建筑光伏一體化方案
太陽能光電建筑介紹
1.1太陽能光電建筑的應用
太陽能光電建筑是指將光伏發電與建筑物相結合，在建筑物的外圍結構表面上布設光伏器件產生電力，從而使“建筑物產生綠色能源”。 --- 建筑光伏一體化方案
光伏與建筑的結合有如下兩種方式，都可以通過并網逆變器、控制裝置與公共電網聯接起來組成并網發電系統。
(1)一種是建筑與光伏系統相結合(如圖1)，把封裝好的的光伏組件(平板或曲面板)安裝在居民住宅或建筑物的屋頂上，組成光伏發電系統;
(2)另外一種是建筑與光伏器件相結合(如圖2)，是將光伏器件與建筑材料集成化，用光伏器件直接代替建筑材料，即光伏建筑一體化(BIPV)，如將太陽光伏電池制作成光伏玻璃幕墻、太陽能電池瓦等，這樣不僅可開發和應用新能源，還可與裝飾美化合為一體，達到節能環保效果，是今后的發展光伏建筑一體化的趨勢。
1.2太陽能光電建筑的優點
從建筑、技術和經濟角度來看，太陽能光電建筑有以下諸多優點：---建筑光伏一體化方案
(1)可以地利用建筑物屋頂和幕墻，無需占用寶貴的土地資源，這對于土地昂貴的城市建筑尤其重要;
(2)可原地發電、原地用電，在一定距離范圍內可以節省電站送電網的投資。對于聯網戶用系統，光伏陣列所發電力既可供給本建筑物負載使用，也可送入電網;
(3)能地減少建筑能耗，實現建筑節能。光伏并網發電系統在白天陽光照射時發電，該時段也是電網用電高峰期，從而舒緩高峰電力需求;
(4)光伏組件一般安裝在建筑的屋頂及墻的南立面上直接吸收太陽能，因此建筑集成光伏發電系統不僅提供了電力，而且還降低了墻面及屋頂的溫升;
(5)并網光伏發電系統沒有噪音、沒有污染物排放、不消耗任何燃料，具有綠色環保概念，可增加樓盤的綜合品質。
1.3光伏與建筑結合的幾種安裝方式
財政補貼將重點支持太陽能光電建筑一體化安裝且發電主要用于解決建筑用能的項目，從項目類型上主要包括三類： ---建筑光伏一體化方案
一是建材型，指將太陽能電池與瓦、磚、卷材、玻璃等建筑材料復合在一起成為不可分割的建筑構件或建筑材料，如光伏瓦、光伏磚、光伏屋面卷材、玻璃光伏幕墻、光伏采光頂等;
二是構件型，指與建筑構件組合在一起或獨立成為建筑構件的光伏構件，如以標準普通光伏組件或根據建筑要求定制的光伏組件構成雨篷構件、遮陽構件等;
三是與屋頂、墻面結合安裝型，指在平屋頂上安裝、坡屋面上順坡架空安裝以及在墻面上與墻面平行安裝等形式。
2 并網發電系統設計方案介紹
2.1并網發電方式介紹
目前，太陽能光電建筑的發電系統設計容量可以從幾千瓦到幾百千瓦，甚至上兆瓦，由于國內的光伏與建筑結合形式各種各樣，設備的選型需根據光伏陣列安裝的實際情況(如組件規格、安裝朝向等)進行優化設計，大致可分為兩種并網發電方式。
(1)集中式并網發電
這種并網方式適合于在建筑物上安裝朝向相同且規格相同的光伏陣列，在電氣設計時，采用單臺逆變器集中并網發電方案實現聯網功能，如圖3所示。
(2)分布式并網發電
這種并網方式適合于在建筑物上安裝不同朝向或不同規格的的光伏陣列，在電氣設計時，可將同一朝向且規格相同的光伏陣列通過單臺逆變器集中并網發電，采用多臺逆變器分布式并網發電方案實現聯網功能，如圖4所示。
2.2光伏陣列匯流的設計
為了減少直流側電纜的接線數量，提高系統的發電效率，大型的光伏并網發電系統通常需要設計光伏陣列匯流裝置，該裝置就是將一定數量的電池串列匯流成1路直流輸出。
太陽能光伏電站主要由光伏電池陣列、匯流箱、低壓直流柜、逆變柜、交流低壓柜、升壓變壓器等組成，后產生的高壓交流直接并入電網。針對每個環節電力參數檢測的需要，安科瑞公司推出了AGF系列光伏匯流采集裝置、PZ系列直流檢測儀表及ACR系列電力質量分析儀，分別應用于匯流箱、直流柜及交流柜中，并通過Acrel-2000 V8.0光伏發電監測系統實現后臺集中監控。
2.2.1 APV-M系列智能光伏匯流箱
