屋顶非晶硅光伏发电系统的高层住宅施工方法

高层住宅建筑屋顶非晶硅太阳能光伏发电系统施工工法

1.序言

1.1可再生能源是清洁能源，是指在自然界中可以不停再生、永续运用、取之不尽、用之不

竭的资源，它对环境无害或危害极小，并且资源分布广泛，合适就地开发运用，重要包括太阳能、

风能、水能、生物质能、地热能和海洋能等。

1.2无论是目前还是未来，太阳能都拥有广阔日勺市场前景。潜力无限的太阳能是一种清洁、

高效并且可持续H勺可再生能源。同步，使用太阳能也是一种明智的财务选择。如今，全球H勺光伏

太阳能供不应求，是增长最快口勺可再生能源之一。伴随机造工艺口勺高效化，光伏系统日勺成本将继

续下降。如今，光伏系统的价格已经是20年前的1/25o研究成果显示，太阳能在北方日勺气候条

件下更为有效。与高成本的化石燃料污染和全球温室效应相比，太阳能不仅使用范围广，并且更

经济。光伏系统在提供电力的同步，不会排放二氧化碳（CO2）。一块光伏组件在25年H勺有效有

效期内，可减少约7.5吨内碳排放量。综上所述，光伏太阳能发电H勺市场前景非常诱人。

1.3太阳能是永不枯竭H勺可再生能源，太阳内部不停进行着由氢聚变成氨的原子核反应一一

核聚变过程，不停地释放出巨大的能量，不停地向宇宙空间辐射。太阳能U勺运用方式重要有：光

伏（太阳能电池）发电系统，将太阳能直接转换为电能；太阳能聚热系统，运用太阳的热能产生

电能；被动式太阳房；太阳能热水系统；太阳能取暖和制冷。光伏系统在全世界为各个应用领域

提供清洁能源。从市区日勺摩天大楼到发展中国家或地区的偏远村庄。光伏发电可为多种家用电器

提供电力，包括计算机及通信设备、水泵和照明。应用光伏电力以节省成本口勺例子包括：小型草

坪灯、路灯、娱乐场所灯光、高速公路信号灯、警示灯及多种商用和家用H勺照明。实际上，光伏

发电系统可为任何领域供电，光伏发电技术属建设部10项新技术。由内蒙古巨华集团大华建安

企业承建施工H勺呼和浩特市巨华时代广场住宅项目工程中，在建筑物屋顶安装非晶硅太阳能光伏

发电系统获得了很好的经济效益和节能效果，并且结合工程特点和难点总结出本工法。

2.工法特点

光伏系统采用太阳能光伏电池单元转换效率为8%,峰值功率为48W的非晶硅电池组件，能

保证23年内输出功率基本保持不变，并能稳定使用23年。

2.1实用性

光伏发电系统在正常条件下，可认为生活区供应部分电力，在突发的供电中断时又可以作

为一种备用的电源，在电力紧张时作为调峰使用，供应基本的生活和工作用电。

2.2节省性

建筑在楼顶上，不占用宝货日勺工地资源，同步在施工过程中也不会有大的资源消耗。这既体

现了政府的节省型原则，也符合国家推进光伏发电技术的精神。

23环境保护性

采用的硅基薄膜太阳电池是在所有太阳电池技术中最为环境保护的一种产品。系统在使用

过程中不需要任何H勺原材料的补充，只要有阳光就会发电，同步，也不会产生任何的废气，废水

和噪音。

2.4先进性

太阳能发电及其有关的产业链条科技含量都是很高的，非晶硅薄膜太阳电池更是在这一领

域最先进的产品。

非晶硅薄膜电池模块同非晶硅、多晶硅电池模块相比，单位功率成本最低。在建设不用考

