屋面太阳能光伏并网发电系统安装施工技术应用

屋面太阳能光伏并网发电系统安装施工技术应用

晏鸿飞

正泰国际工程有限公司  上海市松江区   201600

摘要：太阳能作为清洁能源，在当下能源领域的一大体现就是太阳能光伏并网发电，这一方式改变了传统的发电方式，具有清洁性、经济性、实用性优势。屋面太阳能光伏并网发电系统的施工具有复杂性，为提高发电效率，创造更大的经济与社会效益，相关人员需根据屋面太阳能光伏并网发电的相关特点，做好施工全过程的技术管理与质量控制。基于此，本文以屋面太阳能光伏并网发电系统作为研究对象，详细阐述了其安装施工技术，对实际工作具有指导价值。

关键词：屋面太阳能；光伏并网发电；施工技术

近年来的经济社会环境下，我国在进行能源战略调整，在此大背景下国家增大了在新能源开发及利用方面的投入，取得了一定的效果，新能源呈现出多样化，太阳能为其中的一种类型。结合目前太阳能的利用情况，屋面太阳能光伏并网发电项目相对常见，由于其特殊的发电原理及工艺流程，在实际的工作中对安装施工的要求较高。目前我国的屋面太阳能光伏发电技术越发成熟，在相应的项目中有关人员必须持续创新安装与施工技术，以提高项目质量与效益。

1.屋面太阳能并网发电系统的特点

在传统的技术发展方式下，发电模式相对受限，主要为水力发电和火力发电，这些发电方式下虽生产了大量的电能，满足了生产生活方面的电力需求，但却存在着能耗高、成本高的问题，无法与当前可持续发展的要求相一致。为改变这一情况，促进能源领域的可持续发展，太阳能发电越发受到人们的关注，在长时间发展的过程中，相关技术越发成熟且取得了明显的成效，改变了传统发电方式单一且落后的局面。屋面太阳能光伏并网发电具有以下特点：占用土地面积非常小，屋面太阳能光伏并网系统直接在建筑顶部安装有关设备，不需要占据地上的土地资源，产生的电能资源能就近利用，也可接入电网实现远距离供电；环保性强，因为屋面太阳能光伏并网系统实现了太阳能向电能的转化，此过程中的能耗少，噪音与辐射也非常小[1]。正是因为太阳能光伏发电的这些优势，在目前及未来这一技术都值得大力推广。

2.光伏屋面集成体系布置方式

屋面太阳能光伏并网发电系统中，光伏组件的倾斜角度不同，发电效率与效益也各有区别。以光伏组件倾斜角度为划分依据，光伏屋面集成体系布置主要有以下三种方式：（1）沿屋面倾斜方向布置，这一布置方式下组件倾角与屋面倾角完全一致；（2）以最佳倾角倾斜布置，此时组件倾角受当地纬度的影响，有关人员需根据当地的纬度条件来确定倾角大小；（3）太阳光实时跟踪，组件倾角动态变化。根据太阳能光伏发电的经验，在同等面积下如光伏组件架设方向与屋面倾斜方向相一致，此时的装机容量最大、安装成本最低，但屋面倾斜角度并非最佳的太阳光入射角度，发电效率难以保障[2]。以当地太阳光的最佳倾角作为依据布置光伏组件时，系统对太阳能的利用率最高，可提高发电效率和发电总量，创造更大的经济效益。太阳光实时变化，组件倾角也随之变化的布置方式下，可24h保持阳光的垂直入射，发电效率也同样较高，但是实现难度较大，需要投入更大的资金。

3.屋面太阳能光伏并网发电系统的安装施工技术

3.1准备阶段

前期的准备阶段，施工人员关键要做好定位放线等有关工作。考虑到屋面太阳能光伏并网发电施工的要求，施工企业需安排专人负责屋面的清理，清除屋面上的各种杂物，并安装上下屋面的梯子，连接好水电管线，对施工人员展开专业化培训；参考现场太阳能电站的方位特点，在地面水平放置指南针，找出正南方平行线，根据基础控制轴线，准确定位立柱中心，弹出基础纵横向型钢轴线，严格控制偏差；基础纵横向型钢构件之间采用焊接工艺来连接，但焊接作业中需选择恰当的焊接方法，端部与女儿墙等构件之间应做好固定处理，支架钢结构应开展防腐除锈工作[3]。

