摘要：本文分析了屋面太阳能光伏并网发电系统安装施工的工艺原理、特点，并结合上海电机学院1.199MW光伏发电项目工程实例，系统地阐述了施工工艺和操作要点，对今后类似工程具有指导意义。
关键词：屋面；太阳能；光伏系统；电池；施工技术
1 工程概况
该工程位于浦东新区南汇新城橄榄路1350号（南汇党校附近）。本工程为上海电机学院1.199MW光伏发电项目安装，光能经过光伏组件，转换成直流电能，逆变器将直流电缆转换成380V的交流电，经过计量，并网开关等设备直接与10kV配电房内的0.4kV母线连接，并网。本工程安装内容包括屋顶混凝土基础安装，支架安装，光伏组件安装，屋顶防雷接地处理，逆变器安装，直流电缆敷设，交流电缆敷设，电缆沟开挖，配电房内并网柜，计量柜安装等。本工程质量标准必须全面达到国家标准及合同文件所要求的关于本工程的所有技术质量标准。
2特点
⑴在不占用土地资源的情况下，可以有效地利用建筑物的屋顶。⑵它可以就地发电，原地使用力，从而节省电站送电的投资，还可以送入电网。⑶光伏并网发电系统无噪声、无污染物排放、无燃料消耗、节能环保。
3工艺原理
将建筑与光伏系统结合起来，将封装好的光伏组件安装在建筑物的屋顶上，形成光伏发电系统。利用光伏阵列将太阳能转换成直流电，通过汇流箱输送到直流柜，通过逆变器将直流转换为交流电，然后通过变压器电压将变压器投入电网。
4工艺流程及操作要点
4.1安装前的准备工作
对于组件的安装，必须结合组建参数检查测试所有太阳电池组件，确保其参数值满足产品出厂指标。主要测试项目包括：短路电流与开路电压。选用工作参数几乎一致的组件安装到同一子方阵内；选用额定工作电流几乎一致的组件加以串联，必须完成组件接线盒上穿线孔的加工。
4.2施工工艺流程
图1施工工艺流程图
4.3夹具安装
在金属屋面上选择夹具固定手段对发电系统进行安装。因为金属屋面并不相同，则屋面波峰也就不相同，夹具安装手段也不相同，这就要相关人员加以专门的设计与定做。结合施工图对所有夹具的固定点加以明确。通常应用细铁丝放线对第一行两端夹具固定点加以明确，在金属屋面波峰上对夹具进行安装，再在夹具孔上对细铁丝进行固定。从拉直的细铁丝与固定间距在波峰上对夹具进行安装。对第二行夹具安装位置加以明确，在安装以上步骤在金属屋面波峰上对所有夹具进行固定。
4.4安装太阳能电池系统
4.4.1安装支架底梁
对于钢支柱的安装，通常为竖直安装，使之和砼较好的结合。在对槽钢底框进行连接时，应将其对角线误差控制在一定范围内（小于等于±10mm），对固定块和地梁加以检验。一旦发现前后横梁由于运输而发生了变形情况，必须及时校直前后横梁。主要内容为：（1）结合图纸对钢支柱的前后进行明确，焊接钢支柱底脚和基础预埋铁板，再进行防腐处理；（2）结合图纸对支柱间的连接杆进行安装，安装过程中应重视到连接杆必须把表面放于光伏站的外侧，且将螺丝拧到6分紧；（3）结合图纸对前后横梁进行明确；（4）在前后横梁生对前固定块与后固定块进行安装，严禁把螺栓紧固；（4）在钢支柱上放置前横梁与后横梁，与底横梁进行连接，借助水平仪调平调直底横梁，固定钢支柱与底梁；待对前后梁进行调平后，需对全部的螺丝进行紧固，通常将螺丝拧至8分紧，然后校正前后梁，待符合相关规范后应逐个紧固；（5）待结束整个钢支柱安装后，需使用水泥浆对砼接触面和钢支柱底加以填灌，确保两者无一丝缝隙。
4.4.2安装太阳电池组件杆件
对太阳电池组件杆件是否完好进行检查。结合图纸对太阳电池组件杆件进行安装。严禁把连接螺栓紧固，以此来确保支架的可调余量。
4.4.3太阳电池组件安装面的粗调
调整首末两根太阳电池组件固定杆的位置的并将其紧固紧。将放线绳系于首末两根太阳电池组件固定杆的上下两端，并将其绷紧。以放线绳为基准分别调整其余太阳电池组件固定杆，使其在一个平面内。预紧固所有螺栓。
