光伏發(fā)電系統(tǒng)在建筑供配電中的應(yīng)用

1、光伏發(fā)電系統(tǒng)在建筑供配電中的應(yīng)用摘要：進(jìn)入新時(shí)期以來(lái)，我國(guó)各項(xiàng)事業(yè)均快速發(fā)展，取得了十分理想的成績(jī)， 特別是電力行業(yè)以驚人的速度向前發(fā)展。目前，在建筑的供配電設(shè)計(jì)中加入光伏 發(fā)電系統(tǒng)需要從建筑的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段出發(fā)，將光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備同建筑結(jié)構(gòu) 融為一體。現(xiàn)代的民用建筑引進(jìn)光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備需要加強(qiáng)太陽(yáng)能發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)， 弱化其缺點(diǎn)，參考當(dāng)?shù)氐娜照諒?qiáng)度分布做好設(shè)計(jì)。重點(diǎn)注意區(qū)域之間的天氣差異 日照強(qiáng)度偏差問(wèn)題，解決因?yàn)槿照瘴詹怀渥阋鸬陌l(fā)電不穩(wěn)定的問(wèn)題。將光伏 發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用范圍延伸，加強(qiáng)太陽(yáng)能發(fā)電的安全長(zhǎng)效穩(wěn)定使用。關(guān)鍵詞：光伏；發(fā)電系統(tǒng)；建筑供配電；應(yīng)用引言利用現(xiàn)有建筑結(jié)構(gòu)本體受光表面建設(shè)太陽(yáng)

2、能發(fā)電系統(tǒng)，將電能供給建筑自身 使用，是解決建筑物能耗的有效途徑。對(duì)太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)用于建筑公共設(shè)施 系統(tǒng)進(jìn)行研究，具有重大的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。1 光伏并網(wǎng)發(fā)電優(yōu)勢(shì)太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電不僅能有效控制能源利用污染物排放，同時(shí)不會(huì)產(chǎn)生較 大噪音，達(dá)到國(guó)家對(duì)能源提出的降耗標(biāo)準(zhǔn)?？傮w來(lái)講，具有污染少、能耗控制好 環(huán)保效果明顯、安全性高等優(yōu)點(diǎn)。太陽(yáng)能本身能源豐富，這解決了光伏發(fā)電運(yùn)行 資源短缺的后顧之憂，并且拓展了可調(diào)整與控制的空間。太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電運(yùn) 行技術(shù)的應(yīng)用，以電網(wǎng)為載體，直接引入系統(tǒng)電能，儲(chǔ)能裝置隨之運(yùn)行，這樣不 僅能夠?qū)π铍姵厥褂昧繃?yán)格控制，同時(shí)也可以減少發(fā)電成本，為太陽(yáng)能光伏發(fā)電 取得

3、更理想的綜合效益。根據(jù)太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電實(shí)際情況，采用分布式接入為 因地制宜原則的實(shí)施創(chuàng)造有利條件，可自動(dòng)接入至電網(wǎng)，可靈活退出。這有效緩 解電力系統(tǒng)負(fù)荷過(guò)重的壓力，及時(shí)調(diào)節(jié)電網(wǎng)用電高峰，從穩(wěn)定性與可靠性等方面 對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。2 光伏發(fā)電系統(tǒng)在建筑供配電中的應(yīng)用聯(lián)網(wǎng)逆變器回路方式根據(jù)當(dāng)前我國(guó)并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)際情況而言，逆變器的設(shè)計(jì)以及并網(wǎng)帶 來(lái)的一系列控制問(wèn)題成為我國(guó)技術(shù)人員研究和需要攻破的技術(shù)難關(guān)。現(xiàn)階段，我 國(guó)主要存在 3 種聯(lián)網(wǎng)逆變器的回路方式：電網(wǎng)頻率變壓器絕緣方式、高頻變壓器 絕緣方式以及無(wú)變壓器方式。不同的是，高頻變壓器絕緣方式和無(wú)變壓器方式兩 種方式都具有檢測(cè)直接電流輸

