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摘要：光伏组件是把若干数量的单体电池以串联和并联方式连接，然后再进行密封成一个整体，让其具有把太阳能转换成电能装置。目前，光伏发电站在组件安装后，往往会在组件与组件之间留下20～25mm的缝隙，造成局部漏雨，落雪，无法对屋顶进行完全的保护。即使通过组件压块的优化，仍会有约6mm的缝隙。现有传统防水做法存在着防水胶带风化迅速、类型不一、质量参差不齐以及防水胶条的再加工也较为复杂。现设计了一种螺栓连接的光伏组件防水装置，使用螺栓连接防水装置，解决了上述问题。

关键词：螺栓连接 光伏组件 防水

前言

光伏组件是光伏电站最重要的设备之一，光伏发电的优点在于一方面不仅能为城市提供清洁能源，还能减少城市污染和能源消耗，另一方面，光伏的大范围使用也能使得城市的效率实现大幅度的提升，如光伏公交站、光伏车棚、光伏公交等。

现有传统防水做法主要有黏贴防水胶带、打结构胶，或者防水胶条与结构胶组合使用。但是通过实践证明，防水胶带的使用年限约在2年左右（风化）。若仅使用结构胶则需要模具，施工困难。防水胶条和结构胶组合使用，解决了模具的问题，但是一方面防水胶条类型不一，质量参差不齐。另一方面，防水胶条的再加工也较为复杂。同时，以上三种做法的固定方式均为在组件上方，不仅施工困难，而且容易对组件造成损伤。则需要一种螺栓连接的光伏组件防水装置，以克服上述现有技术的缺点。

1、防水对于屋顶分布式光伏建设的重要性

1.1现有防水寿命短，与光伏电站生命周期不匹配

光伏电站运行寿命通常为25年，而我国当前防水质保期只有5年，实际使用过程中数年即渗漏的现象比比皆是，对于存量屋顶来说，漏水和漏水隐患已成为重要问题。

1.2屋顶光伏施工会影响到原有防水层

当前光伏支架安装工艺多为穿透式，这将对原有防水层造成破坏，打孔处处理不善将造成渗漏。若为金属屋面，则施工过程或导致金属屋面接缝处松动，造成渗漏。对当前屋顶光伏主要应用的工厂厂房而言，一旦漏水严重会使得厂房营业停业，造成经济损失，故厂业主通常更关注防水。

1.3房屋漏水将极大影响光伏电站运营

漏水将使得光伏电站暂停运营甚至全部拆卸以做防水修缮，将造成较大经济损失。不使用防水方案或可加快短期回报，但因电站运营寿命较长，若因漏水中断做修缮，则将对长期的投资回报水平造成较大影响。

2、中国光伏组件产业发展历程

光伏组件是生产光伏发电系统和光伏应用产品的重要一环。经过多年发展，当前我国光伏组件已经实现了进口替代，并在国际市场上具有领先的竞争力。近年来，下游光伏装机容量需求不断增长，在此激励下，全球厂家光伏组件厂家出货量持续上升。未来在各种新型组件技术中，大尺寸拥有节约组件端成本的优势，将更受下游终端用户青睐。

单体太阳电池不能直接做电源使用，作电源必须将若干单体电池串、并联连接和严密封装成组件，因此光伏组件是可以单独提供直流电输出的最小的不可分割的太阳电池装置。光伏分为硅料、硅片、电池片、组件四个环节。光伏组件是光伏产业链条中的下游重要环节，位于光伏电池和光伏系统之间。

我国光伏组件设备一共历经三个阶段：第一阶段为发展初期，光伏组件的市场和技术都在外，国内厂商高额进口西方的技术和设备，利用国内的资源和劳动力进行生产和加工，然后向外出口价值量较低的组件产品。第二阶段从2000年开始，国产组件设备开始替代进口设备，在解决有无问题之后，组件厂商大部分以出口为导向，但难以赢得外国客户的认可。第三阶段，光伏产业兴起，随着技术难度的攻克，国产组件设备在价格端具备更大的优势，交货周期更短，服务响应更为及时，2018年，除功率测设设备，我国光伏组件设备基本已经实现进口替代。

3、光伏组件产业发展前景

近几年，尽管在政策调整下，我国光伏应用市场有所下滑，但受益于海外市场增长，我国光伏各环节产业规模依旧保持快速增长势头。2019年，光伏组件产量达到98.6GW，同比增长17.0%。2020年，在全球疫情影响的大背景下，我国光伏组件产量达到124.6GW，同比增长超26%。

2019年上半年因为海外市场需求强劲，组件价格较为平稳。但下半年因为上游电池片开始快速降价，使得组件生产成本也相应降低，叠加国内竞价项目开工不及预期，整体需求不振，所以单晶组件的价格也一路走低。最终因为12月竞价项目抢装放量9.5GW（地面电站为主），使得单晶组件价格在11-12月较为平稳。然而多晶组件在10月户用市场规模指标用完后也失去了需求支撑，价格快速走低。

在海外光伏应用市场快速增长拉动下，我国光伏组件出口规模已连续三年大幅增长。从组件环节近10年的发展数据来看，产能增速同产量增速呈交替发展趋势，这与全球市场需求每年稳步增长以及市场集中度持续上升有直接的关系，根据当前掌握的组件扩产数据以及全球组件需求预测来看，2020年的产能增速将再次超过产量增速，继续保持这一交替发展规律。

