一种热轧厂房屋顶分布式光伏电站组件布置设计方法技术

本申请公开了一种热轧厂房屋顶分布式光伏电站组件布置设计方法。该方法包括：1)收集资料；2)确定可用于光伏组件布置的屋面区域；3)对屋面情况复核验算；4)根据复核验算的结果，若荷载满足要求，则进入步骤5)，若荷载不满足要求，则项目是否进行结构加固，若采用加固措施，则再进入步骤5)，若不采用加固措施，则不满足建设条件，设计结束；5)确定满足光伏组件承载、屋面瓦安装条件的组件布置区域；6)确定用于组件布置区域S2；7)现场复核确定最终可用区域；8)组件布置设计；9)评估热轧工艺强热源辐射区域对屋面组件布置影响；10)根据评估结果，确定是否完成组件布置设计。由此，提高设计的准确性和施工及运维的便利性。的准确性和施工及运维的便利性。的准确性和施工及运维的便利性。

【技术实现步骤摘要】
一种热轧厂房屋顶分布式光伏电站组件布置设计方法


[0001]本申请涉及分布式光伏发电的
，尤其涉及一种热轧厂房屋顶分布式光伏电站组件布置设计方法。

技术介绍

[0002]我国钢铁行业碳排放量约占全国碳排放量的15％，是制造业31个门类中碳排放量最大的行业。随着生态环境部应对气候变化司向中国钢铁协发出《关于委托中国钢铁工业协会开展行业碳排放权教育相关工作的函》，继电力行业和建材行业后，钢铁行业成为第三个被纳入全国碳市场的重点企业。为实现“碳达峰”、“碳中和”目标，钢铁企业需要加速能源产业转型，应尽早实施降碳行动。
[0003]利用钢铁企业现有的厂房屋面资源，实现与太阳能光伏发电系统的有机结合，实现资源的充分合理利用，为企业创造新的经济效益，对钢铁企业的节能减排工作具有重要的现实意义。
[0004]钢铁企业热轧厂房屋顶分布式光伏电站组件布置于热轧厂房屋面上，组件布置设计容易受周围建筑物，屋面自身构筑物、屋顶设备、热轧工艺条件等复杂的环境条件影响。热轧厂房屋面环境的特殊性和复杂性，容易出现设计考虑不充分的情况，其直接导致设计与现场实际不符，系统发电效率与实测值偏差较大，出现返工、重新设计和无法满足设计性能保证值等问题。目前，钢铁企业厂房屋顶分布式光伏发电站的组件设计多是依据常规彩钢瓦屋面的设计经验，没有形成规范、系统的设计方法，且缺乏对热轧厂房屋面环境情况的全面了解，尤其是未充分考虑热轧工艺产线热源的热辐射对光伏组件布置的影响。目前，国内外并没有针对钢铁企业厂房屋顶分布式光伏发电系统完整、有效的设计方法。因此，提出一种规范、系统的设计方法用于指导热轧厂房屋顶分布式光伏电站组件布置设计十分重要。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本申请提供一种热轧厂房屋顶分布式光伏电站组件布置设计方法，保证光伏发电系统的正常高效运行，提高设计的准确性，最大化提高工程的经济性、施工及运维的便利性。
[0006]本申请提供一种热轧厂房屋顶分布式光伏电站组件布置设计方法，包括如下步骤：
[0007]1)根据项目所在地，收集包括热轧厂房图纸资料、太阳能资源和气象水文资料的历史资料；
[0008]2)根据所述历史资料确定组件形式和安装方式，拟定可用于光伏组件布置的屋面区域S0；
[0009]3)根据可拟安装光伏组件区域、组件安装方式及荷载情况、气象条件对屋面情况复核验算；
[0010]4)根据步骤3)复核验算的结果，若荷载满足要求，则进入步骤5)，若荷载不满足要求，则项目是否进行结构加固，若采用加固措施，则再进入步骤5)，若不采用加固措施，则不满足建设条件，设计结束；
[0011]5)确定满足光伏组件承载、屋面瓦安装条件的组件布置区域S1；
[0012]6)根据热轧厂房总图、建筑、结构、工艺资料条件，核减布置区域S1，确定用于组件布置区域S2；具体步骤包括：
[0013]6A)根据项目地方位、所在地纬度，计算障碍物的阴影系数和阴影方位角，绘制阴影区域；