4、送的功能，這一功能可以更全面地提高設(shè)備運(yùn)行的 安全。無(wú)變壓器方式是目前市場(chǎng)應(yīng)用最為廣泛的方式，其原因是該種方式成本較 低、尺寸、重量小，但是工作效率較高。此種回路是直接由升壓器將太陽(yáng)能電池 方陣的質(zhì)押電流提升到無(wú)變壓器逆變器所需要的電壓，然后通過(guò)逆變器將電流直 接轉(zhuǎn)換為交流，在此過(guò)程中，技術(shù)人員可以通過(guò)控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)聯(lián)網(wǎng)保護(hù)繼電器， 一旦出現(xiàn)異常情況，也可以通過(guò)手動(dòng)開(kāi)關(guān)直接將逆變器與電網(wǎng)進(jìn)行隔離，從而大 大保障了電網(wǎng)的運(yùn)行安全和工作人員的生命安全。高壓并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)的配電方案以某工程為例：高壓型并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)需要考慮設(shè)置一個(gè)光伏機(jī)房，光 伏機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)直流進(jìn)線柜、光伏并網(wǎng)逆變器、升壓變壓器、

5、環(huán)網(wǎng)出線柜等。系統(tǒng)的 運(yùn)作流程是首先由光伏電池發(fā)出直流電后，分散的直流電在附近的直流匯流箱處 作一次匯流，然后再輸送至光伏機(jī)房?jī)?nèi)的直流進(jìn)線柜，接著由逆變器轉(zhuǎn)為交流， 再通過(guò)升壓變壓器將電源轉(zhuǎn)至 10kV 后送至高壓配電房。因本項(xiàng)目是在地下二層 高壓配電房采用高壓專線集中計(jì)量的，因此轉(zhuǎn)換后的 10kV 電源需引至本大樓的 地下二層高壓配電房。因?yàn)檗D(zhuǎn)換到 10kV 后，電壓提高了，傳輸電流降低了，傳 輸?shù)碾妷航狄步档土?。因此即使由屋頂層引自地下層如此長(zhǎng)距離的情況下，所輸 送的電能也不成問(wèn)題，電能質(zhì)量及損耗在可接受范圍內(nèi)。光伏機(jī)房?jī)?nèi)需設(shè)置變壓 器、配電柜、大型光伏逆變器，需要較大的安裝空間，在一般的

6、標(biāo)準(zhǔn)樓層設(shè)置將 會(huì)影響正常辦公空間的使用，因此考慮將光伏機(jī)房設(shè)置在 29 層設(shè)備避難層，設(shè) 備避難層具有較大的安裝空間，將光伏機(jī)房設(shè)置在此處再適合不過(guò)了。光伏發(fā)電系統(tǒng)的供電負(fù)荷類別光伏發(fā)電應(yīng)用在建筑領(lǐng)域主要為照明和動(dòng)力負(fù)荷提供電力。在動(dòng)力負(fù)荷啟動(dòng) 時(shí)，會(huì)有啟動(dòng)電流沖擊系統(tǒng)，所以需要根據(jù)電機(jī)的啟動(dòng)沖擊容量來(lái)確定光伏發(fā)電 系統(tǒng)的發(fā)電容量。動(dòng)力負(fù)荷主要有新風(fēng)、空調(diào)、水泵和電梯等設(shè)備?？照{(diào)系統(tǒng)在 我國(guó)多數(shù)地區(qū)只在部分時(shí)間段運(yùn)行，這時(shí)光伏發(fā)電系統(tǒng)會(huì)進(jìn)入怠工狀態(tài)，新風(fēng)和 水泵系統(tǒng)也是一樣，如果無(wú)法保持高效運(yùn)轉(zhuǎn)，就會(huì)造成光伏發(fā)電利用率低下。因 此，在為動(dòng)力負(fù)荷供電時(shí)，除了光伏發(fā)電系統(tǒng)外，還需要接入市政大電網(wǎng)

7、并網(wǎng)運(yùn) 行，這樣才可以保障用電設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。獨(dú)立的光伏發(fā)電系統(tǒng)最適合為照明系 統(tǒng)進(jìn)行供電，在白天無(wú)法正常采光而需要覆蓋照明設(shè)備的建筑室內(nèi)區(qū)域，光伏發(fā) 電系統(tǒng)會(huì)發(fā)揮最大效率。而對(duì)于夜間室外景觀的照明需求，通過(guò)接入蓄電池把白 天產(chǎn)生的電能儲(chǔ)存后，在晚上提供照明使用，同樣有很好的效果。因?yàn)檎彰鞯男?求并不會(huì)受季節(jié)的影響，全年都有穩(wěn)定的應(yīng)用，使用光伏發(fā)電系統(tǒng)最為合適。2.4并網(wǎng)低壓配電箱的設(shè)置小型分散式光伏發(fā)電系統(tǒng)經(jīng)過(guò)逆變器整流后，轉(zhuǎn)換成AC380V 50Hz電源，光 伏電源需與正常電網(wǎng)之間設(shè)置合理的并網(wǎng)方式，保證電源的可靠運(yùn)行。小規(guī)模建 筑用光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)接入點(diǎn)一般選擇在低壓配電箱，在設(shè)備配電箱