随着硅片尺寸的扩大，新型组件可以通过增加少量的硅片成本，获得更高的组件端成本节约，进而提升大尺寸组件的产品竞争力。并且工商业分布式市场的快速增长，轻质组件产品热度增强，BIPV成为分布式增长最快的市场。光储一体化成为发展趋势，储能赛道十分火热。

4、技术方案

此螺栓连接的光伏组件防水装置，无需在组件上方进行安装，只需在光伏组件下方采用螺栓固定安装即可，提高了安装便捷性和施工效率。其包括T型上翼和下翼腹板，其中，T型上翼的长边位于所述下翼腹板的长边的外部，下翼腹板在横向超出T型上翼的延伸段设置有下翼腹板连接孔，用于穿过与下翼腹板后水平面内垂直设置的第二下翼腹板后与设置在所述第二下翼腹板后的第二延伸板连接，设置在第二下翼腹板顶部的第二T型上翼的长边位于第二下翼腹板的

长边的外部。其中，T型上翼与所述下翼腹板的纵截面的对称轴重合，第二T型上翼与第二下翼腹板的纵截面的对称轴重合。其中，还包括穿过所述第二下翼腹板且水平面内与下翼腹板平行的第三下翼腹板，第三下翼腹板与设置在下翼腹板的第三延伸版丽连接，第二下翼腹板在下翼腹板的第二穿孔与第三下翼腹板在下翼腹板的第三穿孔关于下翼腹板的中部对称，设置在第三下翼腹板顶部的第三T型上翼的长边位于第三下翼腹板的长边的外部。其中，第一延伸板、第二延伸板的连接孔的直径为2 .5‑3mm，相邻连接孔的间距25‑30mm。其中，第二穿孔、第三穿孔为长度为40‑50mm、宽度为10‑15mm的矩形孔。其中，第二延伸板、第三延伸板与第二下翼腹板、第三下翼腹板与下翼腹板的底部平齐。其中，下翼腹板、第二下翼腹板、第三下翼腹板的宽度为3‑4mm。其中，T型上翼、下翼腹板为铝合金T型上翼、铝合金下翼腹板，或镀镁铝锌T型上翼钢板、镀镁铝锌下翼腹板钢板，T型上翼、下翼腹板为一体式结构。其中，T型上翼为宽度为25‑35mm，高度为8‑12mm的T型上翼。其中，T型上翼的纵截面为等腰三角形或等腰梯形的T型上翼，T型上翼的斜边倾角为30°‑45°。

5、光伏组件优势

1、利用轻质材料铝合金，镀镁铝锌等材料，不仅可以增加使用寿命（可达25年），实现一次安装，满足全生命周期的功能。而且与组件边框颜色一致，更加美观；

2、与采用横、斜（竖）两种不同的设计方法，通过穿孔的方式连接使两者形成一个整体；

3、安装时在组件下方进行，减小了安装工作量，提高安装效率，同时用螺栓连接增强了稳定性。

4、采用T型结构设计更加贴合组件，同时在保证结构强度的同时在下翼腹板做打孔设计，不仅使其更具有简约性，节省材料，而且可充当螺栓孔；

5、与传统防水材料相比，能做到质量，规格一致，大批量生产也可采用模具冲压。

综上所述，此螺栓连接的光伏组件防水装置提供的螺栓连接的光伏组件防水装置，下翼腹板设置的孔既节省材料又可作为安装孔，用于该防水装置的连接，也可以用于横向防水装置的插入和固定，使得斜向、横向防水装置形成一个整体；腹板使用螺栓连接，在保证该装置结构强度的同时也能节省材料保证结构简约性，同时也能保证安装便捷性；所述新型T型结构防水装置建议采用铝合金，材料，相比传统防水做法在保证防腐性能、耐久性能更强，综合成本低。在大范围使用时，降本增效的意义更大。同时，所述新型防水装置由于安装方式的创新，无需在组件上方进行安装，只需在光伏组件下方采用螺栓固定安装即可，提高了安装便捷性和施工效率。

结语

近年来，光伏行业在国内高速发展，产业规模持续扩大，技术不断迭代更新，光伏市场需求的高速增长驱动了光伏组件新技术的快速突破，储能产业将迎来爆发式增长。光伏作为目前资源最易得、性价比最高的可再生清洁能源，肩负在碳中和时代，成为全球主力能源的重任。在光伏发电成本持续下降和全球绿色复苏等有利因素的推动下，全球光伏市场将继续维持快速增长趋势。各企业应预知光伏发电行业需求前景、国家政策走向、竞争对手的业务布局，紧紧抓住相关领域的投资机会，制定公司应对战略与实施方案等。百佳年代坚持第一性原则，紧密贴合市场发展需求，聚焦新能源赛道，深耕光伏市场，进一步完善光伏产品解决方案。

参考文献：

[1] 中美建筑钢结构设计方法比较——螺栓连接. 石永久.钢结构（中英文），2020

[2] Q690钢高强螺栓承压型抗剪连接试验. 李静尧；聂诗东；曾佳；戴国欣.重庆大学学报，2022

[3] 超500MPa级高强钢承压型螺栓连接承载力试验研究. 吕一凡；李国强；王彦博.工程力学，2019

[4] 分析光伏发电的微电网系统. 袁鹏.通讯世界，2019

[5] 光伏发电的微电网系统研究. 陈思文.科学技术创新，2019

[6] 不同类型双面光伏组件发电性能的实证研究[J]. 胡振球；曾飞；林荣超；曾婵娟；刘书强；黄瑜颂；蔡梦杰.光源与照明，2022（01）