屋面太阳能光伏并网发电系统安装施工技术应用

陈旭炯 （安徽省第一建筑工程公司，安徽 合肥 230031）

0 前 言

能源是国民经济发展和人民生活水平提高的重要物质基础，潜力无限的太阳能是一种清洁、高效且可持续的再生能源，具有巨大的开发利用潜力。屋面太阳能光伏并网发电系统安装施工技术的应用，将会极大推动屋顶电站的建设，实现太阳能与电能的转换，具有可观的经济效益和节能效果，应用前景广阔。

1 特 点

①可以有效利用建筑物屋顶，无需占用土地资源。

②可原地发电、原地用电，节省电站送电网的投资，也可送入电网。

③并网光伏发电系统没有噪音、没有污染物排放、不消耗任何燃料，绿色环保。

2 工艺原理

建筑与光伏系统相结合，把封装好的光伏组件安装在建筑物的屋顶上，组成光伏发电系统，利用光伏阵列将太阳能转换成直流电能，通过汇流箱输送至直流柜，由逆变器将直流电逆变成交流电，再通过变压器变压并入电网使用。

3 工艺流程及操作要点

3.1 工艺流程

施工准备→测量放线→支架基础构件安装→电池板支架安装→光伏组件安装→电气工程安装（汇流箱安装→桥架安装→线缆安装→直流柜安装→逆变器安装→变压器、光伏并网柜安装）→调试并网。

3.2 操作要点

3.2.1 施工准备

做好光伏屋面的清理工作，上下屋面的梯子安装工作，施工用电引至现场，认真学习图纸，做好安全技术交底工作。

3.2.2 定位放线

根据现场太阳能电站方位，将指南针水平放置在地面，找出正南方的平行线。依据基础控制轴线，确定立柱的中心位置，弹出基础纵横向型钢轴线，误差≤±20mm。

3.2.3 支架基础构件的焊接

基础纵横型钢构件采用焊接的方式，满焊，端部与女儿墙等建筑构件固定牢固，支架钢结构进行防腐除锈处理，采用红丹防锈漆打底，银灰色面漆二度。

3.2.4 电池板支架安装

L100×40×5连接块与地墩预埋件焊接，80×40×3方钢与扣件连接，电池板组件背板与扣件连接，见图1。

3.2.5 太阳能电池板的安装

3.2.5.1 电池板的进场检验

太阳能电池板应无变形、损坏、划伤及裂纹等，测量太阳能电池板在阳光下的开路电压，电池板输出端与标识正负应吻合。

3.2.5.2 电池板安装

电池板在运输和保管过程中，应轻搬轻放，组件在搬运、固定过程中，确保组件安全。组件放在支架上后，一人扶住以防滑落，另一人则由上往下用螺母把组件固定在支架上，在没有对支架上的螺丝拧紧前，要对方阵外观进行调整，使各个组件之间的间距基本一致，使各行各列之间横平竖直。

电池板的安装应自下而上逐块安装，并紧固电池板螺栓；电池板的联接螺栓应有弹簧垫圈和平垫圈，紧固后应将螺栓露出部分及螺母涂刷油漆，做防松动处理。

3.2.5.3 电池板安装面的粗调

调整首末2根电池板固定杆的位置，将其紧固，将放线绳系于首末2根电池板固定杆的上下两端，将其绷紧作为基准，调整其余电池板固定杆，使其在一个平面内并预紧固所有螺栓。

3.2.5.4 电池板调平

将2根放线绳分别系于电池板方阵的上下两端，将其绷紧作为基准，分别调整其余电池板，使其在一个平面内并紧固所有螺栓。

3.2.5.5 电池板接线

根据图纸确定电池板的接线方式，保证接线正负极正确。

3.2.6 电气工程安装

3.2.6.1 汇流箱安装

①箱体在搬运过程中，防止倾倒和剧烈震动，确保设备完好无损，做好开箱检查记录。

②汇流箱安装应牢固，确保与电缆安装之间的安全距离；连接角钢与汇流箱的螺栓需要加橡胶软垫，确保汇流箱内的防水，见图2。

3.2.6.2 桥架安装

①检查桥架是否符合设计要求，应无明显变形。

②桥架采用螺栓连接，锯口采用手锯。螺栓应紧固，螺母应位于托架的外侧。支架应与托架的横撑平行。

③在电缆入盘口处，用电缆托盘或角铁与托架相连，便于电缆进盘时的排列，保留300mm以上的宽度通道。

④电缆桥架组装时的水平度、垂直度误差应符合规范要求，电缆托架施工完毕后，每段桥架均应有两点及以上与屋内接地干线相连。

3.2.6.3 电线、电缆敷设

①指挥人员组织作业人员进行技术、质量和安全交底，配齐所需工器具及材料。

②电线、电缆进场后，必须进行检查验收合格。

③敷设时采用人力牵引，电线、电缆要排列整齐，不得有交叉，拐弯处以最大截面允许弯曲半径为准，不同等级电压的电缆应分层敷设，高压电缆在上层。电缆弯曲两端均用电缆卡固定。敷设分以下几个部分：

a.光伏组件的线缆连接：使用4mm2的导线，光伏组件有2根电缆引出，必须确认接线正负极性，将线缆引到汇流箱内。

b.汇流箱到逆变器接线：汇流箱内并联接线，并把组件串的编号标记在电缆上，按标记和图纸进行接线。

c.逆变器到变压器、高压并网柜布线：根据设计要求，将逆变器的输出电缆连接到并网配电柜，做好相应的标记。

④电缆防火封堵应在机组整套试运前进行，封堵重点在盘柜进线孔处、桥架出口处、分支处、保护管管口处；桥架按设计要求分段封堵，封堵完毕盖上桥架盖板。

3.2.6.4 配电房室内盘、柜安装

①基础型钢制作安装：根据配电盘的尺寸及钢材规格大小而定，制作时先将型钢矫平矫直，再按图纸要求加工好基础型钢，并进行除锈防腐；安装时，应用水准仪、水平尺找正、找平；型钢埋设及接地线焊接好后，外露部分应做好防腐处理。