虑占地面积的荒漠电站的竞争中，不透明的非晶硅薄膜电池模块同其他品种的电池模块相比具有

最佳的性能价格比。

弱光发电性能

非晶硅薄膜电池模块弱光响应特性好，对阳光入射隹度规定范围最宽，散射光接受率高。这

一特性使其在薄云遮口或在风沙天气可以正常工作，运用此特性非晶硅薄膜电池模块可以制成室

内的散光装置，而老式的结晶硅电池模块在室内主线不能发电。

不受原材料口勺限制：硅原料的短缺致使全球光伏产业供需失衡，而本项目产品R勺生产不需要

晶体硅，不受原材料的|限制，从而成本也大幅度减少。

总的发电量多：由于以上原因，在投资相似的状况下，和老式的晶体硅电池相比，非晶硅

电池总的发电量多15%左右，从而弥补了其转化率低的缺陷。

与建筑结合得合适性：非晶硅薄膜电池颜色柔和、板面尺寸大，并且可以做成半透明的电

池组件，非常适合于用于建筑商。非晶硅太阳电池”勺本色已经同茶色玻璃的颜色同样，类似于老

式幕墙用的镀膜玻璃，可直接用做幕墙和天窗玻璃；非晶硅太阳电池可以制成与茶色玻璃同样的

效果，透光效果好，投影也十分均匀柔和，假如将太阳电池用作玻璃幕墙或天窗，选此类电池更

为适合。该产品是目前唯一口勺一种可以替代镀膜玻璃进入建筑H勺太阳能电池产品，可以用作建筑

的幕墙、天窗、中庭玻璃窗或观景窗，从而实现光伏发电和建筑房屋一体化。

2.5经济性。投入少，见效快，有助于节能减排。

3.合用范围

本工法合用于高层或无遮挡的多层建筑的屋顶太阳能的安装。

4.工艺原理

太阳能电池是通过使用半导体材料吸取太阳辐照，逐过•系列的物理反应，将太阳能转化为

电能的工具。将太阳能光电效应发电技术与建筑结合在一起，即是光伏建筑一体化。

图4.1太阳能光伏发电原理图

重要技术指标表4.1

序号项目原则

1空气渗透性能最高可达国标I级

2雨水渗漏性能最高可达国标1级

3风压变形性能最高可达国标I级

4遮阳系数0.2

5防雷等级国标H级

6交流输出电压220V±10%

7交流输出频率50Hz±0.2

8太阳能转换率8%

5.施工工艺流程及操作要点

5.1工艺流程

测量放线f埋件安装f钢骨架安装一光伏组件安装f线槽安装及布线f配电柜安装和线路

连接f电缆口勺敷设f监控系统安装f调试并网。

5.2操作要点

根据施工图纸测量放线定位。

安装埋件。

5.2.3钢骨架安装

焊接质量是关键,太阳能电池板支架基础与建筑屋面楼板钢筋混凝土紧密结合，做好防水处

理，支架用高强度槽钢与角钢用螺栓连接固定。

5.2.4光伏组件安装

由于工地不适宜长期贮存光伏组件，故在安装前须制定详细的安装计划，按序供货。太阳电

池、组件及方阵。为了使太阳电池在工程中应用，必须对“脆弱”口勺晶体硅片进行电气上日勺合理

连接和构造上日勺集成处理，使之成为便丁•搬运、贮存和拆装日勺光伏组件、或称为太阳电池板。太

阳电池按集成形式和规模的不一样，可做如下分类：单体太阳电池一太阳电池的最基本单元，简

称“电池片”，是产生电压和电流的基本材料,每个硅电池片的输出电压约0.5V,输出功率1〜

3W不等。

太阳电池组件或称光伏组件一由于电池片易损坏、电压低，为了保护电池片和提高工作电压，出

厂前还需要对电池片进行连线焊接和封装，以组装成由多种电池片串联而成的“太阳电池组件”

