民用建筑太阳能光伏系统应用技术规范上.pptx

1、建筑光伏系统的分类和技术特点、建筑光伏系统的分类和技术特点2、建筑光伏系统的安装、建筑光伏系统的安装3、建筑光伏系统的验收、建筑光伏系统的验收4、国内外激励政策分析、国内外激励政策分析5、相关技术标准、相关技术标准目目 录录1.建筑光伏系统的分类和建筑光伏系统的分类和技术特点技术特点光伏发电系统分类光伏发电系统分类建筑光伏系统分类建筑光伏系统分类系统类型电流类型是否逆流有无储能装置适用范围并网光伏系统交流系统是有发电量大于用电量，且当地电力供应不可靠无发电量大于用电量，且当地电力供应比较可靠否有发电量小于用电量，且当地电力供应不可靠无发电量小于用电量，且当地电力供应比较可靠BIPV：Building Integrated PV 光伏建筑集成光伏建筑集成BAPV：Building Attached PV 光伏建筑附加光伏建筑附加BIPVBAPV德国光伏并网发电的市场分类之比例德国光伏并网发电的市场分类之比例 每日办公楼耗电曲线和太阳能光伏发电曲每日办公楼耗电曲线和太阳能光伏发电曲线的对比线的对比Source:Winfreid Hoffmann,RWE-Schott SolarSolar electricity production and electricity demand of an office building match perfectly 电力消耗与太阳能的对应关系电力消耗与太阳能的对应关系Source:BSW-Solar/Meteocontrol GmbH峰值电价格高达峰值电价格高达 1.5/kWh德国德国Leipzig贸易博览贸易博览会不同时段电价会不同时段电价 27th July 200610kV中压并网中压并网1MW35kV中压并网中压并网700kW400V低压并网低压并网1.2MW1、配电侧并网配电侧并网的光伏发电处在负荷中心，可以起到消峰（的光伏发电处在负荷中心，可以起到消峰（Peak Shaving）的作用，是）的作用，是“黄金电黄金电力力”；2、在配电网接入不超过、在配电网接入不超过15-20%的光伏发电系统，不需要对电网进行任何改造，也不存在电力送的光伏发电系统，不需要对电网进行任何改造，也不存在电力送出（逆流）和电网能力的问题，对于电网公司仅仅是出（逆流）和电网能力的问题，对于电网公司仅仅是负荷管理负荷管理；3、配电侧并网的光伏发电的经济效益明显，、配电侧并网的光伏发电的经济效益明显，“自发自用自发自用”（Net Metering）运行方式相当于电力）运行方式相当于电力公司以销售电价购买光伏电量，其价值公司以销售电价购买光伏电量，其价值0.5-1.2元元/kWh;4、应当、应当优先发展优先发展配电侧并网的或与建筑结合的，处于负荷中心的配电侧并网的或与建筑结合的，处于负荷中心的分布式光伏发电系统分布式光伏发电系统。2、建筑光伏系统的安装、建筑光伏系统的安装5 太阳能光伏系统安装（太阳能光伏系统安装（1）5.1 一般规定一般规定 施工准备施工准备光伏系统安装前应具备下列条件：设计文件齐备，且已审查通过；施工组织设计及施工方案已经批准；场地、供电、道路等条件能满足正常施工需要；预留基座、预留孔洞、预埋件、预埋管和设施符合设计要求，并已验收合格。施工安装公司和安装人员资质施工安装公司和安装人员资质光伏系统安装施工应采取安全措施，并符合下列规定：1 光伏系统的产品和部件在存放、搬运和吊装等过程中不得碰撞受损。吊装光伏组件时，光伏组件底部应衬垫木，背面不得受到碰撞和重压；2 光伏组件在安装时，表面应铺遮光板遮挡阳光，防止电击危险；3 光伏组件的输出电缆不得非正常短路；4 对无断弧功能的开关进行连接时，不得在有负荷或能形成低阻回路的情况下接通正负极或断开；5 连接完成或部分完成的光伏系统，遇有光伏组件破裂的情况应及时采取限制接近的措施，并应由专业人员处置；6 不得局部遮挡光伏组件，避免产生热斑效应；7 在坡度大于10的坡屋面上安装施工，应采取专用踏脚板等安全措施。