光伏發(fā)電系統(tǒng)在建筑供配電中的應用

1、光伏發(fā)電系統(tǒng)在建筑供配電中的應用摘要：進入新時期以來，我國各項事業(yè)均快速發(fā)展，取得了十分理想的成績， 特別是電力行業(yè)以驚人的速度向前發(fā)展。目前，在建筑的供配電設計中加入光伏 發(fā)電系統(tǒng)需要從建筑的整體結(jié)構(gòu)設計階段出發(fā)，將光伏發(fā)電系統(tǒng)設備同建筑結(jié)構(gòu) 融為一體?，F(xiàn)代的民用建筑引進光伏發(fā)電系統(tǒng)設備需要加強太陽能發(fā)電的優(yōu)點， 弱化其缺點，參考當?shù)氐娜照諒姸确植甲龊迷O計。重點注意區(qū)域之間的天氣差異 日照強度偏差問題，解決因為日照吸收不充足引起的發(fā)電不穩(wěn)定的問題。將光伏 發(fā)電系統(tǒng)的應用范圍延伸，加強太陽能發(fā)電的安全長效穩(wěn)定使用。關鍵詞：光伏；發(fā)電系統(tǒng)；建筑供配電；應用引言利用現(xiàn)有建筑結(jié)構(gòu)本體受光表面建設太陽

2、能發(fā)電系統(tǒng)，將電能供給建筑自身 使用，是解決建筑物能耗的有效途徑。對太陽能光伏發(fā)電技術用于建筑公共設施 系統(tǒng)進行研究，具有重大的理論價值和現(xiàn)實意義。1 光伏并網(wǎng)發(fā)電優(yōu)勢太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電不僅能有效控制能源利用污染物排放，同時不會產(chǎn)生較 大噪音，達到國家對能源提出的降耗標準?？傮w來講，具有污染少、能耗控制好 環(huán)保效果明顯、安全性高等優(yōu)點。太陽能本身能源豐富，這解決了光伏發(fā)電運行 資源短缺的后顧之憂，并且拓展了可調(diào)整與控制的空間。太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電運 行技術的應用，以電網(wǎng)為載體，直接引入系統(tǒng)電能，儲能裝置隨之運行，這樣不 僅能夠?qū)π铍姵厥褂昧繃栏窨刂?，同時也可以減少發(fā)電成本，為太陽能光伏發(fā)電 取得

3、更理想的綜合效益。根據(jù)太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電實際情況，采用分布式接入為 因地制宜原則的實施創(chuàng)造有利條件，可自動接入至電網(wǎng)，可靈活退出。這有效緩 解電力系統(tǒng)負荷過重的壓力，及時調(diào)節(jié)電網(wǎng)用電高峰，從穩(wěn)定性與可靠性等方面 對電力系統(tǒng)進行優(yōu)化。2 光伏發(fā)電系統(tǒng)在建筑供配電中的應用聯(lián)網(wǎng)逆變器回路方式根據(jù)當前我國并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的實際情況而言，逆變器的設計以及并網(wǎng)帶 來的一系列控制問題成為我國技術人員研究和需要攻破的技術難關?，F(xiàn)階段，我 國主要存在 3 種聯(lián)網(wǎng)逆變器的回路方式：電網(wǎng)頻率變壓器絕緣方式、高頻變壓器 絕緣方式以及無變壓器方式。不同的是，高頻變壓器絕緣方式和無變壓器方式兩 種方式都具有檢測直接電流輸

4、送的功能，這一功能可以更全面地提高設備運行的 安全。無變壓器方式是目前市場應用最為廣泛的方式，其原因是該種方式成本較 低、尺寸、重量小，但是工作效率較高。此種回路是直接由升壓器將太陽能電池 方陣的質(zhì)押電流提升到無變壓器逆變器所需要的電壓，然后通過逆變器將電流直 接轉(zhuǎn)換為交流，在此過程中，技術人員可以通過控制器實現(xiàn)對聯(lián)網(wǎng)保護繼電器， 一旦出現(xiàn)異常情況，也可以通過手動開關直接將逆變器與電網(wǎng)進行隔離，從而大 大保障了電網(wǎng)的運行安全和工作人員的生命安全。高壓并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)的配電方案以某工程為例：高壓型并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)需要考慮設置一個光伏機房，光 伏機房內(nèi)設直流進線柜、光伏并網(wǎng)逆變器、升壓變壓器、

5、環(huán)網(wǎng)出線柜等。系統(tǒng)的 運作流程是首先由光伏電池發(fā)出直流電后，分散的直流電在附近的直流匯流箱處 作一次匯流，然后再輸送至光伏機房內(nèi)的直流進線柜，接著由逆變器轉(zhuǎn)為交流， 再通過升壓變壓器將電源轉(zhuǎn)至 10kV 后送至高壓配電房。因本項目是在地下二層 高壓配電房采用高壓專線集中計量的，因此轉(zhuǎn)換后的 10kV 電源需引至本大樓的 地下二層高壓配電房。因為轉(zhuǎn)換到 10kV 后，電壓提高了，傳輸電流降低了，傳 輸?shù)碾妷航狄步档土恕Ｒ虼思词褂晌蓓攲右缘叵聦尤绱碎L距離的情況下，所輸 送的電能也不成問題，電能質(zhì)量及損耗在可接受范圍內(nèi)。光伏機房內(nèi)需設置變壓 器、配電柜、大型光伏逆變器，需要較大的安裝空間，在一般的