（简称“组件”），组件是构成最小实用型功率系统的基本单元。目前，每个太阳电池组件H勺输出

电压大概I7.5V左右，输出功率在40〜200W之间不等。

光伏方阵一在光伏发电系统中，将多种太阳电池组件组装在一起，其功率应满足系统负载的

需要，这样的发电装置集合体称为“光伏方阵”（简称“方阵”）。在大型光伏发电站里，为了便

于安装和进行能量处理，可以将规模过大的方阵提成多种较小的“子方阵”。方阵规模可以小至

只有一种组件，用于并网的方阵可以大到上十万个组件。太阳电池片、组件、电池板和方阵如图

（1）所示。

电池片到件电油板方阵

-1电池片、组件、和方阵

组件的串联和并联：太阳电池件组件同一般电源同样，也采用电压值和电流值标定。在充

足的阳光下40〜50W组件W、J标称电压是I2V（最佳电压I7V）,电流大概3Ao同蓄电池日勺串、

并联同样，根据需要组件同样可以组合到一起，得到不一样电压和电流口勺太阳电池板。组件串联

时电流值不变，电压将增长，相似的两个12V、3A组件串联接线后得到24V、3A系统，如图（2）

所示。组件并联时电压值不变，电流将增长，相似的两个12V、3A组件并联接线后得到12V、

6A系统，如图524（3）所示。太阳电池组件串联接线时，总电压等于每个单独组件电压之和,

串联接线欧I各组件电流相等。

12VM12V3A12V3A12V3A

-2串联太阳电池组件图-3并联太阳电池组件

太阳电池组件还可以采用混联接线方式，以使电池板或方阵获得所需要日勺电压和电流值。

为得到24V、6A口勺太阳电池板需要四个电池组件，将它们两两串联之后并联，如图一4所示。串

联接线时将一种组件的正极（+）连到另一种组件H勺负极（-）;并联接线时将两个组件的正极与

正极相连，负极与负极相连线。

-4混联太阳电池组件

单体太阳电池是光伏转换的最小单元，一般不能单独作为电源使用。为满足负较所规定的

输出功率，将光伏组件再通过串并联就形成了具有一定输出功率口勺光伏阵列。光伏阵列是光伏发

电系统的发电部分。由于光伏阵列所产生的电压为直流电压，且受到太阳光强度的太小而变化。

为了得到稳定的可供常规交流负载使用H勺交流电，一般采用控制器、逆变器、蓄电池等形成稳定

口勺光伏发电系统。

5.2.5线槽安装及布线

1、线槽安装规定，线槽应平整，无扭曲变形，内壁无毛刺，多种附件齐全，线槽接口应平整,

接缝处紧密平直，槽盖装上后应平整、无翘变形出线口的位置精确；线槽的所有非导电部分的铁

件均应互相连接跨接，使之成为一持续导体，并做好整体接地。

2、线槽内部配线规定：应消除槽内的污物和积水，线槽布防前应当对型号规格、程式及位置

与设计规定相符，在同一线槽内包括绝缘在内的导线面积总和应当不能超过内部截面积的40%。

3、电缆的布防应平直、不得产生扭绞。打圈等现象，不应受到外力的挤压和损伤。电缆在

布防前应在两端做好标签，以表明起始和终端位置，标签书写应清晰，端正和对的；电源线、信

号线、对绞线、光缆及建筑物内其他弱电系统日勺电缆应分离布放，各电缆间的最小距离应符合设

计规定。

4、槽内电缆应顺直，尽量不交叉、线不应溢出线槽、在电缆进出线槽部位，转弯处应绑扎

