BIPV光伏建筑系统方案简介样本.pdf
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1、BIPV 光伏建筑系统方案简介 目录 一、BIPV 系统简介.2 二、BIPV 系统方案和逆变器选择.4 1.国内外光伏建筑一体化(BIPV)的发展状态.5 2.建筑光伏(BIPV)的设计要素.8 3.光伏建筑和微逆变器系统设计.13 三、附件.16 1.逆变器系统安装.16 2.项目设计和计算依据:.20 一、BIPV 系统简介 当光伏发电飞速发展时,它应用越来越受到世人关注,于是人们想到可以充分接受阳光屋顶。某些国家重要部门也开始注意到屋顶筹划所蕴含巨大效益,相继提出了各国不同发展筹划。屋顶筹划社会效益和经济效益也开始被广大消费者所认同,并乐于在自己屋顶上安装太阳能发电系统。但是各国条件不
2、同,发展时期不同,发展基本也不尽相似,遇到困难更是各种各样,形势复杂。但屋顶筹划依然受到欢迎,屋顶筹划此后发展需要每一种人参加和努力。当前世界各国都对太阳能产业采用了诸多勉励性策施,实行了各种长期政府筹划,如英国百万“绿色住宅”建筑筹划,美国“百万太阳能屋顶筹划”,欧洲“百万屋顶筹划”,日本“阳光屋顶筹划”等等。各国都不同限度制定了某些政策法规,树立了各个阶段目的筹划。合法世界太阳能高速发展,开始成为全球竞争产业时候,国内国内太阳能发展也给咱们带来了但愿。令人振奋是,国内太阳能进入大规模实用阶段条件成熟。一方面体当前太阳能运用逐渐形成共识,政府扶持力度加大,并随着京都议定书订立和可再生能源法等
3、有关法律法规出台,为国内太阳能发展提供了政策保障;另一方面是国内太阳能运用有关技术问题都得到了较好解决,其中涉及CVTPWM最大功率跟踪控制技术、并网逆变技术、系统实时数据采集和数据传播技术等,使国内具备了设计和建造实用一定规模并网光伏发电系统能力;再者,国内太阳能屋顶筹划应用前景非常辽阔。国内大某些地区太阳光强度都满足光伏发电基本规定,并且还拥有许多太阳能丰富区。这些都为国内发展太阳能确立了前提。如果屋顶安装上太阳能发电系统,勿庸置疑,它将会带给顾客巨大效益,并拥有如下几种非常突出长处:(1)它可以增强建筑美观性。采用“屋面瓦”来代替原屋面上某些建筑瓦片,既可以进一步减少建筑成本,又可以达到
4、防水遮阳效果。它与建筑融为一体,外表独特美观。另一方面,它还能带来一定旅游价值。(2)光伏发电系统一旦完毕,将大大减少建筑物能耗。据测算,在原则日照条件(1000瓦/平方米)下,安装太阳能发电系统,1平方米屋顶可获得130-180瓦电。这样建筑物就可以运用电池组件所发电来进行照明,并且电量过剩后,还可拉电上网,获取一点赚钱。(3)光伏屋顶对环境污染小,并且可以减排大量CO2。据专家预测,太阳能电池合计用量达到600MW,大概相称于每年减排二氧化碳59万吨。而据国家电力部记录,每生产一度电,大概需要350克左右煤。众所周知,煤是温室气体重要来源,而太阳能光伏发电就可以减少煤燃烧。图1 BIPV光
5、伏发电系统示意图 其实,太阳能屋顶筹划除了以上长处外,还具备一定经济可行性。虽然经粗略预计建造一种光伏屋顶平均需要15万元费用,但它发展形势却很乐观。据预测,国际上有也许在将太阳能电池成本由当前3-4美元/WP降至1美元/WP,届时将建造500MW大工厂。同步,经专家预测知,一套太阳能发电系统寿命可高达20-25年,并且在有效期间基本无需维护,因而它投入基本只需考虑初始投资费用。依照某些太阳能公司预计,一套太阳能发电系统投资回收期只需12.5年,固然这其中包括政府补贴(重要通过上网电价补贴,国内上网电价是1.15元/W,BIPV示范项目补贴可达7.5至9元/W。获得示范项目补贴则成本更低)。这
