摘要：随着经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，传统能源的供应日趋紧张，而传统能源的不可再生性更是加重了人类社会对经济可持续发展的担忧。太阳能屋顶光伏发电是人们对太阳能利用的一种方式，是一种环保、清洁的可再生能源。它对于优化能源战略、改善电源结构、提高电源保障、节能减排、提高环境质量是非常有利的。

关键词：屋顶光伏电站;技术;解决方案;

前言：太阳能发电可分为光发电和热发电两种，其中光发电是不通过热转换直接将太阳光转换成电的方式，也称为光伏发电。太阳能光伏发电是新能源利用的重要领域。

一、屋顶光伏电站优势

1.分布面广推动经济发展。随着城市化发展，市区大面积高层楼宇群增多，大跨度库房、厂房逐步向城市外移且呈集中式建设，为屋顶光伏大规模发展提供了基础。对企业来说，由于屋顶光伏不受建设规模限制，且多为直接接入用户，限电少，电费结算快，收益率高。对用户来说，形成双网接入，保证了供电的可靠，降低了用电成本。在农村，屋顶光伏往往配套着扶贫、农业产业化、村镇改造等指标，推动了农村经济发展。大规模发展屋顶光伏，必然会推动建筑材料和建筑工艺的革新，衍生出各类新型产业。

2.节能减排提高社会效益高。建筑物能为光伏发电系统提供足够的面积，不另占土地。在光伏板的遮挡下，顶楼避免直接照射，通风、隔热效果好、噪声低。系统直接接入用户，减少了电力输送过程的费用和能耗，降低了输电投资和维修成本。且日照强时恰好是用电高峰期，在保证自身建筑内用电外，在一定条件下还能向电网供电，舒缓了高峰电力压力。减少由一般化石燃料发电所带来的污染，具有极大的社会效益。

二、屋顶光伏电站的若干技术问题

1.电能质量和电能收益。光伏组件发出的是直流电，需要通过专业的逆变设备逆变为工频交流电才能接入电网，这种方式会在一定程度上造成电网的谐波污染。同时由于太阳能产生的电能会有周期性或者间歇性等特点，而这种电能传输的不稳定性会造成电压的波动，从而会对电路和电网产生不利影响。此外，屋顶光伏电站所产生的电能可能会向主电网传输直流电，而这会给变压器及其电磁元件带来磁饱和等问题，使其附近的机械负荷产生转矩脉动，降低了电能的使用效率。这些问题直接影响了工业企业设备运行状况，尤其是对于高精密加工设备来说，这种问题可能会带来较为严重的后果，有的工业企业还因此对屋顶光伏电站持观望态度。

2.技术应用创新不足。光伏产业目前正在经历产能相对过剩阶段，随着业内努力提高技术水平、突破技术壁垒，合理发展，光伏产业的未来发展空间极其广阔。技术的创新和进步是调整产业结构、促进产业转型升级的重要源泉。中国的光伏制造企业必须掌握核心技术，增强竞争力。以太阳能光伏技术为代表的新能源，已经从传统的晶硅电池发展到第二代薄膜电池。薄膜电池具有成本低，生产能耗低，能源回收期短，无环境污染等优点。目前国内已有高度专业化的企业通过自主研发和技术并购等方式达到该领域的最高技术水平。一个产业要想在世界范围内有真正强大的竞争力，就必须解决技术创新问题。如果没有核心技术，产业就会面临巨大风险。遭遇“双反”调查后，有的光伏企业通过出售资产渡过难关的方式是不可取的，关键还是提高自身实力，练好内功。

