最新《太阳能光电建筑应用及并网发电系统设计方案》10956.docx
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1、太阳能光光电建筑筑应用及及并网发发电系统设计计方案湖南网视视通科技技有限公公司目 录一、太阳阳能光电电建筑介介绍. 31.1 太阳能能光电建建筑的应应用 . 31.2 太阳能能光电建建筑的优优点 . 31.3 光伏与与建筑结结合的几几种安装装方式 . 44二、并网网发电系系统设计计方案介介绍. 52.1 并网发发电方式式介绍 . 552.2 光伏阵阵列的设设计 . 6 2.3 光伏阵阵列汇流流的设计计 . 9 2.4 接入电电网方案案 . 102.5 并网系系统的监监控通讯讯方式 . 1222.6 系统的的安全性性设计 . 133三、逆变变控制设设备选型型. 14四、申报报指南. 166五、湖
2、南南瑞程科科技并网网逆变器器在国内内光伏建建筑一体体化的应应用案例例. 1885.1 上海临临港新城城兆瓦级级光伏电电站 . 1185.2 上海世世博会园园区中国国馆和主主题馆 MW 级光伏伏并网发发电系统统 . 1195.3 奥运鸟鸟巢 1105KKW 光光伏并网网电站. 205.4 上海太太阳能工工程中心心 MWW 级光光伏电站站 . 2212一、太阳阳能光电电建筑介介绍1.1 太阳能能光电建建筑的应应用太阳能光光电建筑筑是指将将光伏发发电与建建筑物相相结合,在在建筑物物的外围围结构表表面上布布设光伏器件件产生电电力,从从而使“建建筑物产产生绿色色能源”。光伏与建建筑的结结合有如如下两种种
3、方式,都都可以通通过并网网逆变器器、控制制装置与与公共电电网联接起来来组成并并网发电电系统。(1) 一种是是建筑与与光伏系系统相结结合(如如图 11),把把封装好好的的光光伏组件件(平板板或曲面面板)安装在居居民住宅宅或建筑筑物的屋屋顶上,组组成光伏伏发电系系统; (2) 另外一一种是建建筑与光光伏器件件相结合合(如图图 2),是是将光伏伏器件与与建筑材材料集成成化,用光伏器器件直接接代替建建筑材料料,即光光伏建筑筑一体化化(BIIPV),如如将太阳阳光伏电电池制作成光光伏玻璃璃幕墙、太太阳能电电池瓦等等,这样样不仅可可开发和和应用新新能源,还还可与装饰美化化合为一一体,达达到节能能环保效效果
4、,是是今后的的发展光光伏建筑筑一体化化的趋势势。 图 1 瑞程科科技产业业基地 5000KW 光伏发发电系统统 图 2 国国家发改改委 1100KKW 光光伏发电电系统1.2 太阳能能光电建建筑的优优点从建筑、技技术和经经济角度度来看,太太阳能光光电建筑筑有以下下诸多优优点:(1) 可以有有效地利利用建筑筑物屋顶顶和幕墙墙,无需需占用宝宝贵的土土地资源源,这对对于土地地昂贵的城市建建筑尤其其重要;(2) 可原地地发电、原原地用电电,在一一定距离离范围内内可以节节省电站站送电网网的投资资。对于于联网户用系系统,光光伏阵列列所发电电力既可可供给本本建筑物物负载使使用,也也可送入入电网;(3) 能有
5、效效地减少少建筑能能耗,实实现建筑筑节能。光光伏并网网发电系系统在白白天阳光光照射时时发电,该时时段也是是电网用用电高峰峰期,从从而舒缓缓高峰电电力需求求;3(4) 光伏组组件一般般安装在在建筑的的屋顶及及墙的南南立面上上直接吸吸收太阳阳能,因因此建筑筑集成光伏发电电系统不不仅提供供了电力力,而且且还降低低了墙面面及屋顶顶的温升升;(5) 并网光光伏发电电系统没没有噪音音、没有有污染物物排放、不不消耗任任何燃料料,具有有绿色环环保概念,可可增加楼楼盘的综综合品质质。1.3 光伏与与建筑结结合的几几种安装装方式示 意 图安 装 材 料料 和 安 装装 型 式采 用 普 通通 的 光 伏伏 组 件