串联回路太阳电池的热斑现象串联回路太阳电池的热斑现象1.d点，此时工作电流为零，组开路电压VGd等于电池1和电池2的开路电压之和；2.c点，电池1和电池2都有正的功率输出；3.b点，此时电池1仍然工作在正功率输出，而受遮挡的电池2已经工作在短路状态，没有功率输出，但也还没有成为电池1的负载；4.a点，此时电池1仍然有正的功率输出，而电池2上的电压已经反向，电池2成为电池1的负载；5.应当注意到，并不是仅在电池组处于短路状态才会发生“热斑效应”，从b点到a点的工作区间，电池2都处于接收功率的状态，如旁路型控制器在蓄电池充满时将通过旁路开关将太阳电池短路，此时就很容易形成热斑。并联回路太阳电池的热斑现象并联回路太阳电池的热斑现象1.a点，此时电池组的工作电压为零，短路电流Isc等于电池1和电池2的短路电流之和；2.b点，电池1和电池2都有正的功率输出；3.c点，此时电池1仍然工作在正功率输出，而受遮挡的电池2已经工作在开路状态，没有功率输出，但也还没有成为电池1的负载；4.d点，此时电池1仍然有正的功率输出，而电池2上的电流已经反向，电池2成为电池1的负载，此时电池1的功率全部加到了电池2上，如果这种状态持续时间很长或电池1的功率很大，也会在被遮挡的电池2上造成热斑损伤。5.应当注意到，从c点到d点的工作区间，电池2都处于接收功率的状态。防止热斑现象发生防止热斑现象发生防止热斑现象的防止热斑现象的办法就是加装旁办法就是加装旁路二极管和阻断路二极管和阻断二极管。二极管。旁路二极管的作旁路二极管的作用是在被遮挡组用是在被遮挡组件一侧提供电流件一侧提供电流通路；通路；阻断二极管的作阻断二极管的作用是阻断被遮挡用是阻断被遮挡组件上的反向电组件上的反向电流。流。大型电站组串汇流箱大型电站组串汇流箱大型电站组串汇流箱大型电站组串汇流箱？直流保险直流保险太阳电池的反向电流能力太阳电池的反向电流能力一块一块36片片电池串联而成的太阳电池组件，额定工作电流为电池串联而成的太阳电池组件，额定工作电流为5A，其反向导通电压，其反向导通电压（即二极管的正向导通电压）为（即二极管的正向导通电压）为18V，所能承受的，所能承受的反向电流为反向电流为20A（需要测定）；（需要测定）；太阳电池组件的正向开路电压为太阳电池组件的正向开路电压为21V，假定，假定2块组件并联，其中块组件并联，其中1块被遮挡，在块被遮挡，在标准日照下另一块组件对其注入的反向电流大约仅有标准日照下另一块组件对其注入的反向电流大约仅有2A（需要测定），则无保（需要测定），则无保护条件下可以并联的组件数量最多为护条件下可以并联的组件数量最多为10块块。太阳电池的反向电流能力（太阳电池的反向电流能力（RCA）越来越多的光伏组件供应商开始在数据清单中标注这一参数。对于小型或中型电站，这一参数没有什么意义。大多数供应商认为 IEC 61215中中 10.3节的绝缘电阻测试已经足节的绝缘电阻测试已经足够了，但是对于大型光伏电站来说是不够的。够了，但是对于大型光伏电站来说是不够的。对于没有安装组串保险或阻断二极管的组串，RCA的数值将决定组串的数量！的数值将决定组串的数量！如果安装安装组串保险，则使得系统变得更复杂复杂。新标准新标准 EN IEC 50380中中 3.6.2 节明确规定节明确规定组件必须标注反向电流能力（组件必须标注反向电流能力（RCA）的数值）的数值。反向电流能力的数值越高，没有保险的组串的并联数也就可以越大。当每个组串被遮挡时，不会由于热斑而损坏。注意：注意：询问组件供应商，如果安装保险，应当是什么型号。询问组件供应商，如果安装保险，应当是什么型号。太阳电池的反向电流能力（太阳电池的反向电流能力（RCA）并联连接的组串应当有保护，即并联连接的组串应当有保护，即直流保险直流保险。注意：注意：“光伏保险光伏保险”的技术参数尚不存在。的技术参数尚不存在。一般来说组串之间出现的短暂的电流属于一般来说组串之间出现的短暂的电流属于“缓升的短路电流缓升的短路电流”。因此，由持续电弧引。因此，由持续电弧引起的起的过热过热/退火退火/接线盒和电缆的烧毁接线盒和电缆的烧毁都可能发生！都可能发生！注意：注意：一般来说可以在组件供应商提供的数据表上查到推荐的电流值，设法一般来说可以在组件供应商提供的数据表上查到推荐的电流值，设法找到推荐的保险类型。