家庭分布式光伏发电安装步骤

星星

硬件系统设计

图1-1 常见支架结构示意图

1. 支架材料的选择

(1)铸铁。铸铁是由铁、碳和硅组成的合金的总称。在这些核心中含碳量超过了在共晶温度时能保留在奥氏体固溶体中的量。碳素铸钢件由于铸态塑性和韧性低，不宜直接使用，而且在使用的过程中容易生锈，所以这里就不提倡使用铸铁。

(2)角铁。角钢俗称角铁，是两边互相垂直成直角的长条钢材。铸铁含碳量高塑性差，组织不均匀，焊接性很差，在焊接时一般会出现焊后产生白口，容易出现裂纹，易产生气孔等问题。而且考虑到长期使用的问题，在使用过程中也会生锈，所以这里也不予采用。

(3)镀锌角钢。镀锌角钢分为热镀锌角钢和冷镀锌角钢。热镀锌角钢也叫热浸镀锌角钢或热浸锌角钢。冷镀锌涂料主要通过电化学原理，保证锌粉与钢材的充分接触产生电极电位差进行防防腐。

镀锌角钢的优点：

处理费用低：热镀锌防锈的费用要比其他漆料涂层的费用低。

持久耐用：热镀锌角钢具有表面光泽、锌层均匀、无漏镀、无滴溜、附着力强、抗腐蚀能力强的特性，在郊区环境下，标准的热镀锌防锈厚度可保持50年以上而不比修补;在市区或近海区域，标准的热镀锌防锈层则可以保持20年而不必修补。

可靠性好：镀锌层与钢材间是冶金结合，为钢表面的一部分，因此镀层的持久性较为可靠。

(4)铝合金。铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多，铝合金的焊接性研究也随之深入。

铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢。铝合金的塑性好，可以加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗腐蚀性，工业上应用广泛，使用量仅次于钢材。一些铝合金可以采用热处理获得良好的力学性能、物理性能和抗腐蚀性能。

产品特性：艳丽多彩的装饰性、耐候、耐腐蚀、耐冲击、防火、防潮、隔音、隔热、抗震、易加工成型、质轻易搬运安装等等。

2. 常见屋顶的光伏支架连接方式

常见支架脚：支架支撑腿、支架连接件、支架钢材、配套支架电池板边压、配套电池板中压。

图1-2 支架支撑腿

图1-3 支架连接件

图1-4 支架钢材

图1-5 电池板配套边压

图1-6 电池板配套中压

3. 手动式焊接支架见图1-7。

图1-7 手动式焊接支架

4. 太阳能电池板间的连接构件见图1-8。

图1-8 太阳能电池板间的连接构件

5. 非焊接式支架与水泥墩间的连接见图1-9。

图1-9 非焊接式支架与水泥墩间的连接

6.非焊接式滑动支架的安装见图1-10。

图1-10 非焊接式滑动支架的安装

6. 可调支架见图1-11和图1-12。

图1-11 可调支架示意图

图1-12 可调支架实物图

3. 支架与固定物之间的连接

(1)支架与水泥墩的连接见图1-13、图1-14、图1-15

图1-13

图1-14

图1-15

(2)支架直接与地面连接见图1-16、图1-17、图1-18。

图1-16

图1-17

图1-18

(3)支架与顶棚(用胶泥粘接或扣件固定)连接见图1-19、图1-20、图1-21。

图1-19胶泥粘接

图1-20 扣件固定顶棚连接方式

图1-21胶泥粘接

三、支架的总体结构设计

1.在水泥屋顶浇筑水泥墩

通常在水泥屋顶浇筑水泥墩是最常见的安装支架的方式。

优点：固定，不破坏防水;