8、進(jìn)線處設(shè)置 雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，當(dāng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的電量充足的情況下完全由光伏電源為該系統(tǒng) 下的負(fù)荷供電，當(dāng)陰雨天氣太陽(yáng)能發(fā)電量不足或者光伏電路發(fā)生故障不能正常供 電時(shí)，將供電電源切換到市電電源。該項(xiàng)目并網(wǎng)低壓配電箱安裝在樓頂機(jī)房外墻 上，配電箱一路進(jìn)線引自光伏發(fā)電系統(tǒng)逆變器，另一路進(jìn)線引自市電。當(dāng)光伏系 統(tǒng)發(fā)電量充足的情況下，引自光伏系統(tǒng)回路的進(jìn)線開(kāi)關(guān)處于閉合狀態(tài)，否則投切 到市電回路，使進(jìn)線開(kāi)關(guān)閉合，確保該配電箱進(jìn)線母排一直處于通電狀態(tài)。將配 電箱低壓出線分別引至一樓冷藏室、冷庫(kù)低壓供電回路和二至六樓室內(nèi)空調(diào)機(jī)各 供電回路為其供電。2.5光伏接線箱設(shè)計(jì)光伏接線箱內(nèi)安裝有直流斷路器、電涌保護(hù)器等設(shè)備

9、，它負(fù)責(zé)連接光伏陣列 中所有的光伏組件，在光伏發(fā)電系統(tǒng)維修和保養(yǎng)時(shí)負(fù)責(zé)分離電路對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù) 當(dāng)光伏發(fā)電系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)縮小受影響的范圍。在光伏箱中同時(shí)還需要安裝匯流 銅母排和端子，所有的光伏設(shè)備組件都需要經(jīng)過(guò)線纜連接到母排，并在母排前后 安裝隔離設(shè)備及短路防護(hù)設(shè)備，在安裝時(shí)需要把光伏接線箱安裝到方便檢修和操 作的區(qū)域，安裝在室外環(huán)境的光伏接線箱還需要有防水和防腐蝕的保護(hù)措施。2.6光伏發(fā)電系統(tǒng)的防雷設(shè)計(jì)光伏發(fā)電的防雷系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要是利用接地的方式。當(dāng)雷雨天氣出現(xiàn)雷電直擊 的現(xiàn)象的時(shí)候會(huì)瞬間產(chǎn)生大量的電流，處理這些電流的方式是利用接閃器將多余 的電流引入大地。電流流經(jīng)接地裝置呈現(xiàn)半球面形狀經(jīng)引下線和接地體分散的進(jìn) 入地下。遠(yuǎn)端地同室內(nèi)直流負(fù)荷設(shè)備會(huì)留有一定的寄生電容，再同工作接地位置 相連接的時(shí)候，無(wú)流遠(yuǎn)端地同工作接地之間會(huì)存在電位差異這是造成差模脈沖電 壓的原因。當(dāng)脈沖電壓值在設(shè)備的容許限度之上時(shí)會(huì)給設(shè)備造成毀滅性的破壞。 當(dāng)雷電產(chǎn)生的巨大電流順著引下線排入地線進(jìn)行釋放的時(shí)候，變壓器交流地以及 交流重復(fù)接地的電壓數(shù)值也會(huì)增長(zhǎng)，由此可見(jiàn)單相交流設(shè)備中也需要注意對(duì)地電 壓反擊的隱患。結(jié)語(yǔ)目前，光伏發(fā)電已經(jīng)成為人類利用太陽(yáng)能的最主要方式之一。光伏發(fā)電系統(tǒng) 由于自發(fā)自足，解決了傳統(tǒng)光伏并網(wǎng)系統(tǒng)存在的問(wèn)題，同時(shí)在電網(wǎng)故障時(shí)，太陽(yáng) 能可以