CN115288379A - 一种模块化彩钢瓦屋顶分布式光伏系统及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种模块化彩钢瓦屋顶分布式光伏系统及其施工方法，该系统包括最小的模块化的安装单元，包括预制光伏支架、预制光伏电缆、预制逆变器支架组成，施工方法替代传统光伏工程的现场测量、现场下料等模式，更改为在车间预制部分组件，在现场进行模块化简单的组装的模式，对人员专业素质要求降低，同时也极大地提供了施工效率，降低成本。

Description

一种模块化彩钢瓦屋顶分布式光伏系统及其施工方法
技术领域
本发明涉及分布式光伏工程建设领域，特别涉及一种模块化彩钢瓦屋顶分布式光伏系统及其施工方法。
背景技术
随着环境保护政策的推行，清洁能源得到了前所未有的应用。近年来，太阳能因其易得性、普遍性和清洁性，其利用迎来一个光辉时期。光伏发电安全可靠，无噪声，无污染排放，可方便地利用于光伏建筑集成，也得到了前所未有的应用。目前，国内外光伏系统装机容量日渐加大，而传统的分布式光伏系统结构方案相对固化，传统光伏建设项目施工方法也存在问题，其一般在工程施工过程中，将粗加工原材料，几乎全部为散件，运至现场，在项目地点由设计方施工单位进行现场加工下料并安装，受项目所在地因素制约较多，施工环境差，施工难度大，施工效率低下，成本较高。
发明内容
本发明的目的在于为彩钢瓦屋面光伏建设提供一新型模块化彩钢瓦屋顶分布式光伏系统及施工方法，施工效率高、耗时耗力少，成本低。
本发明为实现上述发明目的，所采用的技术方案是：
一种模块化彩钢瓦屋顶分布式光伏系统，它包括模块化的最小安装单元、光伏电缆、逆变器及逆变器支架组成，由多组最小安装单元构成阵列组成整个光伏系统，最小安装单元通过光伏电缆连接至逆变器，逆变器通过逆变器支架固定在屋顶彩钢瓦上，最小安装单元包括立柱、横梁、夹具、光伏组件，所述的横梁为截面为H形的梁体，上下端为凹口结构，凹口设置有挡沿，立柱用以支撑光伏组件，其上端通过T形螺栓与横梁下端挡沿连接，其下端通过夹具与屋顶彩钢瓦连接，光伏组件安置在横梁上方，光伏组件包括光伏板，光伏板的两端侧通过压块限位，压块通过拉紧螺栓与横梁上端连接。
进一步地，所述的压块包括中压块和边压块，中压块为倒凸形，边压块为阶梯形，压块中部通过拉紧螺栓与铝合金横梁连接。
所述的两个横梁为一组进行光伏组件的支撑，两个横梁的立柱为倒L形板，上端平板通过螺栓与横梁下端连接，两个横梁的立柱长度根据现场坡度需求，可设计长度不同，便于上方光伏板的倾斜度设置。
所述的夹具可选用角驰型夹具，铝合金材质，由两块夹板组成，两个夹板上分别对应开有两个连接孔，并通过两个连接螺栓穿过连接孔将两夹板连接固定。两个连接孔不是在同一水平线上，二者的连线与水平面之间呈6°的夹角，便于调整光伏支架的倾斜度；相应地，立柱下端设置两个连接孔位，连接孔位分别为横置长圆孔和竖置的长圆孔，便于安装角度调整。
所述的逆变器支架包括预制边架及连接横杆，连接横杆的两端与预制边架通过螺栓固定，预制边架包括支腿，支腿底部连接有夹具，连接横杆为平行设置的两根，用以挂装连接逆变器。其中预制边架在车架简单组装好，现场只需要安装固定在屋顶，安装连接横杆、逆变器即可。
一种新型模块化彩钢瓦屋顶分布式光伏系统施工方法：
步骤（1），现场勘察，将实际情况与图纸结合进行设计工作，根据设计情况统计出各类型支架所用数量、项目所用光伏电缆编号及长度、逆变器支架用量；
步骤（2）车间加工预制件：
在加工车间内根据设计需求加工好散件，组装好预制光伏支架和预制边架；利用设计图纸测量并编号完成的光伏电缆下线表，对光伏电缆进行预制，利用绕线机进行取定光伏电缆长度；
