太阳能光伏发电系统在建筑工程的应用.docx

太阳能光伏发电系统在建筑工程的应用 摘要：经过多年的发展，太阳能光伏发电技术已日趋成熟，成为太阳能利用的主流技术之一。系统的工程应用日益普遍，如在航天下程、公共建筑、生态小区、边远农家、独立庭院、路灯照明等方面，均发挥出越来越良好的作用，受到人们的普遍重视。 关键词：太阳能；光伏发电；系统；建筑工程；应用前，世界各国越来越多的在住宅屋顶上安装太阳能电池板。以日本为例，据该国能源部门估计，日本2100万户个人住宅如果有80%装上太阳能发电设备，便可满足全国总电力需要的14%,如果工厂、学校及办公楼等单位用房也进行太阳能发电，则太阳能发电将占全国电力的30%~40%。我国的太阳能光伏发电的工程应用，近几年来，在节能减排低碳经济的推动下，发展十分迅速，规模不断扩大。如北京奥运、上海世博以及城市大型公共建筑、许多科技园区光伏建筑都具有相当规模和兆瓦级水平，受到国内外许多专家的好评。 1、航天工程上的应用太阳能光伏系统最早的应用领域是在太空，作为太空飞行器唯一的优选电源。美国先锋I号(VanguardI人造地球卫星，于1958年首次把太阳能光伏系统作为空间电源，开创了太空应用的新纪元。经过近半个世纪的发展，技术已十分成熟，对于在地面和建筑上的应用具有很多的启发和推动。给出了空间太阳能电池发展的概况。从表中可见，高效率的Si和GaAs材料是人造地球卫星光伏组件的首选。 太阳能光伏系统应用于太空飞行器有供电和充电两大功能，相当于一个小型的发电站。飞行器上虽备有应急电源，但支持的时间比较短，更多的是靠太阳能光伏系统来供电。人造地球卫星的太阳能电池做成面积较大的展板，安装在卫星的两翼。光伏组件采用了大量先进的复合材料，以便在尽可能提高发电效能的同时，减轻其自身质量。 太空飞行器上使用的光伏组件设计和制造，主要围绕如何适应复杂的空间环境。飞行器在空间运行的低轨道环境复杂，高密度的等离子体、原子氧以及紫外线照射等不确定因素，都可能对组件的结构以及电池组件造成伤害，飞行器在太空中大约每90min绕地球一周，其间要经受1801的温差考验，这种频繁的高低温转换，要求光伏组件在制造上必须牢固可靠，并解决热胀冷缩，有效适应空间环境等问题。 2、大规模并网发电的应用在我国西北地区、青藏高原，大力推广太阳能光伏发电，具有极为丰富的自然资源。2005年8月，中国科学院电工研究所在青藏铁路线上的羊八井建成了一座100kW并网光伏示范电站。该项目的研究对西藏的电力建设以及我国广大地区建设大型及超大型并网光伏电站，有着重要的指导意义。 作为西藏可再生能源利用的典范之一，在羊八井已建成了目前国内最大的地热电站，该电站属于藏中电网的一部分，藏中电网的负荷中心在拉萨地区，其用电负荷占全网负荷的?8%左右，从当前情况看，藏中电网的容量已经不足，供电的可靠性难以保证。特别是随着青藏铁路的建成，从格尔木到拉萨铁路沿线，没有中间电力供应，建设大型及超大型并网光伏电站，不失为一个重要的发展方向。 集中光伏并网发电系统设有光伏阵列、逆变器、直流配电柜和交流配电柜等设备。光伏阵列由4个完全相同的太阳能光伏电池子方阵组成，太阳能光伏电池数量为616块，总容量为98.56kW；每个子方阵由154块160W的太阳能光伏电池采用14X11的排列方式组成；朝向倾角为30.1°，方位角为偏东18°;每个子方阵容量为24.64kW，由11块太阳能光伏电池串联组成一条支路，组太阳能光伏电池并联构成一个完整的子方阵;所有子方阵的直流输出，汇集入一台安装于控制室的直流配电柜，并经过并网逆变器和变压器将电能送入电网。屋顶支路光伏并网系统设备也与集中光伏并网系统一样由光伏阵列、逆变器、直流配电柜和交流配电柜等组成，光伏阵列输出的直流，也经并网逆变器和变压器将电能一并送入电网。 该并网发电系统还设有数据采集及监控系统。数据采集包括电气数据和气象数据两个部分，系统所采集的电气数据有直流侧电压、电流，电网各相电压、电流，每日发电量、总发电量等；气象数据有水平面辐照、倾斜面辐照、直接辐照，风向、风速、雨量、环境温度、组件温度等。两套数据采集系统通过RS-485通信，在上位PC机监控系统显示和存储。显示系统的工作状态还可通过卫星发射器，进行异地远程数据传输。 3、光伏屋顶、墙面上的应用许多住宅小区、城郊别墅，把太阳能光伏电池方阵，安装在屋顶、屋面、阳台、幕墙上，构成光伏屋顶、墙面系统。光伏屋顶、墙面系统可以作为独立电源供电，也可以并网形式供电。给出了太阳能光伏电池方阵在建筑物屋顶上的安装。 光伏屋顶、墙面系统的并网供电是当今光伏应用的新趋势。并网供电的光伏系统一般不必配备蓄电池、或配备较小的蓄电池。这样可以降低系统造价，免除维护和定期更换电池的麻烦。夏季由于空调电扇等设备的开动，形成用电高峰，而这时也正是光伏系统发电最多的