3.2安装工作

3.2.1光伏组件支架

屋面太阳能光伏发电系统的安装施工任务相对复杂，光伏组件支架的安装为首要工作，具体的安装工作中，施工人员需选择特定型号的光伏组件，将连接块与地墩预埋件可靠连接，并使特定型号的方钢与扣件紧密连接。

3.2.2光伏组件

3.2.2.1光伏组件的进场检验

光伏组件（同时可称为：太阳能电池板）质量是影响光伏并网发电系统运行效率等的关键因素，为此，光伏组件安装的前期阶段，相关人员需根据需求做好光伏组件的进场检验，以确保光伏组件外观、型号等均能符合要求，不存在变形、损坏等问题。

3.2.2.2光伏组件安装

光伏组件在运输与保管阶段必须轻拿轻放，有关组件在搬运、固定处理过程中应遵循安全性要求。当将组件放在支架上以后，由一人扶住，另一人从上到下用螺母将组件固定于支架。为拧紧螺丝之前，施工人员需调整方阵外观，保障不同组件之间的间距合理且相同。

有关人员在安装光伏组件时必须从下到上逐块安装，紧固光伏组件的每一个螺栓，而对于光伏组件中连接所用的螺栓，必须要根据要求配备弹簧垫片和平垫圈，当紧固以后再将螺栓露出部分、螺母上涂刷油漆，以避免后续出现松动等问题。

3.2.2.3粗调光伏组件安装面

此项调节任务中，施工人员需调整首末2根光伏组件固定杆的位置，并在精度达到相关标准后做好紧固处理，再加上放线绳系于首末2根光伏组件固定杆的上下两端，以绷紧作为参考，适当调整其余光伏组件的固定杆。

3.2.2.4调平光伏组件

光伏组件方阵的上下两端分别系上提前准备好的放线绳，使绳子完全处于绷紧状态，依次调整每一个光伏组件，使这些光伏组件均处于同一平面上，并在调整到相应的要求后紧固各个螺栓。

3.2.2.5光伏组件接线

光伏组件的接线要求较高，接线是否合理关乎光伏组件在后续能否正常使用，在接线过程中相关人员需参考接线要求和标准完成接线任务。

3.2.3电气工程安装

3.2.3.1安装汇流箱

箱体运输阶段，如缺乏相应的防护可能引起箱体振动或者碰撞，造成箱体局部损坏，针对这一情况，有关人员必须做好防护工作，并在运输到现场后由专人做好检查，并记录真实情况。在安装汇流箱时必须保障安装的牢固性，使汇流箱与电缆之间保持合理距离，而用以连接角钢与汇流箱的螺栓需使用橡胶软垫。

3.2.3.2桥架安装

在屋面太阳能光伏发电系统中，桥架为其中不可或缺的部分，具体的安装中需注意很多要点：检查桥架的外观或者质量等是否符合实际需求，如不符合要求需更换；采用螺栓来实现连接，锯口应为手锯，每个螺栓都需要拧紧，螺母应处于托架外侧部分；电缆入盘口位置，施工人员需利用电缆托盘或者角铁与托架可靠连接，使电缆进盘时的排列更为便捷和高效，与此同时预留超0.3m宽的通道；电缆桥架安装阶段应重点关注水平度、垂直度等指标，必须将这些误差控制在合理范围内[4]。

3.2.3.3电线、电缆敷设

电线电缆的敷设要求高，经常面临诸多的技术难题，当电线和电缆按照相关规定进场后，有关人员需负责检查与验收，以确保电线、电缆的质量；敷设阶段选用人力牵引方式，且必须保障每一根电线、电缆保持可靠、整齐排列，严禁存在交叉，特别要注意电缆电线拐弯部分的处理，如需参考最大截面允许弯曲半径；对不同等级电压的电线及电缆，应遵循分层铺设的要求，一般高压电缆处于上层位置。

如为光伏组件的线缆连接处理，一般应选用4mm2的导线，光伏组件以后由2根电缆引出，但在此阶段的工作中需合理区分正负极，使线缆正确、规范被引入到汇流箱。汇流箱与逆变器之间的接线处理中，在汇流箱内施工人员需根据并联接线的方式，将组件串编号准确、清晰地标注于电缆线，以图纸规定实现接线处理[5]。逆变器与变压器、高压并网柜的布线中，有关人员需根据设计标准，将逆变器输出电缆直接与并网配电柜可靠连接。

