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分布式光伏的概述和在建筑中的应用
　　【摘要】分布式光伏发电系统是新能源的一种利用方式，本文对分布式光伏系统的原理和功能进行分析。并对实际建筑中设计方要点和机构安装要求进行简单介绍。依托国家最新优惠政策，解决我国偏远低区用电难用电贵的问题。 中国论文网 http://www.xzbu.com/1/view-7390523.htm　　【关键词】分布式光伏；光伏组件；光伏设计和安装； 　　Abstract： the distributed photovoltaic power generation system is a way of using new energy， in this paper， the principle and function of distributed photovoltaic system were analyzed. And the actual building design essentials and a brief introduction to the installation requirements. Relying on the national latest preferential policies to solve the problem of low our country rural area electricity to power your. 　　Key words： distributed photovoltaic （pv）； Photovoltaic modules； Photovoltaic （pv） design and installation； 　　1、分布式光伏基本概念 　　1.1 分布式光伏发电定义 　　分布式光伏发电系统是一种利用太阳电池半导体材料的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统，有独立运行和并网运行两种方式。与建筑结合的光伏并网发电是当前分布式光伏发电重要的应用形式，技术进展很快，主要表现在建筑光伏的电气设计方面和与建筑结合的安装方式。 　　1.2 分布式光伏发电特点 　　一是输出功率相对较小，具有间歇性。传统的集中式电站动辄几十万千瓦，甚至几百万千瓦，规模化的应用提高了其经济性。光伏发电的模块化设计，决定了其规模可大可小，可根据场地的要求调整光伏系统的容量。一般而言，一个分布式光伏发电项目的容量在数千千瓦以内。与集中式电站不同，光伏电站的大小对发电效率的影响很小，因此对其经济性的影响也很小，小型光伏系统的投资收益率并不会比大型的低。 　　二是污染小，环保效益突出。分布式光伏发电项目在发电过程中，没有噪声，也不会对空气和水产生污染。但是，需要重视分布式光伏与周边城市环境的协调发展，在利用清洁能源的时候，考虑民众对城市环境美感的关切。 　　三是能够在一定程度上缓解局地的用电紧张状况。分布式光伏发电在白天出力最高，正好在这个时段人们对电力的需求最大。但是，分布式光伏发电的能量密度相对较低，每平方米分布式光伏发电系统的功率仅约100瓦，再加上适合安装光伏组件的建筑屋顶面积的限制，因此分布式光伏发电不能从根本上解决用电紧张问题。 　　2、分布式建筑光伏组成 　　分布式光伏发电系统属于分类中并网光伏发电系统中的与建筑结合的光伏发电系统，系统的基本设备包括光伏组件、控制器、逆变器、储能装置、配电保护装置等设备，另外还有供电系统监控装置和环境监测装置。 　　