绿色建筑并网型光伏发电系统设计

【摘要】：为提高城市形象，各城市建筑使用景观照明浪费大量电网电能的现状；以及面对化石燃料的逐渐枯竭和人类生态环境的日益恶化，寻找新能源成为当前人类面临的迫切课题。绿色建筑应该鼓励在经济技术适宜的条件下，充分利用以太阳能为代表的可再生能源，减少电力系统的负担，是选写此篇论文的目的。 在中国移动深圳信息大厦选用间接转换并网型(不带蓄电池储能)光伏发电系统的方式,由光伏发电与市电通过光伏逆变器同时向负载供电的系统。在晚上或阴雨天，光伏方阵发出的电力不足时，由电网通过光伏逆变器向负载供电；保证负载得到稳定的电力供应。该系统为大厦“自发自用”的光伏发电配电系统就近供给用电负荷,是本工程的设计要点。 太阳能光伏建筑一体化BIPV（Building Integrated Photovoltaics），是应用太阳能发电的一种新概念，简单地讲就是将太阳能光伏发电阵列安装在建筑的维护结构外表面来提供电力。由于光伏阵列与建筑的结合不占用额外的地面空间，是光伏发电系统在城市中广泛应用的最佳安装方式，因而倍受关注[2]。 光伏与建筑的结合形式一般有下列几种：一是光伏与墙面结合；二是光伏与屋顶结合；三是光伏与遮阳结合；四是光伏与围栏结合。本工程光伏阵列与建筑的结合主要采用光电幕墙的形式,是本工程的设计要点。 在该大厦早期的光伏发电系统方案中也曾考虑过使用新型的镍氢电池组储能的并网方式供电。即采用“带电池储能、直接转换并网型光伏发电系统”。其特点是在负载侧不引起电力波动、保证负载得到稳定的电力供应，要采用带电池储能方案(一般用在农村、海岛上较合适)。 但由于考虑满足3天阴雨天气情况下用电负荷连续供电的安装容量要求，镍氢电池的安装面积占用空间较大，且镍氢电池有一定的使用寿命，回收电池会污染环境，不属环保产品，以及考虑初期建设投资和维护费用造价将会增加等因数。为建设绿色建筑，最终将光伏发电系统设计方案优化为目前“不带电池储能、间接转换并网型光伏发电系统”。既经济合理，又安全可靠，且维护管理方便；这也是本工程设计结论。 本文介绍该大厦光伏发电系统主要电气设备的配置、系统的并网方式、系统的配电设计、防雷设计，以及光伏组件串并联个数的计算、并网逆变器的配置应考虑温度对光伏组件电性能的影响等问题。 【关键词】：绿色建筑 光伏发电系统 太阳能电池组件 直流汇线箱 并网逆变器
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TU851;TU18
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-15
• 1.1 选题目的及意义11
• 1.2 工程概况11-12
• 1.3 光伏发电系统概况现状12-13
• 1.4 小结13-15
• 第2章 光伏发电系统设计构成15-32
• 2.1 光伏组件的基本组成15-17
• 2.2 光伏发电系统主要电气设备配置17
• 2.3 直流汇流箱17-18
• 2.4 太阳能电池组件峰值功率计算18-20
• 2.5 确定并网逆变器的规格和数量20-21
• 2.5.1 并联逆变器功能20
• 2.5.2 光伏发电系统并网逆变器的配置及光伏组件串并联个数的计算20-21
• 2.5.2.1 并网逆变器的配置应考虑温度对光伏组件电性能的影响20-21
• 2.5.2.2 并网逆变器的选型及光伏组件串并联个数的计算21
• 2.6 光伏组件与建筑物外形（屋顶及立面）的有机结合21-24
• 2.6.1 太阳能光伏建筑一体化的方式22
• 2.6.2 太阳能光伏建筑一体化的特征22
• 2.6.3 光伏组件的最佳倾角的计算22-24
• 2.7 光伏发电系统配电设计24-30
• 2.7.1 光伏发电系统配电的工作原理24-25
• 2.7.2 并网光伏发电系统影响与分析25-27
• 2.7.3 光伏发电系统配电方式的选择27-29
• 2.7.4 光伏发电系统配电负荷范围的分析29-30
• 2.8 防雷设计30-31
• 2.9 小结31-32
• 第3章 楼宇微网能源管理系统32-52
• 3.1 系统功能概述32-34
• 3.1.1 能源监测32-33
• 3.1.2 能源调度33
• 3.1.3 节能分析33-34
• 3.2 系统特点34-35
• 3.3 能源管理系统的构成35-39
• 3.3.1 客户端 HMI 概述36-37
• 3.3.2 客户端 HMI 硬件配置37
• 3.3.3 SCADA/WEA 服务器概述37
• 3.3.4 SCADA/WEA 服务器硬件配置37-38
• 3.3.5 数据采集器38
• 3.3.6 现场设备38
• 3.3.7 逆功率控制器38-39
• 3.3.8 PLC39
• 3.4 系统功能设计39-51
• 3.4.1 能源监控39-42
• 3.4.2 能源调度(PLC 控制)42-48
• 3.4.2.1 双向 DC/DC 控制器控制功能要求43-44
• 3.4.2.2 双向 DC/DC 控制技术要求44-46
• 3.4.2.3 BMS 控制技术要求46
• 3.4.2.4 PLC 控制系统技术要求46-48
• 3.4.3 能源管理48-51
• 3.5 小结51-52
• 第4章 绿色建筑施工图设计评估52-57
• 4.1 项目定位52
• 4.2 项目绿色建筑施工图设计评估52-54
• 4.2.1 国家绿色建筑二星级52-53
• 4.2.2 美国 LEED-NC 银级53-54
• 4.3 节能与能源利用(重点介绍涉及电气专业评估结果表格)54-55
• 4.4 室内环境质量55
• 4.5 运营管理55
• 4.6 LEED-NC 评价详表55-56
• 4.7 小结56-57
• 第5章 总结与展望57-61
• 5.1 “带不带电池储能并网型光伏发电系统”设计方案的讨论57-58
• 5.2 电池组件和蓄电池选型及容量测算58-59
• 5.3 工程设计要点59
• 5.4 工程应用前景展望59-61
• 参考文献61-65
• 致谢65

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