珠海市安裝光伏屋面承載力檢測(cè)鑒定中心
目前國(guó)內(nèi)從事屋頂光伏電站建設(shè)的企業(yè)相對(duì)比較分散，競(jìng)爭(zhēng)格尚未完全形成，市場(chǎng)潛力巨大，對(duì)于企業(yè)是個(gè)很好的發(fā)展機(jī)會(huì)�；诖嗽颍〇|方能源以國(guó)家“金太陽”政策的出臺(tái)為契機(jī)，從下游太陽能應(yīng)用領(lǐng)域切入，以應(yīng)用帶動(dòng)核心技術(shù)、研發(fā)關(guān)鍵產(chǎn)品，以研發(fā)更好地服務(wù)于應(yīng)用，以“金太陽”與“光伏建筑一體化”示范項(xiàng)目為主導(dǎo)，屋頂光伏電站建設(shè)的規(guī)模較小且相對(duì)分散，如何對(duì)分散的光伏電站系統(tǒng)運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并及時(shí)對(duì)可能出現(xiàn)的故障作出應(yīng)急處理成為光伏電站后期監(jiān)控管理的重要任務(wù)。構(gòu)建一個(gè)安全的、智能化的綠色能源調(diào)度管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)分散式能源系統(tǒng)的集中調(diào)度管理與智能監(jiān)控，對(duì)光伏電站的安全可靠運(yùn)行具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義，工業(yè)分布式光伏系統(tǒng)的選址一般可選擇安裝在廠房屋頂上，屋面承重能力必須大于20kg/m2。房屋房梁如果是木質(zhì)結(jié)構(gòu)的話就不要考慮了，光伏系統(tǒng)使用年限長(zhǎng)達(dá)25年，木質(zhì)房梁易腐壞，建議不要進(jìn)行安裝。若在人字結(jié)構(gòu)屋頂建設(shè)太陽能光伏電站，不能像地面電站那樣設(shè)計(jì)佳傾角，并且考慮前后遮擋間距。為了便于光伏組件和屋頂結(jié)合，一般都在屋面上直接平鋪支架，北半球鋪朝南面，南半球鋪朝北面，這樣方可大效率利用光能。支架與屋頂采用夾具連接，電池組件再安裝于支架上。這種方式不僅美觀，而且可以實(shí)現(xiàn)屋頂面積利用大化。在平頂結(jié)構(gòu)屋頂建設(shè)太陽能光伏電站，需要架設(shè)光伏支架和設(shè)計(jì)佳傾角和組件前后間距。另外，支架基礎(chǔ)強(qiáng)度的設(shè)計(jì)還要以當(dāng)?shù)貧庀髼l件做依據(jù)。需要注意一點(diǎn)，考慮到組件的熱脹冷縮效應(yīng)，安裝時(shí)上下左右組件之間的間隔要達(dá)到3cm左右為佳。
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太陽能電站產(chǎn)除了受環(huán)境因素影響，還與自身構(gòu)造、電池板材料有關(guān)。下面根據(jù)研究，可能會(huì)產(chǎn)生主要影響的要素分析如下：
1 環(huán)境因素對(duì)太陽能電池板能效的影響
溫度和太陽能輻射照度是影響太陽能設(shè)備輸出效率的兩個(gè)主要因素。其他環(huán)境因素，如風(fēng)、雨、云層和太能輻射分布會(huì)通過對(duì)溫度和太陽能輻射度的間接影響從而影響設(shè)備效率。
1.1 溫度
當(dāng)光伏組件在環(huán)境溫度為25℃時(shí)工作時(shí)，其實(shí)際操作溫度將高于環(huán)境溫度，并導(dǎo)致較高14%的能源轉(zhuǎn)化損失。一般來說，單晶硅額定電池工作溫度（NOCT）為40℃。NOCT是指當(dāng)太陽能組件或電池處于開路狀態(tài)，并在以下具有代表性情況時(shí)所達(dá)到的溫度[5]。
（1）電池表面光強(qiáng)： 800 W/m2
�。�2） 環(huán)境溫度： 20℃
�。�3）風(fēng)速：1m/s
�。�4）電負(fù)荷： 無（開路）
（5）傾角：與水平面成45°
�。�6） 支架結(jié)構(gòu)：后背面打開
