户用光伏发电系统

不同的屋顶安装光伏组件的方法也不一样，常见的安装方式包括附加型、压载型及桩基型。

如果屋顶属于彩钢瓦型式，一般都考虑附加型，直接将组件平铺在彩钢瓦上，尤其是一般彩钢瓦屋顶都没有女儿墙，采用平铺的型式防风效果最好，最为安全；另外彩钢瓦屋顶也有一定的倾角，虽然可能不是光伏发电对应的比较好的倾角，但加大倾角带来的改造成本也是需要综合考量的。

对于水泥屋顶，通常是纯平，常见的安装方式是压载型和混凝土基础桩基型，如图所示。

很多时候，建筑物业主不允许在混凝土平屋顶上钻孔，一方面是担心老建筑的强度，或者是不想改变屋顶的防水性能。这就是选择压载型或混凝土基础安装的原因。

压载型由于没有和屋顶做锚固连接，因此侧面可以考虑做防风处理，尤其是没有女儿墙的水泥屋顶。

混凝土基座的主要目的是确保即使在暴风雨季节，支架系统也能保持完好无损。它保证了良好的安装而不会导致屋顶漏水，还可以提高太阳能电池组件的效率，减少女儿墙对阳光的遮挡。

在平屋顶上采用平铺方式安装光伏组件，似乎是最想当然的方式，不仅安装量/面积可以最大化，还有可能将光伏作为屋顶顶棚使用，增加空间面积。

但事实上，在平屋顶上安装光伏，并不意味着您还应该将其倾斜度设置为0度，我们需要考虑很多因素，应避免平装，包括：

l 平铺组件容易积灰，积灰可能造成10％甚至30%的发电量损失；

l 清洗更不方便，积水不易流出；

l 与倾斜安装相比，发电量将减少；

l 投资回报期将更长；

l 可能无法靠自然降雨来去除积灰；

倾斜安装和纯平铺的光伏阵列发电量会有明显的不同，通过对一个11.2kWp太阳能系统进行仿真模拟，倾角分别为10度、5度和0度。

仿真结果表明，如果倾角为0度，则11.2kWp系统年发电量约为13,480.3kWh，而在5度倾角下，该系统一年发电量达到14,066.9kWh。而事实上，当倾角为10度时，该系统年发电量达到14,520kWh。

从结果中可以看出，每增加5度，系统每年增加500kWh的发电量（15度后，增加量会明显减少，超过优质倾角后反而会更低）。而且，上述仿真模拟还没有考虑低倾角安装时由于积灰而造成的发电量损失。

如果不愿意采用优质倾角来安装的话，安装倾角尽可能还是高一些。如果必须平铺，建议也将倾角设计在5-10度之间。对于平屋顶来说，5-10度的角度也已经足够平了，而对于彩钢瓦屋顶来说，一般都会留有3度以上的角度，相比增加倾角的额外成本来说，顺其自然、随坡就势也是很好的选择。

在太阳能系统的设计阶段，必须考虑当地可能出现的最大风速，尤其是在风速超过每小时180公里的地区。

不是五年一遇，十年一遇，光伏系统的寿命是25年，必须考虑50年一遇！

2021年4月底发生在江苏南通的台风足以说明一切，随着建筑质量的提升，对于南通地区的建筑也来说，几乎没有人会过多考虑到三十年前常发生的台风灾害，毕竟南通地区的台风，也就能对以前的平方、草屋、大棚带来点影响。

但发生在南通的那场大风，活生生地将屋顶的太阳能光伏、太阳能热水器都吹到了地上，台风期间造成十多人死亡，50年一遇毫不夸张。

普通的平屋顶太阳能发电系统可以承受160 km / h（十三级台风）的风速，但如果没有女儿墙挡风，阵列间没有考虑防风，局部区域因气流而造成的瞬间风速会远远超过实际的风速。

这时候对于支架的选型、结构设计、压载或混凝土基础强度设计必须依赖专业机构的建议，即便是彩钢瓦屋顶的平铺，也要有科学的分析。

积水在平屋顶上很常见。由于屋顶是平坦的，所以水无处可去，或者说排水变慢，在屋顶停留的时间会边长，因此，任何屋顶上的缝隙、孔洞都会变成积水的停留处。

此时，安装了光伏系统的平屋顶，由于支架安装和混凝土桩基安装时可能造成的防水层破坏，就成为平屋顶光伏最大的漏水风险。

如果是彩钢瓦屋顶，采用夹具安装要比在彩钢瓦上打孔要好；如果彩钢瓦不适合用夹具连接，采用结构胶粘结也是一种选择。

在水泥平屋顶上设计和安装光伏的挑战之一是现有建筑楼顶的各类机械装置，如室外空调机组、排水管、排气扇、通风设施、水箱、栏杆、屋顶结构、暖通系统和水管等等。

这些已有的设备，不仅影响了屋顶光伏的布局，影响了系支架间距和排列，还可能对光伏阵列产生阴影遮挡，或是影响到日后的运维。

有的设计人员会考虑在这些设施上方加装光伏，为设施遮风挡雨，但由此带来的另一个问题是高度设计要求和防风要求，以及运维的困难。

对于屋顶设施，只能因地制宜地开展设计，但这是屋顶光伏无法回避，必须重视的问题。

一般没有0度角的平铺安装，但低倾角确实是不能回避的问题，即便是水泥屋顶也会有这样的需求。

对于屋顶平铺光伏，优化设计后仍然可以获得优质发电能力，这可以通过不同的方式来完成。