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彩鋼瓦屋面上光伏組件兩種安裝方式的對比分析

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(1. 特變電工新疆新能源股份有限公司；2. 中國船舶重工集團西安第七O五研究所海源測控技術有限公司)

摘 要：采用一種無梁承載的組件安裝方式，降低彩鋼瓦屋面光伏支架原材料成本及支架安裝施工成本。不需要采用導軌等大尺寸安裝材料，加工、運輸便捷，安裝過程中可任意調(diào)節(jié)，適應不同類型的彩鋼瓦屋面，解決了材料種類多、安裝復雜的技術問題。

關鍵詞：彩鋼板；組件安裝方式；常規(guī)安裝；無梁承載安裝

0 引言

彩鋼瓦屋面光伏發(fā)電系統(tǒng)適用于大型工業(yè)廠房或倉庫等大面積的彩鋼瓦屋面，常見的彩鋼瓦類型[1]有角馳式、直立鎖邊式和卡扣型3種，根據(jù)彩鋼瓦不同的波峰形式，可采用不同截面的鋁合金夾持塊將光伏組件固定在屋面上。通過采用先進的設計方案，優(yōu)化光伏支架結(jié)構及安裝方式，可使整個光伏支架系統(tǒng)的零件種類減到最少，降低支架原材料成本，安裝簡單快速。此種新型的安裝方式可用于安裝任意規(guī)格的單晶硅、多晶硅組件及非晶硅薄膜太陽電池組件[2]。

1 目前常見彩鋼瓦屋面組件安裝方式

常見彩鋼瓦屋面組件安裝支架主要由導軌、中壓塊、側(cè)壓塊、夾持塊和螺栓等緊固件組成。根據(jù)客戶的需求，導軌可設計成橫、縱兩個方向鋪設的雙層導軌或只有一個方向鋪設的單層導軌兩種形式，為了節(jié)約成本，現(xiàn)階段常用的是單層導軌形式。組件安裝圖及現(xiàn)場安裝照片如圖1、圖2所示。

圖1　目前常見的彩鋼瓦屋面組件安裝圖

圖2　目前常見的彩鋼瓦屋面組件現(xiàn)場安裝實景

此種固定方式的安裝步驟[3]如下：

步驟1：按設計圖紙中指定位置，將所選夾具卡在彩鋼板上并使用螺絲固定(盡量一次性固定所有夾具，如果條件不允許，至少一次固定兩

行方便安裝光伏組件)，安裝示意圖見圖3。

圖3　夾持塊安裝圖

步驟2：使用T型螺釘穿過導軌，并將導軌固定在夾具上，調(diào)整位置后用螺帽擰緊(盡量一次固定所有導軌，如果條件不允許，至少一次固定兩行方便安裝光伏組件)，如圖4所示。

圖4　導軌安裝圖

步驟3：將光伏組件按圖5所示位置放于導軌上(按順序放置，通常第一塊位于側(cè)邊)，第一塊光伏組件放置完畢后，使用側(cè)壓塊固定。

步驟4：將T型螺釘滑入導軌，使用中、側(cè)壓塊貼緊光伏組件，并用螺釘固定緊，如圖5所示。

圖5　壓塊安裝圖

步驟5：重復步驟1～4，直至所有組件安裝完畢，安裝示意圖見圖6。

圖6　組件安裝圖

2 一種無梁承載的組件安裝方式

一種無梁承載的組件安裝方式，主要由中壓塊、側(cè)壓塊、多功能夾具支座和緊固件組成。組件安裝圖及現(xiàn)場安裝照片如圖7、圖8所示。

圖7　一種無梁承載的組件固定方式安裝圖

圖8　一種無梁承載的組件固定方式現(xiàn)場安裝圖

此種固定方式的安裝步驟如下：

步驟1：按設計圖紙中指定位置，將所選多功能夾具支座卡在彩鋼板上，并使用螺絲固定(盡量一次性固定所有夾具，如果條件不允許，至少一次固定兩行方便安裝光伏組件)，如圖9所示。

