工業廠房光伏屋頂構造形態對發電效益的影響分析

摘要：光伏發電屬于一種新型發電形式，并對清潔可再生能源進行充分利用，避免污染環境，也傳統能源使用緊張問題。同時，工業廠房光伏屋頂構作為光伏發電的一種手段，其構造形態直接影響發電效益。基于此，主要分為3個方面，首先介紹工業廠房光伏屋頂構造形態，其次從光照接收效率、清潔效果、空氣對流效應、減少溫度效應等方面，闡述工業廠房光伏屋頂構造形態對發電效益所造成影響，最后利用案例展開進一步研究，目的就是充分說明工業廠房光伏屋頂構造形態的優勢，充分利用清潔型能源，實現良好的經濟效益，也希望給相關研究工作，提供一定參考。

關鍵詞：工業廠房""光伏屋頂""構造形態""發電效益

Analysis"of"the"Influence"of"the"Structural"Form"of"Photovoltaic"Roofs"in"Industrial"Plants"on"Power"Generation"Efficiency

CHEN"Huanting

Shandong"Hongao"Electric"Power"Technology"Co.，"Ltd.，"Ji’nan，"Shandong"Province，"250100"China

Abstract："Photovoltaic"power"generation"belongs"to"a"new"form"of"power"generation，"and"fully"utilizes"clean"and"renewable"energy"to"avoid"environmental"pollution，"which"is"also"a"problemnbsp;of"tight"use"of"traditional"energy."At"the"same"time，"the"photovoltaic"roof"structure"of"industrial"plants，"as"a"means"of"photovoltaic"power"generation，"directly"affects"the"power"generation"efficiency"in"terms"of"its"structural"form."Based"on"this，"this"article"is"mainly"divided"into"three"aspects."Firstly，"the"structural"form"of"photovoltaic"roofs"in"industrial"plants"is"introduced."Secondly，"the"influence"of"the"structural"form"of"photovoltaic"roofs"in"industrial"plants"on"power"generation"efficiency"is"elaborated"from"the"aspects"of"light"receiving"efficiency，"cleaning"effect，"air"convection"effect，"and"temperature"reduction"effect."Finally，"further"research"is"conducted"using"case"studies"to"fully"illustrate"the"advantages"of"the"structural"form"of"photovoltaic"roofs"in"industrial"plants，"fully"utilize"clean"energy，"and"achieve"good"economic"benefits."It"is"also"hoped"that"this"will"provide"some"reference"for"related"research"work.

Key"Words："Industrial"plant;"Photovoltaic"roof;"Structural"form;"Power"generation"efficiency

將工業廠房與光伏電站進行結合，形成工業廠房光伏屋頂構造形態，不僅可以對太陽能進行充分利用，還可以提升工業廠房的經濟價值。對此，在明確工業廠房光伏屋頂構造形態以后，需要從不同角度，對發電效益進行分析，了解工業廠房光伏屋頂構造形態所帶來的效益，促使自身價值得到充分發揮，并降低傳統能源的使用成本，提升對太陽能的利用效率。

1工業廠房光伏屋頂構造形態

工業廠房光伏屋頂構造形態主要包括單面傾斜屋頂、雙面傾斜屋頂、平面屋頂等，下面針對這三項內容，進行分析和闡述。

1.1單面傾斜屋頂

單面傾斜屋頂屬于常見的工業廠房光伏屋頂構造形態，以一面傾斜的屋頂構成，并且通過光伏組件獲取太陽能[1]。同時，單面傾斜屋頂構造形態相對較為簡單和實用，并且具有一定的經濟性，廣泛適用于工業廠房屋頂建設中。

1.2雙面傾斜屋頂

雙面傾斜屋頂在光伏發電方面，具有較高的利用效率，并且主要是在屋頂上面安裝兩面太陽能光伏板，這樣太陽光可同時照射兩面光伏板，對太陽能進行充分利用，避免產生能源消耗。另外，雙面傾斜屋頂可以根據實際情況、環境條件等，對傾斜角度進行調整，目的就是提升良好的發電效果[2]。