预制光伏支架包括组装在一起的横梁、前立柱、后立柱、中压块、边压块、夹具，预制完成后的光伏支架，多根横梁叠置在一起为一组装入木托进行固定，并使用打包带进行打包固定；预制逆变器支架包括连接在一起的支腿和夹具。
所述的螺栓连接部分的螺母均未拧紧，便于现场调整位置方便安装，并且每个螺栓或螺杆头部套上热缩管防止螺帽、垫圈零件的脱落，以利于预制光伏支架的长途运输。
上述的木托为两根平行的木架，每根木架包括底杆和固定在底杆上的多个矩形框，矩形框之间间隙为安置槽，安置槽与底杆垂直，安置槽的深度为叠置后多个横梁的总厚度，每两个安置槽为一组，分别安置对向设置的两打预制光伏支架组，组内两个安置槽之间的距离大于前后立柱的长度。
步骤（3），首先在彩钢瓦上安装预制光伏支架，其负责彩钢瓦屋面上光伏组件的支撑，通过夹具将预制光伏支架与彩钢瓦棱固定，然后利用压块部件将光伏板固定在预制光伏支架上，完成若干最小安装模块化单元的安置；
通过光伏组件自带光伏电缆或者车间预制的跨接光伏电缆将各最小安装单元的光伏板连接，组成将各光伏板发出的直流电通过直流电缆输送到逆变器或汇流箱中；
将预制逆变器支架上组装在支腿的夹具固定于彩钢瓦屋面上，然后将连接横杆安装到逆变器支架支腿上，将逆变器固定于横梁上，用于光伏组件发出的直流电转换为交流电。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1.此种方式将现场施工的部分工作量转移到车间内，现场使用工器具对原材料进行分割处理的过程转移到了车间内，车间相对于环境变换多端的现场，一则不安全因素少，其次施工条件好，有利于提高相应组件的施工效率。
2.该种模块化的光伏系统，可提前预制主要组件，现场施工过程中只需将预制好的光伏支架以预制边架上预装的螺栓进行紧固即可，没有经验的工人也可以更快的上手进行安装，简化了操作步骤，降低了工作难度，极大地缩减了施工时间。
3.原始物料在车间已进行统计预制，现场无需放置大量原材料，有利于原材料用量的控制，可有效降低成本。
附图说明：
图1为使用本发明产品的光伏系统最小安装单元结构示意图；
图2为图1中横梁处结构示意图；
图3为预制光伏支架结构示意图；
图4为立柱侧视结构示意图；
图5为压块的结构示意图；
图6为逆变器支架结构示意图。
1-横梁，2-立柱，3-夹具，4-压块，5-T形螺栓，6-拉紧螺栓，7-光伏板，8-彩钢瓦棱，9-支腿，10-连接横杆，21-长圆孔，41-中压块，42-边压块。
具体实施方式：
一种模块化彩钢瓦屋顶分布式光伏系统，它包括模块化的最小安装单元、光伏电缆、逆变器及逆变器支架组成，由多组最小安装单元构成阵列组成整个光伏系统，最小安装单元通过光伏电缆连接至逆变器，逆变器通过逆变器支架固定在屋顶彩钢瓦上，最小安装单元包括立柱2、横梁1、夹具3、光伏组件，所述的横梁1为截面为H形的梁体，上下端为凹口结构，凹口设置有挡沿，立柱2用以支撑光伏组件，其上端通过T形螺栓5与横梁1下端挡沿连接，其下端通过夹具3与屋顶彩钢瓦连接，光伏组件安置在横梁1上方，光伏组件包括光伏板7，光伏板7的两端侧通过压块4限位，压块4通过拉紧螺栓6与横梁1上端连接。
进一步地，所述的压块4包括中压块41和边压块42，中压块41为倒凸形，边压块42为阶梯形，压块4中部通过拉紧螺栓6与铝合金横梁1连接。
所述的两个横梁1为一组进行光伏组件的支撑，两个横梁的立柱2为倒L形板，上端平板通过螺栓与横梁1下端连接，两个横梁的立柱2长度根据现场坡度需求，可设计长度不同，便于上方光伏板的倾斜度设置。
