彩钢板屋顶光伏发电的影响及阵列设计

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1、彩钢板屋顶光伏发电的影响及阵列设计1、前言2013年6月14日，国务院总理主持召开国务院常务会议，会上部署大气污染防治十条措施，颁布纾困光伏中企的国六条措施，并特别针对光伏企业，提出“做优做强”的观念。2013年6月16日，在北京召开的关于分布式光伏发电示范区工作会议中，国家能源局办颁布了《分布式光伏发电示范区工作方案》。2、开展分布式光伏屋顶示范区发电意义分布式光伏屋顶示范区即利用彩钢板屋顶通过安装太阳能电池板进行太阳能光伏发电，全部自发自用。太阳能发电有利于加快能源结构调整的步伐，加大清洁能源供应，弥补保定一次能源短缺的不足。示范区项目，

2、利用太阳能发电，每发1万度电就可以替代约4吨标准煤，减少因火力发电产生的污染物排放。此示范区分布式光伏发电项目25年共计节约燃煤59.86万吨、减排CO2：155.64万吨、减排SO2：1.3万吨、减排氮化物：0.59万吨。示范区建设涉及到工商企业、学校和商超等公共场所、居民用户等领域，覆盖面广、受众多，调动各方人士参与分布式光伏电站建设的积极性，有利于将”节约、绿色消费方式和生活习惯“普及给大众，动员全民参与环境保护和监督。3、对彩钢板屋顶光伏发电的影响因素在对彩钢板屋顶进行光伏发电设计时需要考虑以下几个因素：（1）气象条件影响分析分布式光

3、伏发电示范项目选用逆变器的工作环境温度范围为-25℃-60℃，选用太阳能电池组件的工作范围为-40℃-85℃。正常情况下，太阳能电池组件的板面工作温度比环境温度高30℃左右。一般需要根据示范项目所在地区最低最高气温数据进行校核，太阳能电池组件和逆变器的工作温度可控制在允许范围内。（2）风速影响分析当太阳能电池组件周围的空气处于流动状态时，可增强组件的强制对流散热，降低太阳能电池组件板面工作温度，从而在一定程度上提高发电量。但由于太阳能电池组件迎风面积较大，当风速过高时，支架设计必须考虑风荷载的影响。并以太阳能电池组件支架及基础等的抗风能力在2

4、1m/s风速下不损坏为基本原则。（3）雷暴的影响根据太阳能电池组件布置的区域面积及运行要求，合理设计防雷接地系统。（4）降雪的影响降雪天气时，太阳辐射也会相应降低，会直接影响太阳能组件的工作，降雪后由于积雪的覆盖也会导致太阳能电池组件所接受的太阳辐量降低，对光伏系统的发电量有一定影响。需考虑采取电池组件积雪清除的措施。4、太阳能电池组件支架方案的设计原则太阳能电池组件支架安装布置于钢结构彩钢屋面。太阳能电池组件支架按风荷载、雪荷载最不利组合考虑，支架各部分按构件进行相关计算及截面选型，支架设计做到安全可靠、经济合理。对于轻钢结构厂房屋面，为了

5、充分利用屋顶面积，增加光伏装机容量，光伏组件通过扣件与屋面压型钢板连接。用250Wp多晶硅普通电池组件加铝合金龙骨等附件重量为17.0kg/m²，组件方阵安装方式为间隔安装，此种安装方式可降低部分平均荷载，因此满足光伏组件铺设要求，结构做法见下图：5、彩钢板屋顶的力学要求以如图彩钢板的横截面为例：彩钢板截面的惯性矩:1)正应力校核：正应力公式为：式中受力情况及弯曲图如图所示：由上图可知最大弯矩出现在第一、第三的跨中截面上，弯矩（式中l为跨度）中性轴处的剪应力最大（y=0），其值为平均值的1.5倍，截面上下边缘的弯曲剪应力为零。弯曲剪应力沿截面

6、高度呈抛物线分布。6、彩钢板屋顶阵列要求混凝土楼体顶部配备彩钢板屋顶，彩钢板由C型钢骨架焊成，斜屋顶倾角27℃。校核在此彩钢板屋顶上铺设太阳能电池组件的安全性。一般屋面按不上人屋面计算选取屋面均布活荷载，屋面活荷载、积灰荷载、风荷载、雪荷载已包含其中。彩钢板的基本参数见表1：重量（采用0.5㎜彩板，聚苯密度15㎏/m3）表1厚度5075100150200250重量10.0010.4410.8911.7912.6913.59屋顶采用100㎜厚的彩钢板，重量取10.89㎏/㎡，彩钢板的均布荷载为108.9N/㎡。5）对屋面进行强度校核：简图如图所

7、示:正应力校核：横向支撑截面图如图所示：注：当梁的长度远大于梁的截面高度时，梁弯曲正应力的最大值远大于梁的最大弯曲剪应力值。故在一般的工程问题中，只对梁的正应力进行校核，而不计算梁的剪切强度。所以此项计算不用考虑剪应力的计算。综上所述，在此类彩钢板屋顶上架设太阳能系统横向符合机构力学强度要求。（2）对屋面进行刚度变形验算：