1.3平面屋頂

平面屋頂與單面傾斜屋頂、雙面傾斜屋頂構造形態有著很大不同，其以平面為主，沒有較為明顯的傾斜角度，主要包括平頂、輕微傾斜屋頂等類型，其中，平頂屬于屋頂平面結構，將混凝土、鋼材等材料作為主要承重結構，并且在承重結構表面覆蓋防水材料。同時，將光伏系統直接安裝于屋頂表面，利用支架進行固定，獲取和利用太陽能。另外，輕微傾斜屋頂略微存在傾斜的屋頂結構，一般情況下角度為5°～15°，但也需要結合光照條件進行調整，以此提升良好的發電效果。

2光伏屋頂構造形態對發電效益的影響

2.1光照接收效率

光照接受率效益相對較為明顯，主要因為不同工業廠房光伏屋頂構造形態，可以對太陽光對光伏屋頂的反射、折射、吸收等情況造成一定影響，并且結合情況，通過合理的調節，以此保證發電效果。同時，工業廠房光伏屋頂表面的平整度對光照接受率效益也會產生一定的影響，如果屋頂過于平整，光線折射和反射就會影響，可以將很多光線照射到光伏電池中，以此提升太陽能接受率[3]；如果工業廠房光伏屋頂表面平整度相對較差，光線折射和反射就會增多，光線無法直接照射到光伏電池中，影響發電效果。另外，太陽會根據時間推移產生一定的變化，所以需要根據太陽照射角度的變化，對工業廠房光伏屋頂的傾斜角度進行調整，目的就是保證太陽光可以直接照射到光伏電池，實現太陽能的收集和充分利用。但是，在工業廠房光伏屋頂傾斜角度調整期間，需要對傾斜角度進行嚴格控制，不能過大或過小，否則就會影響太陽光的折射和反射。

2.2清潔效果

在分析工業廠房光伏屋頂構造形態對發電效益影響分析期間，還可以從清潔效果展開，詳細內容如下。

由于工業廠房周圍環境相對較為復雜，甚至會存在大量的粉塵和污染物，這些粉塵和污染物會附著在表面，直接影響發電效率。然后，工業廠房光伏屋頂構造形態可以有效解決該項問題，具有良好的清潔效果，但需要結合實際情況，對屋頂傾斜角度和方向進行適當調整，這樣可以在降雨天氣中，清洗光伏電池和太陽能板表面污染物，確保光伏電池和太陽板表面的干凈度[4]。

在工業廠房光伏屋頂構造形態中，所使用的材質具有一定的清潔功能，可以適當地降低污染物和粉塵的附著物。同時，利用清潔型材料可以在降雨天氣進行清潔，取代人工清潔，降低成本。例如：可以在工業廠房光伏屋頂表面涂抹特殊涂層，從而對光線和雨水進行充分利用，以此清潔的作用。

2.3空氣對流效應

在工業廠房光伏屋頂構造形態設置期間，還應對空氣對流情況，并根據實際情況，進行合理調節，以此實現良好的發電效益。

需要做到對空氣流動進行充分利用，這樣可以避免熱量聚積，或熱量損失。同時，在工業廠房光伏屋頂構造形態設置期間，應結合實際情況，設置通風口和風道，有助于熱空氣流動，將新鮮空氣引入其中，以此營造良好的環境。另外，新鮮空氣的進入，可以適當降低光伏組件的問題，以此提升發電效果[5]。

需要結合實際情況，對工業廠房光伏屋頂傾斜角度進行適當調節，以此保證光伏發電的穩定性。另外，在工業廠房光伏屋頂構造形態設置期間，可以根據太陽能照射條件，在屋頂表面適當增加紋理，目的就是增加太陽光的散射性能，提升太陽能的吸收效率。

2.4減少溫度效應

結合工業廠房光伏屋頂構造形態，在光伏板表面增加散熱片和散熱管，這樣可以有效提升屋頂的散熱面積，以此減少溫度效應。同時，還可以在光伏板表面均勻涂抹散熱涂層，這樣可以適當增加光伏板表面的散熱性能，快速熱量散發出去，從而降低溫度。另外，可以將太陽能收集器進行充分利用，將收集的太陽能進行轉化，利用光伏組件進行發電，并且利用制冷機將熱能進行轉化，生成冷能，以此起到降溫的作用，也實現良好的發電作用，避免傳統發電存在的不足[6]。此外，通過利用太陽能收集器，可以避免可再生能源的流失，提升太陽能的利用效率，降低成本，并且由于傳統能源具有一定清潔性，對周圍環境也會造成較大影響，提升周圍環境質量。