6、样算来,对于一种家庭顾客来说,可以净得12.5年左右赚钱,它将是一种比较可观和吸引人数字。二、BIPV 系统方案和逆变器选取 咱们提出光伏微型逆变器系统架构简图如图2描述。系统架构重要涉及:(1)太阳能电池板。进行能量收集,光电转换源头。普通将电池板组件置于屋顶或者接受太阳光良好墙壁,空旷地段。(2)太阳能微型逆变器模块。将太阳能电池板收集到电能通过当代电力电子技术进行高效功率变换。将原始电压电流波动变换低压直流电转换成电压稳定直流电。核心技术涉及:高效功率变换,低谐波技术,并网技术,并网故障检测技术等。(3)智能电表。满足新型智能电网需要,将各种功率信息,微型逆变器工作状态信息等进行记录,存
7、储,传送。(4)并网发电。将太阳能清洁能源并入电网,传送到电网负载端。(5)能量管理信息解决单元。将智能电表获取各种信息,进行系统解决。(6)本地化监控系统。可在本地客户端直接查验各种功率信息,工作状态信息,故障信息等。(7)远程监控单元。可以将系统功率信息,微型逆变器工作状态信息,故障信息等进行远程传送。传送至客户远程监控点。信息可覆盖局域网,或者Internet。传送方式可分为有线式和无线式。图2 光伏建筑系统架构图 1.国内外光伏建筑一体化(BIPV)发展状态(1)国外建筑一体化(BIPV)发展状态 美国是世界上能量消耗最大国家,国会先后通过了“太阳能供暖降温房屋建筑条例”和“节约能源房
8、屋建筑法规”等勉励新能源运用法律文献。在经济上也采用有效办法,不但在太阳能运用研究方面投入大量经费,并且由国会通过一项对太阳能系统买主减税优惠办法。因而,美国太阳能建筑发展极为迅速,无论是对太阳能建筑研究、设计优化,还是材料、房屋部件构造产品开发、应用,以及真正形成商业运作房地产开发,美国均处在世界领先地位,并在国内形成了完整太阳能建筑产业化体系。美国于上个世纪80年代初就由新墨西哥洲洛斯阿拉莫斯科学实验室编制出版了被动式太阳房设计手册。此外,美国还出版了许多实用被动式太阳房建筑图集,既简介成功设计实例,也有对太阳房原理、构造详细阐明。这些工具书发行和某些样板示范房屋建立,对美国公众接受太阳房
9、起到了较好增进作用。比较知名示范建筑有:位于新泽西州普林斯顿凯尔布住宅;位于新墨西哥州科拉尔斯贝尔住宅;位于新墨西哥州圣塔菲圣塔菲太阳房;位于加利福尼亚州阿塔斯卡德洛阿塔斯卡德洛住宅,以及位于新墨西哥州科拉尔斯戴维斯住宅。这些建筑采用壁炉或电散热器作辅助热源,但太阳能供暖率均在75%以上,有已达到100%,例如阿塔斯卡德洛住宅。早在上个世纪40年代,美国麻省理工学院就开始运用太阳能集热器作为热源供暖、空调系统研究,先后建成了号实验太阳房。这些实验太阳房,即是最早积极式太阳房。到70年代后来;又有华盛顿近郊托马森太阳房和科罗拉多州丹佛市洛夫太阳房等积极式太阳房示范建筑建成。这些太阳房成功运营,阐
10、明太阳能供热、空调系统在技术上是完全可行,但由于投资较大,推广普及限度不及被动式太阳房。直到进入90年代,由于开发出更加高效太阳集热器和吸取式制冷机、热泵机组,应用范畴才得以扩大。日本在积极式太阳房研究应用领域也处在世界前列。1974年日本通产省制定了“阳光筹划”,并按此筹划建造了数幢典型太阳能采暖空调实验建筑,如矢崎实验太阳房。并且近年来日本太阳能采暖、空调建筑始终稳步发展,并已应用于大型建筑物上。此外,法国、德国、澳大利亚、英国等发达国家也拥有相称先进太阳能建筑应用技术。知名集热蓄热墙采暖方式即是法国人菲利克斯特朗勃专利,法国奥代洛太阳房是该采暖理论转化为实际应用第一种样板房。英国利物浦附
11、近沃拉西圣乔治郡中学,则是直接受益式太阳房最大和最早样板之一。尽管英国太阳能资源并不丰富,该所中学安装常规采暖系统却从未使用过。最后值得一提是近几年来在发达国家已有相称发展水平“零能房屋”,即完全由太阳能光电转换装置提供建筑物所需要所有能源消耗,真正做到清洁、无污染,它代表了21世纪太阳能建筑发展趋势。由于许多国家政府(如美国、德国)都制定了太阳能在国家总能源消耗中所占比例应超过20%筹划,相信这种“零能房屋”将会有十分良好发展前景。(2)国内建筑一体化(BIPV)发展状况 绿色健康住宅依照国家关于部门规定,已进入了试点应用研究重点阶段,而作为可再生能源太阳能热运用技术也同步进入了迅速发展时期
