太阳能光伏发电在工业厂房屋顶上的应用研究

太阳能光伏发电在工业厂房屋顶上的应用研究

丁世军

中交机电工程局有限公司 邮编：730115，

摘要：太阳能光伏发电是指借助太阳电池将太阳光能转化为电能的形式，具有绿色清洁、安装维护简便、可靠性强等特点。目前光伏电源的应用已经十分广泛，很多领域都会涉及光伏电源的应用。工业厂房屋顶具有较大的空间面积，利用这些空间搭建光伏发电系统，可以为企业节约能源、降低运营成本，同时减轻环境压力。基于此，本文根据太阳能光伏发电在工业厂房屋顶上的应用予以分析。

关键词：太阳能光伏发电；工业厂房屋顶；应用

前言：太阳能是重要的新能源，利用太阳能光伏技术，加强屋顶光伏电站建设，可以提升太阳能利用率，对于缓解能源紧张问题以及减少化石能源应用具有重要的意义，是践行可持续发展战略以及实现人与自然和谐共生的重要保障。

一、太阳能光伏发电概述

光伏发电系统是一种利用太阳能直接转换为电能的技术，该技术主要依靠光伏组件，即太阳能电池板，通过光电效应实现能量的转换。光伏发电系统具有清洁、可再生、无污染、低运维成本等优点，已经成为全球可持续能源发展的重要组成部分。光伏发电系统主要分为两类：独立式光伏发电系统（离网系统）和并网式光伏发电系统。独立式光伏发电系统主要应用于偏远地区或电网覆盖不到的地方，系统内设有蓄电池储存发电量，以满足用户用电需求。并网式光伏发电系统则将光伏发电与公共电网相结合，实现双向互补，既可为用户提供电能，还可以将多余电能输送至电网，实现经济效益和环保效益的最大化[1]。

二、太阳能光伏发电在工业厂房屋顶上的应用策略

（一）太阳能光伏系统的组成

典型的太阳能光伏系统主要由以下几个部分组成：光伏组件、支架结构、逆变器、电池储能装置、监控与保护设备以及配电系统。光伏组件是系统的核心部件，负责将太阳光转化为直流电能；支架结构为光伏组件提供安全稳定的支撑，并确保其以合适的方位角和倾角接收太阳光；逆变器将来自光伏组件的直流电转换为交流电，以便于并网使用或储能；电池储能装置在光伏发电量不足或需求较高时提供电能补充，保证系统的稳定运行；监控与保护设备用于实时监测系统的运行状况，发现并及时处理潜在问题，确保系统安全；配电系统将发电量输送至各负荷设备，实现电能的有效利用。在设计太阳能光伏发电系统时，相关人员需要充分考虑各组成部分的性能、规格和相互配合，以实现最佳的发电效果和系统稳定性[2]。

（二）并网接入点的选择

在太阳能光伏发电系统的设计实施过程中，选择合适的并网接入点对于提高系统效率、降低能量损耗和确保安全运行具有重要意义。

其一，接入点应尽量靠近光伏发电系统，以减少输电线路的长度，降低线路损耗。

其二，选择具有足够容量和稳定性的电网节点，以保证光伏发电系统并入电网后的稳定运行。

其三，相关人员需考虑电网的短路容量、电压等级和保护设备配置，确保光伏发电系统与电网的兼容性和安全性。在选择并网接入点时，还需关注现有电网设施的利用和改造，避免对电网造成过大的改动，降低改造成本。同时，相关人员需要与电力部门密切沟通，确保并网接入点符合相关法规和技术标准，满足政策要求。