在光伏發電系統中，數量龐大的光伏電池組件進行串并組合達到需要的電壓電流值，以使發電效率達到。APV-M系列智能光伏匯流箱主要作用就是對光伏電池陣列的輸入進行**匯流，用于減少光電池陣列接入到逆變器的連線，優化系統結構，提高可靠性和可維護性。在提供匯流防雷功能的同時，還監測了光電池板運行狀態，匯流后電流、電壓、功率，防雷器狀態、直流斷路器狀態采集，繼電器接點輸出等功能，并帶有風速、溫度、輻照儀等傳感器接口功能供客戶選擇，裝置標配有RS485接口，可以把測量和采集到的數據上傳到監控系統。
2.2.1.1 產品特點
◆符合《CGC/GF002：2010》光伏方陣匯流箱技術規范
◆防水等級為IP65，滿足室內外安裝要求
◆測量元件采用霍爾傳感器，隔離測量16路輸入
◆光伏專用熔斷器，耐壓DC1kV，熔斷電流可選擇
◆可選電壓測量功能，測量電壓DC1kV
◆提供外部傳感器輸入接口，可測量輻照、溫度、風速等
◆具有RS485通訊接口，使用Modbus-RTU通訊協議
◆多種供電方式(DC24V、AC/DC220V、DC880V)可選擇，適用于家用屋頂太陽能或大型光伏電站應用
◆可根據客戶需求配用國外ABB等廠家的光伏專用直流斷路器，光伏專用直流熔斷器、防雷保護器等等。
2.2.1.2 產品功能
◆光伏電池串開路報警，狀態檢測
◆帶開關量輸入，用于采集直流斷路器、防雷器等輸出空接點狀態
◆帶繼電器輸出，可以設定為點動方式，用于驅動直流斷路器的自動分合閘
◆提供溫度、輻照、風速等類型傳感器輸入接口
◆可輸出DC24V電源給外部傳感器供電
◆就地數碼管循環顯示每通道的輸入電流，并具有自動關閉節能顯示模式
2.2.1.3 技術參數
2.2.2 光伏電站電力監控系統
Acrel-2000 V8.0光伏發電監測系統是上海安科瑞電氣股份有限公司針對太陽能發電系統開發的軟件平臺，可對太陽能光伏電站里的電池陣列、匯流箱、逆變器、交直流配電柜、太陽跟蹤控制系統等設備進行實時監測和控制，通過各種樣式的圖表及數據快速掌握電站的運行情況，其友好的用戶界面、強大的分析功能、完善的故障報警確保了太陽能光伏發電系統的完全可靠和穩定運行。
2.2.2.1 光伏發電監測系統軟件功能
●實時監測太陽能電池板的電壓、電流及其運行狀況
●防雷器狀態、斷路器狀態采集與顯示
●實時監控逆變器工作狀態，監測其故障信息
●系統詳細運行參數顯示
●故障記錄及報警
●具有電量累計、系統分析、歷史記錄功能
●簡單易用的參數設置功能
●系統輸出電流、電壓，瞬時發電功率、累計發電量，CO2、SO2減排量
2.2.2.2 軟件界面
系統運行主畫面
監控系統提供功能選擇畫面，并對光伏陣列現場環境進行實時監測與顯示，如室外溫度值、濕度百分比、光照度及陣列表面溫度值等;
匯流監測系統畫面
監控系統可分區域實時監測各光伏陣列的充電電壓及電流、蓄電池電壓及溫度等信息，并對故障點進行異常顯示與報警提示;
逆變器監測畫面
監控系統可繪制顯示逆變器電壓—時間曲線、功率—時間曲線等，直流側輸入電流實時曲線、交流側逆變輸出電流曲線，并采集與顯示日發電量等電參量;
事件記錄監測畫面
監控系統可針對光伏發電現場的各種事件進行記錄，如：通訊采集異常、開關變位、操作記錄等，時間記錄支持按類型查詢，并可對越限報警進行更改設置;
曲線、棒圖分析畫面
監控系統對光伏發電的發電量可形成月棒圖及年度棒圖顯示，并折算成二氧化碳、二氧化硫減排量值;并可查看太陽輻射強度趨勢曲線、風速變化趨勢曲線顯示
3 國內光伏建筑一體化的應用案例
3.1上海臨港新城兆瓦級光伏電站
3.2上海世博會園區中國館和主題館MW級光伏并網發電系統
3.3奧運鳥巢105kW光伏并網電站
3.4上海太陽能工程中心MW級光伏電站
3.5上海虹橋樞紐6.68兆瓦光伏電站
參考文獻：
[1]江蘇安科瑞電器制造有限公司產品手冊.2011.10版.
[2]陽光電源股份有限公司產品手冊
作者簡介：
師晴晴（1985－），女，漢族，本科，工程師，主要研究方向為智能建筑供配電監控系統
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