光伏屋頂系統(tǒng)簡(jiǎn)介

1、光伏屋頂系統(tǒng)簡(jiǎn)介一、概述 簡(jiǎn)單說來，光伏屋頂就是利用安裝在建筑物頂部的光伏組件（太陽(yáng)能電池）將光簡(jiǎn)單說來，光伏屋頂就是利用安裝在建筑物頂部的光伏組件（太陽(yáng)能電池）將光能轉(zhuǎn)換為電能，供用電器使用。能轉(zhuǎn)換為電能，供用電器使用。光伏與建筑的結(jié)合有如下兩種方式，都可以通過逆變器、控制裝置等成發(fā)電系統(tǒng)。光伏與建筑的結(jié)合有如下兩種方式，都可以通過逆變器、控制裝置等成發(fā)電系統(tǒng)。（1） 一種是建筑與光伏系統(tǒng)相結(jié)合，把封裝好的的光伏組件（平板或曲面板）安裝在居民住一種是建筑與光伏系統(tǒng)相結(jié)合，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)。（見下圖左）宅或建筑物的屋頂上，組成

2、光伏發(fā)電系統(tǒng)。（見下圖左）（2） 另外一種是建筑與光伏器件相結(jié)合，是將光伏器件與建筑材料集成化，即光伏建筑一體另外一種是建筑與光伏器件相結(jié)合，是將光伏器件與建筑材料集成化，即光伏建筑一體化（化（BIPV），如將太陽(yáng)能光伏電池制作成光伏玻璃幕墻、太陽(yáng)能電池瓦、太陽(yáng)能防水卷），如將太陽(yáng)能光伏電池制作成光伏玻璃幕墻、太陽(yáng)能電池瓦、太陽(yáng)能防水卷材等，集實(shí)用與裝飾美化為一體，達(dá)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材等，集實(shí)用與裝飾美化為一體，達(dá)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(shì)。（見下圖右光伏玻璃屋頂）勢(shì)。（見下圖右光伏玻璃屋頂）光伏屋頂工程應(yīng)用圖片應(yīng)用圖片應(yīng)用圖片應(yīng)用圖片曲面屋

3、頂 太陽(yáng)能車庫(kù)頂板光伏屋頂系統(tǒng)分類光伏屋頂系統(tǒng)分類 光伏屋頂系統(tǒng)分為兩個(gè)大類：并網(wǎng)光伏屋頂系統(tǒng)與離網(wǎng)光伏屋頂系統(tǒng)光伏屋頂系統(tǒng)分為兩個(gè)大類：并網(wǎng)光伏屋頂系統(tǒng)與離網(wǎng)光伏屋頂系統(tǒng)u并網(wǎng)光伏屋頂系統(tǒng)：并網(wǎng)光伏屋頂系統(tǒng)： 并網(wǎng)光伏屋頂系統(tǒng)由光伏組件、并網(wǎng)逆變器、控制裝置組成。光伏組件將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為直流電能，通過并網(wǎng)逆變電源將直流電能轉(zhuǎn)化為與電網(wǎng)同頻同相的交流電能供給負(fù)載使用并饋入電網(wǎng)。u離網(wǎng)光伏屋頂系統(tǒng)：離網(wǎng)光伏屋頂系統(tǒng)： 離網(wǎng)光伏屋頂系統(tǒng)由光伏組件、逆變器、控制裝置、蓄電池組成。以光伏 電池板為發(fā)電部件，控制器對(duì)所發(fā)的電能進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，一方面把調(diào)整后的 能量送往直流負(fù)載或交流負(fù)載，另一方面把多余的能

4、量送往蓄電池組儲(chǔ)存，當(dāng) 所發(fā)的電不能滿足負(fù)載需要時(shí)，控制器又把蓄電池的電能送往負(fù)載。蓄電池充 滿電后，控制器要控制蓄電池不被過充。當(dāng)蓄電池所儲(chǔ)存的電能放完時(shí)，控制 器要控制蓄電池不被過放電，保護(hù)蓄電池。蓄電池可以貯能，以便在夜間或陰 雨天保證負(fù)載用電。太陽(yáng)能光伏建筑的優(yōu)點(diǎn)太陽(yáng)能光伏建筑的優(yōu)點(diǎn) o從建筑、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)角度來看，太陽(yáng)能光伏建筑有諸多優(yōu)點(diǎn)：從建筑、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)角度來看，太陽(yáng)能光伏建筑有諸多優(yōu)點(diǎn)： o（1） 可以有效地利用建筑物屋頂和幕墻，無(wú)需占用土地資源，這對(duì)于土地昂貴的城市可以有效地利用建筑物屋頂和幕墻，無(wú)需占用土地資源，這對(duì)于土地昂貴的城市建筑尤其重要；建筑尤其重要； o（2） 可原