找到推荐的保险类型。例外：例外：在不安装保险的情况下，就应当提供反向电流能力参数。对于并联组在不安装保险的情况下，就应当提供反向电流能力参数。对于并联组串，组串的并联数不应当超过其反向电流承受值的串，组串的并联数不应当超过其反向电流承受值的60%。例如：例如：组件的反向电流能力组件的反向电流能力（RCA）=25A 组件的短路电流组件的短路电流=6 A 组串的并联数：组串的并联数：4(=RCA 100%)正确的组串数正确的组串数=3(=RCA 72%)，大约大约28%安全系数。安全系数。直流配电柜直流配电柜光伏电站监测到汇光伏电站监测到汇流箱就可以了，不流箱就可以了，不必一定要监测到光必一定要监测到光伏组串。伏组串。5 太阳能光伏系统安装（太阳能光伏系统安装（2）5.2 基座基座安装光伏组件或方阵的支架应设置基座。基座应与建筑主体结构连接牢固，并应由专业施工人员完成施工。专业设计屋面结构层上现场砌（浇）筑的基座，完工后应做防水处理，并应符合现行国家标准屋面工程质量验收规范 GB 50207的规定。预制基座应放置平稳、整齐，固定牢固，且不得破坏屋面的防水层。钢基座顶面及混凝土基座顶面的预埋件，在支架安装前应涂防腐涂料，并应妥善保护。连接件与基座之间的空隙，应采用细石混凝土填捣密实。5.3 支架支架5.3.1 安装光伏组件或方阵的支架应按设计要求制作。钢结构支架的安装和焊接应符合现行国家标准钢结构工程施工质量验收规范 GB 50205的要求。5.3.2 支架应按设计要求安装在主体结构上，位置应准确，并应与主体结构牢靠固定。5.3.3 固定支架前应根据现场安装条件采取合理的抗风措施。5.3.4 钢结构支架应与建筑物接地系统可靠连接。5.3.5 钢结构支架焊接完毕，应按设计要求做防腐处理。防腐施工应符合现行国家标准建筑防腐蚀工程施工及验收规范 GB 50212 和建筑防腐蚀工程质量检验评定标准 GB 50224 的要求。5.3.6 装配式方阵支架梁柱连接节点应保证结构的安全可靠，不得采用单一摩擦型节点连接方式，各支架部件的防腐镀层要求应由设计根据实际使用条件确定。弹垫、抗剪切力。弹垫、抗剪切力。5 太阳能光伏系统安装（太阳能光伏系统安装（3）5.4 光伏组件光伏组件5.4.1 光伏组件上应标有带电警告标识，光伏组件强度应满足设计强度要求。5.4.2 光伏组件或方阵应按设计要求可靠地固定在支架或连接件上。5.4.3 光伏组件或方阵应排列整齐。光伏组件之间的连接件，应便于拆卸和更换。5.4.4 光伏组件或方阵与建筑面层之间应留有安装空间和散热间隙，并不得被施工等杂物填塞。5.4.5 光伏组件或方阵安装时必须严格遵守生产厂指定的安装条件。5.4.6 坡屋面上安装光伏组件时，其周边的防水连接构造必须严格按设计要求施工，且不得渗漏。5.4.7 光伏幕墙的安装应符合下列规定：1 双玻光伏幕墙应满足现行行业标准玻璃幕墙工程质量检验标准 JGJ/T 139的相关规定；2 光伏幕墙应排列整齐、表面平整、缝宽均匀，安装允许偏差应满足现行国家标准建筑幕墙 GB/T 21086的相关规定；3 光伏幕墙应与普通幕墙同时施工，共同接受幕墙相关的物理性能检测。5.4.8 在盐雾、寒冷、积雪等地区安装光伏组件时，应与产品生产厂协商制定合理的安装施工和运营维护方案。5.4.9 在在既有建筑既有建筑上安装光伏组件，应根据建筑物的建设年代、结构状况，上安装光伏组件，应根据建筑物的建设年代、结构状况，选择可靠的安装方法选择可靠的安装方法 5 太阳能光伏系统安装（太阳能光伏系统安装（4）5.5 电气系统电气系统5.5.1 电气装置安装应符合现行国家标准建筑电气工程施工质量验收规范 GB 50303的相关规定。5.5.2 电缆线路施工应符合现行国家标准电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范 GB 50168的相关要求。5.5.3 电气系统接地应符合现行国家标准电气装置安装工程接地装置施工及验收规范 GB 50169的相关要求。5.5.4 光伏系统直流侧施工时，应标识正负极性，并宜分别布线。