固定。垂直线槽布放电缆应每间隔1.5m处固定在电缆支架上，以防电缆下坠。

5.2.6配电柜安装和线路连接

1、配电柜安装所在变配电室环境应具有条件，规定室内洁净、安全。首先按施工图预制加

工的槽钢调直、除锈、刷防锈底漆。基础槽钢安装完毕后，将配电室内接地干线与槽钢可靠连接。

2、按图纸原理图检查配电柜上的所有电器元件与否相符，其额定电压和控制、操作电源电

压等必须匹配。配电柜箱体及箱内设备与各构件间的连接应牢固，箱体应与接地金属构架可靠接

地。

3、箱内接线包括分回路的电线与配电柜元件连接，弱电消防等控制回路导线的压接，箱内

接线总体规定为接线对时，配线美观，导线分布协调。

4、根据导线的功能、线径及连接器件的种类采用不一样的连接方式，重要分为与母线连接、

与断路器出线孔连接两种状况。与断路器连接H勺电线插入断路器日勺出线孔后，通过压紧螺丝固定，

多股线搪锡后才能连接。与母排连接H勺电线通过接线端子连接。

5、箱内接线之后，对配电箱内线路进行测试，重:要包括进线电缆的绝缘测度、分派线路的

绝缘测试、二次回路线路的绝缘测试。

6、线路绝缘测试前，应断开电缆两端的空气开关，照明开关、设备连接点等，经保证绝缘

测试成果精确无误。

电缆的敷设

1、电缆进场后，必须进行检查验收，检查电缆的外观、型号规格、电压等级、长度、合格

证。

2、电缆敷设时采用人力牵引，电缆要排列整洁，不得有交叉，拐弯处以最大截面容许弯曲

半径为准，不一样等级电压的电缆应分层敷设，高压电缆应敷设在上层。电缆弯曲两端均用电缆

卡固定。详细敷设时，分为如下几种部分：

①、光伏组件H勺线缆连接：光伏组件组件间的布线，使用4mm2的导线，光伏组件组件有两根电

缆引出，有正负之分，必须确认接线极性，将线缆引到集线箱内。

②、集线箱到逆变器的接线：集线箱内并联接线，并把组件串的编号标识在电缆上，按标识和图

纸进行接线。

③、逆变器到配电柜的布线：根据设计规定，将逆变器的输出电缆连接到并网配电柜，做好对应

的标识。

监控系统安装

监控系统按图纸，逆变器、数据采集器的接线端子标示以及温湿度传感器，光照强度传感器

等按安装位置接线，线路要和强电缆分离布放，规定分离距离应符合设计规定。

调试并网

1.并网光伏发电系统

与公共电网相联接且共同承担供电任务的太阳能光伏发电系统称为并网光伏系统。并网光

伏发电系统无需蓄电池储能设备，将电网作为储能单元，运用光伏阵列将太阳能转换成为直流电

能，通过并网逆变器将太阳能发出的直流电逆变成50赫兹、230/380伏的交流电并入电网。并网

系统由太阳能电池方阵、井网逆变器等构成，如图所示。并网光伏发电技术是太阳能光伏发电进

入大规模商业化发电阶段、成为电力工业构成部分的重要发展方向，是当今世界太阳能光伏发电

技术发展的主流趋势。

图并网光伏发电系统构成

在建筑物上安装光伏系统日勺初衷是运用建筑物日勺光照面枳发电，既不影响建筑物的使用功

能，又能获得电力供应；由于光伏系统安装在电网的顾客终端，不必额外输电投资，并且光照强

度与负荷强度一般是吻合的，有调峰功能，可谓一举多得。建筑光伏分为建筑附加光伏（BAPV）

