分布式屋顶勘察属于项目的前期工作，通过实地勘察并与屋顶业主进行交流，搜集相关资料，可为下一步技术方案的初步设计和项目投资收益的分析做好准备。实际勘察中可能会遇到各种不同的屋顶，同时业主也会提出诸如屋顶建设的可行性、装机容量、支架安装方法、投资收益、合作模式等技术和商务问题，文中基于个人实际勘察总结，主要以分布式电站中使用较多的彩钢瓦和混凝土工业建筑屋顶为对象，对勘察环节涉及到的相关技术内容从以下几个方面进行简单介绍：
1．环境因素评估
环境因素是光伏电站建设必须要考虑而且不能被忽视的重要问题，一般需了解项目地的气候情况（年温湿度、是否有暴风、暴雪、地震等），以及该工业厂房屋顶或者附近区域是否会有大量湿热气体或有弱酸弱碱气体的排放等，因为光伏组件本身对安装环境就有一定的要求，安装在不适当的环境中将会影响组件的可靠性，同时也给投资商乃至组件供应商带来不必要的损失和麻烦，比如不具有抗PID功能的组件安装在高温高湿地带，不做负极接地或虚拟接地保护处理的情况下容易在环境因素的诱发下产生PID问题，因此对环境做出评估后，在组件层面为了避免特殊环境对组件的长期可靠性带来影响，需要投资方或建设方和组件供应商双方进行沟通确认。图1为我国不同地区的气候分类图，这个分类是依据全世界广泛使用的柯本气候分类法，其中深绿色部分Cfa区域为夏季炎热型常湿温暖性气候，属于PID易发区，其次为Cwa区域。
图1 我国气候分区对比（来源: World Maps of Köppen-Geiger climate classification）
2. 屋顶信息采集和支架安装
屋顶信息的采集需要了解建筑屋顶的结构类型、建筑高度、建筑时间、使用年限、产权信息、屋面面积、朝向、方位角、屋顶通道、防雷带、周边交通等等，了解女儿墙高度或在组件安装区域将会产生阴影遮挡的建筑物高度等基本信息，相关尺寸可以通过实地测量或参考业主提供的建筑结构图纸和平面图纸，便于在初步设计时用于阴影计算，确定实际可安装面积。
对于钢结构彩钢瓦屋顶，一般都有一定的坡度，坡角较小（5°以内）的屋顶，因为晶硅类组件功率输出受辐照影响大就不太适合平铺，需要增大安装倾角，以提高组件的发电量，同时在雨天也利于组件的自清洁。而对于薄膜组件，自身弱光效应较好，在有限的屋面面积可以考虑平铺来提高装机容量。
另需了解彩钢瓦的类型，不同的类型决定了不同的支架安装方式，常见的如梯形和角驰三型，对于梯形彩钢瓦，如果不能夹持，则需要使用自攻螺钉进行打孔，在支架底座的安装过程中为了保障屋面防水可使用防水橡胶垫和自攻螺钉防水垫，如图2所示。而对于角驰三型，一般使用夹持件与彩钢瓦固定，不用担心防水性问题，如图3所示。对于已有一定年限的彩钢瓦，在组件和支架安装过程中，需要在主通道上铺设木板或组件的包装托盘，防止人工反复践踏对彩钢瓦屋面造成伤害。彩钢瓦固定件夹持的位置一般在檩条上，最好的位置是钢梁和檩条的交界点，屋顶勘察时应该结合现场情况并能想到这些问题，做到心中有数。
图2 梯形彩钢瓦支架底座的安装方法 图3 角驰三型彩钢瓦导轨安装方法