6、 , 安 装装 在 倾 斜斜 屋 顶 原原 来 的 建建 筑材 料 之 上上 。采 用 特 殊殊 的 光 伏伏 组 件 , 作 为为 建 筑 材材 料 安 装装 在 倾 斜斜 屋顶 上 。采 用 普 通通 的 光 伏伏 组 件 , 安 装装 在 平 屋屋 顶 原 来来 的 建 筑筑 材料 之 上 。采 用 特 殊殊 的 光 伏伏 组 件 , 作 为为 建 筑 材材 料 安 装装 在 平 屋屋 顶上 。采 用 普 通通 或 特 殊殊 的 光 伏伏 组 件 , 作 为为 幕 墙 安安 装 在 南南 立面 上 。采 用 特 殊殊 的 光 伏伏 组 件 , 作 为为 建 筑 幕幕 墙 安 装装 在 南
7、 立立 面上 。采 用 特 殊殊 的 光 伏伏 组 件 , 作 为为 天 窗 材材 料 安 装装 在 天 窗窗 上。采 用 普 通通 或 特 殊殊 的 光 伏伏 组 件 , 作 为为 遮 阳 板板 安 装 在在 建筑 上 。财政补贴贴将重点点支持太太阳能光光电建筑筑一体化化安装且且发电主主要用于于解决建建筑用能能的项目,从从项目类类型上主主要包括括三类: 一是建建材型,指指将太阳阳能电池池与瓦、砖砖、卷材材、玻璃璃等建筑筑材料复复合在一一起成为为不可分割的的建筑构构件或建建筑材料料,如光光伏瓦、光光伏砖、光光伏屋面面卷材、玻玻璃光伏伏幕墙、光光伏采光顶顶等; 二是构构件型,指指与建筑筑构件组组
8、合在一一起或独独立成为为建筑构构件的光光伏构件件,如以以标准普通光伏伏组件或或根据建建筑要求求定制的的光伏组组件构成成雨篷构构件、遮遮阳构件件等; 三是与屋屋顶、墙墙面结合合安装型型,指在在平屋顶顶上安装装、坡屋屋面上顺顺坡架空空安装以以及在墙面上与与墙面平平行安装装等形式式。4二、并网网发电系系统设计计方案介介绍2.1 并网发发电方式式介绍目前,太太阳能光光电建筑筑的发电电系统设设计容量量可以从从几千瓦瓦到几百百千瓦,甚甚至上兆兆瓦,由于国内内的光伏伏与建筑筑结合形形式各种种各样,设设备的选选型需根根据光伏伏阵列安安装的实实际情况况(如组件件规格、安安装朝向向等)进进行优化化设计,大大致可分
9、分为两种种并网发发电方式式。(1) 集中式式并网发发电这种并网网方式适适合于在在建筑物物上安装装朝向相相同且规规格相同同的光伏伏阵列,在在电气设设计时,采用用单台逆逆变器集集中并网网发电方方案实现现联网功功能,如如图 33 所示示。直流汇流及防雷配电逆变器交流防雷配电及计量负荷公共电网(2) 分布式式并网发发电图 3 集中式式并网发发电原理理框图这种并网网方式适适合于在在建筑物物上安装装不同朝朝向或不不同规格格的的光光伏阵列列,在电电气设计时,可可将同一一朝向且且规格相相同的光光伏阵列列通过单单台逆变变器集中中并网发发电,采采用多台台逆变器分布布式并网网发电方方案实现现联网功功能,如如图 44
10、 所示示。直流汇流 及防雷配电直流汇流 及防雷配电直流汇流 及防雷配电逆变器交流防雷配电及计量负荷公共电网图 4 分布式式并网发发电原理理框图52.2 光伏阵阵列的设设计 并并网发电电系统的的光伏阵阵列设计计需要考考虑以下下几点: (1) 光伏阵阵列朝向向光伏阵列列正向赤赤道是其其获得最最多太阳阳辐射能能的主要要条件之之一。一一般情况况下,方方阵朝向正南(即即方阵垂垂直面与与正南的的夹角为为 0u6652889X。系系统的光光伏阵列列处于北北半球,一一般应按按正南偏西,方方位角 (一一天中负负荷的峰峰值时刻刻(244 小时时制)12)15(经度度1116)。(2) 光伏阵阵列倾角角在并网发发电
11、系统统中,光光伏阵列列相对于于水平面面的倾斜斜角度一一般应该该按照使使阵列获获得全年最多太太阳辐射射能的设设计原则则。电池池板厂商商将根据据不同地地区的地地理位置置及气象象环境,会会提供最佳佳的安装装角度。(3) 光伏组组件串联联数量的的设计依依据逆变器在在并网发发电时,光光伏阵列列必须实实现最大大功率点点跟踪控控制,以以便光伏伏阵列在在任何当前日日照下不不断获得得最大功功率输出出。在设计光光伏组件件串联数数量时,应应注意以以下几点点:1)接接至同一一台逆变变器的光光伏组件件的规格格类型、串串联数量量及安装装角度应应保持一一致。2)需需考虑光光伏组件件的最佳佳工作电电压(VVmp)和和开路电电
