光伏发电系统在建筑供配电中的应用

光伏发电系统在建筑供配电中的应用

李翔

国网沈阳市于洪区供电公司 ，辽宁 沈阳 110000

摘要：随着世界经济的快速发展和人口的增长，能源问题日益突出。能源的大量消耗不仅导致了传统能源的过度开发，而且对环境造成了严重的破坏。雾霾、沙尘等环境问题日益严重。建筑能耗是公认的最重要的能源消耗之一。据调查，建筑用电量占我国社会总用电量的50%以上。如何实现建筑节能是一个亟待解决的问题。太阳能作为一种清洁、高效、可再生的能源，具有巨大的发展潜力，也是缓解当前能源危机的有效途径。光伏发电已成为利用太阳能的主要方式之一。根据我国“十三五”规划纲要，预计2020年光伏累计装机容量将达到150GW，“十三五”期间每年新增光伏装机容量约20GW。利用现有建筑结构巨大的受光面，建设太阳能电站，为建筑本身供电，是解决建筑能耗问题的有效途径。研究太阳能光伏发电技术在建筑供配电系统中的应用，对于缓解能源和环境问题具有重要的理论和现实意义。

关键词：光伏发电系统；建筑供配电；应用

1建筑供配电光伏发电系统组成

供配电建设中的光伏系统主要由光伏板、基于MPPT的DC/DC变换器、电池组、单轴跟踪系统、PWM控制模块、DC/AC变换器、配电负载等组成。 .电路。

1.1光伏面板

光伏板是光伏系统的核心部件，其功能是将太阳能转化为电能。光伏面板的好坏直接关系到整个光伏系统的光电转换效率。

1.2 DC/DC转换器

DC/DC转换器的主要功能是检测主电路的直流电压和输出电流，计算光伏阵列的输出功率，完成最大功率点跟踪（MPPT）。具体操作流程如下：改变功率MOSFET设备的占空比后，光伏电池板的输出电流受到干扰，光伏阵列的输出电流和电压发生变化。在测量扰动前后光伏阵列输出功率的变化后，确定下一个周期的扰动方向。经过反复扰动和观察，完成光伏板输出的最大功率点跟踪。

1.3 电池

电池的作用是平滑补偿功率波动，满足负载需求，在充满电时储存剩余的电能，在夜间或雨天为负载电路供电。

1.4 PWM控制模块

PWM控制模块主要测量电路的电流和电压，分析系统的最大功率点，控制DC/DC转换器开关设备的占空比，产生电流故障，输出输出功率。改变。完成光伏阵列和最大功率点跟踪。

1.5 单轴跟踪系统

光伏跟踪器系统主要分为单轴跟踪器系统和双轴跟踪器系统。由于建筑物采光面的限制和系统结构的高成本，2轴跟踪系统不适合安装在建筑物的屋顶上，所以这里我们将选择1轴跟踪系统。它的主要功能是利用光刻胶的光敏特性来测量光伏面板上方和下方的光强。通过操作步进电机，您可以调整光伏面板的水平视角，并将光伏面板暴露在阳光直射下以改善它。系统工作效率。

1.6 DC/AC转换器

DC/AC转换器也称为逆变器。这是因为光伏板的直接输出一般为DC12V、DC24V、DC48V，系统的通信负载需要提供AC220V，逆变器可以将光伏产生的直流电进行转换。把系统变成通讯电源。

1.7 负载

有两种主要类型的负载。一种是用于承载负载的建筑物的公共照明。其次，建筑应急灯通常是直流负载的。

2 光伏发电系统在建筑供配电中的应用研究

2.1 项目介绍

该项目位于广东省，日照时间长，地理条件优越。太阳能电池板适合斜向安装，年辐射潜力为1400kw·H/m2～1800kw·H/m2，非常适合光伏工程行业的发展。

作为工作场所，本项目日常用电负荷主要为电脑、打印机等设备、照明、空调、楼上餐厅厨房、制冷、制冷设备。在项目初期，光伏供配电系统只考虑了三级负荷，以减少对其他设备的影响。