另外还需考虑屋顶的承载性能，要从图纸中了解钢梁之间的跨度及檩条之间的间距、檩条的规格、彩钢瓦的厚度、原建筑设计院提供的屋顶荷载值等等，考虑到在彩钢瓦屋顶上安装组件将增加屋顶结构的荷载，檩条是屋顶结构的直接承载部位，也是该屋顶结构中的薄弱部位，一般需把组件安装在承重钢梁处，减少荷载增加导致的檩条变形，后续需要对屋顶檩条进行载荷应力分析。对于导轨的安装，根据我们和支架厂商交流的经验，角驰三型彩钢瓦屋顶的檩条间距如果在1.2m以下，比如1m，那么彩钢瓦固定件和彩钢瓦固定后，可直接放置角度导轨安装光伏组件，可以不用额外增加方形导轨。如果檩条间距在1.2m以上（实际遇到的屋顶檩条间距大多在1.5m左右），且彩钢瓦单层厚度小于0.8mm，需要加方形导轨。彩钢瓦屋顶的安装倾角都较小，一般在15度以下，阵列安装倾角较小的，导轨的壁厚可以做的薄点，如果倾角增大，需要增加导轨的壁厚来增强其载荷能力。
对于水泥屋顶，支架和屋面的固定也是一个非常重要的工作，一般采用预制压块式或支架整体连接方案较多，压块方式需要根据屋顶载荷计算允许的压块尺寸重量、压块数量及压块前后左右的间距，组件和支架的安装需要满足屋顶所能承受的载荷且不能破坏屋面原有的防水层，而对于整体连接方案，女儿墙四周均需要和支架导轨固定连接，支架横向和纵向形成一个整体，重点要考虑支架的抗风能力，而且安装倾角不宜过大，图4和图5为实际工程中所使用的方法，事实上每个屋顶都有自己的特点，这就需要设计时根据勘察时屋顶的具体特点综合考虑，采用最合适的安装方案。
图4支架整体连接安装固定方法 图5 预制压块式安装固定方法
3. 接入条件
系统并网接入需要考虑企业负荷年用电量、配电房位置和用户变压器容量等情况，需要了解用户用电现状、未来用电预测、用电负荷曲线和峰谷平电价，如果企业用电量很小或已经被其他电站消纳，就近区域是否存在用电大户企业，这样优先采用自发自用余电上网模式在现行政策下收益较高，完全上网模式作为备选方案。现实情况中业主可能有多个厂房，且单个屋面使用面积较小，配电房通常也分散在某一栋或几栋厂房内，这种情况下一般都建议多点接入模式，一个厂房一个并网接入点或者两个邻近厂房方阵同时接入一台逆变器，再接入用户配电房380V低压母线处。如果配电房内没有空间放置逆变器、直流柜、并网柜等电气设备，配电房外就近处是否可规划一块土地用于安装户外房，当然土建基础的施工量会增加。初步确定逆变器、并网柜等电气设备的位置后，需要考虑汇流箱出线到配电房的走线方式和电缆敷设方式，原有电缆沟走线是否可行，根据建筑物的结构特点，从路线最短、造价最低、施工方便、布线规范等几个方面考虑。
4.屋顶略评
实际的屋顶是复杂多样的，首先需要评估屋顶能否用于建设，其次再考虑安装、设计优化及投资收益问题，特挑选以下几个屋顶作为例子进行简单分析和比较，各屋顶对比要点参考表2, 屋顶图片如图6所示。
（A）某水泥屋顶 （B）某水泥屋顶
（C）某彩钢瓦屋顶 （D）某彩钢瓦屋顶
图6 各种屋顶局部照片
从上可知，A屋面较老，屋面打膨胀螺栓可能会破坏原有的防水层，C屋面在未来几年内将面临彩钢瓦的更换，D屋顶需要防范PID问题，需要在系统端做好负极接地，另外高温高湿气体对组件的寿命也会有一定的影响，从屋顶整体状况对比来看园区内的B屋顶最适合建设光伏电站，然后我们在此基础上再考察负荷使用情况、电价水平、配电房位置、房产权等等，并与业主就商务合作上的相关问题进行交流，后续拟制初步的技术方案，包括气象资源分析、阴影计算、阵列布置、荷载计算、设备选型和配置、支架安装、接入方案和发电量模拟等等，并对投资项目进行经济评价，计算财务内部收益率、投资回收期和敏感性分析等指标，这些内容都将作为项目是否可行的重要评估依据。