4.4.4太阳电池组件的进场检验
太阳电池组件应无变形、玻璃无损坏、划伤及裂纹。测量太阳电池组件在阳光下的开路电压，太阳电池组件输出端与标识正负应吻合。太阳电池组件正面玻璃无裂纹和损伤，背面无划伤毛刺等。
4.4.5太阳电池组件安装
机械准备：对于太阳电池组件的运输，选择叉车进行，将其放置到方阵的行、列之间的通道上，以此来提高施工人员的工作效率。同时，在运输时，相关人员应避免碰撞到支架，也不可堆积过高。
对于太阳电池组件的运输及存储，必须轻搬轻放，严禁出现极大的冲击与振动，严禁横置重压。太阳电池组件的安装应自下而上，逐块安装，螺杆的安装方向为自内向外，并紧固太阳电池组件螺栓。安装过程中必须轻拿轻放以免破坏表面的保护玻璃；太阳电池组件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，做防松处理。并且在各项安装结束后进行补漆；太阳电池组件安装必须作到横平竖直，同方阵内的太阳电池组件间距保持一致；注意太阳电池组件的接线盒的方向。
4.4.6太阳电池组件调平
将两根放线绳分别系于太阳电池组件方阵的上下两端，并将其绷紧。以放线绳为基准分别调整其余太阳电池组件，使其在一个平面内。紧固所有螺栓。
4.4.7太阳电池组件接线
⑴根据电站设计图纸确定太阳电池组件的接线方式。（2）严格依据设计图纸标准对太阳电池组件进行连接。（3）当选择多股铜芯线进行接线前，必须对线头进行搪锡处理。（4）在接线过程中，严禁接反正负极，必须正确的进行接线；待完成每一串太阳电池组件的连接后，需对太阳电池组件串开路电压有没有准确加以检查，待连接准确后，对一块太阳电池组件的接线加以断开，以此来确保接下来的工序操作安全进行。（5）对太阳电池组件串和控制器的连接电缆进行连接，对电缆的金属铠装加以接地处理。
4.4.8方阵布线
对于组件方阵布线，必须采取固紧、支撑及防护等手段，依据设计图纸规范对导线预留余量的布线。选择多种颜色导线当作串联连接线、负极、正极，严格按照设计标准对导线规格进行选择。对于连接导线接头，选择镀锡截面超过6毫米的多股导线，并对铜接头进行安装，在组件接盒线打接头圈连接过程中，应选用截面小于6毫米的单芯导线，线头弯曲方向必须和紧固螺丝方向相同，每处接线端不可多于2根芯线，并在芯线与芯线见放置垫片，全部的接线螺丝必须拧紧。
待完成方阵组件布线后，必须严格依据施工图对布线有没有准确加以检查与核对。对于组件接线盒出口位置的连接线，必须向下弯曲，这样能够避免雨水进入到接线盒。方阵和组件连线所引出电缆，必须使用固定卡加以固定，也应将其绑扎于机架上。待完成方阵布线和检测以后，必须将全部接线盒盒盖盖紧；并将清晰的子方阵的编号标志、极性标志标注在方阵的输出端。
4.4.9方阵测试
测试条件为天气晴朗，太阳附近没有云，太阳总辐照度高于700W/m2。在测试周期内的辐照不稳定度必须小于±1％，严格依据有关标准计算辐照不稳定度，确保被测方阵表面的整洁干净。技术参数测试与要求：严格依据相关标准测试方阵的电性能参数；方阵的开路电压必须满足设计标准；方阵实测的最大输出功率必须高于每一个组建最大输出功率总和的百分之六十；方阵支撑结构和输出端之间的绝缘电阻必须高于50MΩ。
4.5安装变配电系统的逆变器与配电柜
4.5.1安装逆变器与配电柜
将包装箱打开，对逆变器与配电柜是否完好进行检查，对逆变器与配电柜每一个开关初始位置有没有符合相关规定进行检查，将全部的输入与输出开关进行断开；把主接线盒的方阵输入电缆分别连接到控制器的每个端子，把逆变器交流输出电缆与交流配电箱的输入端进行连接；对逆变器直流输入电缆与控制器负载输出端进行连接；对外电网电缆与交流配电箱的输出端子进行连接。