5.5.5 带蓄能装置的光伏系统，蓄电池的上方和周围不得堆放杂物，并应保障蓄电池的正常通风，防止蓄电池两极短路。5.5.6 在并网逆变器等控制器的表面，不得设置其他电气设备和堆放杂物，并应保证设备的通风环境。5.5.7 穿过楼面、屋面和外墙的引线应做防水套管和防水密封处理。5.6 系统调试和检测系统调试和检测5.6.1 建筑工程验收前应对光伏系统进行调试与检测。5.6.2 调试和检测应符合国家现行标准的相关规定。安装工程安装工程10KVA10KVA室外型并网逆变器室外型并网逆变器老楼改造老楼改造(3)(3)老楼改造老楼改造(4)(4)老楼改造老楼改造(5)(5)传统加装光伏电池的屋面示意图传统加装光伏电池的屋面示意图公元嵌入式光电屋面构件结构示意图公元嵌入式光电屋面构件结构示意图公元太阳能公司员工在上海电力学院现场施工 嵌入式光电建筑构件示范应用项目：上海电力学院学生艺术活动中心嵌入式光电建筑构件示范应用项目：上海电力学院学生艺术活动中心1010千瓦千瓦BIPVBIPV系统系统三结非晶硅太阳电池三结非晶硅太阳电池(Uni-Solar,USA)BIPV和和BAPV关键设备和技术难点：关键设备和技术难点：太阳电池、太阳电池、特殊特殊BIPV组件组件、逆变器、数据采集、逆变器、数据采集和监控、与建筑结合的设计。和监控、与建筑结合的设计。什么地方可以安装太阳电池什么地方可以安装太阳电池附加的特性：附加的特性：太阳电池与建筑结合后还具有最为重要的特性发电。传统的建筑材料被太阳电池组件替代后还具有独特的光学效果。.安装方式安装方式 on a in a sloped on a in a flat in front of cold/warm glazed sunshadesloped roof roof flat roof roof the facade facade roof所需要的安装面积所需要的安装面积Required area for PV generators with different cell types不同朝向安装的太阳电池的不同朝向安装的太阳电池的发电量发电量:假定向南倾斜纬度角安装假定向南倾斜纬度角安装的太阳电池发电量为的太阳电池发电量为100；其它朝向全年发电量均有其它朝向全年发电量均有不同程度的减少。不同程度的减少。组件的遮挡和通风组件的遮挡和通风好的通风条件对于好的通风条件对于冷却太阳电池组件冷却太阳电池组件很重要：很重要：温度升高将减少发电量；组件温度取决于安装方式。Facade integration,no ventilationRoof integration,no ventil.ationOn/in facade,poor ventil.On/in facade,good ventilationOn/in roof,poor ventilationOn/in roof,good ventil.On roof with large gapFreestanding应当尽量避免遮挡应当尽量避免遮挡：对于晶体硅太阳电池，很小的遮挡就会引起很大的功率损失；遮挡对于薄膜电池的影响要小得多。“上网电价上网电价”（Feed-in Tariff）政策和并网）政策和并网方式方式何谓何谓“净电量计量法净电量计量法”？（？（Net Metering)“光电建筑光电建筑”项目和项目和“金太阳工程金太阳工程”执行的执行的是什么政策？是什么政策？何谓何谓“逆流逆流”、“逆功率逆功率”？如何实现？如何实现“逆逆功率保护功率保护”？一些基本概念的澄清一些基本概念的澄清并网光伏建筑的电气方案并网光伏建筑的电气方案1：“上网电价上网电价”方方式式特点：特点：1、电网公司以高电价、电网公司以高电价收购收购PV电量；电量；2、用户缴纳常规低价、用户缴纳常规低价电费；电费；3、PV电表接在用户电表接在用户电表之前（电网一侧）电表之前（电网一侧）。并网方案并网方案2：“净电量净电量”方式方式“Net-Metering”Model特点：特点：1、不给特殊电价；、不给特殊电价；2、允许抵消电量、允许抵消电量“自发自用自发自用”；3、PV电表接在电电表接在电表负载一侧。表负载一侧。