5、地發(fā)電、原地用電，在一定距離范圍內(nèi)可以節(jié)省電站送電網(wǎng)的投資。對(duì)于聯(lián)可原地發(fā)電、原地用電，在一定距離范圍內(nèi)可以節(jié)省電站送電網(wǎng)的投資。對(duì)于聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，光伏陣列所發(fā)電力既可供給本建筑物負(fù)載使用，也可送入電網(wǎng)；網(wǎng)系統(tǒng)，光伏陣列所發(fā)電力既可供給本建筑物負(fù)載使用，也可送入電網(wǎng)；o o（3） 光伏發(fā)電系統(tǒng)在白天陽(yáng)光照射時(shí)發(fā)電，該時(shí)段也是電網(wǎng)用電高峰期，從而舒緩高光伏發(fā)電系統(tǒng)在白天陽(yáng)光照射時(shí)發(fā)電，該時(shí)段也是電網(wǎng)用電高峰期，從而舒緩高峰電力需求；峰電力需求；o（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(yáng)能，可降低了墻面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(yáng)能，可降低了墻面及屋頂?shù)?/p>

6、溫升；及屋頂?shù)臏厣?o（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，綠色環(huán)保。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，綠色環(huán)保。二、常見名詞術(shù)語(yǔ)二、常見名詞術(shù)語(yǔ)u建材型：太陽(yáng)能電池與建筑材料復(fù)合在一起成為不可建材型：太陽(yáng)能電池與建筑材料復(fù)合在一起成為不可 分割的建筑構(gòu)件或建筑材料。分割的建筑構(gòu)件或建筑材料。u構(gòu)件型：指與建筑構(gòu)件組合在一起或獨(dú)立成為建筑構(gòu)構(gòu)件型：指與建筑構(gòu)件組合在一起或獨(dú)立成為建筑構(gòu) 件的光伏構(gòu)件。件的光伏構(gòu)件。u安裝型：指在平屋頂上安裝、坡屋面上順坡架空安裝安裝型：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

7、。以及在墻面上與墻面平行安裝等形式。u光伏組件：即太陽(yáng)能光伏電池光伏組件：即太陽(yáng)能光伏電池u光伏陣列：由單個(gè)光伏電池通過串并聯(lián)方式排列組成光伏陣列：由單個(gè)光伏電池通過串并聯(lián)方式排列組成u逆變器：將直流電轉(zhuǎn)換為交流電的設(shè)備逆變器：將直流電轉(zhuǎn)換為交流電的設(shè)備u并網(wǎng)器：并網(wǎng)系統(tǒng)中用的逆變器，也叫并網(wǎng)逆變器并網(wǎng)器：并網(wǎng)系統(tǒng)中用的逆變器，也叫并網(wǎng)逆變器u匯流器（匯流箱）：將多組光伏電池的輸出匯集匯流器（匯流箱）：將多組光伏電池的輸出匯集u負(fù)載：分為直流負(fù)載、交流負(fù)載負(fù)載：分為直流負(fù)載、交流負(fù)載u輸出波形：逆變器輸出有方波和正弦波輸出波形：逆變器輸出有方波和正弦波2種，目前輸出方波的種，目前輸出方波的 很

8、少，基本都為正弦波很少，基本都為正弦波常見名詞術(shù)語(yǔ)常見名詞術(shù)語(yǔ)三、光伏屋頂系統(tǒng)三、光伏屋頂系統(tǒng)1、并網(wǎng)光伏屋頂系統(tǒng)并網(wǎng)光伏屋頂系統(tǒng)分類 ：根據(jù)設(shè)備及安裝情況來劃分，可分為集中式和分布式兩種。根據(jù)是否允許向公用電網(wǎng)逆向發(fā)電來劃分，分為可逆流并網(wǎng)系統(tǒng)和不可逆流并網(wǎng)系統(tǒng)。根據(jù)輸出可分為單相和三相并網(wǎng)系統(tǒng)。o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(shè)計(jì)時(shí)，采用單臺(tái)逆變器集中并網(wǎng)發(fā)電方案實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)功能。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便缺點(diǎn)：逆變器出現(xiàn)故障則系統(tǒng)無(wú)法工作 無(wú)法充分利用太陽(yáng)能集中式并網(wǎng)發(fā)電示意圖o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