6、標準樓層設置將 會影響正常辦公空間的使用，因此考慮將光伏機房設置在 29 層設備避難層，設 備避難層具有較大的安裝空間，將光伏機房設置在此處再適合不過了。光伏發(fā)電系統(tǒng)的供電負荷類別光伏發(fā)電應用在建筑領域主要為照明和動力負荷提供電力。在動力負荷啟動 時，會有啟動電流沖擊系統(tǒng)，所以需要根據(jù)電機的啟動沖擊容量來確定光伏發(fā)電 系統(tǒng)的發(fā)電容量。動力負荷主要有新風、空調(diào)、水泵和電梯等設備?？照{(diào)系統(tǒng)在 我國多數(shù)地區(qū)只在部分時間段運行，這時光伏發(fā)電系統(tǒng)會進入怠工狀態(tài)，新風和 水泵系統(tǒng)也是一樣，如果無法保持高效運轉(zhuǎn)，就會造成光伏發(fā)電利用率低下。因 此，在為動力負荷供電時，除了光伏發(fā)電系統(tǒng)外，還需要接入市政大電網(wǎng)

7、并網(wǎng)運 行，這樣才可以保障用電設備的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。獨立的光伏發(fā)電系統(tǒng)最適合為照明系 統(tǒng)進行供電，在白天無法正常采光而需要覆蓋照明設備的建筑室內(nèi)區(qū)域，光伏發(fā) 電系統(tǒng)會發(fā)揮最大效率。而對于夜間室外景觀的照明需求，通過接入蓄電池把白 天產(chǎn)生的電能儲存后，在晚上提供照明使用，同樣有很好的效果。因為照明的需 求并不會受季節(jié)的影響，全年都有穩(wěn)定的應用，使用光伏發(fā)電系統(tǒng)最為合適。2.4并網(wǎng)低壓配電箱的設置小型分散式光伏發(fā)電系統(tǒng)經(jīng)過逆變器整流后，轉(zhuǎn)換成AC380V 50Hz電源，光 伏電源需與正常電網(wǎng)之間設置合理的并網(wǎng)方式，保證電源的可靠運行。小規(guī)模建 筑用光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)接入點一般選擇在低壓配電箱，在設備配電箱

8、進線處設置 雙電源轉(zhuǎn)換開關，當光伏發(fā)電系統(tǒng)的電量充足的情況下完全由光伏電源為該系統(tǒng) 下的負荷供電，當陰雨天氣太陽能發(fā)電量不足或者光伏電路發(fā)生故障不能正常供 電時，將供電電源切換到市電電源。該項目并網(wǎng)低壓配電箱安裝在樓頂機房外墻 上，配電箱一路進線引自光伏發(fā)電系統(tǒng)逆變器，另一路進線引自市電。當光伏系 統(tǒng)發(fā)電量充足的情況下，引自光伏系統(tǒng)回路的進線開關處于閉合狀態(tài)，否則投切 到市電回路，使進線開關閉合，確保該配電箱進線母排一直處于通電狀態(tài)。將配 電箱低壓出線分別引至一樓冷藏室、冷庫低壓供電回路和二至六樓室內(nèi)空調(diào)機各 供電回路為其供電。2.5光伏接線箱設計光伏接線箱內(nèi)安裝有直流斷路器、電涌保護器等設備

9、，它負責連接光伏陣列 中所有的光伏組件，在光伏發(fā)電系統(tǒng)維修和保養(yǎng)時負責分離電路對系統(tǒng)進行保護 當光伏發(fā)電系統(tǒng)出現(xiàn)故障時縮小受影響的范圍。在光伏箱中同時還需要安裝匯流 銅母排和端子，所有的光伏設備組件都需要經(jīng)過線纜連接到母排，并在母排前后 安裝隔離設備及短路防護設備，在安裝時需要把光伏接線箱安裝到方便檢修和操 作的區(qū)域，安裝在室外環(huán)境的光伏接線箱還需要有防水和防腐蝕的保護措施。2.6光伏發(fā)電系統(tǒng)的防雷設計光伏發(fā)電的防雷系統(tǒng)設計主要是利用接地的方式。當雷雨天氣出現(xiàn)雷電直擊 的現(xiàn)象的時候會瞬間產(chǎn)生大量的電流，處理這些電流的方式是利用接閃器將多余 的電流引入大地。電流流經(jīng)接地裝置呈現(xiàn)半球面形狀經(jīng)引下線和接地體分散的進 入地下。遠端地同室內(nèi)直流負荷設備會留有一定的寄生電容，再同工作接地位置 相連接的時候，無流遠端地同工作接地之間會存在電位差異這是造成差模脈沖電 壓的原因。當脈沖電壓值在設備的容許限度之上時會給設備造成毀滅性的破壞。 當雷電產(chǎn)生的巨大電流順著引下線排入地線進行釋放的時候，變壓器交流地以及 交流重復接地的電壓數(shù)值也會增長，由此可見單相交流設備中也需要注意對地電 壓反擊的隱患。結(jié)語目前，光伏發(fā)電已經(jīng)成為人類利用太陽能的最主要方式之一。光伏發(fā)電系統(tǒng) 由于自發(fā)自足，解決了傳統(tǒng)光伏并網(wǎng)系統(tǒng)存在的問題，同時在電網(wǎng)故障時，太陽 能可以