分布式光伏電站主要是屋頂光伏電站，建筑屋頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)、平面存在多樣化，基本可以分為混凝土屋面和彩鋼瓦屋面，陶瓷瓦屋面，很少的一部分其他類型屋面。由于建筑環(huán)境的復(fù)雜化和屋面的多樣化，在屋頂上建設(shè)光伏電站，方陣的設(shè)計(jì)考慮因素較多，本文針對(duì)部分屋面環(huán)境、方陣類型總結(jié)設(shè)計(jì)方法。

建筑物上的光伏電站由于建筑的多樣性，光伏電站的設(shè)計(jì)也存在多樣化設(shè)計(jì)。與建筑結(jié)合的光伏電站不僅要考慮光伏本身的發(fā)電特性，也要考慮電站建設(shè)后建筑的美觀性。針對(duì)屋頂上的光伏電站，BAPV，前后排陣列間距設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)屋面的方位角、坡度情況進(jìn)行針對(duì)性設(shè)計(jì)。

太陽(yáng)位置

太陽(yáng)的位置在地平坐標(biāo)系中，通常由太陽(yáng)高度角、方位角表示，如圖1北京市的太陽(yáng)軌跡圖由太陽(yáng)高度角、方位角、日期確定。計(jì)算方法如下：

冬至日真太陽(yáng)時(shí)9：00或15：00時(shí)（本文時(shí)間均指當(dāng)?shù)卣嫣?yáng)時(shí)）太陽(yáng)高度角和方位角是計(jì)算光伏陣列間距的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。冬至日太陽(yáng)在南回歸線，δ為-23.45°，09：00時(shí)的ω為-45°（下午為正），此時(shí)的太陽(yáng)高度角和太陽(yáng)方位角可有下式表示：

由太陽(yáng)的方位角、高度角和建筑物高度可以確定影子的長(zhǎng)度。假設(shè)一根細(xì)棒高度為單位高度，將影子分為南北和東西兩個(gè)分量，即得出影子南北方向和東西方向的陰影系數(shù)。

　　混凝土平整屋面光伏陣列間距設(shè)計(jì)

《光伏發(fā)電站設(shè)計(jì)規(guī)范》中給出平整場(chǎng)地光伏陣列不被遮擋的陣列中心間距計(jì)算公式：

平鋪屋面光伏陣列間距

當(dāng)彩鋼瓦屋面、陶瓷瓦屋面的光伏組件采用沿屋面自然坡度平鋪的安裝方式，前后排組件不存在陰影遮擋，因此無(wú)需考慮陰影遮擋問(wèn)題，可適當(dāng)設(shè)置500-600mm寬的檢修通道方便維護(hù)。

南北坡屋面光伏陣列間距

類型一：當(dāng)建筑坐北朝南，屋脊為正東西走向，建筑的方位角為0°。屋頂?shù)钠旅嬗晌菁瓜蚰?、向北均勻降低，且東西向?yàn)橥坏雀呔€，常見(jiàn)于坐北朝南的民用建筑或廠房的屋面。

建筑屋面坡度系數(shù)i為屋面最低與最高點(diǎn)的高度差（相對(duì)于水平面）與最低點(diǎn)、最高點(diǎn)之間水平距離之比。建設(shè)在屋面上的光伏陣列，前排陣列后端與后排陣列前端的高度差應(yīng)為

由上圖可看出，位于北坡的光伏組件若與南坡組件同一傾角，則光伏陣列的間距將根據(jù)坡度計(jì)算增大很多才可以避免規(guī)定時(shí)間內(nèi)陰影遮擋。

類型二：建筑方位角不朝向正南，偏東或偏西，即屋面的屋脊并不是正東西方向，有一定的方位角。對(duì)于此類建筑，光伏陣列間距如下計(jì)算：

　　東西坡屋面光伏陣列間距

類型一：當(dāng)建筑屋面是正東、正西坡度，光伏組件不是采用平鋪方式安裝，光伏組件與屋面之間有一定的傾角。后排的光伏組件受前排組件相對(duì)較高一端的影響。由于屋面本身存在坡度，所以需要考慮坡度對(duì)于屋面陰影的影響；坡度對(duì)于組件，就相當(dāng)于組件一端被抬高，因此陰影在向下傾斜的屋面上相對(duì)于平屋面得到延長(zhǎng)。

光伏組件間距計(jì)算的立體模型如下圖：

　　圖2正西坡屋面組件陰影立體分析模型

圖2為正西坡屋面光伏陣列陰影立體圖，其中點(diǎn)A為前排組件最高點(diǎn)，B為水平垂點(diǎn)，C為太陽(yáng)光線過(guò)A與水平面的交點(diǎn)，D為斜坡組件的下端與太陽(yáng)光線的交點(diǎn)，組件邊緣即將出現(xiàn)的陰影處。為了方便，采用虛線構(gòu)建水平面，即BCDFG多點(diǎn)構(gòu)成的東西坡屋面，光伏組件朝向正南布置時(shí)的間距計(jì)算公式，D為中心間距（D=BG長(zhǎng)度，D1=BC為組件的投影長(zhǎng)度，D2=GC為間距），D3為水平面AE光線投影長(zhǎng)度，D2=GC就為D3的南北分量。由于是向下斜坡，所以需要計(jì)算的相對(duì)高差是：

類型二：當(dāng)建筑屋面不是正東、正西坡度，而且光伏組件不是采用平鋪方式安裝，光伏組件與屋面之間有一定的傾角。根據(jù)上面公式，考慮建筑方位角來(lái)修正光伏組件朝向相對(duì)太陽(yáng)位置的相對(duì)方位角，以及屋面傾角修正對(duì)于斜坡陰影的影響。對(duì)于東坡應(yīng)考慮修正下午15：00時(shí)的太陽(yáng)方位角，對(duì)于西坡應(yīng)考慮修正上午9：00時(shí)的太陽(yáng)方位角。

　　圖3光伏建筑方位不朝向正南時(shí)組件布置

圖3建筑為建筑中的部分，光伏組件同類型布置，但建筑方位角不朝向正南，此時(shí)東坡應(yīng)為東偏北坡向（西坡為西偏南坡向），應(yīng)用建筑的方位角對(duì)此時(shí)太陽(yáng)的方位角進(jìn)行修正，前后排光伏組件的中心間距可采用以下公式計(jì)算：

總結(jié)

本文總結(jié)了建筑屋頂上光伏電站的幾種坡面安裝類型，在混凝土平面屋面上最佳傾角設(shè)計(jì)光伏陣列和在彩鋼瓦屋面上平鋪光伏組件，是最為常見(jiàn)的光伏建筑，其他幾種光伏組件的布置方式，在某些建筑中也會(huì)有采用，本文推導(dǎo)了相關(guān)的光伏陣列間距計(jì)算公式，供光伏同行參考。由于建筑的多樣化，本文還有一些特殊的建筑物未能考慮，比如拱形屋面、蛋殼式屋頂?shù)取?/p>