9、規(guī)格的光伏陣列，在電氣設(shè) 計(jì)時(shí)，可將同一朝向且規(guī)格相同的光伏陣列通過單臺(tái)逆變器集中并網(wǎng)發(fā)電，采用多臺(tái)逆變器分布式并網(wǎng)發(fā)電方案實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)功能。優(yōu)點(diǎn)：可充分利用太陽(yáng)能 當(dāng)一路逆變器出現(xiàn)故障，其它部分仍可使用。缺點(diǎn)：安裝調(diào)試相對(duì)復(fù)雜分布式并網(wǎng)光伏屋頂系統(tǒng)分布式并網(wǎng)光伏屋頂系統(tǒng)可逆流低壓并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)可逆流低壓并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)不可逆流低壓并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)不可逆流低壓并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)2、離網(wǎng)光伏屋頂系統(tǒng)o離網(wǎng)系統(tǒng)是獨(dú)立的供電系統(tǒng)，其特點(diǎn)是必須使用蓄電池儲(chǔ)能，在電能不足時(shí)通過電路切換，將負(fù)載切換由市電供電。o離網(wǎng)系統(tǒng)的逆變器與并網(wǎng)系統(tǒng)的逆變器雖然原理近似，但存在較大差別。o系統(tǒng)組成示意圖離網(wǎng)光伏屋頂系統(tǒng)離網(wǎng)光伏屋頂系統(tǒng)四

10、、主要組成部分介紹o建材o光伏組件（太陽(yáng)能電池）o逆變器(并網(wǎng)器)o控制器o蓄電池光伏屋頂可使用建材光伏屋頂可使用建材o適合的建材：瓦、磚、防水卷材、玻璃、不銹鋼 其中，防水卷材適合類型有：TPO 、EPDM （三元乙丙橡膠 ）、PVC、改性瀝青卷材。對(duì)于前三類高分子卷材，可用膠直接將光伏組件與卷材冷粘貼，操作簡(jiǎn)單、便利；與改性瀝青的粘接有待實(shí)驗(yàn)。 左圖為電池與TPO卷材直接粘和光伏屋頂可使用建材（續(xù)）光伏屋頂可使用建材（續(xù)）o與瓦的粘貼光伏組件光伏組件o太陽(yáng)能電池根據(jù)所用材料的不同可分為：硅太陽(yáng)能電池、多元化合物薄膜太陽(yáng)能電池、聚合物多層修飾電極型太陽(yáng)能電池、納米晶太陽(yáng)能電池、有機(jī)太陽(yáng)能電池

11、，其中硅太陽(yáng)能電池是目前發(fā)展最成熟的，在應(yīng)用中居主導(dǎo)地位。95以上是硅基的o硅太陽(yáng)能電池分晶體硅、 非晶體硅 2類 晶體硅電池厚，薄膜電池屬于非晶硅，不足晶體硅太陽(yáng)電池厚度的1/100，這就大大降低了制造成本，增加了用途。o尤尼索拉柔性三結(jié)薄膜電池結(jié)構(gòu)圖光伏組件主要參數(shù)指標(biāo)主要參數(shù)指標(biāo)o主要參數(shù)： 額定功率（Wp）、熱轉(zhuǎn)化率（%）、工作電壓（V）、工作電流（A）、最大輸出電壓、電池組重量（KG/M）、厚度（mm）o適用條件： 安裝溫度10C 40C 屋頂最高溫度不超過85C光伏陣列光伏陣列o光伏陣列的設(shè)計(jì) o 并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的光伏陣列設(shè)計(jì)需要考慮以下幾點(diǎn)： o（1） 光伏陣列朝向 o光伏陣列正向

12、赤道是其獲得最多太陽(yáng)輻射能的主要條件之一。一般方陣朝向正南（即方陣垂直面與正南的夾角為 0） 。系統(tǒng)的光伏陣列處于北半球，一般應(yīng)按正南偏西，o方位角 （一天中負(fù)荷的峰值時(shí)刻（24 小時(shí)制）12）15（經(jīng)度116） o（2） 光伏陣列傾角 o在并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，光伏陣列相對(duì)于水平面的傾斜角度一般應(yīng)該按照使陣列獲得全年最多太陽(yáng)輻射能的設(shè)計(jì)原則。電池板廠商將根據(jù)不同地區(qū)的地理位置及氣象環(huán)境，會(huì)提供最佳的安裝角度。 o（3） 光伏組件串聯(lián)數(shù)量的設(shè)計(jì)依據(jù) o逆變器在并網(wǎng)發(fā)電時(shí)，光伏陣列必須實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤控制，以便光伏陣列在任何當(dāng)前日照下不斷獲得最大功率輸出。逆變器逆變器o從技術(shù)上來說，逆變器屬技術(shù)成熟

13、的產(chǎn)品，不論大小功率逆變器，早已在電子產(chǎn)品中廣泛應(yīng)用，如通信電源、UPS（不間斷電源uninterruptible power supply）等。隨著風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)的發(fā)展、應(yīng)用的推廣，逆變器成為風(fēng)、光發(fā)電系統(tǒng)中必不可少的一環(huán)，早已實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，我國(guó)此類產(chǎn)品的生廠家也很多，合肥陽(yáng)光等國(guó)內(nèi)知名品牌，產(chǎn)品經(jīng)過市場(chǎng)檢驗(yàn)，技術(shù)過關(guān)，性能可靠。o逆變器與光伏組件的匹配：主要考慮輸入電壓范圍、最大輸入電流、輸入功率等。離網(wǎng)逆變器：輸入額定電壓、電流、功率；輸出額定電壓、電流、功率、輸出頻率、功率因數(shù)并網(wǎng)逆變器：最大輸入電壓、最大輸入功率、額定輸出功率。相比而言，并網(wǎng)逆變器有較大的輸入電壓范圍。主