其四，应考虑系统未来的扩展性，在选择并网接入点时预留一定的接入容量。

（三）加强质量管理

    屋顶光伏电站安装过程中质量管理至关重要，应加强质量管理，规范施工，确保安装质量。首先在电池板安装过程中应严禁采用铰接或者气割等方式，同时也避免出现敲打等不规范行为。同时在电池板安装过程中还要做好相关保护工作，避免在电池板安装过程中破坏防腐蚀构件。在支架安装过程中要注重把控安装的精度，将中心线误差控制在2毫米以内，将倾斜误差控制在1度以内。其次，要准确计算钢缆张拉力，计算过程中应综合考虑钢结构的承载能力以及相关设备的荷载情况。安装过程中即使是在不同的建筑屋顶安装，也要使用相同的钢缆，以免受力不均引发建筑变形等问题。再次，要注重物料管理，尤其要注重对紧固件的管理，应保证其储存环境干燥，同时还要对紧固件涂抹防锈油脂，以免发生锈蚀现象。另外，针对镀锌材料以及铝材的存放也要加强管理，存放过程中要在底部设置枕木，以免受潮，同时上部还要做好防水保护。最后，在屋顶光伏电站安装完成后要做好屋顶的清洁工作，将相关杂物以及余料等清除干净，以免降雨时造成屋面积水。屋面积水不仅会增加建筑渗漏问题发生概率，而且还会给屋顶光伏电站带来不利影响，因此应避免出现屋面积水问题[3]。

（四）加固厂房

在屋顶光伏电站安装过程中，钢缆的选择至关重要，通常光伏电站的设计寿命都为25年，而在此过程中，钢缆需要始终承受疲劳负荷，并且钢缆会长时间暴露在外界环境之中，受到风雨的侵蚀，为保证钢缆的应用效果，通常会对钢缆进行热镀锌处理，强化钢缆的耐腐蚀性，有助于延长钢缆的使用寿命。直筒翻转夹盖是钢缆的固定结构，并且在其上部设置转动连接结构。在钢缆安装过程中，首先要将钢缆置于直筒夹盖之中，再从定位孔中穿入螺栓，应用螺母将螺栓锁紧，这样一来，对向夹盖便会压紧钢缆。屋顶光伏电站的安装位置比较灵活，可以在不同的建筑屋顶安装光伏电站。但在众多建筑中，工业园区屋顶是主要的光伏电站安装位置。工业园区屋顶结构类型不同，常见的屋顶结构有钢结构屋顶以及混凝土结构屋顶等，不同的屋顶结构，屋顶光伏电站安装方式方法也不相同，但是都应保证建筑结构的稳定性与安全性，如果建筑结构不符合光伏电站安装要求，则需要加固建筑结构。以钢结构厂房为例，钢结构厂房的屋顶光伏电站安装，由于钢结构厂房的承载能力不强，因此应尽量采用轻型构件，但是轻型构件成本相对较高，因此出于经济性考虑应减少对轻型构件的应用，应更多地采用加固钢结构厂房的方式来提升其承载力。例如，通过粘贴碳纤维复合材料或者直接粘贴钢板等方式进行加固，另外还可以借助预应力加固法对钢结构厂房进行加固处理。

（五）光伏组件的布置

太阳能光伏发电系统设计实施过程中，光伏组件的合理布置对于提高发电效率与确保系统安全具有至关重要的作用。首要任务是优化组件的方位角和倾角，使之尽可能直面太阳，从而捕获更多的太阳能。其次，合理规划组件间距，避免相互遮挡造成的阴影影响，同时保证组件间的散热和日常维护的便利性。此外，尽量减少周边建筑物、树木等对光伏组件的遮挡影响，如有必要，可通过调整组件位置或安装高度来降低阴影对发电效率的影响。在布置过程中，还需充分考虑屋顶结构和承重能力，确保屋顶可以稳定支撑整个发电系统。同时，预留适当的通道空间，便于安装、维护和检修工作，满足消防和安全通行的要求。最后，考虑到系统未来的扩展性，应预留一定的空间和接口。通过综合考虑这些因素，优化光伏组件的布置，有助于提高太阳能光伏发电系统的发电效率，降低维护成本，同时确保其安全稳定运行[4]。

总结：综上所述，太阳能光伏发电在工业厂房屋顶上的应用具有巨大的潜力和优势。通过合理的细致规划，可以充分发挥太阳能光伏发电系统的发电效益，为工业企业节能降耗、降低运营成本，以此促进光伏产业可持续发展。

参考文献：

[1]刘向前.太阳能光伏发电及相关技术研究[J].中国设备工程,2023,(17):207-209.

[2]汤森垲,朱展翔.电气自动化在太阳能光伏发电中的运用研究[J].电气技术与经济,2022,(04):39-41.

[3]姜雷,胡忆南.工业厂房光伏屋顶构造形态对发电效益的影响[J].济南大学学报(自然科学版),2022,36(02):183-188+195.

[4]骆磊,刘佳.电气自动化在太阳能光伏发电中的应用[J].科技创新与应用,2020,(35):166-167.