光伏建筑一體化.doc

光伏建筑一體化技術(shù) 目前光伏系統(tǒng)在建筑上的應(yīng)用主要有兩種方式，即BAPV（附著在建筑上的光伏系統(tǒng)）和BIPV（光伏建筑一體化）。BIPV光伏建筑一體化，將光伏產(chǎn)品集成到建筑物上。單晶硅雙玻璃光伏組件作為一種建筑材料應(yīng)用在建筑上，集發(fā)電、隔音、隔熱、安全和裝飾功能為一身，使建筑物本身成為一個新型功能性建筑。隨著人們對綠色建筑認(rèn)識的加深，BIPV光伏建筑一體化將逐步取代常規(guī)BAPV的應(yīng)用。BIPV光伏系統(tǒng)，直接將太陽能電池與屋面建筑玻璃結(jié)合在一起，不僅避免了重復(fù)建設(shè)，節(jié)省了材料，而且減少了安裝工序，也無需額外用地或增建其他設(shè)施。既增加了屋面的透光性能，又起到裝飾和遮陽的雙重作用。在節(jié)約能源的同時，最大限度地體現(xiàn)建筑美學(xué)，踐行綠色設(shè)計(jì)理念。太陽能光伏組件的選擇光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由一系列的單晶硅雙玻璃光伏組件構(gòu)成，將光伏組件作為一種新型建材使用，是建筑物不可分割的一部分。而光伏組件的核心部件就是太陽能電池，它是一種利用光生伏特效應(yīng)將太陽光能直接轉(zhuǎn)換成電能的元件。光電轉(zhuǎn)換效率和制造成本是制約太陽能電池發(fā)展的兩個重要問題。目前太陽能電池均是以硅材料制造，可分為：單晶硅電池、多晶硅電池和非晶硅薄膜電池。晶體硅太陽能電池發(fā)展最早，技術(shù)成熟，性能穩(wěn)定，占太陽能電池總產(chǎn)量的90%，其高光電轉(zhuǎn)換效率是非晶硅太陽能電池?zé)o法比擬的。而單晶硅具有比多晶硅更高的光電轉(zhuǎn)換效率，技術(shù)更成熟,顏色均勻穩(wěn)定無色差、無花紋，市場份額更大，應(yīng)用更廣。根據(jù)目前市場現(xiàn)狀，由于硅材料的價(jià)格的大幅下降，晶體硅價(jià)格已基本接近非晶硅價(jià)格，因此，采用高效單晶硅太陽能電池具有更好的技術(shù)優(yōu)勢和品質(zhì)保證。太陽能光伏組件的成本分析目前單晶硅電池價(jià)格和非晶硅電池價(jià)格已基本相同。但由于單晶硅電池光電轉(zhuǎn)換率較高，非晶硅電池光電轉(zhuǎn)換率較低，單位面積下單晶硅電池功率能達(dá)到非晶硅電池的2倍以上。在總功率相同時，所需要的非晶硅電池面積將遠(yuǎn)大于單晶硅電池面積。如再計(jì)入光伏組件合成合成時所使用的其他材料，單晶硅組件的單價(jià)將低于非晶硅組件。在總造價(jià)相同的情況下，單晶硅組件能比非晶硅組件達(dá)到更高的總功率，年發(fā)電量更高。太陽能光伏組件的選擇綜上所述，單晶硅光伏組件的光電轉(zhuǎn)換效率最高，技術(shù)最成熟，性能最穩(wěn)定，無衰減，顏色均勻統(tǒng)一，價(jià)格也適中，國內(nèi)外的成功應(yīng)用案例最多。它是目前及今后光伏建筑應(yīng)用的主流產(chǎn)品，適合在光伏采光頂、光伏遮陽、光伏幕墻等多種形式的光伏系統(tǒng)中應(yīng)用，完全滿足建筑安全性能的要求。并網(wǎng)光伏系統(tǒng)原理概述并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽能電池組件、并網(wǎng)逆變器、匯線箱、線槽、直流配電柜、交流配電柜、電纜等，和一套數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成。