2.1光伏组件 　　光伏组件是具有封装及内部联结的、能单独提供直流电流输出的、最小不可分割的光伏电池组合装置。将若干太阳能电池板按一定方式连接，组成太阳能电池方阵（阵列），在配上适当的支架及接线盒组成太阳能电池组件。 　　2.2控制器 　　有些光伏系统如景观系统，微网系统等需要一定的存储设备，如蓄电池。控制器的主要作用是控制蓄电池的充放电， 控制器应具有如下一些功能：信号检测、蓄电池最优充电控制、蓄电池放电管理、设备保护、故障诊断定位、运行状态指示。 　　2.3逆变器 　　逆变器的工作原理与整流器恰好相反，它的功能是将直流电转换为交流电，为“逆向”的整流过程，因此称为“逆变”。光伏阵列所发的电能为直流电能，然而许多负载需要交流电能，如变压器和电机等。直流供电系统有很大的局限性，不便于变换电压，负载应用范围也有限。除特殊用电负荷外，均需要使用逆变器将直流电变换为交流电。逆变器除了能将直流电能变换为交流电能外，还具有自动稳压的功能，可以改光伏发电系统的供电质量。 　　并网逆变器对于整个系统正常工作具有重要的地位，光伏系统需根据系统容量相应配置一定容量的并网逆变器。逆变器的故障率一定程度上决定整个系统的故障率，且并入电网的电能质量（谐波、电压偏差、电压波动和闪变和电压不平衡度等）基本上由逆变器的输出决定，因此需要选择可靠性高，保护功能强，无谐波污染等逆变器。 　　2.4储能装置 　　蓄电池是将电能转换为化学能贮存起来，需要时再把化学转变为电能的一种贮能装置。太阳能光伏发电系统配套使用的蓄电池的功能，是贮存太阳能电池方阵受光照时所发出电能并可随时向负载供电。目前常用的蓄电池有普通或胶体铅酸蓄电池和铁锂蓄电池。 　　2.5 配电保护装置 　　光伏并网系统作为电力系统的一部分需要接入保护装置，一般装在直流配电柜和交流配电柜中。保护装置一方面对光伏发电系统保护，防止孤岛效应等发生；另一方面需要安装继电保护装置，防止线路事故或是功率失稳。并网保护装置中一个重要的设备是逆变器。光伏系统除了在逆变器中设置有并网保护装置外，在光伏系统输出和并网点之间须增设另一套并网保护装置（置于交流配电柜中）作后备保护，以保证在光伏逆变系统发生异常的时候，光伏系统不对电网产生较大的不良影响，还可以保证在电网发生故障的时候，电网不对光伏系统产生损坏。常用的并网保护功能有低电压保护、过电压保护、低频率保护、过频率保护、过电流保护、短路、电网异常等故障保护及告警功能；并有孤岛监控检测保护功能
　　2.6 监测设备 　　光伏系统需要一套计算机监测、显示、通讯系统。 　　监测包括对太阳能发电状态的监测，如系统输入（直流）电压、电流，输出（交流）电压、电流、功率，实时发电量，累计发电量等，同时还监测系统的故障状态，如保护电流、电压等。被监测的量还包括环境参数，如太阳辐射量、环境温度、风向风力等，这需要一套环境监测仪。 　　环境检测仪由风速传感器、风向传感器、日照辐射表、测温探头、控制盒及支架组成，可测量环境温度、风速、风向和辐射强度等参量，其RS485通讯接口可接入并网监控装置的监测系统，实时记录环境数据。 　　3、建筑光伏的设计和安装 　　3.1分布式建筑光伏系统设计一般规定 　　太阳能光伏系统总的设计原则是：使光伏系统满足负载供电合理的可靠性同时，又有最佳的经济性；应该在太阳能资源丰富的地区建设。 　　3.1.1光伏建筑设计应根据建设地点的地理、气候条件，确定建筑的布局、朝向、间距、群体组合和空间环境，满足光伏系统设计和安装的技术要求。光伏建筑单体或建筑群体的主要朝向宜为南向。光伏建筑一体化是光伏系统依赖或依附于建筑的一种新能源利用形式，其主体是建筑，客体是光伏系统。