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(fā)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(chǎn)生電力，從而使“建筑物產(chǎn)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(wǎng)逆變器、控制裝置與公共電網(wǎng)聯(lián)接起來組成并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。
(1)一種是建筑與光伏系統(tǒng)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(fā)電系統(tǒng);
(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(fā)和應用新能源，還可與裝飾美化合為一體，達到節(jié)能環(huán)保效果，是今后的發(fā)展光伏建筑一體化的趨勢。
1.2太陽能光電建筑的優(yōu)點
從建筑、技術和經(jīng)濟角度來看，太陽能光電建筑有以下諸多優(yōu)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(fā)電、原地用電，在一定距離范圍內可以節(jié)省電站送電網(wǎng)的投資。對于聯(lián)網(wǎng)戶用系統(tǒng)，光伏陣列所發(fā)電力既可供給本建筑物負載使用，也可送入電網(wǎng);
(3)能地減少建筑能耗，實現(xiàn)建筑節(jié)能。光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)在白天陽光照射時發(fā)電，該時段也是電網(wǎng)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(fā)電系統(tǒng)不僅提供了電力，而且還降低了墻面及屋頂?shù)臏厣?
(5)并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)沒有噪音、沒有污染物排放、不消耗任何燃料，具有綠色環(huán)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
財政補貼將支持太陽能光電建筑一體化安裝且發(fā)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?shù)?
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(jù)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(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)設計方案介紹
2.1并網(wǎng)發(fā)電方式介紹
目前，太陽能光電建筑的發(fā)電系統(tǒng)設計容量可以從幾千瓦到幾百千瓦，甚至上兆瓦，由于的光伏與建筑結合形式各種各樣，設備的選型需根據(jù)光伏陣列安裝的實際情況(如組件規(guī)格、安裝朝向等)進行優(yōu)化設計，大致可分為兩種并網(wǎng)發(fā)電方式。
(1)集中式并網(wǎng)發(fā)電
這種并網(wǎng)方式適合于在建筑物上安裝朝向相同且規(guī)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(wǎng)發(fā)電方案實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)功能，如圖3所示。
(2)分布式并網(wǎng)發(fā)電
這種并網(wǎng)方式適合于在建筑物上安裝不同朝向或不同規(guī)格的的光伏陣列，在電氣設計時，可將同一朝向且規(guī)格相同的光伏陣列通過單臺逆變器集中并網(wǎng)發(fā)電，采用多臺逆變器分布式并網(wǎng)發(fā)電方案實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)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(shù)量，提高系統(tǒng)的發(fā)電效率，大型的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)通常需要設計光伏陣列匯流裝置，該裝置就是將一定數(shù)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(chǎn)生的高壓交流直接并入電網(wǎng)。針對每個環(huán)節(jié)電力參數(shù)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(fā)電監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)后臺集中監(jiān)控。
2.2.1 apv-m系列智能光伏匯流箱
在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，數(shù)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(fā)電效率達到佳。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一級匯流，用于減少光電池陣列接入到逆變器的連線，優(yōu)化系統(tǒng)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(jiān)測了光電池板運行狀態(tài)，匯流后電流、電壓、功率，防雷器狀態(tài)、直流斷路器狀態(tài)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(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控系統(tǒng)。
2.2.1.1 產(chǎn)品特點
◆符合《cgc/gf002：2010》光伏方陣匯流箱技術規(guī)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，隔離測量大16路輸入
◆光伏熔斷器，耐壓dc1kv，熔斷電流可選擇
◆可選電壓測量功能，高測量電壓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(xié)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(jù)客戶需求配用國外abb等廠家的光伏直流斷路器，光伏直流熔斷器、防雷保護器等等。
2.2.1.2 產(chǎn)品功能
◆光伏電池串開路報警，狀態(tài)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(tài)
◆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(shù)碼管循環(huán)顯示每通道的輸入電流，并具有自動關閉節(jié)能顯示模式
2.2.1.3 技術參數(shù)
2.2.2 光伏電站電力監(jiān)控系統(tǒng)
acrel-2000 v8.0光伏發(fā)電監(jiān)測系統(tǒng)是上海安科瑞電氣股份有限公司針對太陽能發(fā)電系統(tǒng)開發(fā)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(tǒng)等設備進行實時監(jiān)測和控制，通過各種樣式的圖表及數(shù)據(jù)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(fā)電系統(tǒng)的*可靠和穩(wěn)定運行。
2.2.2.1 光伏發(fā)電監(jiān)測系統(tǒng)軟件功能
●實時監(jiān)測太陽能電池板的電壓、電流及其運行狀況
●防雷器狀態(tài)、斷路器狀態(tài)采集與顯示
●實時監(jiān)控逆變器工作狀態(tài)，監(jiān)測其故障信息
●系統(tǒng)詳細運行參數(shù)顯示
●故障記錄及報警
●具有電量累計、系統(tǒng)分析、歷史記錄功能
●簡單易用的參數(shù)設置功能
●系統(tǒng)輸出電流、電壓，瞬時發(fā)電功率、累計發(fā)電量，co2、so2減排量
2.2.2.2 軟件界面
系統(tǒng)運行主畫面
監(jiān)控系統(tǒng)提供功能選擇畫面，并對光伏陣列現(xiàn)場環(huán)境進行實時監(jiān)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(jiān)測系統(tǒng)畫面
監(jiān)控系統(tǒng)可分區(qū)域實時監(jiān)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(jiān)測畫面
監(jiān)控系統(tǒng)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(fā)電量等電參量;
事件記錄監(jiān)測畫面
監(jiān)控系統(tǒng)可針對光伏發(fā)電現(xiàn)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(jiān)控系統(tǒng)對光伏發(fā)電的發(fā)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 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(qū)中國館和主題館mw級光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)
3.3奧運鳥巢105kw光伏并網(wǎng)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(chǎn)品手冊.2011.10版.
[2]陽光電源股份有限公司產(chǎn)品手冊