[0014]6A)根据总图布置图纸资料，确定热轧厂周边构建筑物、加热炉烟囱的位置和尺寸，绘制阴影区域S1‑1；
[0015]6B)根据建筑图纸资料，确定热轧厂房屋面通风天窗、女儿墙、围栏尺寸及各厂房跨间的高差，绘制阴影区域S1‑2；
[0016]6C)根据工艺和结构图纸资料，确定热轧厂房屋面设备、工艺管道、通廊、排气管的尺寸及位置，绘制阴影区域S1‑3；
[0017]6D)根据建筑、结构图纸资料，确定屋面屋脊、天沟、厂房伸缩缝位置，组件布置时减去此部分区域S1‑4；
[0018]7)现场踏勘复核S2条件，核对现状，确定最终可用区域S3；
[0019]8)根据最终确定的可用区域S3进行组件布置设计，包括组件排布、逆变器布置、检修维护通道、电缆构筑物等设计；
[0020]9)通过分析热轧产线强热源辐射的特征分布，评估热轧厂房屋面环境温度的不利因素，确定热轧工艺强热源辐射区域对屋面组件布置影响情况；
[0021]10)根据步骤9)评估结果，若满足组件运行条件要求，完成组件布置设计，否则减去此部分不满足组件运行要求的组件，完成组件布置设计。
[0022]可选地，所述步骤1)中收集热轧厂房图纸资料包括：热轧厂区总图布置，结构设计总说明、屋面系统钢结构图，建筑设计说明、屋面平面图、建筑物立面及剖面图，工艺布置图，电气主接线、电气室布置、电缆通道布置。
[0023]可选地，所述步骤2)中根据热轧厂房彩钢瓦屋面特点、气候特征、太阳辐射的因素，组件采用单面带边框组件，安装方式采用沿屋面平铺方式，组件在彩钢瓦屋面上安装支架主要由夹具、导轨、中压块、边压块和螺栓等紧固件组成；所述组件安装支架包括至少两根通过彩钢瓦夹具固定安装在彩钢瓦瓦楞上的导轨，并且所述导轨与瓦楞垂直；所述组件布置采用纵向布置方式，即组件长边与导轨垂直，与彩钢瓦瓦楞平行。
[0024]可选地，所述步骤3)中风荷载、雪荷载和温度荷载按现行国家标准《建筑结构荷载规范》(GB50009
‑
2012)中50年一遇的荷载数值取值；按《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB50068
‑
2018)进行承载力校核和加固计算；按《建筑金属维护系统工程技术标准》(JGJ473
‑
2019)进行屋面彩钢板瓦校验。
[0025]可选地，所述步骤6A)中，阴影区域绘制布置包括：
[0026]a)根据已获取的当地纬度、物体相对平面高度h、物体形状进行分区统计，阴影分析计算时，根据北半球冬至日真太阳时上午9点至下午3点时段取时角ω＝45
°
，赤纬δ＝
‑
23.45
°
，所述时间为真太阳时；
[0027]b)物体在南北方向阴影长度计算公式为l＝h
·
s，
[0028]式中：h为物体相对平面高度，s为计算阴影系数，为项目地纬度，δ为太阳赤纬，ω为地方时角，即有
[0029]c)物体阴影与南北方向夹角的计算公式为：c)物体阴影与南北方向夹角的计算公式为：
[0030]式中，γ
s
为太阳方位角，α
s
为太阳高度角，为项目地纬度，δ为太阳赤纬，ω为地方时角。
[0031]即有
[0032]d)在物体一端，将上午9点阴影及下午3点阴影画出，即为这一端点的阴影区域，所述时间为真太阳时；
[0033]e)沿着物体方向平移到物体另一端，扫过的区域即为该物体的阴影区域。
[0034]可选地，所述步骤6A)中，采用光伏仿真软件对厂房屋面建模分析屋面确定屋面阴影区域。
[0035]可选地，所述步骤6)确定的组件布置区域S2为S1同时减去S1‑1、S1‑2、S1‑3、S1‑4区域，即为S2＝S1‑
S1‑1∪S1‑2∪S1‑3∪S1‑4。