缺点：需要大量人工和耗时，水泥墩需要一周以上的固化养护时间，在水泥墩完全固化后才可安装支架，需要大量的预制模具。

2.预制水泥砖

优点：相对制作水泥墩省时，可提前定做配重水泥砖，节省水泥地埋件。

缺点：运输不方便，增加运输成本。

3.钢构连接

在支架的立柱底端做法兰盘，利用镀锌型钢将若干支架阵列连接在一起，五百千瓦甚至一个兆瓦以上为一个单位，利用支架阵列自重增加抗风性，只需在屋顶承重点做少数水泥墩，固定大型支架阵列。

优点：安装快捷简便，方便拆卸。

缺点：造价高，支架成本不少于一元每瓦。

4.彩钢瓦屋顶支架选用

彩钢瓦厂房安装简便，但是国产彩钢瓦寿命为10~15年，安装光伏电站后检修困难，隐患过多。彩钢瓦常见的有三种：直立锁边型、角驰型、梯形。对于直立锁边型与角驰型彩钢瓦，多利用彩钢瓦的波峰使用专用铝合金夹具固定支架导轨。彩钢瓦寿命为10~15年，承重在15~30千克每平方米，多采用平铺安装。如图1-22、图1-23、图1-24、图1-25所示。

图1-22 彩钢瓦屋顶铝合金夹具固定支架导轨

图1-23 彩钢瓦屋顶铝合金夹具固定支架导轨

图1-24 彩钢瓦屋顶铝合金夹具固定支架导轨

图1-25 彩钢瓦屋顶铝合金夹具固定支架导轨

四、硬件结构的安装

1.准备工作。经供电部门批准后，根据业主提供的场地面积或就地测量，太阳能电池板串并联，设计出合理的施工电路图，以及太阳能电池板、逆变器等规格参数的选择等。

根据场地的不同类型，设计太阳能电池板组阵的排列方式，一般选取N型、长方形等排列方式。一般家庭分布式光伏发电系统，采用系统全串联方式，一定要到市场购买正规的光伏系统设备。

2.连接支架。焊接支架或用滑动螺钉连接支架以刚性材料为主，一般结构为两个三角形和一个长方形构成的直角三棱柱状。支架用于放置太阳能电池板，使太阳能电池板倾斜一定的角度来获得比较大的光电转换效率，各个地方的最佳方位角、倾斜角请参考当地近十年气象数据和实际测量的经纬度。

3.地面固定。将焊接好的支架与被切割好的青石墩或者是水泥墩进行连接。水泥墩或青石墩固定于支架的四角或者其他的主要承重点上，并进行水平面找平，使太阳能电池板和支架稳定坐落于场地上。固定方式多采用膨胀螺丝连接或与预埋件焊接。

4.放置、连接太阳能电池板。将太阳能电池板放置于被固定好的支架上面，用普通的螺钉或铝合金扣件将支架与太阳能边缘连接，每块太阳能电池板至少用4个螺钉或铝合金扣件固定。

将太阳能电池板与支架安装固定好以后，将每一块太阳能电池板串联，通过汇流箱(一般用于大型分布式光伏发电站，小型家庭分布式光伏发电系统不用汇流箱)后，接入DC-AC逆变器，将太阳能电池板发出的直流电转化成交流电供给负载用电。

同时，逆变器与供电部门提供的双向表头相接，将余电上网(一般黑线接负极、红线接正极)。双向电表是在分布式光伏发电系统建成，并经供电部门验收合格后免费赠送的电能表(个别地方也可能需要自己花钱购买，具体请以现地规定为准)，它可以详细的记录太阳能电池板发的总电量以及上网电量。

5.检查。由整体到部分或由部分到整体检查各线头的连接，如有必要可以加塑料管等密封装置保护光伏电缆，检查各光伏装置之间的连接是否做到紧固可靠。如果我们的光伏发电系统电压超过人体安全电压，一定要做好防护措施。

防护措施大致有加装隔离网、给裸露线体加装绝缘护套、对光伏电池的金属边框进行可靠接地、金属支架进行可靠接地，以及其他相关设备进行可靠接地。