摘要：当前，电力行业能源消耗巨大，必须积极采取节能减排措施，促进行业可持续发展。分布式光伏发电技术因其灵活、绿色、可持续的特点，满足当今社会对清洁能源和能源安全的需求，因而得以快速发展。2021年6月，国家能源局发布了关于屋顶分布式光伏发电（distributed photo voltaic generation，DPVG）开发试点计划的通知。在多种利好政策和技术进步的双重推动下，分布式光伏市场新增装机容量显著增加。光伏建设不仅是解决新能源消纳问题的重要途径，也是实现我国碳达峰、碳中和以及乡村振兴战略的重要举措，更是对新型能源格局的积极探索和引领。

关键词：建筑屋顶；分布式；光伏发电

引言

建筑行业作为全球能源消费和二氧化碳排放的主要来源，其能效改善和节能减排成为解决这些环境问题的重要途径。建筑一体化光伏（BIPV）技术作为实现建筑节能与可持续能源供应的创新途径，其利用太阳能光伏组件作为建筑材料的一部分，不仅能够发电满足部分或全部的建筑能源需求，还能通过减少传统能源的使用来减少环境污染。此外，光伏组件的集成设计也为建筑外观提供了新的可能性。基于此，本文主要研究了建筑屋顶分布式光伏发电的设计与应用。

1建筑屋顶分布式光伏发电存在的主要安全风险

1.1触电风险

光伏发电系统安装维修线缆过程中，施工人员不规范操作，容易造成触电事故。在安装维修期间，加工机械的电源线未采取加塑料套管埋地保护、操作人员违章作业等可能导致触电事故。光伏发电设备安装不良、绝缘防护不到位、电缆绝缘层老化或者出现故障等情况下，如果巡检人员操作不规范或无关人员接触相关设备，容易诱发触电事故。

1.2火灾风险

光伏发电系统安装检修过程中不规范敷设临时用电线路、电焊作业未审批以及违章施焊等，容易导致火灾事故。光伏太阳能发电系统电线设计不合理或者接线不牢固、稳定，有可能引起短路而导致火灾。此外，当光伏发电板遭遇高温、过载等情况时，也存在火灾的风险。

2建筑屋顶分布式光伏发电设计方法

2.1光伏组件选择

电池组件是将太阳光转变成电能的介质。目前，制作电池组件主要是以半导体材料为基础，其工作原理是利用光电材料吸收光能后发生光电转换反应。从保证结构安全、可靠的角度考虑，倾角越小，组件支架的自身重量越小，对屋面的影响越小，同时支架部分造价也越低，因此采用屋顶平铺方式。

2.2土建工程设计

以某工程项目为例，在有效面积约10.15万m2的工业厂房屋面安装光伏电池组件，建设总容量为5.478MWp。本项目主要建（构）筑物设计包括：屋面组件支架、汇流箱、逆变器支架、箱式变压器基础、SVG基础、10kV配电室预制仓及二次设备预制仓基础。本项目屋顶形式均为彩钢瓦屋面，支架采用固定式安装方式，平铺于屋面，既要依据建筑一体化的美观和承力要求，又要满足支架结构简单，安装调试和管理维护方便的要求，还要保证一定的光照资源；所有组件的安装倾角为原有屋面倾角，光伏支架材料均采用铝合金。配电室和二次室为预制仓形式，基础采用箱型基础。SVG、箱变采用集装箱形式，基础采用箱型基础。

2.3给排水设计

为了保证发电效率，提高光电的转换效率，需定期（视实际情况确定）对电池组件进行清洗，以保证电池组件的清洁度。本分布式光伏区组件采用场区原水源，在场区给水阀门井附近接一根水管至屋面，同时在供水主干管上配备管道泵进行二次增压，以确保到达屋面的水压达到0.2MPa。为了便于人工清洗操作，本设计沿屋脊走道板侧布置给水主管，在每隔20m的位置设置给水支管，同时在每个支管口配备一个阀门，用于接软管对组件进行冲洗。

3建筑屋顶分布式光伏发电技术的应用

3.1电气设备安装

（1）逆变器安装：在安装逆变器之前首先需要为其选择一个合适的安装位置。这个位置需要满足两个主要条件：一是要能够确保逆变器的通风散热，防止因过热而引发的设备故障；二是要便于后期的维修和保养工作。确定安装位置后，可以按照逆变器的安装说明进行详细的安装步骤。安装过程中务必注意电气连接的准确性和接地处理的安全性，以确保整个系统的稳定运行。（2）汇流箱安装：确定汇流箱的安装位置，确保电缆的走向合理、美观。进行电缆的接入和连接，确保电气连接的可靠性和安全性。（3）配电柜安装：根据设计要求，确定配电柜的安装位置和数量。进行配电柜的安装和接线，确保电气设备的正常运行和系统的安全性。配电柜的安装位置和数量需要根据设计要求来确定。在安装过程中需要严格按照设计要求开展安装和接线工作，以确保电气设备的正常运行和整个系统的安全性。

3.2屋顶结构施工

在建筑屋顶分布式光伏发电施工过程中，屋顶结构施工是非常重要的一个环节，需要专业的施工队伍和技术支持。在施工过程中，应严格按照设计要求和规范进行操作，确保施工的质量和安全性，为后续的光伏组件安装提供稳固的基础。（1）檩条安装：根据设计要求，预制檩条，确保尺寸精度和强度。在屋顶上按照设计图纸确定檩条的位置，并使用专用夹具或焊接方式固定。（2）屋面板安装：根据防水和承重需求，选择合适的屋面板材料。按照设计要求将板材铺设在檩条上，确保板材之间的搭接和密封性。（3）光伏支架安装：根据屋顶结构和光伏组件的类型，选择合适的支架类型，如夹具式、导轨式等。按照设计要求，将支架固定在屋顶结构上，并调整支架的水平和垂直度，确保光伏组件的安装平整度。

3.3基础工程施工

（1）桩基施工：施工前进行地质勘探，了解地下土层结构、含水量等信息，为后续桩基设计提供依据。根据地质条件和荷载要求，选择合适的桩基类型，如预制桩、灌注桩等。施工方法：确定桩基施工方法，如静压法、锤击法、振动法等，并准备好相应的施工设备和材料。（2）承台施工：根据承台尺寸和形状，制作合适的模板，确保混凝土浇筑时的准确性。按照设计要求，进行钢筋的切割、弯曲和绑扎，形成承台的钢筋骨架。混凝土浇筑：在模板内浇筑混凝土，确保混凝土的均匀性和密实性，并进行充分的振捣。（3）立柱安装：根据设计图纸，确定立柱的安装位置和高度。使用焊接或螺栓连接等方式，将立柱与承台或桩基牢固连接。垂直度检查：使用测量工具检查立柱的垂直度，确保符合设计要求。

结语

建筑屋顶式光伏发电是一种清洁的可再生能源，有利于环境保护和节能减排；系统的使用寿命长达20～30年，运行维护成本较低，能够为用户节省电费支出；光伏发电项目的建设可以促进当地经济发展，增加就业机会，提高电网供电稳定性，具有较好的社会效益，对同行业具有借鉴意义。

参考文献

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