三、解决方案

1.屋顶光伏发电系统转换效率的优化设计。一体化的屋顶光伏发电系统与小户型拥有非常好的适性，因为小户型建筑对光伏发电的需求量通常比较低，太阳能瓦片这类光伏转换效率相对较低的组件也能发挥较好的能效。但这种情况长期持续下去并不利于太阳能瓦片的进一步应用，所以依然需要针对转换效率进行优化。在当前的技术条件下，可以尽快应用的转换效率提升措施有二：其一是以小区为单位，实行光伏发电系统的并网化，从小区规划设计阶段就将全部的住宅屋顶设计成太阳能瓦片，以实现全小区的光伏系统联网。虽然不能提升个别瓦片的转化率，但提高了整体的电能接收利用率，相当于间接提高转换效率。其二是在设计建筑的整体结构时，考虑屋顶的日照率，保证屋顶的太阳能瓦片能接受最充分的日照，弥补无法进行光伏阵列设计的效率损失。

2.屋顶光伏发电系统材料成本的优化设计。材料成本一直以来都是制约光伏产业发展的大问题。目前来看，我国并没有加工和提炼光伏发电系统需要的晶硅材料的必要技术，因此这些材料基本都需要进口，材料成本在这种情况下很难降低。基于此种原因，我们有必要尽快发展我国的光伏产业产业链，积极培养光伏产业的配套企业，争取实现光伏产业原材料生产的国有化，从根本上控制住光伏发电系统的材料成本。对太阳能瓦片来说，常见的材料成本控制问题发生在光伏组件的选择与瓦片基底的脱离实际上。因此想要优化太阳能瓦片的材料成本，一方面要优选光伏组件，尽可能选用具有较好弱光响应特性与较低价格的非晶硅材料组件，另一方面要结合实际的建设条件设计瓦片基底，尽量选用价格便宜、易于取用的基底材料，避免不切实际的设计。

3.做好屋顶光伏发电系统的设计方式。（1）光伏组件设计。光伏组件的设计是传统屋顶光伏发电系统中的主要设计环节，在以光伏建筑一体化理论为基础的光伏设计中，该环节更为重要，也更为复杂。因为太阳能瓦片同时负担光伏发电和建筑功能两方面的任务，所以在选择光伏组件时不只要关注组件的发电能效，还要注意与瓦片基底的组合适性。光伏发电系统中常用的光伏组件有三种，分别是晶硅组件、薄膜组件、聚光组件。其中聚光组件虽然转换效率高、价格便宜，但需要额外的冷却装置和大体积的聚光镜，不适合应用于太阳能瓦片，所以目前太阳能瓦片选择的组件基本都是晶硅组件与薄膜组件。因为晶硅组件的厚度较大，所以出于美观和体积考虑，又以薄膜组件的选择较多。（2）光伏阵列设计。在传统的屋顶光伏发电系统设计中，为了保证光伏组件能接受最大限度的光照，发挥更高的能效，需要结合当地的日照条件设计光伏阵列。在应用了太阳能瓦片的屋顶一体化光伏发电系统设计中，由于光伏发电的太阳能电池板与建筑瓦片是一体的，所以光伏发电阵列无法额外设计，必须与瓦片阵列等同。这种硬性要求对光伏发电系统的发电效率有一定的影响，因为无法进行专门光伏阵列设计的太阳能瓦片在接受光照的效率和时间上往往比分离式的太阳能电池板要低，兼之太阳能瓦片使用的光伏组件大多是发电效率较低的薄膜组件，所以这种屋顶光伏发电系统的发电效率基本都比非一体化的光伏发电系统低上一个档次。为了尽可能弥补这一缺陷，需要在最初的建筑工程设计时就把光伏需求考虑进去，令瓦片的排列方式能尽可能接受光照，换言之，太阳能瓦片的光伏整列设计时间需要大幅提前到建筑总体设计阶段。

结束语：屋顶光伏目前仍处于发展初期，各项管理制度、技术标准仍不完善，就其政策扶持、不占用土地、结构简单、效益高、手续简洁等特点来说，仍具有较强的投资意义，也是未来光伏发电产业发展方向。相信在不久的将来，将会出现可靠性更强、投资更少、效率更高的新型屋顶光伏项目，不断推动光伏产业可持续发展。

参考文献

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