总之，屋顶勘察涉及的内容较多，以上是个人不成熟的见解，还需要在实际勘察中积累更多经验，文中暂不赘述勘察期间的商务问题，另文再详细介绍。
作者简介：
陈建国，毕业于东南大学电子系，工学硕士，集成光波导技术研究方向，先后从事组件技术研发、小型光伏示范项目建设和国内大型金太阳项目工程建设等，现主要从事屋顶分布式系统设计和系统优化研究等工作。（E-mail：jianguo1217@163.com）
1．环境因素评估
环境因素是光伏电站建设必须要考虑而且不能被忽视的重要问题，一般需了解项目地的气候情况（年温湿度、是否有暴风、暴雪、地震等），以及该工业厂房屋顶或者附近区域是否会有大量湿热气体或有弱酸弱碱气体的排放等，因为光伏组件本身对安装环境就有一定的要求，安装在不适当的环境中将会影响组件的可靠性，同时也给投资商乃至组件供应商带来不必要的损失和麻烦，比如不具有抗PID功能的组件安装在高温高湿地带，不做负极接地或虚拟接地保护处理的情况下容易在环境因素的诱发下产生PID问题，因此对环境做出评估后，在组件层面为了避免特殊环境对组件的长期可靠性带来影响，需要投资方或建设方和组件供应商双方进行沟通确认。图1为我国不同地区的气候分类图，这个分类是依据全世界广泛使用的柯本气候分类法，其中深绿色部分Cfa区域为夏季炎热型常湿温暖性气候，属于PID易发区，其次为Cwa区域。
图1 我国气候分区对比（来源: World Maps of Köppen-Geiger climate classification）
表1 柯本气候分类说明
2. 屋顶信息采集和支架安装
屋顶信息的采集需要了解建筑屋顶的结构类型、建筑高度、建筑时间、使用年限、产权信息、屋面面积、朝向、方位角、屋顶通道、防雷带、周边交通等等，了解女儿墙高度或在组件安装区域将会产生阴影遮挡的建筑物高度等基本信息，相关尺寸可以通过实地测量或参考业主提供的建筑结构图纸和平面图纸，便于在初步设计时用于阴影计算，确定实际可安装面积。
对于钢结构彩钢瓦屋顶，一般都有一定的坡度，坡角较小（5°以内）的屋顶，因为晶硅类组件功率输出受辐照影响大就不太适合平铺，需要增大安装倾角，以提高组件的发电量，同时在雨天也利于组件的自清洁。而对于薄膜组件，自身弱光效应较好，在有限的屋面面积可以考虑平铺来提高装机容量。
另需了解彩钢瓦的类型，不同的类型决定了不同的支架安装方式，常见的如梯形和角驰三型，对于梯形彩钢瓦，如果不能夹持，则需要使用自攻螺钉进行打孔，在支架底座的安装过程中为了保障屋面防水可使用防水橡胶垫和自攻螺钉防水垫，如图2所示。而对于角驰三型，一般使用夹持件与彩钢瓦固定，不用担心防水性问题，如图3所示。对于已有一定年限的彩钢瓦，在组件和支架安装过程中，需要在主通道上铺设木板或组件的包装托盘，防止人工反复践踏对彩钢瓦屋面造成伤害。彩钢瓦固定件夹持的位置一般在檩条上，最好的位置是钢梁和檩条的交界点，屋顶勘察时应该结合现场情况并能想到这些问题，做到心中有数。
图2 梯形彩钢瓦支架底座的安装方法 图3 角驰三型彩钢瓦导轨安装方法