白天陽光充足時，光伏組件將太陽能轉(zhuǎn)換成直流電，經(jīng)串并聯(lián)后接入?yún)R線箱和直流配電柜，達(dá)到后續(xù)設(shè)備的電氣性能要求后進(jìn)入逆變器，再經(jīng)過逆變器將直流電轉(zhuǎn)換成交流電，輸出給建筑物的負(fù)荷使用。采用用戶側(cè)并網(wǎng)方式，自發(fā)自用。陰雨天或夜晚無陽光時，光伏組件不產(chǎn)生電能或產(chǎn)生的電能不滿足負(fù)荷用電需求時刻由市電供電。并網(wǎng)光伏系統(tǒng)直接將電能并入電網(wǎng)，省去了昂貴的蓄電設(shè)備，將太陽能光伏發(fā)電作為市電的補(bǔ)充，也可對公用電網(wǎng)起調(diào)峰的作用。單晶硅雙玻璃光伏組件單晶硅雙玻璃光伏組件采用高效單晶硅太陽能電池片構(gòu)成。單晶硅雙玻璃光伏組件的特點(diǎn)：A：單晶硅雙玻璃光伏組件的室外表面采用太陽能專用的6mm厚低鐵超白鋼化玻璃，其透光率可達(dá)91%以上，既增加電池片對太陽能的吸收，又能滿足建筑物對玻璃強(qiáng)度的要求。B：單晶硅雙玻璃光伏組件采用8mm厚鋼化玻璃作為背面玻璃，大面強(qiáng)度能達(dá)到84MPa，具有很強(qiáng)的抗沖擊性能，也提高了建筑物的安全性能。C：中間封堵材料采用太陽能專用PVB膠膜。PVB膠膜具有良好的粘結(jié)性、韌性和彈性，具有吸收沖擊的作用，可防止沖擊物穿透，即使玻璃破損，碎片也會牢牢粘附在PVB膠膜上，不會脫落四散傷人；同時，PVB膠膜具有抗老化、高透過的特點(diǎn)，既提高了建筑物的安全性能，又保證了光電系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。D：所有玻璃都經(jīng)過二次均質(zhì)處理，最大程度地降低了鋼化玻璃的自爆率。并網(wǎng)逆變器逆變器輸出電壓和頻率與電網(wǎng)同步，電網(wǎng)斷電時系統(tǒng)自動啟動孤島保護(hù)，以免對維修人員造成傷害。逆變器的輸出頻率為50/60Hz，正常工作條件下偏差不超過2%。逆變器還具有以下保護(hù)功能：A：欠電壓保護(hù)：當(dāng)輸入電壓過低時，逆變器欠電壓保護(hù)動作自動關(guān)機(jī)。B：過電流保護(hù)：當(dāng)工作電流超過額定電流的50%時，逆變器過電流保護(hù)動作。C：輸出短路保護(hù)：在輸出短路時逆變器輸出短路保護(hù)動作。D：極性接反保護(hù)：輸入逆變器的直流極性接反時保護(hù)動作。對于小型或者大型分散并網(wǎng)式光伏電站，通常采用組串式逆變器，這種做法安裝方便，逆變器可以分散安裝，不受地理?xiàng)l件的影響。對于大中型光伏電站，如果使用小型的組串式逆變器，勢必?cái)?shù)量會很多，相應(yīng)的電纜、開關(guān)等電氣元件很多，故障點(diǎn)多，占地面積大。集中型逆變器在大中型光伏電站可以彌補(bǔ)小型逆變器的不足，具有如下優(yōu)勢：A：靈活的系統(tǒng)架構(gòu)，通過不同的匯流方式使進(jìn)入配電室的電纜數(shù)控制的最少，不需配置諸多橋架。B：使用三相功率模塊，使逆變器輸出380V交流電，頻率50Hz，正常情況下其偏差不超過2%，與電網(wǎng)相位一致同步運(yùn)行，直接連接到電網(wǎng)，不會因三相不平衡給電網(wǎng)帶來的負(fù)面影響。C：逆變器對每串光伏組件進(jìn)行監(jiān)控及數(shù)據(jù)分析，當(dāng)出現(xiàn)故障時迅速查出故障點(diǎn)，便于快速有效地維護(hù)；D：安裝方便，無需其它支架固定，直接放在地面上使用，占地面積小。