太阳能光电建筑介绍

　　1.1太阳能光电建筑的应用

　　太阳能光电建筑是指将光伏发电与建筑物相结合，在建筑物的外围结构表面上布设光伏器件产生电力，从而使“建筑物产生绿色能源”。 --- 建筑光伏一体化方案

　　光伏与建筑的结合有如下两种方式，都可以通过并网逆变器、控制装置与公共电网联接起来组成并网发电系统。

　　(1)一种是建筑与光伏系统相结合(如图1)，把封装好的的光伏组件(平板或曲面板)安装在居民住宅或建筑物的屋顶上，组成光伏发电系统;

　　(2)另外一种是建筑与光伏器件相结合(如图2)，是将光伏器件与建筑材料集成化，用光伏器件直接代替建筑材料，即光伏建筑一体化(BIPV)，如将太阳光伏电池制作成光伏玻璃幕墙、太阳能电池瓦等，这样不仅可开发和应用新能源，还可与装饰美化合为一体，达到节能环保效果，是今后的发展光伏建筑一体化的趋势。

　　1.2太阳能光电建筑的优点

　　从建筑、技术和经济角度来看，太阳能光电建筑有以下诸多优点：---建筑光伏一体化方案

　　(1)可以地利用建筑物屋顶和幕墙，无需占用宝贵的土地资源，这对于土地昂贵的城市建筑尤其重要;

　　(2)可原地发电、原地用电，在一定距离范围内可以节省电站送电网的投资。对于联网户用系统，光伏阵列所发电力既可供给本建筑物负载使用，也可送入电网;

　　(3)能地减少建筑能耗，实现建筑节能。光伏并网发电系统在白天阳光照射时发电，该时段也是电网用电高峰期，从而舒缓高峰电力需求;

　　(4)光伏组件一般安装在建筑的屋顶及墙的南立面上直接吸收太阳能，因此建筑集成光伏发电系统不仅提供了电力，而且还降低了墙面及屋顶的温升;

　　(5)并网光伏发电系统没有噪音、没有污染物排放、不消耗任何燃料，具有绿色环保概念，可增加楼盘的综合品质。

　　1.3光伏与建筑结合的几种安装方式

　　财政补贴将支持太阳能光电建筑一体化安装且发电主要用于解决建筑用能的项目，从项目类型上主要包括三类： ---建筑光伏一体化方案

　　一是建材型，指将太阳能电池与瓦、砖、卷材、玻璃等建筑材料复合在一起成为不可分割的建筑构件或建筑材料，如光伏瓦、光伏砖、光伏屋面卷材、玻璃光伏幕墙、光伏采光顶等;

　　二是构件型，指与建筑构件组合在一起或独立成为建筑构件的光伏构件，如以标准普通光伏组件或根据建筑要求定制的光伏组件构成雨篷构件、遮阳构件等;

　　三是与屋顶、墙面结合安装型，指在平屋顶上安装、坡屋面上顺坡架空安装以及在墙面上与墙面平行安装等形式。

　　2　并网发电系统设计方案介绍

　　2.1并网发电方式介绍

　　目前，太阳能光电建筑的发电系统设计容量可以从几千瓦到几百千瓦，甚至上兆瓦，由于的光伏与建筑结合形式各种各样，设备的选型需根据光伏阵列安装的实际情况(如组件规格、安装朝向等)进行优化设计，大致可分为两种并网发电方式。

　　(1)集中式并网发电

　　这种并网方式适合于在建筑物上安装朝向相同且规格相同的光伏阵列，在电气设计时，采用单台逆变器集中并网发电方案实现联网功能，如图3所示。

　　(2)分布式并网发电

　　这种并网方式适合于在建筑物上安装不同朝向或不同规格的的光伏阵列，在电气设计时，可将同一朝向且规格相同的光伏阵列通过单台逆变器集中并网发电，采用多台逆变器分布式并网发电方案实现联网功能，如图4所示。

　　2.2光伏阵列汇流的设计

　　为了减少直流侧电缆的接线数量，提高系统的发电效率，大型的光伏并网发电系统通常需要设计光伏阵列汇流装置，该装置就是将一定数量的电池串列汇流成1路直流输出。

　　太阳能光伏电站主要由光伏电池阵列、汇流箱、低压直流柜、逆变柜、交流低压柜、升压变压器等组成，后产生的高压交流直接并入电网。针对每个环节电力参数检测的需要，安科瑞公司推出了AGF系列光伏汇流采集装置、PZ系列直流检测仪表及ACR系列电力质量分析仪，分别应用于汇流箱、直流柜及交流柜中，并通过Acrel-2000 V8.0光伏发电监测系统实现后台集中监控。