所述的夹具3可选用角驰型夹具，铝合金材质，由两块夹板组成，两个夹板上分别对应开有两个连接孔，并通过两个连接螺栓穿过连接孔将两夹板连接固定。两个连接孔不是在同一水平线上，二者的连线与水平面之间呈6°的夹角，便于调整光伏支架的倾斜度；相应地，立柱2下端设置两个连接孔位，连接孔位分别为横置长圆孔21和竖置的长圆孔21，便于安装角度调整。
所述的逆变器支架包括预制边架及连接横杆10，连接横杆10的两端与预制边架通过螺栓固定，预制边架包括支腿9，支腿9底部连接有夹具3，连接横杆10为平行设置的两根，用以挂装连接逆变器。其中预制边架在车架简单组装好，现场只需要安装固定在屋顶，安装连接横杆10、逆变器即可。
逆变器较多或者有其他情况，需加装交流汇流箱进行汇流，逆变器与汇流箱通过交流电缆相连接，然后交流汇流箱通过出线电缆将电能输送到并网柜内。
一种新型模块化彩钢瓦屋顶分布式光伏系统施工方法：
步骤（1），现场勘察，将实际情况与图纸结合进行设计工作，根据设计情况统计出各类型支架所用数量、项目所用光伏电缆编号及长度、逆变器支架用量；
步骤（2）车间加工预制件：
在加工车间内根据设计需求加工好散件，组装好预制光伏支架和预制边架；利用设计图纸测量并编号完成的光伏电缆下线表，对光伏电缆进行预制，利用绕线机进行取定光伏电缆长度；
预制光伏支架包括组装在一起的横梁、前立柱、后立柱、中压块41、边压块4、夹具3，预制完成后的光伏支架，多根横梁叠置在一起为一组装入木托进行固定，并使用打包带进行打包固定；预制逆变器支架包括连接在一起的支腿和夹具。
所述的螺栓连接部分的螺母均未拧紧，便于现场调整位置方便安装，并且每个螺栓或螺杆头部套上热缩管防止螺帽、垫圈零件的脱落，以利于预制光伏支架的长途运输。
上述的木托为两根平行的木架，每根木架包括底杆和固定在底杆上的多个矩形框，矩形框之间间隙为安置槽，安置槽与底杆垂直，安置槽的深度为叠置后多个横梁的总厚度，每两个安置槽为一组，分别安置对向设置的两打预制光伏支架组，组内两个安置槽之间的距离大于前后立柱的长度。
步骤（3），首先在彩钢瓦上安装预制光伏支架，其负责彩钢瓦屋面上光伏组件的支撑，通过夹具将预制光伏支架与彩钢瓦棱固定，然后利用压块部件将光伏板固定在预制光伏支架上，完成若干最小安装模块化单元的安置；
通过光伏组件自带光伏电缆或者车间预制的跨接光伏电缆将各最小安装单元的光伏板连接，组成将各光伏板发出的直流电通过直流电缆输送到汇流箱或者逆变器中；
将预制逆变器支架上组装在支腿的夹具固定于彩钢瓦屋面上，然后将连接横杆安装到逆变器支架支腿上，将逆变器固定于横梁上，用于光伏组件发出的直流电转换为交流电。
此种方式将现场施工的部分工作量转移到车间内，现场使用工器具对原材料进行分割处理的过程转移到了车间内，车间相对于环境变换多端的现场，一则不安全因素少，其次施工条件好，有利于提高相应组件的施工效率；该种模块化的光伏系统，可提前预制主要组件，现场施工过程中只需将预制好的光伏支架以预制边架上预装的螺栓进行紧固即可，没有经验的工人也可以更快的上手进行安装，简化了操作步骤，降低了工作难度，极大地缩减了施工时间，降低人工成本；原始物料在车间已进行统计预制，现场无需放置大量原材料，有利于原材料用量的控制，可有效降低成本。以某公司5.3MW分布式光伏电站项目为例，该种新型施工方式与传统施工方式相比，总成本降低了48.67万元，总施工工期由传统建设方式的45天降低到了24天，施工工期缩短了47%，并且光伏项目危险源由140项降低到了114项。