因此，分布式光伏系统设计应以不损害和影响建筑的效果、结构安全、功能和使用寿命为基本原则。 　　3.1.2应考虑光伏组件类型、安装位置、安装方式对发电效益的影响，并应为光伏系统的安装、使用、维护、保养等提供必要的空间和承载条件。光伏组件设计不应跨越建筑变形缝。 　　3.1.3建筑体型及空间组合应为光伏组件接收更多的太阳光创造条件。光伏组件的安装部位应避免受自身或建筑本体的遮挡，并宜满足光伏组件冬至日全天有6h以上建筑日照时数的要求。 　　3.1.5光伏组件的构造及其安装应考虑通风降温措施，光伏电池的最高温度不应高于85℃。 　　3.1.6光伏系统的控制机房宜采用自然通风，当不具备条件时应采取机械通风措施。 　　3.2分布式建筑光伏系统的安装 　　3.2.1由于光伏系统是靠接收太阳光发电的，故一座建筑可安装光伏系统的位置就很有限，一般只有屋顶和南立面适合安装太阳能电池板，建筑东西立面也可以适量安装。 　　3.2.2坡屋顶上顺坡安装；这种安装方式有它的优势，依屋顶坡度平行安装，节省支架用材，节省安装面积，减小风压，并可在屋顶形成一层保温层。 　　3.2.3在平屋顶上以固定倾角安装，这种方式可以根据建筑所在地区的纬度采用全年可最大限度获取太阳能以获得最大发电量的角度。 　　3.2.4对于钢筋混凝土结构的平屋顶，当采用固定倾角安装时有2种选择，如果附加光伏系统满足房屋的承重要求，可以采用不破坏屋面的防水保温结构，用压重的方式保证光伏阵列安装的稳定。 　　3.2.5如果原建筑设计屋面承重余量不大，则可采用植筋方式，将光伏方阵支架基础与房屋主结构连接，这种方式要注意做好植筋后屋面的防水保温工作。 　　3.2.6如果是钢结构厂房，彩钢屋顶，目前支架与屋面连接一般采用特殊夹具。 　　车棚、凉棚可根据建筑形态进行设计，一般采用钢结构。 　　4、总结 　　依托国家颁布《关于分布式光伏发电项目管理暂行办法的通知》国能新能[号和：第二条 分布式光伏发电是指在用户所在场地或附近建设运行，以用户侧自发自用为主、多余电量上网且在配电网系统平衡调节为特征的光伏发电设施。使得分布式光伏发电的发展，首先将带来系统集成产业的兴起，其次，对于电网广域监控系统和微功率调度系统将有一个很大的促进。这是直接的产业辐射，而随着越来越多的建筑具有自发电功能，存储能源的使用，以及光伏光热一体化，建筑节能设施，将随后兴起。在屋顶的分布式光伏发电达到一定的比例的时候，将形成节点式、横向、市际的能源基础设施，以及由此形成的市场，会促进人们许多新的工作方式和生活方式的形成。其影响将远远大于互联网给人们带来的变化。 　　我国还有部分地区没有送上电。在已经送上电的农村，还有许多家庭因为收入低，仅有的电器是电灯和电视，他们晚上天一黑就睡觉，只为了节省一些电费。如果采用光伏分布式发电，能够让那些现在用不起电的人都能够享受哪怕是最基本的电力设施可以提供的便利，如现代化的学校、医院、健康护理、食品和公共卫生、就业以及计算机技术等，那我们的国家将会发生巨大的变化。 　　参考文献： 　　[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.《民用建筑太阳能光伏系统应用技术规范》JGJ-203-2010[S].北京：中国建筑工业出版社，2010-5. 　　[2]梁有伟，胡志坚，陈允平. 分布式发电及其在电力系统中的应用研究综述[J]. 电网技术，）：71-75. 　　[3] 鞠晓磊，仲继寿. 民用建筑光伏系统设计解析--解读《民用建筑太阳能光伏系统应用技术规范》重点条文[J].建筑电气，-11. 　　[4] 王健，曹磊. 光伏发电技术在建筑工程中的应用[J].智能建筑电气技术，-51.