每臺逆變器有MPPT最大功率點(diǎn)跟蹤系統(tǒng)，最大限度地提高發(fā)電量；可靈活配置光伏組串；具有過壓、短路、孤島、過熱、過負(fù)荷等完善的保護(hù)功能。匯線箱及線槽采用太陽能專用的MCB系列直流匯線槽。匯線槽內(nèi)置接線端子、斷路器、直流防雷模塊、PG11防水接頭以及相關(guān)附件。線槽順著屋面主體鋼結(jié)構(gòu)鋪設(shè)，再垂直向下敷設(shè)至高架層內(nèi)的馬道上，最后沿馬道進(jìn)入設(shè)備房，電纜很好的保護(hù)和隱藏在線槽內(nèi)。光伏組件的組串連線根據(jù)屋面情況，順著縱向線槽至橫向線槽再垂直向下到高架層內(nèi)。光伏系統(tǒng)低壓并網(wǎng)逆變器將直流電轉(zhuǎn)換后輸出三相380V交流電，直接與市電網(wǎng)連接，供負(fù)荷使用。用戶網(wǎng)并網(wǎng)，自發(fā)自用。白天用電高峰期也正是光伏發(fā)電的高峰期，系統(tǒng)供負(fù)荷用電，不足部分由市電補(bǔ)充。并網(wǎng)點(diǎn)裝有隔離開關(guān)，方便安裝于檢修。監(jiān)控系統(tǒng)為了更好的掌握整個系統(tǒng)的運(yùn)行狀況和故障檢測，采用一套監(jiān)控系統(tǒng)對整個光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與實(shí)時遠(yuǎn)程監(jiān)控。監(jiān)控系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)采集器、環(huán)境檢測儀（含風(fēng)速、輻照、溫度等）、電腦及監(jiān)控軟件等。監(jiān)控內(nèi)容：A：實(shí)時氣象狀況；B：光伏發(fā)電狀況及運(yùn)行參數(shù)；C：電源界面（直流側(cè)、交流側(cè)）；D：發(fā)電量。系統(tǒng)防雷、接地措施光伏屋面結(jié)構(gòu)與建筑物主體防雷系統(tǒng)可靠連接；所有布置的線槽金屬外殼與建筑物主體接地系統(tǒng)可靠連接；太陽能電池直流側(cè)均采用防雷電涌保護(hù)器。在太陽能電池方陣的匯線箱內(nèi)安裝一級防雷電涌保護(hù)器；并網(wǎng)逆變器交流輸出側(cè)有防雷、過壓、欠壓、漏電等多種保護(hù)。屋面陰影遮擋分析陰影遮擋來自兩個方面：A：周圍的建筑物、樹木和相鄰的光伏電池板（統(tǒng)稱為建筑物的陰影遮擋）；B：季節(jié)變化造成的陽光投射角度小而產(chǎn)生得陰影遮擋。兩者都可能影響太陽能發(fā)電量。前者在選擇安裝場所時應(yīng)盡量避免；后者是客觀存在的，要具體分析計(jì)算影響的大小，采取相應(yīng)的措施。光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用應(yīng)注意下列問題：A：應(yīng)充分了解當(dāng)?shù)貧庀髼l件、年均日照時間、月平均日太陽輻照量等可靠數(shù)據(jù)，這是立項(xiàng)的重要基礎(chǔ)。B：前期可行性研究必須進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，并結(jié)合設(shè)備造價(jià)、安裝費(fèi)用、電能聯(lián)網(wǎng)的預(yù)期效益與收入、政府的財(cái)政支持等因素進(jìn)行綜合評估。C：建筑物本身以及周邊環(huán)境情況，是提供光伏發(fā)電應(yīng)用的基本條