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进在不付出创造性劳动前提下也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种模块化彩钢瓦屋顶分布式光伏系统，其特征在于：它包括模块化的最小安装单元、光伏电缆、逆变器及逆变器支架，由多组最小安装单元构成阵列组成整个光伏系统，最小安装单元通过光伏电缆连接至逆变器，逆变器通过逆变器支架固定在屋顶彩钢瓦上，最小安装单元包括立柱、横梁、夹具、光伏组件，所述的横梁为截面为H形的梁体，上下端为凹口结构，凹口设置有挡沿，立柱用以支撑光伏组件，其上端通过T形螺栓与横梁下端挡沿连接，其下端通过夹具与屋顶彩钢瓦连接，光伏组件安置在横梁上方，光伏组件包括光伏板，光伏板的两端侧通过压块限位，压块通过拉紧螺栓与横梁上端连接。
2.根据权利要求1所述的模块化彩钢瓦屋顶分布式光伏系统，其特征在于：所述的压块包括中压块和边压块，中压块为倒凸形，边压块为阶梯形，压块中部通过拉紧螺栓与横梁连接。
3.根据权利要求1所述的模块化彩钢瓦屋顶分布式光伏系统，其特征在于：所述的夹具可选用角驰型夹具，铝合金材质，由两块夹板组成，两个夹板上分别对应开有两个连接孔，并通过两个连接螺栓穿过连接孔将两夹板连接固定；两个连接孔不是在同一水平线上，二者的连线与水平面之间呈6°的夹角，便于调整光伏支架的倾斜度。
4.根据权利要求1所述的模块化彩钢瓦屋顶分布式光伏系统，其特征在于：所述的逆变器支架包括预制边架及连接横杆，连接横杆的两端与预制边架通过螺栓固定，预制边架包括支腿，支腿底部连接有夹具，连接横杆为平行设置的两根，用以挂装连接逆变器。
5.一种模块化彩钢瓦屋顶分布式光伏系统施工方法，其特征在于：它包括以下步骤：
步骤（1），现场勘察，将实际情况与图纸结合进行设计工作，根据设计情况统计出各类型支架所用数量、项目所用光伏电缆编号及长度、逆变器支架用量；
步骤（2）车间加工预制件：
在加工车间内根据设计需求加工好散件，组装好预制光伏支架和预制边架；利用设计图纸测量并编号完成的光伏电缆下线表，对光伏电缆进行预制，利用绕线机进行取定光伏电缆长度；
步骤（3），首先在彩钢瓦上安装预制光伏支架，其负责彩钢瓦屋面上光伏组件的支撑，通过夹具将预制光伏支架与彩钢瓦棱固定，然后利用压块部件将光伏板固定在预制光伏支架上，完成若干最小安装模块化单元的安置；将预制逆变器支架上组装在支腿的夹具固定于彩钢瓦屋面上，然后将连接横杆安装到逆变器支架支腿上，将逆变器固定于横梁上；
通过光伏组件自带光伏电缆或者车间预制光伏电缆将各最小安装单元的光伏板连接，组成将各光伏板发出的直流电通过直流电缆输送到汇流箱或者逆变器中。
6.根据权利要求5所述的模块化彩钢瓦屋顶分布式光伏系统施工方法，其特征在于：预制光伏支架包括组装在一起的横梁、前立柱、后立柱、中压块、边压块、夹具，预制完成后的光伏支架，多根横梁叠置在一起为一组装入木托进行固定，并使用打包带进行打包固定；预制逆变器支架包括连接在一起的支腿和夹具。
7.根据权利要求5所述的模块化彩钢瓦屋顶分布式光伏系统施工方法，其特征在于：预制光伏支架及预制边架连接部分的螺母均未拧紧，便于现场调整位置方便安装，并且每个螺栓或螺杆头部套上热缩管防止螺帽、垫圈零件的脱落。
8.根据权利要求6所述的模块化彩钢瓦屋顶分布式光伏系统施工方法，其特征在于：木托为两根平行的木架，每根木架包括底杆和固定在底杆上的多个矩形框，矩形框之间间隙为安置槽，安置槽与底杆垂直，安置槽的深度为叠置后多个横梁的总厚度，每两个安置槽为一组，分别安置对向设置的两打预制光伏支架组，组内两个安置槽之间的距离大于前后立柱的长度。
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