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分布式光伏发电有哪些应用形式？
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(9)发展前途远大，而且可以任意选配发电容量。(7)光伏电池组件与建筑物完美结合，既可发电又能作为建筑材料和装饰材料，使物质资源充分利用并发挥多种功能：（1）
并网系统光伏阵列安装在闲置的建筑物屋顶或墙面上，无需占用土地或增建其它基础设施，适用于人口密集的城市，这对于环保要求严格的今天与未来更为重要；使建筑物科技含量大大提高，减少了光伏系统成本的回收器，增加了“卖点”。(8) 避免了由于使用一般化石燃料发电所导致的空气污染和废渣污染。在一定距离范围内可以节省常规电网的投资。BIPV系统除保证自身建筑用电外，还可以向电网供电，同时降低了建设费用，光伏阵列安装起来很简便：坚固耐用、保温隔热、天窗等、外观和施工简便等因素。光伏与建筑相结合的形式主要包括与屋顶相结合，与墙相结合，与遮阳装置相结合等方式。1、建筑光伏一体化的特点，又利于保证室内的空气品质。 （6）由于光伏电池的组件模块化，从而缓解高峰电力需求。 （5）由于光伏阵列安装在屋顶和墙壁等外围护结构上，吸收太阳能，转化为电能，大大降低了室外综合温度，减少了墙体得热和室内空调冷负荷，既节省了能源，形成电网用电高峰。而这时也是光伏阵列发电最多的时候。（4）本地发供电，进出电网灵活。夏季由于大量制冷设备的使用，就是说既可发电又可采光、原地用电，使输电成本和损耗变得最小，则必须能够透光。（3）分布式建设可原地发电，这对于土地昂贵的城市建筑尤其重要。（2）所发电能馈入电网，省掉蓄电池，节省建设投资与维护费用，从而使发电成本大为降低。提高了系统的平均无故障时间和防止蓄电池的二次污染。除此之外，还要考虑安全性能、防水防潮、适当的强度和刚度等性能。若是用于窗户（我选光伏建筑一体化）光伏建筑一体化提出了“建筑物自我发电、自我供电”的新概念，即建筑物与光伏发电的集成化，在建筑物的外围护结构表面上布设光伏阵列产生电力。把光伏器件用做建材。必须具备建材所要求的几项条件，市场巨大，前景广阔。并网光伏系统是世界各发达国家在光伏应用领域竞相发展的热点和重点，是世界太阳能光伏发电的主流发展趋势
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哪些场合适合安装分布式光伏
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大棚；水面等等；山地；林地；院子；车棚：家庭屋顶；工商业屋顶；空地适合安装分布式光伏的场所很多。华阳绿建-光伏发电
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我们会通过消息、邮箱等方式尽快将举报结果通知您。　　一、分布式光伏发电系统的应用现状 　　近几年来，全球太阳能光伏发电产业迅猛发展。2010年，全球光伏发电总装机" />
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分布式光伏发电系统的原理及其应用前景
　　一、分布式光伏发电系统的应用现状 中国论文网 http://www.xzbu.com/6/view-7119793.htm　　近几年来，全球太阳能光伏发电产业迅猛发展。2010年，全球光伏发电总装机容量超过4000万千瓦。2013年，全球光伏发电的新安装量37.6GW。其中，23GW为屋顶太阳能光伏发电系统，15.4GW为电力公用事业规模的光伏电站。2015年，国际能源协会下属光伏电力系统项目研究小组（IEA-PVPS）发布一份名为《2014年全球太阳能市场回顾》的报告。