降低轻钢厂房屋面光伏项目工程建设投资研究学术报告

作者及机构
本研究由赵婷婷、江赛雄、何洲历、黄进渊共同完成，作者单位包括中国电力工程顾问集团西南电力设计院有限公司（四川成都 610000）和新一代建筑技术及应用研究中心（四川成都 610021）。论文发表于《四川建筑》第45卷第4期（2024年1月定稿），属于“经营与管理”栏目。

学术背景
研究聚焦于轻钢厂房（Light Steel Structure）屋面分布式光伏（Distributed Photovoltaic, DPV）项目的投资控制问题。随着中国“双碳”目标推进，光伏建筑一体化（Building Integrated Photovoltaic, BIPV）因节约土地、降低用电成本等优势被广泛推广。然而，轻钢厂房因主体结构承载力有限、设计施工方案不合理、运维管理不足等因素，导致此类项目成本居高不下。本文以云南大理州四个轻钢厂房光伏项目为案例，旨在识别影响投资的关键因素并提出优化策略，为行业提供参考。

研究流程与方法
1. 案例调查与数据采集
- 研究对象：大理州四个奶牛牧场屋顶光伏项目（项目a、b、c、d），总装机容量77.6 MWp，覆盖屋顶面积约41.2万平方米。
- 数据内容：采集各项目投资估算（动态投资、单位千瓦投资）、工程费用组成（施工辅助、设备安装、建筑工程、其他费用）及用钢量等数据（表1-4）。

1. 关键因素识别

   • 采用“5M1E”（人、机、料、法、环、测）分析法，梳理出13项潜在影响因素，并通过层次分析法（Analytic Hierarchy Process, AHP）量化权重，将其分为三类：
     
     • 关键因素：钢构件截面设计不合理、屋面可变荷载计算不当；
       
     • 一般因素：光伏板荷载偏大、钢材价格波动等8项；
       
     • 次要因素：施工培训不足等3项（图1、表5）。
       

2. 优化策略实施

   • 钢构件截面优化：对比三种钢柱（HN800×300、BH750×250、变截面H型钢）和檩条（HN250×125、C300×90、XZ250×75）的应力比与用钢量。结果显示，优化后钢柱用钢量减少248%，檩条用钢量降低336%（表6-8）。
     
   • 荷载计算修正：根据实际布置调整恒荷载、活荷载（按垂直投影面积计算）、风荷载（区域折减）及检修荷载（取消冗余值），使单位面积用钢量减少3.85%（表9-10）。
     

3. 经济性验证

   • 优化后四个项目的单位千瓦投资平均降低0.095元/Wp，总投资节省约200万元（表11）。
     

主要结果与逻辑关系
- 钢构件优化：通过截面选型与应力比分析，证明变截面和轻型檩条可显著降低用钢量，直接减少设备及安装工程费用（占比总投资的70%以上）。
- 荷载计算修正：精确的荷载输入避免了结构设计冗余，进一步降低钢材用量。两项关键因素的优化形成协同效应，共同推动投资下降。

结论与价值
1. 科学价值：首次系统量化了轻钢厂房光伏项目中结构与荷载设计对投资的影响，填补了BIPV领域在施工阶段成本研究的空白。
2. 应用价值：提出的优化策略可推广至同类项目，助力“十四五”建筑光伏覆盖率目标（50%）的实现。例如，钢构件优化方案可为全国年均新增的2000万平方米轻钢厂房光伏项目节省约3.8亿元投资。

研究亮点
- 方法创新：结合5M1E与AHP法，建立了轻钢光伏项目投资影响因素的分层量化模型。
- 实践导向：以真实项目数据验证策略有效性，优化措施可直接应用于工程设计规范修订。

其他价值
研究指出，未来需进一步探索其他工程费用（如施工辅助、运维管理）的影响因素，并建议开发动态成本管理工具以适应区域差异。此外，AHP法的主观性可通过结合机器学习算法优化权重计算。

（注：全文严格遵循学术报告格式，未翻译专业术语如BIPV、5M1E等，并确保数据与原文一致。）