1、No special FIT for PV；2、Reduce power consumption from grid by PV；3、PV connect grid at load side。并网光伏建筑的电气方案并网光伏建筑的电气方案2：“净电量计量净电量计量”方方案案特点：特点：1、电力公司不用高价收购、电力公司不用高价收购PV电量；电量；2、允许抵消用电量（自发自用）；、允许抵消用电量（自发自用）；3、PV计量电表装在用户电表之后（负载一侧）。计量电表装在用户电表之后（负载一侧）。美国的美国的“净电量计量净电量计量”法法1、什么是、什么是“净电量计量净电量计量”?“净电量计量净电量计量”是一种付费管理模式是一种付费管理模式，具有自己发电能力的用户，当多余的自发电量反向流到电力配电网（系统）时，用户能够得到费用以减少电费支出。自己发电以减少电费支出包括2个方面：你自己发的电替代了你原来必须付费的电网的电量，以及你自己发的电反送到电网里，从而减少了你的电费。2、“净电量计量净电量计量”是如何实现的是如何实现的?如果你希望按照“净电量”法付费，你自己的发电系统必须接到地方电网的配电系统。无论何时，只要你自己的发电系统的电力大于你的负荷，多余的电量就会反向流过你自家的电表，并使其倒转。电表的倒转就使得每个月的电表读数减少，于是就节省了你的电费。3、当电表倒转超过了正转又当如何、当电表倒转超过了正转又当如何?在这样的情况下，电表的月读数将会少于上一次（收费时）电表的读数，于是你的电费帐单上会显示电力公司应当向你付费。4、电力公司如何向你付费、电力公司如何向你付费?应当向你支付的费用（或多发的电量）可以结转到下个月用于抵消你的电费。作为净电量计量用户，你也可以要求一年或12个月结算一次。美国的美国的“净电量计量净电量计量”法法1、什么是、什么是“净电量计量净电量计量”?“净电量计量净电量计量”是一种简单计量发电电量和消耗电量的方式或者说是是一种简单计量发电电量和消耗电量的方式或者说是一种自己拥有可再生能源发电系统，如光伏发电系统，的商业模式。一种自己拥有可再生能源发电系统，如光伏发电系统，的商业模式。净电量计量条件下，净电量计量条件下，光伏系统产生的多余电量将推着用户计费电表光伏系统产生的多余电量将推着用户计费电表倒转倒转，用户可以将这些富余电量储存以备需要的时候使用。，用户可以将这些富余电量储存以备需要的时候使用。这就这就保保证了发电用户发出的所有电量都具有零售电价的价值证了发电用户发出的所有电量都具有零售电价的价值。2、按照联邦法案（、按照联邦法案（PURPA，210节），节），电力用户可以使用自己的光电力用户可以使用自己的光伏系统发出的电为自己的照明和其它电器设备供电，从而抵消如果伏系统发出的电为自己的照明和其它电器设备供电，从而抵消如果自己不发电而必须以零售电价支付给电力公司的电量。自己不发电而必须以零售电价支付给电力公司的电量。但是如果用但是如果用户发出了过剩的电量（满足了自己的用电需求之外），是户发出了过剩的电量（满足了自己的用电需求之外），是不允许采不允许采用用“净电量计量净电量计量”模式运行模式运行的，此时电力公司将以的，此时电力公司将以“替代成本替代成本”趸趸购多余电量，这个购多余电量，这个趸购电价趸购电价要远远低于零售电价。要远远低于零售电价。超出自用的电量超出自用的电量应当另外计量应当另外计量，额外的电表的费用应由用户支付。，额外的电表的费用应由用户支付。(看来，美国的电看来，美国的电力公司在一开始也是同样的顽固力公司在一开始也是同样的顽固)3、“净电量计量净电量计量”法简化了上述模式法简化了上述模式，即允许自发电用户在付费周，即允许自发电用户在付费周期内，将某时多发的电量抵消其它时间消费的电量。换句话讲，就期内，将某时多发的电量抵消其它时间消费的电量。换句话讲，就是用户在是用户在付费时段内付费时段内支付净消耗的电量。（注：付费周期可以是月，支付净消耗的电量。（注：付费周期可以是月，也可以是年，在付费周期内，电表有时正转，有时反转，自己发出也可以是年，在付费周期内，电表有时正转，有时反转，自己发出的总电量小于总用电量，的总电量小于总用电量，用户按照净用电量付费用户按照净用电量付费。）