另外还需考虑屋顶的承载性能，要从图纸中了解钢梁之间的跨度及檩条之间的间距、檩条的规格、彩钢瓦的厚度、原建筑设计院提供的屋顶荷载值等等，考虑到在彩钢瓦屋顶上安装组件将增加屋顶结构的荷载，檩条是屋顶结构的直接承载部位，也是该屋顶结构中的薄弱部位，一般需把组件安装在承重钢梁处，减少荷载增加导致的檩条变形，后续需要对屋顶檩条进行载荷应力分析。对于导轨的安装，根据我们和支架厂商交流的经验，角驰三型彩钢瓦屋顶的檩条间距如果在1.2m以下，比如1m，那么彩钢瓦固定件和彩钢瓦固定后，可直接放置角度导轨安装光伏组件，可以不用额外增加方形导轨。如果檩条间距在1.2m以上（实际遇到的屋顶檩条间距大多在1.5m左右），且彩钢瓦单层厚度小于0.8mm，需要加方形导轨。彩钢瓦屋顶的安装倾角都较小，一般在15度以下，阵列安装倾角较小的，导轨的壁厚可以做的薄点，如果倾角增大，需要增加导轨的壁厚来增强其载荷能力。
对于水泥屋顶，支架和屋面的固定也是一个非常重要的工作，一般采用预制压块式或支架整体连接方案较多，压块方式需要根据屋顶载荷计算允许的压块尺寸重量、压块数量及压块前后左右的间距，组件和支架的安装需要满足屋顶所能承受的载荷且不能破坏屋面原有的防水层，而对于整体连接方案，女儿墙四周均需要和支架导轨固定连接，支架横向和纵向形成一个整体，重点要考虑支架的抗风能力，而且安装倾角不宜过大，图4和图5为实际工程中所使用的方法，事实上每个屋顶都有自己的特点，这就需要设计时根据勘察时屋顶的具体特点综合考虑，采用最合适的安装方案。
图4支架整体连接安装固定方法 图5 预制压块式安装固定方法
3. 接入条件
系统并网接入需要考虑企业负荷年用电量、配电房位置和用户变压器容量等情况，需要了解用户用电现状、未来用电预测、用电负荷曲线和峰谷平电价，如果企业用电量很小或已经被其他电站消纳，就近区域是否存在用电大户企业，这样优先采用自发自用余电上网模式在现行政策下收益较高，完全上网模式作为备选方案。现实情况中业主可能有多个厂房，且单个屋面使用面积较小，配电房通常也分散在某一栋或几栋厂房内，这种情况下一般都建议多点接入模式，一个厂房一个并网接入点或者两个邻近厂房方阵同时接入一台逆变器，再接入用户配电房380V低压母线处。如果配电房内没有空间放置逆变器、直流柜、并网柜等电气设备，配电房外就近处是否可规划一块土地用于安装户外房，当然土建基础的施工量会增加。初步确定逆变器、并网柜等电气设备的位置后，需要考虑汇流箱出线到配电房的走线方式和电缆敷设方式，原有电缆沟走线是否可行，根据建筑物的结构特点，从路线最短、造价最低、施工方便、布线规范等几个方面考虑。
4.屋顶略评
实际的屋顶是复杂多样的，首先需要评估屋顶能否用于建设，其次再考虑安装、设计优化及投资收益问题，特挑选以下几个屋顶作为例子进行简单分析和比较，各屋顶对比要点参考表2, 屋顶图片如图6所示。
表2 各屋顶对比情况（部分列出来作为参考）
（A）某水泥屋顶 （B）某水泥屋顶
（C）某彩钢瓦屋顶 （D）某彩钢瓦屋顶
图6 各种屋顶局部照片
总之，屋顶勘察涉及的内容较多，以上是个人不成熟的见解，还需要在实际勘察中积累更多经验，文中暂不赘述勘察期间的商务问题，另文再详细介绍。
作者简介：