3.2.3.4配电房室内盘、柜安装

这一环节的安装工作中需注意很多方面：（1）基础型钢的制作与安装，施工人员需参考配电盘尺寸、钢材情况来制作基础型钢，具体的制作过程中必须率先将型钢矫平并拉直，再参考设计图纸进行加工，保障加工工艺的合理性，制作时不仅需保障尺寸等的合适性，还需同步开展防锈与防腐处理。安装作业中需借助专业化仪器与工具，如水准仪、水平尺等，实施规范化安装作业。（2）直流柜的安装：运输阶段施工人员需轻拿轻放，做好保护，避免振动或碰撞引起直流柜的损坏，运输到现场后由专人负责验收与检查；以特定的顺序将柜放于基础型钢上，在此过程中应始终保持盘柜支架的稳固性，柜体的垂直度、水平度等均应该与设计要求相一致；盘柜的接地处理要到位，每一台盘柜都应该与基础型钢单独接地。（3）逆变器的安装环节，运输阶段同样需做好保护，避免运输不当损坏逆变器；尽可能保持逆变器周围环境的通风效果，前方应预留足够的空间，为后续的数据观察、维修工作等带来较大的便捷性；直流输入引线必须与端子排上的端子可靠连接，选择恰当的接线方法；确保输入输出开关均为断开状态，接地线的连接应紧密、牢固，油漆无破损，防腐处理需均匀且完整。（4）变压器安装、高压10kV光伏并网柜安装，当选好的变压器被运输到工程现场后，施工企业需安排专人检查变压器的外观，判定变压器外部是否有破损等问题，验收合格后检查人员签字确认；根据柜底固定螺孔尺寸大小，在基础型钢上用手电钻孔，引入螺栓连接法进行连接处理，在此过程中应保障安装位置的正确性、附件配备的齐全性；母线的连接应符合紧密、牢固的要求，防腐处理同样需遵循均匀性标准，变压器与柜体外壳应可靠接地；当变压器安装作业结束后，应使其带额定负荷连续运转1d，在没有任何突发或者异常问题的情况下再正式通电；并网柜安装结束后应由专人负责现场的试验与调整工作。（6）接地装置的安装，在此安装作业环节为保障各岗位人员的安全性，全部电气设备的外壳都应该连接到专用的接地干线上；太阳能方阵接地处理中，每间隔10～15m则需用黄绿线与支架做好连接工作，每一排方阵的边缘均需使用特定型号的镀锌扁铁，通过焊接的方式与支架保持可靠连接，焊接期间应选择恰当的焊接工艺，不仅需保障焊接的牢固性，还需确保焊接位置的正确性，接地扁铁多点汇总后将其连接到建筑物的防雷接地网。

3.3调试检查

当全部的安装任务结束后，施工单位需安排相关人员负责调试和检查，调试与检查就是要通过系统的试运行，评估系统的运行状态，判定相关参数是否合理，有关设备是否能处理正常的运行条件下，能否满足后续发电的需求。如在调试检查中发现了设备参数或者状态等问题，相关人员需将有关问题上报给专业部门，由专业部门根据实际情况给出合理化处理措施，保障屋面太阳能光伏并网发电系统中各种设备的高效、可靠及安全运转，满足发电需求。

结束语：

目前太阳能光伏并网发电项目明显增多，在屋面太阳能光伏并网发电系统内涉及的安装施工任务繁杂，为减少安装施工的质量或安全问题，施工企业在整个施工建设中需遵循规范化施工要求，构建科学的施工技术体系。

参考文献：

[1]孙安,陈阳.基于灰色预测的自动化太阳能光伏并网发电系统设计[J].流体测量与控制,2022,3(6):5.

[2]刘辉,高舜安,孙大卫,等.光伏虚拟同步发电机并网小信号稳定性分析[J].太阳能学报,2021,42(2):8.

[3]李清,刘俊峰.并网型分布式太阳能光伏电站运行特征分析[J].南方农机,2021,52(19):3.

[4]郑立明,叶骏,丛建鸥.光伏并网发电系统中储能技术的应用探讨[J].通信电源技术,2022,39(6):3.

[5]张烨.分布式光伏发电系统在建筑供配电中的应用[J].建筑科技,2022,6(3):4.