12、压(VVoc)的的温度系系数,串串联后的的光伏阵列列的 VVmp 应在逆逆变器 MPPPT 范范围内,VVoc 应低于于逆变器器输入电电压的最最大值。d首先先,要了了解太阳阳电池结结温和日日照强度度对太阳阳电池输输出特性性的影响响,如下下图所示示:图 5 不同温温度下的的 I-V 和和 P-V 特特性曲线线6图 6 不同日日照量下下的 II-V 和 PP-V 特性曲曲线从图 55 可知知,温度度上升将将使太阳阳电池开开路电压压 Vooc 下下降,短短路电流流 Issc 则则轻微增大,总总体效果果会造成成太阳电电池的输输出功率率下降。从从图 66 可知知,日照照强度在在极大的程度上上影响太太阳电
13、池池的输出出电流,导导致太阳阳电池输输出功率率的变化化。d对于于单晶硅硅和多晶晶硅太阳阳电池,工工作电压压(Vmmp)的的温度系系数约为为-0.00445/(折合 700时的系系数为 0.88);开开路电压压(Vooc)的的温度系系数约为为-0.00334/(折合合-100时的系系数为 1.112)。d对于于非晶硅硅薄膜电电池,工工作电压压(Vmmp)的的温度系系数约为为-0.00228/(折合合 700时的系数为为 0.8744);开开路电压压(Vooc)的的温度系系数约为为-0.00228/(折合合-100时的系数为 1.11)。3)针针对目前前常见的的晶体硅硅光伏组组件,结结合本公公司产
14、品品的技术术参数,给给出各款款型号逆逆变器的推荐荐 Vooc 和和 Vmmp 配配置,用用户可根根据实际际光伏组组件的参参数进行行计算和和匹配。d对于于单晶硅硅和多晶晶硅光伏伏组件以某公司司的多晶晶硅 1170WWp 为为例(SSTC 条件下下,255,Vmmp335V,VVoc44.5V,Pm=2270WW),给给出各款款型号逆逆变器的的推荐 Vocc 和 Vmpp 配置置,以及及光伏组组件的串串联推荐荐数量:设备型号号Udc 范围(V)推荐 MPPPT推荐 UUoc推荐串联联数 nnSG1KK5TLLSG2KK5TLLSG3KKSG5KKSG6KKSG100K315045001504500
15、2004500300780032078002204500范围(VV)190320019032002503200375560040056002753200范围(VV)2404000240400031040004707000500700034040006,7,8,996,7,8,997,8,911,112,113,114,11512,113,114,1158,97SG300K3SG500K32204500450880027532005606200340400070078008,916,117,118SG1000K33G5500KK345008880用户实际际计算方方法如下下:56062007007
16、80016,117,118串联联数最小小值 nn1=VV1/VVmp,使使用进一一法进行行取整,VV1 为为推荐 MPPPT 范范围的下下限值;串联联数最大大值 nn2=VV2/VVoc,使使用舍去去法进行行取整,VV2 为为推荐 Uocc 范围围的上限限值。其中:VVmp 和 VVoc 为厂家家提供的的在 SSTC 条件下下(STTC: lrrradiiancce 110000W/mm2, MModuuletempperaaturre 225, AAM=11.5)的的数据。d对于于非晶硅硅薄膜光光伏组件件以某公司司的非晶晶硅组件件 400Wp 型号为为例(SSTC 条件下下,Vmmp446V
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