14、要參數(shù)指標(biāo)主要參數(shù)指標(biāo)控制器控制器o有的廠商產(chǎn)品中，控制器與逆變器是一體的，尤其在并網(wǎng)系統(tǒng)中。在離網(wǎng)系統(tǒng)中往往設(shè)計(jì)單獨(dú)的控制器，由于離網(wǎng)系統(tǒng)僅供直流負(fù)載時(shí)不需要逆變器。o并網(wǎng)系統(tǒng)中控制器主要功能為電流監(jiān)控、系統(tǒng)保護(hù)、通訊等，離網(wǎng)系統(tǒng)中控制器還多加了對(duì)蓄電池的控制功能，如充放電管理，電路切換等。蓄電池蓄電池o常用電池為鉛酸免維護(hù)電池，單個(gè)電池電壓為12伏，可根據(jù)需要串并聯(lián)。o主要參數(shù)指標(biāo)： 電池容量：通常以安時(shí)數(shù)表示 充電電壓 工作電壓 開路電壓 使用壽命總結(jié)o以上各組成部分在構(gòu)成光伏屋頂系統(tǒng)應(yīng)用方面并無(wú)問題，國(guó)內(nèi)外均有大量工程應(yīng)用實(shí)例。o在使用壽命上，上面5個(gè)部分卻存在較大差別。卷材類壽命在2

15、0年以上，高分子卷材如：TPO、EPDM等理論上壽命可達(dá)50年左右。光伏組件的壽命理論值也有30-50年。但逆變器及控制器均屬電子類產(chǎn)品，使用壽命一般只能達(dá)到510年，且發(fā)生故障的幾率遠(yuǎn)大于卷材和光伏組件。普通蓄電池的壽命為5年左右，高性能的可達(dá)到十年，與使用環(huán)境、充放電次數(shù)及日常維護(hù)有關(guān)。因此，每隔一定年限，系統(tǒng)就要進(jìn)行一次改造、更新。五、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及政策相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 19939-2005 光伏系統(tǒng)并網(wǎng)技術(shù)要求 GB/T 20046-2006 光伏（PV）系統(tǒng)電網(wǎng)接口特性（IEC 61727:2004,MOD） GB/Z 19964-2005 光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定 G

16、B/T 2423.1-2001 電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗(yàn)規(guī)程 試驗(yàn) A：低溫試驗(yàn)方法 GB/T 2423.2-2001 電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗(yàn)規(guī)程 試驗(yàn) B：高溫試驗(yàn)方法 GB/T 2423.9-2001 電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗(yàn)規(guī)程 試驗(yàn) C：設(shè)備用恒定濕熱試驗(yàn)方法 GB 4208 外殼防護(hù)等級(jí)（IP 代碼）（equ IEC 60529:1998） GB 3859.2-1993 半導(dǎo)體變流器 應(yīng)用導(dǎo)則 GB/T 14549-1993 電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波 GB/T 15543-1995 電能質(zhì)量 三相電壓允許不平衡度相關(guān)補(bǔ)貼政策相關(guān)補(bǔ)貼政策 財(cái)政補(bǔ)貼將重點(diǎn)支持太陽(yáng)能光電建筑一體化安裝且發(fā)

17、電主要用于解決建筑用能的項(xiàng)目，從項(xiàng)目類型上主要包括三類： 一是建材型，指將太陽(yáng)能電池與瓦、磚、卷材、玻璃等建筑材料復(fù)合在一起成為不可分割的建筑構(gòu)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)龋?二是構(gòu)件型，指與建筑構(gòu)件組合在一起或獨(dú)立成為建筑構(gòu)件的光伏構(gòu)件，如以標(biāo)準(zhǔn)普通光伏組件或根據(jù)建筑要求定制的光伏組件構(gòu)成雨篷構(gòu)件、遮陽(yáng)構(gòu)件等； 三是與屋頂、墻面結(jié)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。財(cái)建2009129 號(hào)文件關(guān)于印發(fā)太陽(yáng)能光電建筑應(yīng)用財(cái)政補(bǔ)助資金管理暫行辦法o在實(shí)際項(xiàng)目申報(bào)是重點(diǎn)專注以下幾點(diǎn)： o（1） 安裝類型和補(bǔ)貼對(duì)應(yīng)的補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn) o項(xiàng)目安裝