2020年装机目标为105GW，其中分布式装机60GW，大型地面电站已无新配额。不过，5月份，国家能源局综合司发布了《关于2017年建设光伏发电先进技术应用基地有关要求的通知》(以下简称《通知》)，揭开了地面电站招标计划的神秘面纱。《通知》称，光伏发电先进技术应用基地(领跑者+超级领跑者)总规模共计8-10GW，每个基地本期建设规模不小于500M瓦，最大1G瓦。此前，中国光伏行业协会发布《中国光伏行业发展路线图(2016年版)》(以下简称《路线图》)预计，今年领跑者技术基地装机将达5.5GW。分布式占比抬升地面电站市场趋向饱和，分布式将成为光伏市场的重要推手，其在我国光伏装机中的占比也将随之逐渐抬升。资深分析师预计，未来4年，我国地面电站装机的容量将会维持在8-10GW的水平，而分布式每年都将会有10GW以上的新增量，考虑到5GW的光伏扶贫项目和5GW左右增补指标，分布式将会“三分天下有其一”。1、集中式与分布式此消彼长地面电站与分布式之间是此消彼长的关系，国家能源局一季度光伏发电建设和运行信息简况成为佐证。数据显示，2017年第一季度我国光伏发电新增装机7.21GW，集中式电站新增4.78GW，同比下降23%;分布式新增装机2.43 GW，同比增长151%。“由于6.30抢装潮的存在，第二季度地面电站装机可能会强劲增长，但随着6.30结束，分布式将迎来持续强劲增长期。”某资深光伏人士表示，2018年可能就没有6.30之说了，新能源的未来看光伏，光伏的未来还要看分布式。2、光伏巨头挺进分布式事实上，伴随着市场重心的转移，各大光伏巨头都在抢滩分布式蓝海。据不完全统计，天合光能、晶澳太阳能、英利集团、林洋能源、晶科能源和无锡尚德等组件巨头，以及中民新能为代表电站投资商均吹响了进军家用光伏的号角。作为分布式的主力军之一，家用光伏市场崛起将有助于提高分布式占比。数据显示，我国有5000万个屋顶，其中20%的屋顶装光伏，以每户3千瓦的保守装机量来测算，其装机规模就会达到30GW。3、分布式占比或达三成一个无可否认的事实是，我国分布式装机占比低正成为过去式。某资深光伏人士对能源新闻网说，以地面电站每年装机10GW，到2020年将装40GW，每年光伏扶贫5GW，再加其他增补指标5GW，到2020年累计装机40GW，分布式实现60GW装机目标去推算，到2020年我国总装机规模将达到217.42GW。届时，分布式装机占比将达27.59%。这一预测数字虽高于目前13.40%的水平，但仍远低于美国40%以上的占比。某光伏企业高管表示，从分布式发展趋势和形势上看，我国分布式装机的占比将会不断提高，短期达到德国、日本的占比水平不太现实，但到2020年实现30%左右的占比应该不在话下。试看明日光伏之域中，竟是谁家之天下?坐上风口的分布式，如火如荼的家用光伏，正在不断用事实说话!（编辑：刘瑞）