和建筑集成光伏（BIPV）两种。建筑附加光伏（BAPV）是把光伏系统安装在建筑物口勺屋顶或者

外墙上，建筑物作为光伏组件H勺载体，起支承作用。光伏系统自身并不作为建筑的构成，换句话

说，假如拆除光伏系统后，建筑物仍可以正常使用。当然建筑附加光伏不仅要保证自身系统的安

全可靠，同步也要保证建筑日勺安全可靠。

2、调试流程：

①、线路检查

②、绝缘电阻检查

③、接地电阻检查

④、系统性能测试与调整

⑤、资料整顿编制

3、运行调试之前做好下列工作准备

①、应有运行调试方案，内容包括调试目口勺规定，时间进度计划，调试项目，程序和采用H勺措施

等；

②、按运行调试方案，备好仪表和工具及调试登记表格；

③、熟悉系统H勺所有设计资料，计算的状态参数，领会设计意图，掌握光伏组件组件，逆变器，

光伏发电系统工作原理；

④、光伏调试之前，先应对逆变器，配电柜，配电箱试运行，设备完好符合设计规定后，方可进

行调试工作；

⑤、检查太阳能光伏接线与否对口勺，逆变器、配电柜的接线与否对的；

⑥、检查太阳能光伏组件的二极管连接与否对的；

⑦、检查保护装置、电气设备接线与否符合图纸规定。

4、通信网络检测

①、检测逆变器到计算机旧啊RS485通信线与否通信正常。

②、检查光伏发电系统检测软件与否已经安装，与否可在计算机上正常启动使用；

③、检测计算机间的通信联接与否正常。

5、系统性能的检测与调整

①、启动系统设备，观测逆变器，配电柜与否正常工作

②、检查监控软件与否正常显示光伏发电系统发电量，电压，频率，C02排放量等系统参数

6.材料与设备劳动力组织

6.1施工机具配置

根据施工进度的规定，详细投入机械及设备状况如下表；

机械及设备状况如下表表6.1

序号机械或设备名称国别生产进场时间

产地能力

1水平仪中国良好动工时

2焊机中国良好动工时

3吊车良好动工时

4磨砂机中国良好动工时

5冲击电钻中国良好动工时

6注胶枪中国良好动工时

7小电钻良好动工时

8钾钉枪良好动工时

9切割机良好动工时

10万用表良好动工时

11割线工具中国良好动工时

12压线钳中国良好动工时

13剪线钳中国良好动工时

14扳手一套中国良好动工时

15螺丝刀一套中国良好动工时

16钳行电流表，温度计中国良好动工时

，7其他使用工具中国动工时

6.2施工所需材料

材料表表6.2

序号材料名称规格数量进场时间

1非晶祥太阳能原则电池板

2镀锌钢扁通柱60X40X3

3镀锌钢扁通梁60X40X3

4镀锌C型钢C60X30X25

5镀锌C型钢CI(X)X50X15X25

6镀锌方通80X40X3

63劳动力组织

劳动力计划表表6.3

序号工种数量工种数量

1管理人员5电工2

2焊工4调试工2

3安装工10机械工1

4一般工15

7.质量控制

7.1本T程太阳能光电设计与施丁均遵照如下规范和原则：

《公共建筑节能设计原则》(GB50189-2023)

《地源热泵系统工程技术规范》(GB50366-2023)

《采暖通风与空气调整设计规范》(GB5CX)19-2023)

《建筑照明设计原则》(GB50034-2023)

《都市热力网设计规范》(CJJ34-2023)