本项目光伏发电系统电源为餐厅冷藏室、冷藏室，2至6层工作区空调设备。这些负荷为三级负荷，短期停电对施工人员的正常工作和生活没有明显影响。上述用电设备总装机功率33kw，核算负荷31.4kw。根据相关规范，本项目光伏系统总装机容量为35kw。

2.2 光伏系统重要问题分析

1) 系统集成方法分析

从系统配置的角度来看，需要考虑的是设置电池，选择储能系统，或者选择即时并网系统。

鉴于该项目发电量不大，增加电池会增加投资和加工成本。对于系统设置，选择现场应用的发电应用方式，并网代替并网。本项目光伏系统为光伏并网光伏系统，无电池环节，无法调度。

2）太阳能电池选型分析

目前，太阳能电池的主要类型包括单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池（包括薄膜太阳能电池）、碲化镉电池和铜铟硒电池。结合项目的具体特点，从项目投资、土地占用、土地利用效率等方面进行总结和考虑，做出最佳选择，完成最优太阳能电池方案。

本项目采用单晶硅太阳能电池组件。本项目光伏系统装机容量35kw，需安装125个280wp单晶硅组件。一共设计了5串太阳能电池组件，每串25个，功率为25×0.28kW=7kW。项目太阳能组件阵列布局规划为0.28kw x 25片/串x 5串。将光伏阵列防雷汇流箱安装在室外，减少光伏阵列与逆变器的连接，方便日后维护。将整个系统的五个光伏阵列连接到汇流箱，并将汇流箱直接安装在其中。电池支持。本项目太阳能电池板阵列的安装方式为安装屋顶支架。

3）逆变器选型分析

由于光伏发电的直流需求转换为通信电源为普通通信设备供电，因此需要加装逆变器来完成DC-AC转换。

逆变器的选择不仅要考虑输入直流电压等级、输出波形、输出效率和输出特性，还要考虑性价比、安全性、稳定性和可靠性。逆变器必须具有抗干扰能力、环境适应性、顺势过载能力和各种维护功能。

该项目采用单相40kW三相并网逆变器，防护等级为IP65的绝缘变压器，安装在室外屋顶墙上。

4）低压配电箱并网设置

小型分布式光伏系统经逆变器整流后转换为AC380V 50Hz电源。光伏与常规电网之间应设置合理的并网方式，以保证电源的可靠运行。光伏系统小规模建设的并网接入点一般选择在低压配电箱内，在设备配电箱入口处设置双配电开关。如果光伏系统有足够的电力，光伏将被充分利用来加载系统。在下雨天，当光伏发电不足或光伏发电电路不能正常供电时，需要将电源切换到主电源。

本项目并网低压配电箱安装在屋顶机房外墙上。配电箱的一条输入线来自光伏系统的逆变器，另一条输入线来自当地政府电源。如果光伏系统有足够的发电能力，则来自光伏系统电路的输入开关将闭合。否则，将输入线路开关切换到公共电路，闭合输入线路开关，并确保配电箱中的输入总线始终通电。配电箱的低压插座接冷藏室、1层冷藏室、2～6层室内空调的电源回路。

5）防雷接地设计

一般来说，建筑物的光伏设备安装在屋顶上，这里的环境非常特殊，需要保持直击雷和感应雷很重要。

对于直接雷击防护，我们将充分利用现有建筑物屋顶安装的避雷带和避雷网，将光伏系统的太阳能电池板、接线盒、逆变器等金属部件牢固地连接到避雷带上。金属框架和金属支架。从防止感应雷的角度来看，重要的是在直流侧和通信侧安装浪涌保持器，以保护设备免受过电压损坏，以保持感应雷引起的过电压。

结语

光伏发电系统应用于民用建筑时，要明确太阳能利用中存在的问题，结合民用建筑的日用电量，解决光伏发电系统发电不稳定的问题。做好光伏发电系统的防雷设计，合理规划电池容量，设置网络逆变电路，选择合适的光伏发电方式，顺利实现光伏发电系统在民用建筑中的应用。

参考文献

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