屋顶光伏项目特点与工程建设的探讨

摘要：近年来，随着太阳能产业的快速发展，常规的光伏电站建设也出现一定的问题，其发展已进入瓶颈期。屋顶光伏发电作为一种新兴的能源形式，其自身的优点也是未来光伏发电行业的发展趋势，因此，需要着重研究在建筑施工过程中的关键把控方向和管理要求，采取多种措施来促进屋顶光伏发电的可持续发展。基于此，本文主要对屋顶光伏项目特点与工程建设进行探讨，以此来供相关人士参考与交流。

关键词：屋顶光伏；项目特点；工程建设

引言：

由于光伏发电接入电网后，电力供应紧张，导致上网电价逐年下跌，投资收益率逐年下降。随着光伏发电工程的发展以及建设费用的增加，光伏工程的研发难度也逐渐增大。如何在节约土地、保护环境和降低成本的前提下，使光伏发电行业在未来的发展中具有重要意义。在光伏发电发展遭遇瓶颈的情况下，太阳能屋顶光伏发电作为一种新兴的光伏发电方式，在短短几年的时间里，将其规模扩大数十倍。

一、屋顶光伏项目的特点

（一）提高能源利用效率，减少排放

建筑可以在不占用额外土地的情况下，为光伏发电系统提供充足的空间。由于太阳能电池板的阻挡，屋顶可有效地防止太阳直射，具有良好的通风隔热效果、而且噪音相对较低。该系统可直接与用户相连，可降低输电线路的运行成本及能源消耗，并可减少输电设备的投资及维护费用。而在日照强度较大的时候，正是用电高峰的时候，为了缓解居民住宅的用电压力，还可以将一部分电能输送到电网。降低普通矿物燃料对环境造成的污染，是一项重要的社会工程。

（二）分布范围广，促进经济发展

随着我国城镇化进程的加快，大跨度厂房、仓库等建筑逐渐向城区迁移，这为屋顶光伏发电项目的规模化发展奠定基础。对于企业而言，屋顶光伏发电没有受到建筑面积的约束，并且大部分都是直连到客户的，因此可以减少限电，缩短结算周期，提高收益。在客户方面，实现双环网的接入，确保电力供应的可靠性，节约电力费用。在乡村，屋顶光伏发电常常与扶贫开发、农业产业化、村镇改造等目标相结合，对乡村经济的发展起到较大促进作用。屋顶太阳能的大规模开发，必将带动建材、建造技术等方面的创新，催生各种新的产业，带动经济增长[1]。

（三）手续办理程序简化

因为屋顶光伏发电项目不占土地，所以可以省去土地审批和规划等程序。与此同时，这类项目的发展要求比较简单，没有建设指标，在并网之后，就可以从政府那里得到相应的电价补贴，所有的手续都会被大大简化。

（四）接入步骤简单

通常情况下，屋顶上的太阳能电池是直接到户的。这种接入模式可分为两种：一种是10 kV及以下的配电网，其容量在6 MWp以内。二是在35 kV电压水平下，配电网、自备发电比例在50%以上的分布式电源，该接入模式可以在已有的电网中直接接入，免去长距离输电线路的建设。同时，按照电网企业对35 kV及以下电压等级的规定，由地市级电网企业签发电网接入方案，免去向省级电网企业报送的繁琐工作和步骤，节省接入审批的时间。

（五）结构灵活，维修方便

屋顶光伏电站的建设规模通常小于10MWp，施工周期短，可以同步进行多个工程，基本上可以达到当年投入，当年盈利的目标。屋顶光伏兼具常规光伏发电的优点，例如，它的结构简单、体积小、重量轻、便于运输和安装。它的工作寿命更长，备用件的储备也更少，因此，维修费用也会大幅度地减少，从而间接地扩大企业的利润。

二、屋顶光伏发电项目存在的问题及对策

（一）存在的问题

与常规光伏发电相比，屋顶光伏发电面临的最大问题是：首先，屋顶光伏发电系统的选择难度较大，如何在有限的空间里确保设备的可靠性和收益最大化，是影响屋顶光伏发电投资和建设的首要问题。二是大多数企业都没有做过屋顶太阳能发电项目，对屋顶太阳能发电项目的特性认识不足，缺乏相应的管理经验，造成项目管理上的困难。三是在建筑施工的过程中，存在着触电、高空坠落、高空坠落、火灾等安全隐患的增加。四是屋顶面积较小，不能进行大型工程，而在既有房屋地基上进行二次建设，如果施工技术不够规范，对建筑物结构和发电系统都会产生较大的安全隐患。同时，还需要注意对于乡镇自建房屋，房屋承受能力需要做专门的检测，对于一些电网建设相对落后的乡镇还要考虑到线路的消纳能力以及变压器的型号是否满足[2]。

