10kW建筑一体化屋顶光伏发电系统的研制.docx

    10kW建筑一体化屋顶光伏发电系统的研制    摘要：在能源危机的背景下，节能减排已成为世界性课题，开发、利用各种可再生、清洁型能源已经成为一种必然趋势太阳能作为绿色新能源，不但储量庞大，而且经济环保，因此成为新能源开发的重点项目，其中如何利用太阳能打造光伏发电系统便是关注点之一光伏发电系统低噪声、无污染，同时适用范围较为广泛，是新能源实际应用的典型性代表关键词：10kW；建筑一体化；屋顶光伏发电系统能源对世界各个国家地区的社会经济发展及当地人民生活都有着重要影响从近代以来，随着能源消费不但增加，能源领域的供需矛盾也在持续加剧，在经历工业大发展后的现代，人类已经意识到许多常用能源正在日益枯竭，同时也给自然环境和生态平衡造成了严重损害，无法在为人类社会发展提供可持续支持，因此积极寻找可再生的清洁型能源已经成为全人类的普遍共识因此，无论是从经济发展角度，还是从环境角度来看，研究利用太阳能资源，研究建筑一体化屋顶光伏发电系统都有着重要的现实发展意义一、建筑一体化屋顶光伏发电系统的设计（一）系统设计原理建筑一体化屋顶光伏发电系统为并网型，并且其内部构成类似于采用并网型的其他常规太阳能光伏发电系统，均包括光伏屋顶电池板方阵、交流保护开关、太阳能辐射仪、气温计以及逆变器等。

其平面模型如图1所示，当屋顶方阵接收到太阳能在内的光能后，自动生成直流电能，并分流3路一一对应进入逆变器A、逆变器B、逆变器C，经过逆变器转换，直流电能成为标准化交流电能，交流电能再分别接入于三相交流配电箱中相对应的A、B、C3相，进而转化成三相电源并输送到与电网相连的负载二）建筑一体化屋顶光伏发电系统的电气设计由于该系统应用的是局域网并网形式，并且直流布线短、直流损耗低，因此可将系统效率设定为77%系统中构成屋顶太阳能电池方阵的光伏组件宫54块，9块/串×6串、2串×3并对应接入3台单相并网型逆变器（28kW/GT28ST）在标准条件下，串联组的开路电压区间范围在370V～380V，输出性直流工作电压320V左右，直流工作电流则为5.2A左右，同时输出功率数值范围在1660W～1670W之间，屋顶方阵输出的总功率约9.99kW逆变器共3台，电压可调状态下，逆变器输出交流电200V～240V50Hz，同时A、B、C三相组合三相交流电源，进而接入并网并汇流总柜，接入抵押母线（配电间）逆变器同样也可视为计量仪器，该装置本身可计量出光伏发电系统总发电量，并预计出全年气象正常情况下，系统年发电量≧10000kW.h。

三）建筑一体化屋顶光伏发电系统的发电量计算方法光伏发电系统效率值77%，发电量预测值设为E，单位kW.h，计算方法为E=H×N×77%，其中H：太阳能的峰值小时数；N：光伏发电系统屋顶方阵功率四）建筑一体化屋顶光伏发电系统的安全技术如图二所示，在该光伏发电系统技术应用中，不但外置设备在防雷保护方面有对应性技术，并网逆变器在控制上也有保护技术当电网电压超出既定最大值或最低值时，逆变器都会检测到，例如在电网维修期间停电或者电网电压出现波动，逆变器就会程待机状态，暂停交流电的输出，并监测电网实时动向，在电网运转恢复正常后，逆变器会立即启动电网相位跟踪，并适时进行同相切入，上述活动并网逆变器可自动完成，无需人工操作该系统不仅有应对欠压过压的保护措施，在过流、超频欠频以及雷电等情况方面都有科学保护技术，基本上为电网安全提供了完整、可靠性技术保护方案二、建筑一体化屋顶光伏发电系统屋顶设计（一）屋顶构成组件单晶硅材质的太阳能电池是系统采用的主要屋顶装置，其组件可起到光能、电能转换功用，它与建筑建材有效结合，打造出一个可替代传统建材浇筑后加屋顶瓦的完整屋顶，该新型屋顶要设计成25度倾斜，这样才能在保证发电效果的同时维持屋顶的自洁功用。

作为建筑一体化屋顶光伏发电系统构成的主体部分，摒弃了传统方阵安装支架，太阳能电池组件方阵完全寄生于建筑的屋顶上，采用的是“嵌入式”安装形式，完全嵌合在建筑屋顶的构架上，所以屋顶光伏发电系统是一种具有典型代表性的屋顶光伏发电屋顶方阵二）建筑一体化屋顶光伏发电系统屋顶构件嵌入式屋顶光伏发电系统的建筑屋顶构件包括钢架结构、型材塑钢框架、嵌入式太阳能电池组件、防水压盖、两段防水盖、中间防水盖、顶部防水盖、顶部挡板、水槽及水槽托板三）建筑一体化屋顶光伏发电系统对建筑的要求建筑屋面所有职能中，防水职能是不容忽视的在屋顶光伏发电系统的构建中，建筑屋面的防水策略是防止径流、防止滴漏、防止渗漏，具体措施为：选用自主研发、材质良好型材，改进结构，嵌入防渗条后，参照相应规格和大小尺寸规范剪裁，进而组合框架系统，以实现镶嵌光伏组件和防水双赢的目的屋顶光伏发电系统的屋面方阵在构造上是大小模块拼接组装形成的，块与块间利用特殊研发设计构建组合、连接，使屋面符合防水标准结语：作为一个人口大国，我国每年的能源总消耗量也同样是一个极为庞大的数字，因此可持续发展战略的提出与实现对我国有着更大的挑战性随着近年来环境问题的严重化，给自然化境与人民的身体健康造成了许多危害，因此大力开发与利用绿色无污染的可再生能源是实现可持续发展的必经之路，作为新型能源产业的建筑一体化屋顶光伏发电也要给予重视与支持，实现国家能源结构优化调整。

参考文献：[1]邓赞高.与建筑结合屋顶光伏发电系统日照阴影分析研究[J].城市建筑,2015(21).[2]张臻宇,杨国华,车超等.屋顶光伏发电系统的经济及环境效益研究[J].电力科技与环保,2016,32(4).[3]何智康.浅谈屋顶分布式光伏发电系统升压变高压侧开关设备的选择[J].海峡科技与产业,2016(5).  -全文完-。