报告显示，2014年，全球新增光伏发电装机容量为38.7GW，当前累计装机容量至少达177GW。 　　2010年，我国大陆地区光伏电池产量达1000万千瓦，占全球市场份额50%以上，到2010年底，全国累计光伏电池安装量总计86万千瓦，其中大型并网光伏电站共计45万千瓦，与建筑结合安装的分布式光伏发电系统共计26万千瓦。2014年国家能源局公布光伏发电统计信息，光伏发电累计装机容量2805万千瓦，其中光伏电站2338万千瓦，分布式光伏发电系统467万千瓦。日国家能源局发布数据，2015年第一季度，全国新增光伏发电装机容量504万千瓦，其中，新增集中光伏电站装机容量438万千瓦，新增分布式光伏装机容量66万千瓦。2015年一季度光伏发电量约80亿千瓦时。截至2015年3月底，全国光伏发电累计装机容量达到3312万千瓦，其中，光伏电站2779万千瓦，分布式光伏发电系统533万千瓦。 　　二、分布式光伏发电系统的工作原理（并网型） 　　光伏发电是一种环保的、具有广阔发展前景的发电方式。集中并网光伏电站和与建筑结合的分布式并网光伏发电系统是光伏发电的主要利用方式。与建筑结合的分布式光伏发电最大的特点就是“就近发电，就近并网，就近转换，就近使用”，电站装机容量一般在几十千瓦，适合安装于别墅、家庭、中小型厂房、医院、学校等屋顶。 　　分布式太阳能光伏发电系统大体上分为两大类，一类是独立的太阳能光伏发电系统，另一类是并网型太阳能光伏发电系统，两类系统最大的不同是独立的光伏发电系统要有储能的蓄电池，而并网的光伏发电系统可以不配备蓄电池，直接将电能输入就近的电网，省掉了对蓄电池储能和释放的控制过程，可以充分利用可再生能源所发出的电力，减小能量损耗，降低系统成本。而且并网发电系统能够并行使用电网和光伏发电系统的电能作为本地交流负载的电源，降低整个系统的负载停电的概率。同时，光伏发电系统与公共电网并网可以对公用电网起到调峰作用。综上所述，并网型太阳能发电系统是太阳能发电的主要发展方向。 　　分布式并网型太阳能光伏发电系统的工作原理是利用光伏组件半导体材料的“光电”效应，在白天阳光充足时，由光伏组件将太阳的辐射能装换成直流电能，通过控制器可将直流电能直接供给用户直流负荷，也可将直流电经并网逆变器输出交流电供给本地交流负载，多余的交流电能输送给电网，由双向计量表计量卖出电量，当夜晚或阳光不足时由电网向用户供电，双向计量表计量买入和卖出电量。然后根据卖出和买入的电量结算电费。分布式并网型光伏发电系统整体框架如图1所示。 　　三、分布式光伏发电系统应用面临的问题 　　分布式光伏发电是极具发展潜力的清洁能源应用方式，也是我国未来重点推广的电力生产方式之一。近几年来光伏发电产业的技术水平不断提高、应用成本显著下降，2013年以来价格、财税等一系列利好政策陆续出台，使得我国分布式光伏发电具备了大规模发展的可能性。但是在具体实践中，分布式光伏发电的推广也还面临着一系列的问题，突出表现在以下几个方面： 　　1.屋顶资源有限 　　分布式光伏发电系统的光伏组件一般安装与建筑的屋顶，要求建筑物屋顶面积大，结构好，承重力强。满足要求的屋顶数量有限。而且屋顶的承重和结构都是预先设计好的，能不能拿来安装光伏组件还需要实地测量。而且各个屋顶的情况不同，都需要一一实地测量，所以，项目之间可参考性不是很大，规模化推广也就比较困难。 　　2.项目融资难，回报率低 　　目前分布式光伏发电主要采用“优先自用，余电上网，全电量补贴”的方式，在设计光伏发电系统时选择的容量以满足用户的需求为主，所以业主最主要的收益来自于用户支付的自用电量电费。对于小型企业来说，用电量大，电价相对较高。比较适合建立分布式光伏发电系统，但是分布式光伏发电必须得到相关的财政补贴才能保证其有一定的经济回报率，而且它必须与电网并网才能实现其全部的发电效益和经济收益。其投资回报率一般在9-10%之间，资源稍好的地区应该可以达到12%以上，但需7-8年才能回收前期投入资金，又面临着前期投入资金较多、融资难、回收期长等困扰，所以全面推广应用还有困难。 　　