[0036]可选地，所述步骤7)中，复核现场踏勘现场条件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热轧厂房屋顶分布式光伏电站组件布置设计方法，其特征在于，包括如下步骤：1)根据项目所在地，收集包括热轧厂房图纸资料、太阳能资源和气象水文资料的历史资料；2)根据所述历史资料确定组件形式和安装方式，拟定可用于光伏组件布置的屋面区域S0；3)根据拟安装光伏组件区域、组件安装方式及荷载情况、气象条件对屋面情况复核验算；4)根据步骤3)复核验算的结果，若荷载满足要求，则进入步骤5)，若荷载不满足要求，则项目是否进行结构加固，若采用加固措施，则再进入步骤5)，若不采用加固措施，则不满足建设条件，设计结束；5)确定满足光伏组件承载、屋面瓦安装条件的组件布置区域S1；6)根据热轧厂房总图、建筑、结构、工艺资料条件，核减布置区域S1，确定用于组件布置区域S2，具体步骤包括：6A)根据项目地方位、所在地纬度，计算障碍物的阴影系数和阴影方位角，绘制阴影区域；6A)根据总图布置图纸资料，确定热轧厂周边构建筑物、加热炉烟囱的位置和尺寸，绘制阴影区域S1‑1；6B)根据建筑图纸资料，确定热轧厂房屋面通风天窗、女儿墙、围栏尺寸及各厂房跨间的高差，绘制阴影区域S1‑2；6C)根据工艺和结构图纸资料，确定热轧厂房屋面设备、工艺管道、通廊、排气管的尺寸及位置，绘制阴影区域S1‑3；6D)根据建筑、结构图纸资料，确定屋面屋脊、天沟、厂房伸缩缝位置，组件布置时减去此部分区域S1‑4；7)现场踏勘复核S2条件，核对现状，确定最终可用区域S3；8)根据最终确定的可用区域S3进行组件布置设计，包括组件排布、逆变器布置、检修维护通道、电缆构筑物等设计；9)通过分析热轧产线强热源辐射的特征分布，评估热轧厂房屋面环境温度的不利因素，确定热轧工艺强热源辐射区域对屋面组件布置影响情况；10)根据步骤9)评估结果，若满足组件运行条件要求，完成组件布置设计，否则减去此部分不满足组件运行要求的组件，完成组件布置设计。2.根据权利要求1所述的一种热轧厂房屋顶分布式光伏电站组件布置设计方法，其特征在于：所述步骤1)中收集热轧厂房图纸资料包括：热轧厂区总图布置，结构设计总说明、屋面系统钢结构图，建筑设计说明、屋面平面图、建筑物立面及剖面图，工艺布置图，电气主接线、电气室布置、电缆通道布置。3.根据权利要求1所述的一种热轧厂房屋顶分布式光伏电站组件布置设计方法，其特征在于：所述步骤2)中根据热轧厂房彩钢瓦屋面特点、气候特征、太阳辐射的因素，组件采用单面带边框组件，安装方式采用沿屋面平铺方式，组件在彩钢瓦屋面上安装支架主要由夹具、导轨、中压块、边压块和螺栓等紧固件组成；所述组件安装支架包括至少两根通过彩钢瓦夹具固定安装在彩钢瓦瓦楞上的导轨，并且所述导轨与瓦楞垂直；所述组件布置采用
纵向布置方式，即组件长边与导轨垂直，与彩钢瓦瓦楞平行。4.根据权利要求1所述的一种热轧厂房屋顶分布式光伏电站组件布置设计方法，其特征在于：所述步骤3)中风荷载、雪荷载和温度荷载按现行国家标准《建筑结构荷载规范》(GB50009
‑
2012)中50年一遇的荷载数值取值；按《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB50068
‑
2018)进行承载力校核和加固计算；按《建筑金属维护系统工程技术标准》(JGJ473
‑
2019)进行屋面彩钢板瓦校验。5.根据权利要求1所述的一种热轧厂房屋顶分布式光伏电站组件布置设计方法，其特征在于：所述步骤6A)中，阴影区域绘制布置包括：a)根据已获取的当地纬度、物体相对平面高度h、物体形状进行分区统计，阴影分析计算时，根据北半球冬至日真太阳时上午9点至下午3点时段取时角ω＝45
°
，赤纬δ＝
‑
23.45
°
，所述时间为真...

【专利技术属性】
技术研发人员：何雄峰，殷洪顺，张亚伟，刘冠中，柯广，张立强，王纾淇，楚晨阳，赵凤英，
申请(专利权)人：中冶南方都市环保工程技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：