②直流柜安装：

a.搬运过程中确保设备完好无损,按规定进行开箱检查，开箱记录应签字确认；

b.按顺序将柜放在基础型钢上，确保盘柜支架牢固，柜体的垂直及水平误差应符合规范要求；

c.盘柜的接地应牢固良好，每台盘柜宜单独与基础型钢做接地连接。

③逆变器安装：

a.搬运过程中确保设备完好无损,按规定进行开箱检查，开箱记录应签字确认；

b.保持逆变器周围空气流通顺畅，前方应留有足够空隙，易于观察数据及维修；

c.直流输入引线应连接到端子排上相应的端子上，注意确保接线正确、安全、牢固；

d.确保输入输出开关都处于断开状态,接地线连接应紧密、牢固、油漆完好，防腐处理应均匀，无遗漏。

④变压器安装、高压10kV光伏并网柜安装：

a.变压器到达现场后，应进行器身检查，合格后检查人员签字确认，根据柜底固定螺孔尺寸，在基础型钢上用手电钻孔，采用螺栓连接，安装位置正确，附件齐全，母线连接应紧密牢固，防腐处理应均匀，无遗漏，变压器及柜体外壳应可靠接地；

b.变压器安装完毕，带额定负荷并连续运行24h后，无异常情况时办理交验手续后方才具备通电条件；

c.并网柜安装完毕后应进行试验和调整，然后进行模拟试验，做好送电前的准备工作。

3.2.6.5 接地装置安装

①为保证人身安全，所有电气设备外壳都应接至专设的接地干线。

②太阳能方阵接地：每隔10m～15m，用黄绿线和支架相连接，每排方阵的边缘采用25×3镀锌扁铁，用焊接的方式与支架连接。焊接应牢固，位置正确，接地扁铁多点汇总后连接到建筑物原有的防雷接地网上。

③接地防腐处理应均匀、无遗漏，接地电阻必须符合规范规定，做好测试记录。

3.2.7 调试并网

3.2.7.1 调试准备

①编制调试方案，按方案备好仪表、工具及调试记录表格。

②熟悉系统设计资料，计算状态参数，掌握光伏组件、逆变器、光伏发电系统工作原理。

③调试前，对逆变器、配电柜、配电箱试运行，设备完好符合设计要求后，方可进行调试工作。

④检查光伏接线、逆变器、配电柜接线、组件连接、保护装置、电气设备接线等是否正确。

3.2.7.2 系统性能的检测与调整启动系统设备，观察逆变器、配电柜是否正常工作。检查监控软件是否正常显示光伏发电系统发电量、电压、频率等系统参数。

3.2.7.3 调试运行验收合格，并入电网。

4 质量控制及保证措施

4.1 施工质量控制

①太阳能电池板支架基座应稳固，与屋面连接可靠。

②配电盘、柜、屏、箱安装垂直度、平整度等应符合规范要求。

③桥架及其支架和引入或引出的电缆导管必须接地（PE）或接零（PEN）可靠。

④电缆敷设严禁存在绞拧、铠装压扁、护层断裂和表面严重划伤等缺陷。电缆的首端、末端和分支处应设标志牌。

4.2 质量保证措施

①建立健全项目组织机构，加强对施工人员技术交底，增强工人的质量意识，严格按工序施工程序及质量要求进行施工。

②进场的材料必须有材质证明、出厂合格证和检验报告。

③质检人员必须严格控制施工中的质量，在施工过程中严格把关，发现质量问题及时整改。

5 安全环保措施

①进入施工现场的作业人员要进行进场安全教育，提高安全意识，正确佩戴劳保防护用品。

②组件在运输及安装过程中，选择合理的吊点及工具，保证设备安全。

③用火现场应注意周围环境，远离易燃物，并配齐必要的灭火器材。

④安装中要注意方阵的正负极两输出端，不能短路，否则可能造成人身事故或引起火灾。

⑤维持施工现场的卫生，及时清理和打扫现场废料；对设备进行点查、清扫和维护保养。

6 结束语

太阳能光伏建筑一体化发电技术属建设部10项新技术，笔者公司在“合肥金太阳示范工程”项目合肥三十八所机载中心综合楼等多个工程建设中，在建筑物屋顶安装太阳能电池板光伏发电系统，取得了较好的经济效益和节能效果，它是一种清洁、环保、经济的新型能源，应用前景极其广阔。

[1] GB50205-2001，钢结构工程施工质量验收规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2001.

[2] GB50303-2011，建筑电气工程施工质量验收规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.

[3] GB/T 19964-2012，光伏发电站接入电力系统技术规定[S].北京：中国标准出版社，2013.