。）关于实施金太阳示范工程的通知关于实施金太阳示范工程的通知财建财建2009397号号 2009年年7月月16日日用户侧并网的光伏发电项目所发电量原则上自发自用，富余电量及并入公共电网的大型光伏发电项目所发电量均按国家核定的当地脱硫燃煤机组标杆上网电价全额收购。自发自用：自发自用：没有疑问，在负载侧并网，直接被负载消耗。没有疑问，在负载侧并网，直接被负载消耗。富余电量？富余电量？电表是否可以双向计量？是否所有反向电流都属于电表是否可以双向计量？是否所有反向电流都属于“富余电量富余电量”？还还是按照结算周期定义是按照结算周期定义“富余电量富余电量”？“金太阳工程金太阳工程”并网发电图并网发电图解解1 1、电力公司只同建筑业主结算；、电力公司只同建筑业主结算；2 2、PVPV开发商同建筑业主结算；开发商同建筑业主结算；3 3、由电力公司确定并网点和电能计量、由电力公司确定并网点和电能计量装置。装置。防逆流防逆流关于最大接入容量关于最大接入容量关于适用于关于适用于“净电量净电量”模式的可再生能源系统的规模：模式的可再生能源系统的规模：所有电力公司都应该为具有可再生能源发电系统的用户发电商提供”净电量”模式的服务，即按照该州接入电网的规范允许可再生能源发电系统接入并并联运行。然而所接入的可再生能源发电系统的额定容量不得超过用户发电商的进户线路的容量。对于接入容量的限制，说明如下对于接入容量的限制，说明如下 一些州并没有强制限制参与“净电量”运行的可再生能源发电系统的容量。对于那些强制限制系统容量的州，限制规模小到25kW，大到80MW，然而，大部分的州将最大容量限定在2MW。光伏发电接入配电网的容量限制（光伏发电接入配电网的容量限制（USA）The United States does not have uniform regulations for interconnection across jurisdictions(states and utilities).In general,small(under 2 MW)solar system interconnection rules have the following characteristics:1.A streamlined interconnection application process that ensures that the distribution circuit has no more than 15 percent of its capacity as distributed generation.2.An inverter that complied with UL/IEEE 1574 standards,which ensures anti-islanding.3.A lockable AC disconnect to allow utility personnel to lock out the generation.(Although these may no longer be required in some jurisdictions).These simple rules have worked well for the US to date,with almost no documented problems due to distributed generation.The 15 percent rule has been adopted at the federal level,and a leading utility(Southern California Edison)is using this rule when developing its own distribution system connected solar systems.分布式发电系统的容量不能超过配电线路额定容量的分布式发电系统的容量不能超过配电线路额定容量的分布式发电系统的容量不能超过配电线路额定容量的分布式发电系统的容量不能超过配电线路额定容量的15%15%。