12、,太阳能热水器真成为广大民众绿色家电首选。建设部相继召开了“太阳能与建筑结合应用研讨会”,国家关于部门对这项课题十分注重并抓得很紧,建设部、科技部、经贸委先后分别下发了建设部建筑节能“十五”筹划纲要、科技型中小公司技术创新基金若干重点项目指南、新能源和可再生能源产业发展“十五”规划、关于组织实行资源节约与环保重大告知等文献,强调并提出课题开发应用目的,明确了发展重点和重点支持详细项目。为此,中华人民共和国建筑原则设计研究所承担了编制建筑工程行业原则、建筑施工工法、原则设计图集等“太阳能供热制冷成套技术开发与示范”课题,为太阳能与建筑一体化事业健康稳步发展,也为咱们设计单位承担这项课题专项设计提
13、供有利条件。福州康安康合太阳能公司在“湖前兰庭”9幢别墅做了第一种太阳能与建筑一体化示范工程,接着又在福州武警消防大厦、泉州“中远名城”,马尾“时代广场”商住楼等多处做了多例大型太阳能集中供热系统工程,已所有通过验收投入使用,节能效果明显。据理解,当前太阳能运用与建筑一体化这项新课题重要是科研、院校在研究开发,某些能源技术开发公司承担施工安装,福州康安康合太阳能技术开发公司通过近年研究、实验和开发,拥有“太阳能吸热瓦片”、“真空管太阳能中央热水器”、“不对称太阳能集热板”等多项国家实用型专利,该公司运用多项成果,专业从事太阳能集中供热建设,在解决太阳能与建筑一体化上获得很大突破,已经设计、安装
14、了上述简介几项大工程,积累了诸多实践经验,获得了可喜成绩。(3)光伏建筑一体化发展方向 当前建筑物空气温度调节消耗着大量能量。在国内,它要占到建筑物总能耗约70%。用空调机和燃煤来控制室温不但消耗能量,带来外界环境污染,并且并不能给室内人员带来健康环境(虽然暂时它是舒服)。在太阳能用于采暖方面,除造价较高被动式太阳房有某些示范型建筑外,还没有大规模采用。积极式太阳能供能由于成本更高,与国内经济发展也是远不相适应。因而,建筑供能积极与被动相结合思想及太阳能与常规能源相结合思想。按照房间功能,采用不同方案配合及交叉,这样可以大大减少太阳能用于建筑供能一次投资和运营成本,使得整个方案在商业化意义下具
15、备可操作性。被动采暖与降温意义在于使建筑自身能量负荷大大减少(节能率约70%),使其所规定积极供能装置提供能量大大减少。也就是说,它将对昂贵装置规定减少。此外,被动供能是巧妙运用自然条件变化来调节室内温度。咱们以为,建筑物内空气温度调节技术发展方向不应当是变化自然环境来满足人规定,而是应当尽量巧妙地运用并顺应自然界来满足人们对健康和舒服规定。研究空调目应当是尽量减少人工环境,而不是相反。积极供能意义在于保障建筑室内舒服性增长。在积极与被动供能互相配合构成供能系统状况下,整套建筑供能系统设备性能将会提高,而尺寸和造价将会减少。2.建筑光伏(BIPV)设计要素(1)BIPV优越性 联网系统光伏阵列
16、普通安装在闲置屋顶或墙面上,无需额外用地或增建其她设施,合用于人口密集地方使用。这对于土地昂贵都市建筑特别重要。可原地发电、原地用电,在一定距离范畴内可以节约电站送电网投资。对于联网户用系统,光伏阵列所发电力既可供应本建筑物负载使用,也可送入电网。夏季,处在日照时,由于大量制冷设备使用,形成电网用电高峰。而这时也是光伏阵列发电最多时候。BIPV系统除保证自身建筑用电外,还可以向电网供电,从而缓和高峰电力需求。由于光伏阵列安装在屋顶和墙壁等外围护构造上,吸取太阳能、转化为电能大大减少了室外综合温度,减少了墙体得热和室内空调冷负荷,既节约了能源,又利于保证室内空气品质。避免了由于使用普通化石燃料发
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