　　2.2.1 　APV-M系列智能光伏汇流箱

　　在光伏发电系统中，数量庞大的光伏电池组件进行串并组合达到需要的电压电流值，以使发电效率达到佳。APV-M系列智能光伏汇流箱主要作用就是对光伏电池阵列的输入进行一级汇流，用于减少光电池阵列接入到逆变器的连线，优化系统结构，提高可靠性和可维护性。在提供汇流防雷功能的同时，还监测了光电池板运行状态，汇流后电流、电压、功率，防雷器状态、直流断路器状态采集，继电器接点输出等功能，并带有风速、温度、辐照仪等传感器接口功能供客户选择，装置标配有RS485接口，可以把测量和采集到的数据上传到监控系统。

　　2.2.1.1　产品特点

　　◆符合《CGC/GF002：2010》光伏方阵汇流箱技术规范

　　◆防水等级为IP65，满足室内外安装要求

　　◆测量元件采用霍尔传感器，隔离测量大16路输入

　　◆光伏熔断器，耐压DC1kV，熔断电流可选择

　　◆可选电压测量功能，高测量电压DC1kV

　　◆提供外部传感器输入接口，可测量辐照、温度、风速等

　　◆具有RS485通讯接口，使用Modbus-RTU通讯协议

　　◆多种供电方式(DC24V、AC/DC220V、DC880V)可选择，适用于家用屋顶太阳能或大型光伏电站应用

　　◆可根据客户需求配用国外ABB等厂家的光伏直流断路器，光伏直流熔断器、防雷保护器等等。

　　2.2.1.2　产品功能

　　◆光伏电池串开路报警，状态检测

　　◆带开关量输入，用于采集直流断路器、防雷器等输出空接点状态

　　◆带继电器输出，可以设定为点动方式，用于驱动直流断路器的自动分合闸

　　◆提供温度、辐照、风速等类型传感器输入接口

　　◆可输出DC24V电源给外部传感器供电

　　◆就地数码管循环显示每通道的输入电流，并具有自动关闭节能显示模式

　　2.2.1.3　技术参数

　　2.2.2 光伏电站电力监控系统

　　Acrel-2000 V8.0光伏发电监测系统是上海安科瑞电气股份有限公司针对太阳能发电系统开发的软件平台，可对太阳能光伏电站里的电池阵列、汇流箱、逆变器、交直流配电柜、太阳跟踪控制系统等设备进行实时监测和控制，通过各种样式的图表及数据快速掌握电站的运行情况，其友好的用户界面、强大的分析功能、完善的故障报警确保了太阳能光伏发电系统的*可靠和稳定运行。

　　2.2.2.1　光伏发电监测系统软件功能

　　●实时监测太阳能电池板的电压、电流及其运行状况

　　●防雷器状态、断路器状态采集与显示

　　●实时监控逆变器工作状态，监测其故障信息

　　●系统详细运行参数显示

　　●故障记录及报警

　　●具有电量累计、系统分析、历史记录功能

　　●简单易用的参数设置功能

　　●系统输出电流、电压，瞬时发电功率、累计发电量，CO2、SO2减排量

　　2.2.2.2　软件界面

　　系统运行主画面

　　监控系统提供功能选择画面，并对光伏阵列现场环境进行实时监测与显示，如室外温度值、湿度百分比、光照度及阵列表面温度值等;

　　汇流监测系统画面

　　监控系统可分区域实时监测各光伏阵列的充电电压及电流、蓄电池电压及温度等信息，并对故障点进行异常显示与报警提示;

　　逆变器监测画面

　　监控系统可绘制显示逆变器电压—时间曲线、功率—时间曲线等，直流侧输入电流实时曲线、交流侧逆变输出电流曲线，并采集与显示日发电量等电参量;

　　事件记录监测画面

　　监控系统可针对光伏发电现场的各种事件进行记录，如：通讯采集异常、开关变位、操作记录等，时间记录支持按类型查询，并可对越限报警进行更改设置;

　　曲线、棒图分析画面

　　监控系统对光伏发电的发电量可形成月棒图及年度棒图显示，并折算成二氧化碳、二氧化硫减排量值;并可查看太阳辐射强度趋势曲线、风速变化趋势曲线显示

　　3　光伏建筑一体化的应用案例

　　3.1上海临港新城兆瓦级光伏电站

　　3.2上海世博会园区中国馆和主题馆MW级光伏并网发电系统

　　3.3奥运鸟巢105kW光伏并网电站

　　3.4上海太阳能工程中心MW级光伏电站

　　3.5上海虹桥枢纽6.68兆瓦光伏电站

　　参考文献：

　　[1]江苏安科瑞电器制造有限公司产品手册.2011.10版.

　　[2]阳光电源股份有限公司产品手册