民用建筑集中光伏发电系统设计.pdfVIP

浅谈民用建筑集中光伏发电系统设计

摘要：以某场馆实际进行光伏发电系统改造为例，从设计角度对

太阳能光伏发电系统进行分析，介绍了该类项目设计的一般步骤及

要点，对集中光伏发电系统的实际应用方案进行探讨。

关键词：光伏发电系统；并网逆变器；光伏组件

引言：当今全球能源十分紧缺，节约能源已成为大势所趋，各国

都在倡导节能减排。我国正处于工业化中期阶段，加快发展战略性

新兴产业是我国转变经济发展方式，引领未来经济社会可持续发展

的重大战略选择。

集中光伏发电系统利用光伏组件半导体材料的“光伏效应”，将

太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统，是一个战略性

新兴产业。其具有资源的广泛性、充足性以及清洁性等优点，是21

世纪最重要的新能源。

本文通过对某民用建筑场馆进行集中光伏发电系统并网改造，浅

谈了该类建筑进行太阳能集中光伏系统设计的步骤和要点，对光伏

系统划分、光伏组件要求及其监控系统设计进行探讨。

1.工程设计

1.1工程概况

本工程进行改造设计的场馆为某展贸中心，其建筑楼顶屋面较为

空旷，整体建筑为正南向，建筑群南向无高大建筑物，整体日照条

件良好，比较适合光伏发电系统建设。本项目选择该场馆部分楼梯

建筑的屋顶闲置区域安装太阳能电池板。本项目设计范围主要为光

伏发电及监控系统，建成后将达到装机容量为1.002mwp。

1.2现状用电情况分析

该场馆现有1个高压室和2个低压室，共有15台配电变压器。

展馆用电时间集中在8：00-20：00，其中绝大部分用电负荷为照明

及插座用电，照明用电量450万千瓦时。

该场馆作为商业用电项目，用电主要集中在白天，而光伏发电系

统的工作时间亦为日间有良好日照条件的时段，本项目特别适合安

装太阳能发电系统，即始发点可消耗，供应各楼馆的日常照明负载，

不足部分由市电补充，不向电网倒送电。

1.3设计思路

设计过程按照“节能环保，技术先进，经济合理”的设计原则，

结合类似项目的成功经验提出本项目的设计思路：

1）了解现状场馆用电情况，合理选择方案和技术标准；

2）结合现状场馆结构特点，进行光伏组件阵列布置；

3）积极采用新技术、新材料和新工艺；

4）重视建筑美观，尽量避免屋面光伏组件对现有建筑外观的破

坏。

1.4工程设计方案

1.4.1光伏发电系统设计

集中光伏发电系统主要有四种架构，即独立离网发电系统、多能

源离网发电系统、市电为备用离网发电系统及直接并网发电系统。

本工程采用直接并网发电系统，如下图示。

1.4.1.1光伏子系统划分

根据场馆屋面现状地理位置，将整个系统划分为多个子系统。本

工程将系统分为13各子系统，每个子系统设置一个并网点，根据

各子系统安装屋面的安装光伏组件数量不同，各子系统装机容量也

不同。

1.4.1.2光伏组件阵列设计

太阳能板能够最大限度的接收太阳光照，需要对太阳能板的倾角

进行确定。一般确定原则：冬至当天早9：00至下午3：00，电池

方阵不应被遮挡。其最佳倾角应能使处于该倾角下的方阵全年能获

得最多太阳辐射。经计算软件计算，本系统中固定式太阳能板的最

佳倾角为20°。在这一倾角下，太阳方阵全年将获得最多太阳辐射

量。

1.4.1.3光伏发电系统配置：

系统类型：分布式低压并网型；

安装方式：20°倾角，正向朝南安装，采用钢结构支架配重安装；

安装组件：4179块240wp多晶硅光伏组件；

并网逆变器：6台50kw并网逆变器、7台100kw并网逆变器；

装机容量：1.0mwp；

1.4.2监控系统设计

为更好地把握光伏阵列现场的环境气候情况及更准确得知光伏

发电系统运行情况，需要对光伏系统运行及周围环境指标进行监

视。监控数据传至现状楼宇控制中心，由相关人员进行该数据采集、

查看。

监控系统要求实现以下基本功能：

（1）监控软件能实现环境监测功能、逆变器和防逆流监控功能，

主要包括日照强度、风速、风向和环境温度、电池组件温度等参数；

（2）每隔一定时间存储一次系统所有运行数据，包括环境数据。

故障数据需要实时存储。

（3）能够分别以日、月、年为单位记录和存储数据、警告、故

障信息等；如实时发电总功率、当日发电量、当月发电量累计总发

电量、风向、温度数据等。

（4）可通过监控软件对逆变