《太阳能电池组件参数测量措施》GB/T14009-92

《陆地用太阳能电池组件环境试验措施》GB9535

《非晶硅太阳能电池性能测试的一股规定》GB11011-89

《光伏器件第1部分：光伏电流一电压特性的测量》GB/T6495.1-1996

《光伏器件第2部分：原则太阳能电池的规定》GB/T6495.2-1996

《太阳能光伏能源系统术语》GB2297-89

《太阳能电池型号命名措施》GB2296-2023

《都市电力规划规范》GB50293-1999

《低压配电设计规范》GB50054-95

《公共建筑节能设计原则》DBJ14-036-2023

7.2质最保证措施

7.2』、工序控制

施工工序控制按技术交底、质量计划及必要R勺作业指导进行。技术交底要保证施工要点、难

点、质量规定施工员、安装工人明确，施工质量计划要明确安装各过程的安排和质量规定。必须

时工程部应编制对应的作业指导工人现场安装活动。安装按企业培训大纲规定进行必要的培训，

安装人员必须执证上岗。

7.2.2检查

质量部应对安装过程的检查过程的检查，编制书面U勺检查规定，质检员按按书面II勺检查规定

对安装过程进行检查，并做好检查记录，上道安装工序经检查合格后方可进行下道工序的安装，

经检查不合格H勺安装过程或项目安装过程中不合格的控制进行处理。

7.2.3质量控制程序

1).质量负责人

质检员负责按产品设计图、原则和技术规范编制安装工序质量检杳计划，由质量部经理审批,

审批后发有关人员，必须是抄送业主。

2).安装材料进场检查

进场材料有质检员负责进行外观和质量检测；验证合格后在送货单上签字。合格I向做好标识,

可用于安装。对验证不合格的材料、半成品，报企业处理。

3).安装工序自检

安装过程中，工程队根据作业指导书及打胶样板进行自检，并作必要H勺自检记录。

4.安装工序抽检

根据安装工序检查计划的他、规定，按《质量检查评估表》规定H勺检查项目的胶缝H勺外观对

比样进行检查，做好质量记录并作出等级评估后签字。评估成果经质量部经理同意，分部工程的

质量评估必须经主管品质的副总经理同意。

5).检查和试验设备

质量部对工地所使用的测量仪器和量距，应按计量器具H勺校准和管理规定，保证测量器具在

有效期内使用。

6).工地检查

工程安装前后两个星期前检查将要施工位置。

核算总包提供的每层楼的水平高度及建筑线日勺标高并告知总包处理任何错误。

施工前检查建筑构造及确认有无阻碍施工的问题。

现场施工之前先到现场实地复核建筑尺寸及定位，发现现场尺寸与图纸不一致时，立即告知

业主、总包，及时处理存在问题。

积极与总包单位协商，在工地预操、有通风及有遮挡的空间来寄存成品、半成品以及进行幕

墙现场安装，尽量减少成品和半成品H勺搬运。

安装过程中质量保证措施

项目经理及工程技术人员会同安装工程队必须读懂设计文献后根据施工现场的实际状况

对项H进行测量放线，确定基准，符合实际规定后方可进行安装施工。

每个环节施工过程中，检查员根据有关原则随时进行检查，并做好记录。发现不合格处安装队必

须立即纠正。

每个环节完毕后，有安装工程队进行自检，项目经理进行更检，并填写验收申请单，报检

查员验收。工程由企业验收合格后方可提请顾客验收，防止工程带有质量问题移交顾客。

8安全措施

坚持“安全第一，防止为主”的方针，努力提高我司R勺安全生产管理水平，搞好文明施工、

改善施工现场作业环境和劳动条件，实现安全、卫生、环境保护和现场安全文明面貌大改观。有

条不紊地组织安全生产，成立以项目经理为首的安全管理小组，建立一套安全管理体系。组织所

有施工人员学习和掌握安全操作规程和有关安全生产条例。

9.环境保护措施

9.1、发运到现场的材料，卸车时要轻拿轻放，杜绝材料人为损坏想象，并且及时清点并由专人

签字接受。发运单签字后返回企业，对不符之处规定增补所缺材料；

9.2、材料到达现场，应寄存在安全、敞亮、封闭的库房，按种类及规格堆放并做好产品标识，

指定专人保管，办理材料出、入库手续，做到常常检查。

9.3、工具管理由专人负责，每天借用的工具在收工时偿还。测量工具要定期检测，不容许不合

格的检具在工程上使用。所有的电动工具必须每天进行检查，到达完好无损的原则，随时理解工

具的完整程度，按照工程需要及时增补或维修。

9.4、及时清理现场，对现场多出或散落的多种工具、报废和多出H勺材料、机械设备和构建等及

时清理现场，按指定地点寄存；

9.5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、打扫和维护保养；

10.效益分析

10.1社会效益

伴随制造工艺R勺高效化，光伏系统日勺成本将继续下降。如今,光伏系统的价格己经是20年

前的1/25o虽然是商业电力企业，也正在寻求通过运用太阳能来构建更为稳定口勺成本构造。研究

成果显示，太阳能在北方的气候条件下更为有效。

10.2经济效益

光伏系统在提供电力U勺同步，不会排放二氧化碳(CO2)o一块光伏组件在25年的有效有

效期内，可减少约7.5吨的碳排放量。我国太阳能资源总体比较丰富，按照太阳辐照量的不一样,

划分为四类地区，前三类都可视为太阳能理想使用地区。呼和浩特市属于北纬40°地区，年日照

小时数到达2940小时，年平均口照率为66%,年辐射总量为5294MJ/m2,约相称190KG原则

燥/m2,属于三类地区即太阳能资源中等类型地区。每年可减排二氧化碳2490.1吨。直接经

济效益598万元。

10.3呼和浩特市是内蒙古自治区的首府都市，是全区政治、经济、科技、教育、文化中心。

呼和浩特位于阴山纬向复杂构造带中段，属呼包断陷盆地，土默川平原，海拔980〜1100米，具

有得天独厚H勺地理优势，地势平坦，属于二类光照资源区，光照资源丰富，地理位置优越。

呼和浩特市由于海拔高，气候干燥，日照时间长，太阳辐射强，光能资源很丰富，从太阳

总辐射的年变化看，呼市地区3〜8月，因空气干燥，大气透明度好，云量少，日照时数多，太

阳总辐射较强。以5月份太阳辐射量最大，为1994.26〜2097.7100KWh/m2,春季太阳高度

高，白天长，太阳