（二）合理选择建设地点

目前，我国建筑屋顶大致可以划分为斜屋顶、平屋顶和不规则屋顶3种。光伏电站屋顶的选型应考虑防水性能、承载能力等反面。在选址上，要选择无人居住的顶楼、不受航线限制的办公楼、大跨度的工业厂房、规模化的现代化养殖基地和畜舍等。

（三）合理进行设备选型

1.光伏组件的选型

目前，光伏组件的技术比较成熟，主要有晶硅光伏组件、薄膜光伏组件和高聚光伏组件3种。鉴于屋顶光伏电站多分布在城区或周围，且建筑面积小，对环境的要求也比较高。考虑到光伏工程部件选型的基本原理，优选出制备工艺成熟、产品性能稳定、寿命长、光电转换效率高、尺寸小、重量轻的晶硅太阳能电池模块。从收益最大化的角度考虑，应该选择单晶硅。

2.逆变器的选型

光伏电站的逆变电源有两种类型，即集中式和组串式。在选择逆变电源时，应综合考虑发电效率、设备可靠性、可维修性、经济性。组串式逆变器采用模块化的思想，把光伏阵列中的每一组都与指定的逆变器直流输入相连，分别实现从直流到交流的转换。在直流端，不需要安装直流汇流箱和直流开关柜，也就不需要太多的直流电缆。采用更多的“最大功耗跟踪”太阳能控制器跟踪模块，可以高精度地获取各线路的电流、电压等信息，准确地定位元件的故障及其它电器故障。该装置具有高的转化效率、发电效率和较小的功耗。

三、屋顶光伏发电项目的工程建设管理

（一）安全管理

要完善项目的安全管理制度，要把工程的安全工作做好，要把各个层次的安全工作都做好，要把所有的安全工作都做好，要经常地开展安全检查和隐患调查。因为屋顶光伏电站通常都是在已经建好的楼房房顶上进行建造，所以在开工之前，需要对所有的施工员工进行安全交底，对本工程的风险点进行分析，并且提出具体的预控措施。在施工期间，一定要做好防火、防触电、防高空坠落、防高空落物等防护。在工地上，要有一套可靠的保护设备，要将施工人员的个人安全防护用具都配备齐全，将屋顶防护栏加高，在建筑的四周都要有防落物护网，在建筑的入口处修建一条安全通道，大楼下面是封闭的，不能停车。材料和设备的进入需要通过专门的通道。对临时用电单位的用电负荷要进行统计，严禁私自接、超量使用。为确保人员和设备的安全，严禁在特别的气候条件下进行施工[3]。

（二）施工管理

施工单位应根据屋顶光伏发电的具体条件，制定和完善工程管理制度，加速人才的培训，健全相应的组织结构，确定工程项目的任务。在此基础上，结合建筑设计图，按照建筑结构的承载力，编制出详尽的施工组织计划。搞好项目质量控制；所有的工作都要按有关规定来做，不能有任何粗暴的做法，要严格控制好所有的隐蔽工程质量，并对整个过程进行有效的监理。工程完工后，要对屋顶排水、防水、抗风压、现场文明管理等进行检查，对不符合标准的要立即进行整改。在确保工程质量的同时，严格控制施工进度。施工单位要严格按照制定的施工计划，有条不紊地开展施工。设备和材料厂商要按合同规定的数量和质量按时到达，保证各种设备和材料的及时到达，确保项目的施工进度和质量[4]。

四、结束语

综上所述，目前屋顶光伏发电还处在发展的早期阶段，各种管理体制和技术标准都还不够完善。从政策支持、不占用土地、结构简单、效率高等方面来看，仍然是一个很有吸引力的项目，这也是光伏行业今后的发展方向。高可靠性、低投资、高效率的新一代光伏发电项目正在快速发展，并继续促进光伏行业的可持续发展。

参考文献：

[1]田野.浅析宁夏地区屋顶分布式光伏工程建设管理[J].农电管理，2022（12）：54-55.

[2]陈锦成.建筑屋顶分布式光伏发电项目设计探讨[J].电力设备管理，2023（13）：57-59.

[3]徐子凡.分布式屋顶光伏项目施工技术要点分析[J].中文科技期刊数据库（引文版）工程技术，2023.

[4]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（2）：7.