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    节能建筑:给点儿阳光就灿烂

    (即kWp)大型屋顶光伏并网示范电站才通过验收。提到这个项目,曹工索性拿出了纸和笔,又写又画地给我介绍起来。专家点评: 

      建筑光伏集成具有高技术、无污染合资供电的特点,能够强化建筑物的美感和建筑质量,具有多功能和可持续发展的特征。 

      建筑物的外壳能为光伏系统提供足够的面积,不需要占用昂贵的土地,省去光伏系统的支撑结构,省去输电费用,光伏阵列可以代替常规建筑材料从而节省安装和材料费用,且集成设计使建筑更加洁净、完美,更容易被专业建筑师和公众接受。 

      太阳能光伏系统和建筑的完美结合是可持续发展的理想范例,国际社会十分重视。 

      光伏建筑集成 已经开始示范 

      在课题实施过程中,课题组对国内外现有的并网光伏技术进行了调研,对总体方案和各分系统方案作了必要的优化设计。在国家科技部、北京科技局牵头组织下,考虑到和北京奥运会新能源示范项目紧密结合,集中展示的需要,决定将示范电站安装在北京大兴天普集团新建的新型节能建筑上。 

      为了充分利用现有建筑的屋顶结构和面积,实现光伏发电和建筑房屋一体化的功能,他们通过与该建筑的设计和施工单位的沟通,优化设计了多种不同光伏组件在建筑上的安装与连接工艺,如铝边框光伏组件在钢球屋顶网架上的安装工艺,无边框半透光的光伏组件用作玻璃幕墙和直接作为阳光温室的玻璃屋顶的安装和连接方法等等。 

      考虑到作为光伏发电示范电站,他们尽可能地采用了多种光伏组件,以展示各种不同的光伏发电技术,如常规的单晶硅和多晶硅组件,部分透光的单晶和多晶硅组件,硒铟铜电池组件,不透明和部分透明的多结薄膜电池组件等。专家点评: 

      半透明和不透明的多结非晶硅薄膜光伏电池和光电转换效率高的硒铟铜(CIS)薄膜光伏电池目前国内应用不多,建筑一体化光伏电池也是国际上最新开发出的与建筑材料相结合的组件。 

      并网后仍然 符合国家标准 

      在并网逆变器的选用上,不仅选用了20千瓦集中式逆变器,还选用了目前世界上最新支路式并网逆变器,这是为屋顶光伏计划设计的,它可以满足光伏组件与建筑结合时对不同的安装角度进行最大功率跟踪。除此之外,还选用了单个光伏组件用的并网逆变器模块。 

      在逆变器的并网配电上采用了多种安全保护措施,实时监测电站运行参数,确保了并网供电的安全性能和电能质量符合供配电企业的国家标准。示范电站还配备了一套专门研发的电站数据采集监控系统,不仅能够监测和记录电站运行的多个电力参数,而且可以监测太阳电池阵列的电压、电流、结温度等光伏组件运行参数,以及太阳辐射、风速、室内外温度等环境参数,在保障电站运行的同时记录各种运行数据,为光伏系统的检测和评价提供可靠的依据。同时,该系统还可以在大型展示屏上实时显示光伏电站的多个运行数据,满足了向公众展示示范的需要。专家点评: 

      这几种主流光伏并网逆变器设计思路不同,单台功率较大的20千瓦集中型逆变器是他们结合国外技术自主研制的;5千瓦多支路逆变器是国际上最新开发的、适用于光伏屋顶计划的一种;250瓦光伏逆变器模块则直接与光伏电池组件配套。该示范电站配备监控系统,可以对光伏电站的运行作综合性能的评价。 

      50千瓦太阳能光伏并网示范电站的建成和投入运行对太阳能并网光伏发电在我国城市中的应用具有重大的推广示范意义。 

      光伏电站符合国际能源应用趋势 

      建筑物自身能耗占世界总能耗的1/3,是未来太阳能光伏发电的最大市场。近年来,太阳能光伏建筑集成与并网发电得到快速发展。许多国家相继制定了本国的屋顶光伏计划,如美国、欧盟和日本都制定了百万规模的光伏屋顶计划。“联合国可持续发展世界首脑会议”讨论了替代能源问题,并把可再生能源的扩大使用放到了行动计划纲领中。专家点评: 

      在此背景下,“50千瓦光伏并网示范电站”的成功建成表明,该攻关计划是符合国际光伏应用发展趋势的。目前在西藏已经有一个两栋别墅的示范工程。在德国,许多家庭都是利用光伏自己发电,同时还可以把多余的电卖给供电公司。等到我国可再生能源法颁布时,我们要做第一批光伏发电的住户。 

      ■核心提示 

      提到太阳能我们并不陌生,但通常想到的是太阳热的利用,比如太阳能热水器,而对太阳电的利用并不太熟悉。 

      通过转换装置把太阳能转换为热利用的属于太阳能热利用技术;转换为电能利用的是太阳能光发电技术,光电转换装置通常是利用半导体器件的光伏效应原理进行光电转换的,因此又称太阳能光伏技术。 

      所谓光伏并网电站,就是通过光生伏打效应发电且与市电并网,而本课题又是与建筑结合的分散发电、分散用电。 

      过去我国的光伏发电一般都是独立系统。比如光明工程,是利用蓄电池将太阳电储存起来(用的时候再变为交流电),也是通常所说的离网发电。这一系统对两种能量转换所需要的逆变装置要求相对较低。 

      本课题所涉及的屋顶光伏发电不仅使安装工艺因满足建筑的需要而错综复杂,更对逆变系统提出了更高要求。 

      “十五”后两年中,课题组将进一步优化技术方案,向“两头”发展,一头是向大型化发展,像深圳1兆瓦这样的大型并网电站,另一头是向小型化发展,即一家一户的并网发电,自给用电。 

      ■链接 

      课题取得的主要成果 

      *课题完成了与建筑物结合的50千瓦并网光伏系统,安装在北京大兴天普工业园的可再生能源示范建筑上,运行情况良好。 

      *并网光伏电站充分考虑了光伏技术与建筑物结合的特点,研究开发出兼顾光伏发电和采光性能的玻璃幕墙,实现了光伏组件与建筑的一体化,采用了9种不同材质和封装工艺的光伏组件,设计了6种不同的安装角度,为实验研究不同光伏组件,不同安装方式的光伏系统发电性能提供了条件,对与建筑相结合地并网光伏系统推广起到很好的示范作用。 

      *该课题研究开发出20千瓦集中型并网光伏电站用逆变器样机,采用了不同种类的光伏组件或不同安装角度的光伏组件分别连接输入,分别进行最大功率跟踪控制的多支路式并网逆变器,小型并网模块技术,设计开发出并网光伏电站监控系统。 

      *光伏示范电站安装了数据采集系统,详细记录系统的运行数据,对科学的评估并网光伏系统的技术和经济特性提供了基础数据。 

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