4.5.2敷设电源馈线
应依据设计标准对方阵电缆的规格与敷设路由进行选择。待馈电线从穿线管穿过以后，必须结合设计规范对管口加以防水处理；选择整段线料作为电缆与馈线，严禁在中间接头。将统一红蓝标志标注到电源馈线正负极两端，选用护套与胶带对已安装的电缆剖头加以封扎。
4.5.3通电检查
⑴通电试验
电压表与电流表的表针处于零位且无卡阻情况。闸刀和开关能够灵活的转换，密切的接触。严格依据有关标准选择熔丝容量的规格，且其标志正确。对于接线，必须正确，没有短路、碰地等现象，设备及机内布线对地绝缘电阻必须满足相关标准。
⑵通电试验的具体步骤
将防反充二极管设置到方阵输入回路。可以对方阵的开路电压及短路电流进行测试。确保输出电压的稳定精度满足设计标准。可对直流回路的电流监视信号加以提供。电源馈线的线间、线对地间的绝缘电坐必须在相对湿度小于等于80％时，选择500V兆欧表对绝缘电阻进行测量。确保每个电源馈线的电压降满足设计标准，确保方阵输出端及支撑结构之间的耐压强度、绝缘电阻满足设计标准。
4.6安装防雷接地
对于防雷接地的安装，具体步骤为：接地极安——装接地网——连接接地网。在立柱支架附近对地网进行布置，选择热镀锌角钢作为接地体。接地极一端加工成尖头形状，以便打入地下。选择整线、中间没有接头的绝缘电线作为接地线。接地线必须确保短路时能够热稳定，接地线的截面积必须大于等于6mm2，避雷器的接地线必须位于最为接近接地体的位置。焊接接地线、接地体的连接处，使用螺栓对接地线和设备进行连接。
选择热镀锌扁钢作为接地扁铁，牢固的焊接接地扁钢应垂直和接地体；对扁钢和立柱的底板进行牢固焊接，并做好防腐处理，主要选择防腐导电涂料。选用碎土作为回添土，严禁土壤中出现石块与垃圾。
4.7整体汇线
在进行整体汇线之前，必须对走线方向进行考虑，再向配电柜放线。选择双护套多股铜软线作为太阳电池组件连线，但完成放线后，应穿￠32PVC管。对于线管应横平竖直，选用色带将柜体内部的电线包裹成一个整体，从而确保美观性。将电池的空气开关关掉，对蓄电池连线进行连接，分开线的颜色。对太阳电池组件连线进行连接，必须先将开关断开，对控制器至逆变器的电源连接线进行连接。应结合移动直放站、太阳能电站的位置对负载线的地埋与架空方式加以明确。
对于电缆线的敷设，电缆穿过墙体、基础、道路时必须选择镀锌保护管，在正式敷设前必须对保护管加以外观检查，使用钢锯对线管进行切割，有效处理端口的毛刺。同时必须恰当的跨接管路，结合对应的管线直径对跨接线端面进行选择。
5 结语
太阳能的开发利用是当前乃至未来能源发展的焦点。在分析太阳能光伏发电系统特点的基础上，对太阳能光伏发电系统安装要点进行了分析和阐述。通过在屋顶上安装太阳能电池板光伏发电系统，取得了良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。应用前景极为广阔。
参考文献
［1］《光伏发电工程施工规范》GB50794-2012［S］
［2］电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范.GB 50168－92［S］
［3］电气装置安装工程接地装置施工及验收规范.GB 50169－92［S］
［4］屋面太阳能光伏并网发电系统安装施工技术应用［J］.陈旭炯.安徽建筑.2015-06-20
论文作者:钱文杰
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第14期
论文发表时间:2018/10/11
标签：组件论文; 方阵论文; 光伏论文; 逆变器论文; 夹具论文; 电缆论文; 紧固论文; 《建筑学研究前沿》2018年第14期论文;