圖9　多功能支座安裝圖

步驟2：將光伏組件按圖示位置放于多功能夾具支座上(按順序放置，通常第一塊位于側(cè)邊)，第一塊光伏組件放置完畢后，使用側(cè)壓塊固定，再開始放置第二塊組件，將中、側(cè)壓塊貼緊光伏

組件，并用內(nèi)六角螺母固定緊，如圖10所示。

步驟3：重復步驟1～2，直至所有組件安裝完畢，安裝示意圖見圖11。

圖11　組件安裝圖

3 兩種安裝方式對比分析

3.1 支架的構成對比

常見彩鋼瓦屋面組件安裝方式支架主要由導軌、導軌連接塊、中壓塊、側(cè)壓塊、夾持塊和螺栓等緊固件組成。一種無梁承載的組件安裝方式主要由中壓塊、側(cè)壓塊、多功能夾具支座和螺栓等緊固件組成。從組成構件分析看出，無梁承載的組件安裝方式節(jié)約了導軌及導軌連接塊，用多功能夾具支座代替了夾持塊。

3.2 安裝方式對比

無梁承載的組件安裝方式無需安裝鋁導軌，在多功能夾具支座上直接鋪設電池組件，能快速、便捷地安裝組件。

3.3 組件布置方式對比

兩種組件安裝方式均只適用于組件平行鋪設于彩鋼瓦屋面上的形式[4]，對于帶一定傾角的組件布置形式并不適用。

4 兩種安裝方式經(jīng)濟性對比分析

4.1 支架原材料成本對比

常見彩鋼瓦屋面組件安裝支架單瓦成本約0.3元，無梁承載的組件安裝方式，單瓦成本約為0.2元。

以一個10 MWp的彩鋼瓦屋面光伏電站為例，采用無梁承載的組件安裝方式比采用常規(guī)單層導軌的組件安裝方式約節(jié)約成本100萬元。

4.2 運輸、安裝成本對比

常見彩鋼瓦屋面組件安裝支架，鋁導軌長度一般為6 m/根，運輸時需大型貨車，運輸費用較高；且此種固定方式需利用夾具和導軌將光伏組件安裝到彩鋼瓦上，所需構件多，安裝繁雜；單瓦運輸、安裝成本約0.06元。

無梁承載的組件安裝方式，采用小貨車即可完成材料運輸，不需要與導軌等大的安裝構件，運輸方便，解決了現(xiàn)有技術中存在的安裝好后不能任意調(diào)整、適配性差的難題；單瓦運輸、安裝成本約為0.04元。

以一個10 MWp的彩鋼瓦屋面光伏電站為例，采用無梁承載的組件安裝方式比采用常規(guī)單層導軌的組件安裝方式，約節(jié)約成本20萬元。

4.3 整體經(jīng)濟性對比

從上述兩方面的對比分析可看出，采用無梁承載的組件安裝方式不需要導軌，解決了材料種類多、安裝復雜的技術問題，可降低彩鋼瓦屋面光伏支架成本約30%～50%。

5 結(jié)束語

本文通過對常見彩鋼瓦屋面的類型進行分析，對比常見彩鋼瓦屋面組件安裝方式，提出了一種無梁承載的組件安裝方式，為彩鋼瓦屋面光伏支架的設計提供了參考。

參考文獻

[1] GB/T 12755-91， 建筑用壓型彩鋼板[S].

[2] 10J908-5， 建筑太陽能光伏系統(tǒng)設計與安裝[S]. [3] GB 50794-2012， 光伏發(fā)電站施工規(guī)范[S].

[4] GB 50797-2012， 光伏發(fā)電站設計規(guī)范[S].

通信作者：買發(fā)軍 (1987—)，男，本科，主要從事光伏系統(tǒng)集成的設計與研究。maifajun3410@163.com

收稿日期：2014-12-08