3實例分析

以某工業廠房為例，從雙坡、多跨、多脊屋頂等方面，分析發電效益。

（1）從雙坡工業廠房光伏屋頂的角度來看，屋頂坡面以向東、西方向為主，并且兩側呈現傾斜狀態，可以明顯看出太陽光折射、反射、照射等相對較為均勻。另外，從三跨工業廠房光伏屋頂的角度來說，以南、北坡交替延伸為主，并且不會形成陰影遮擋。同時，對于多脊工業廠房光伏屋頂來說，以北坡垂直為主，并且太陽光遮擋相對較為明顯，所以，太陽光折射、反射和光照強度相對較差。

（2）工業廠房光伏屋頂構造形態影響發電性能。工業廠房光伏屋頂構造形態的不同，發電性能也不同（如表2所示），多脊工業廠房光伏屋頂發電量相對較大，尤其是每年8月。同時，為提升工業廠房光伏屋頂發電效益，可以對傾斜式工業廠房光伏屋頂構造進行充分利用，并從表1中可知，如果工業廠房光伏屋頂構造兩則為東西朝向，表面的太陽輻射強度不會大于傾斜角度，但是如果工業廠房光伏屋頂構造朝向北坡的話，這時太陽輻射強度就會相對較小[7]。另外，由于多脊工業廠房光伏屋頂可以結合情況安裝光伏板，所以發電量就會得到有效提升。但是，需要注意多脊工業廠房光伏屋頂存在太陽光遮擋，所以需要結合實際情況，對傾斜角度進行調整，以此保證良好的發電效果。

（3）結合實際需求，在工業廠房光伏屋頂安裝光伏板，可以適當增加太陽光照面積，并且與傳統發電模式相比，工業廠房光伏屋頂構造形態的發電效益較為可觀，有著明顯的提升[8]。所以，注重工業廠房光伏屋頂構造形態的設置，可以降低成本，實現良好的電效益，也解決傳統能源使用緊張的問題，避免給周圍環境帶來較大影響。

4結語

綜上所述，工業廠房光伏屋頂構造形態具有良好的發電效益，但是在工業廠房光伏屋頂構造形態設置期間，切記不能盲目，還需要結合實際情況，以及太陽光照情況，對傾斜角度和屋頂朝向進行調整，盡量避免做到陰影遮擋，以此實現良好的發電效益。另外，本文在研究工業廠房光伏屋頂構造形態發電效益期間，從不同角度發現，工業廠房光伏屋頂構造形態可以對太陽能進行充分利用，降低傳統能源使用效率，并且維護良好的環境，降低成本，實現良好的效益。

參考文獻

[1]楊雯爍，馬文勇，王彩玉，等.屋頂光伏對坡屋面風荷載影響研究[C]//中國力學學會結構工程專業委員會，遼寧工程技術大學，中國力學學會《工程力學》編委會，清華大學土木工程系，水圈科學與水利工程全國重點實驗室.第33屆全國結構工程學術會議論文集（第Ⅱ冊）.石家莊鐵道大學土木工程學院;河北省風工程和風能利用工程技術創新中心;石家莊鐵道大學省部共建交通工程結構力學行為與系統安全國家重點實驗室;隆基森特新能源有限公司;2024：5.

[2]樊建利.淺談工業廠房光伏屋頂構造形態對發電效益的影響[J].磚瓦，2024，（2）：89-91.

[3]陳威.光伏建筑一體化的屋頂電站設計與施工分析[J].電子技術，2023，52（8）：392-393.

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[5]楊美晴.屋頂光伏項目投資運營方案設計及效果評價研究[D].北京：華北電力大學（北京），2023.

[6]姜雷，胡憶南.工業廠房光伏屋頂構造形態對發電效益的影響[J].濟南大學學報（自然科學版），2022，36（2）：183-188，195.