通過對(duì)光伏組件電能生產(chǎn)監(jiān)控實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)[2]，高溫會(huì)導(dǎo)致組件產(chǎn)能下降。高風(fēng)速會(huì)使環(huán)境溫度下降，從而降低了光伏組件工作溫度，提高產(chǎn)能。低溫是光伏組件的理想工作環(huán)境。當(dāng)環(huán)境溫度高于25℃時(shí)，電能損失為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件（STC）功率的10%，光譜、組件衰減和其他因素會(huì)導(dǎo)致約7.7%的電能損失。太陽輻射照度通過影響光伏組件的多個(gè)輸出因數(shù)從而影響輸出效率。
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太陽能電池性能強(qiáng)烈依賴于光譜分布，不同的太陽能電池材料有不同的光譜輸出。因此光伏組件的不同材料在不同的光譜分布下將產(chǎn)生不同的電能輸出，光譜分布根據(jù)地點(diǎn)和每天時(shí)間段的不同而有所不同。
1.2 組件損傷
電池板不匹配導(dǎo)致的損毀的電池板會(huì)使太陽能電池板電流減小，在額定電壓范圍內(nèi)工作時(shí)[6]，將電能以發(fā)熱形式散發(fā)，使得光伏組件溫度升高。當(dāng)光伏組件在室外超時(shí)工作時(shí)溫度將進(jìn)一步升高，將有可能導(dǎo)致不可逆轉(zhuǎn)的組件損傷。不被旁路二極管保護(hù)的不匹配電池組件將引起電能耗散并產(chǎn)生過熱點(diǎn)，從而引起組件損傷。
太陽能電站組件的室外工作功率往往低于額定功率。研究表明氣象條件會(huì)引起光伏組件效能損失達(dá)18%。盡管光伏電站設(shè)計(jì)使用時(shí)間為20-30年，但光伏組件的衰減和過早失效都應(yīng)考慮在內(nèi)。對(duì)組件潛在衰減的監(jiān)控是十分必要的。
�。�1）平屋面面層恒荷載計(jì)算
平屋面，又稱建筑找坡屋面，排水坡度為2%～3%，屋面面層的基本構(gòu)造、荷重如下：
結(jié)構(gòu)層（鋼筋混凝土屋面板）上水泥砂漿找平層：厚度15～30mm，容重20kN/m3；
隔氣層：以成品為主，重量較輕，可以忽略；
保溫層兼找坡層：一般采用憎水性能好、導(dǎo)熱系數(shù)小和重量輕的保溫材料，起坡處厚度必須滿足熱工要求、由建筑計(jì)算決定，如膨脹珍珠巖系列（容重7～15 kN/m3，現(xiàn)場(chǎng)拌制的砂漿取大值，成品取小值）、擠塑板系列（很輕，重量可以忽略）等；
�、� 水泥砂漿找平層：厚度15～20mm，容重20kN/m3；
防水層：如二氈三油系列、二布六膠系列等，重量2～8 kN/m2；
保護(hù)面層：對(duì)于不上人屋面，可以是涂料、反射膜、砂石粘料（常稱綠豆砂）、蛭石云母粉、纖維紡織毯、水泥砂漿塊材等；對(duì)于上人屋面，與樓面面層的做法相同，一般以水泥砂漿面層為主；也可以結(jié)合環(huán)境綠化，采用種植屋面、蓄水屋面等。
�。�2）坡屋面面層恒荷載計(jì)算
坡屋面，又稱結(jié)構(gòu)找坡屋面，排水坡度≧5%，相對(duì)于平屋面來說屋面面層的基本構(gòu)造要簡(jiǎn)單一些，通常如下：
結(jié)構(gòu)層（鋼筋混凝土屋面板）上水泥砂漿找平層：厚度15～30mm，容重20kN/m3；
隔氣層：以成品為主，重量較輕，可以忽略；
保溫層：材料同平屋面；
�、� 水泥砂漿找平層：厚度15～20mm，容重20kN/m3；
保護(hù)面層：如涂料系列、瓦片系列（塊瓦、油氈瓦、鋼板彩瓦、琉璃瓦等，瓦片荷重較大，計(jì)算重量時(shí)必須根據(jù)瓦片的規(guī)格、樣品及施工方法決定）等。
3.1.1.3 墻體恒荷載
常用建筑墻體荷重及墻面面層荷重取值，可參考表3.1.3。
墻體恒荷載一般簡(jiǎn)化為線荷載的形式，直接作用于支承板或支承梁上，由墻體引起的恒荷載計(jì)算方法如下：
對(duì)于無門窗洞口的墻體（實(shí)墻）：
墻體恒荷載（kN/m）= 墻體凈高×墻體單位面積荷重（kN/m2）
對(duì)于有門窗洞口的墻體：
墻體恒荷載（kN/m）= 墻體面積×墻體單位面積荷重（kN/m2）÷支承梁長(zhǎng)度
墻體單位面積荷重可以直接查相應(yīng)的設(shè)計(jì)手冊(cè)，如表3.1.3 所述，也可以按照下式計(jì)算：
墻體單位面積荷重 = 砌體容重×墻體厚度 + 砌體兩側(cè)墻面面層荷重。
