光伏发电系统在建筑供配电中的应用

吴和喜 王瑞旺 韩旺

摘要：城市的发展，经济的增长，用电量越来越大，现有的公网结构缺点不断显现：运行難、耗资巨大、故障频发，末端用户的用电可靠性不能得到保证，这些问题都对城市的生产、生活产生了巨大影响。太阳能光伏发电技术作为分布式、清洁、可再生能源可大大缓解公网压力，并可作为边远地区的电力补充。太阳能光伏发电技术源于1954年，美国贝尔研究所第一次研究出单晶硅太阳能电池，从此开创了利用太阳能进行光伏发电的新时代。光伏发电与建筑联动，通过现有建筑物本身的受光面积，比如屋顶、外立面的光伏玻璃等，建立太阳能发电系统，并给建筑本体进行供电，这成为建筑物节能减排的重要途径。本文研究太阳能光伏发电技术在建筑供配电中的应用，对缓解我国能源紧缺和环境污染、降低建筑用电能耗问题有重大的现实意义。

关键词：光伏发电;建筑供配电;应用

引言

调查显示，中国的建筑物能耗占社会总能耗的50%以上，迫切需要寻找建筑物节能的方法。光伏发电是一种将太阳能转化为电能的技术，其关键在于太阳能电池的组装。光伏发电具有地域影响力小、安全、噪音小、污染小等优点。具体而言，在建筑的供电和配电方面有着广泛的应用潜力，其中光伏发电系统可以实现附近发电、并网和使用，减少电压上升和长途运输中的电力损失，充分利用能源

1太阳能光伏系统与建筑一体化

太阳能光伏发电系统除了能够满足民用建筑的基本要求之外，还具有其他优势地位。他能顺利完成普通供电系统能够提供的根据不同等级民用建筑用电负荷的要求设计系统，并网型系统能与市电相互补充切换，符合建筑用电设备的电能质量标准的工作。从整体的经济效益优化和建筑供电配置系统的使用效果出发能够做到节约土地资源，减少成本花费，节约能源。

2光伏发电系统分类

视光伏系统是否连接电网而定，目前可以将太阳能发电分为两种方法：独立光伏系统和并网光伏系统。独立于电网的独立光伏系统是自主的，适用于电网以外的地区;光伏并网系统的方法是指太阳能板产生的直流电源在由变频器转换为交流电源后连接到公共电网。视项目规模而定，有两种类型的大型集中并网光伏系统和小型分布式光伏系统，其中包括小型分布式并网光伏系统，其优点包括投资少、工期短和安装屋顶，这些系统在项目中得到广泛应用。

3光伏发电系统在建筑的应用中主要有一些问题。

3.1光伏发电和市政大电网的结合分析

在一二级供电负荷中，需要有两个电源，当一级负荷其中一个负荷故障时，另一个需要保证正常工作。光伏发电只能在白天工作，遇到阴雨天气时发电效率也会大大降低，这样就导致其具有时效性的不稳定特点，所以直接把光伏发电系统作为一二级负荷的其中一路电源是不可行的。若要使用光伏发电系统当作另一路电源就需要接入蓄电池帮助稳定电力供应。这种做法和传统灯具接入UPS电源等备用电源类似，把之前接入市政电网的备用电池改为接入光伏发电系统即可。在配置备用电源蓄电池时需要根据要求设计所需蓄电池的大小，容量过小无法达到使用需求，过度加大容量又会造成浪费，这对设计者来说是个矛盾的问题。所以基于光伏发电的不稳定性，用其提高供电的等级并不可靠，必须借助蓄电池来保证系统的稳定性，而蓄电池的使用维护也会同时带来很多问题。因此，通常情况下并不会考虑使用光伏发电提高供电等级，光伏发电系统的设计仅从最大发电可利用的角度考虑即可。

3.2太阳能资源的收集

即使到达地球表层地太阳能辐射资源总量很是可观，但是又因为衰减作用导致能够被地球接收且使用的太阳辐射能较少。又会因为地区之间的差异，时间变化，季节变化导致太阳能资源地分布极不稳定，难以收集。要想获得能获得满足光伏发电需要的太阳辐射能，需要建设合适的太阳能光伏发电矩阵，这样就会增加太阳能使用的成本。

4光伏发电系统在建筑供配电中的应用研究

4.1蓄电池容量设计

太阳能光伏发电设备独立于光伏发电系统，整体的备用电量会受到周围环境，气候，时间段，其他原因等问题造成影响。这种容易受影响的缺陷会影响太阳能光伏发电系统的推广使用。为了实现光伏发电系统的供需和需求两端数量达到平衡。蓄电池的存在意义就是调节平衡，实现对系统的持续供电设计安排。要结合建筑的日常电量使用情况采买型号合适，储电充足的蓄电池。

4.2光伏接线箱设计

光伏接线箱内安装有直流断路器、电涌保护器等设备，它负责连接光伏阵列中所有的光伏组件，在光伏发电系统维修和保养时负责分离电路对系统进行保护，当光伏发电系统出现故障时缩小受影响的范围。在光伏箱中同时还需要安装汇流铜母排和端子，所有的光伏设备组件都需要经过线缆连接到母排，并在母排前后安装隔离设备及短路防护设备，在安装时需要把光伏接线箱安装到方便检修和操作的区域，安装在室外环境的光伏接线箱还需要有防水和防腐蚀的保护措施。

4.3逆变器的选择分析

太阳能电池产生的直流电流必须转换为交流电流，才能为交流电源设备供电，因此必须增加变换器以实现直流-交流转换。在选择变频器时，不仅要考虑输入直流电压范围、输出波形、输出效率、输出特性等。，还要考虑性价比和安全性稳定性，转换器必须具有抗干扰能力、环境适应性、顺势疗法过载能力和所有防护功能。该项目采用一个40千瓦的隔离变压器三相不间断电源，保护等级为IP65，安装在屋顶外墙上。

结束语

虽然，我国国内对太阳能光伏发电技术的应用还处于初级阶段，多为政策驱动，并由于使用成本高等问题，推广范围和认可度还有限，但是，我国人口众多，建筑体量大，对太阳能光伏发电技术的使用具有巨大潜力。太阳能光伏发电系统在建筑供配电中的应用也会因其环保无污染、节能不占地、既能补充大电网又能满足自身需求等要素的影响，迎来更大的市场发展空间。

参考文献

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