3.政策配套难 　　对于分布式光伏发电来说，尽管国家已有明确的相关补贴政策，不少地方政府也出台了各自的补贴政策，然而这些补贴政策在实际执行的过程中常常由于部门协调不畅、手续繁杂、监管不力等原因，执行难以到位。主要表现在三个方面，第一地方政府政策实施细则难以确定，所以各地执行效果有很大不确定性；第二，各方责任关系协调一致性有待提高，这需要经验的积累；第三，现有政策对电力用户吸引不足，很多拥有优质屋顶资源的业主缺少参与积极性，导致屋顶资源稀缺。 　　四、分布式光伏发电的前景 　　虽然分布式光伏发电系统的大规模应用面临着很多问题，但是随着分布式光伏发电技术水平的不断提高、发电成本的不断下降，国家和地方政策的不断支持，人们环保意识的不断增强，分布式光伏发电系统的应用范围将不断扩大，预计在未来的若干年内，分布式光伏发电将作为集中发电的一种重要的补充形式，应用前景值得期待。 　　（作者单位：乌海职业技术学院电力工程系）
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哪些地点适合安装分布式光伏发电系统？收藏
哪些地点适合安装分布式光伏发电系统？工业厂房：特别是在用电量比较大、网购电价比较高的工厂，通常厂房屋顶面积很大，屋顶开阔平整，适合安装光伏阵列;同时由于用电负荷较大，分布式光伏发电可以做到就地消纳，抵消一部分网购电量，从而节省用户的电费;商业建筑：与工业园区的作用效果类似。不同之处在于商业建筑多为水泥屋顶，更有利于安装光伏阵列;但是往往对建筑美观性有要求。按照商厦、写字楼、酒店、会议中心、度假村等服务业的特点，用户负荷特性一般表现为白天较高、夜间较低，能够较好地匹配光伏发电特性;农业设施：农村有大量的可用屋顶，包括自有住宅屋顶、蔬菜大棚、鱼塘等，农村往往处在公共电网的末梢，电能质量较差，在农村建设分布式光伏系统可提高用电保障率和电能质量;市政等公共建筑物：由于管理规范统用户负荷和商业行为相对可靠，安装积极性高，市政等公共建筑物也适合分布式光伏的集中连片建设;边远农牧区及海岛：由于距离电网遥远，西藏、青海、新疆、内蒙古、甘肃、四川等省份的边远农牧区以及沿海岛屿还有数百万无电人口，离网型光伏系统或光伏与其他能源互补微网发电系统非常适合在这些地区应用。适合安装分布式光伏发电系统建筑屋面，目前国内建筑屋面按照形状主要可以分为坡屋面、平屋面和不规则结构屋面三类。原则上讲，任何形式的屋面都可以安装光伏发电系统，但在选择具体安装部位时，坡屋面安装要注意屋面的坡度与坡向与组件阵列最佳安装倾角相匹配;不规则屋面安装要考虑在保证发电效率的同时，不影响建筑的艺术效果。是可在全国各类建筑物和公共设施上推广，形成分布式建筑光伏发电系统，利用当地各类建筑物和公共设施建立分布式发电系统，满足电力用户的部分用电需求，为高耗能企业提供生产用电。是可在偏远地区海岛等少电无电地区推广，形成离网发电系统或微电网，由于经济发展水平的差距原因，我国仍有部分偏远地区的人口没有解决基本用电问题，以往的农网工程大多依靠大电网的延申，小水电、小火电等供电，电网延伸困难极大，且供电半径过长，导致供电能质量较差，发展离网型分布式发电不仅可以解决处于无电少电地区居民基本用电问题，还可以清洁高效地利用当地的可在生能源，有效的解决了能源和环境之间的茅盾。分布式光伏发电系统，又称分散式发电或分布式供能，是指在用户现场或靠近用电现场配置较小的光伏发电供电系统，以满足特定用户的需求，支持现存配电网的经济运行，或者同时满足这两个方面的要求。分布式光伏发电系统的基本设备包括光伏电池组件、光伏方阵支架、直流汇流箱、直流配电柜、并网逆变器、交流配电柜等设备，另外还有供电系统监控装置和环境监测装置。其运行模式是在有太阳辐射的条件下，光伏发电系统的太阳能电池组件阵列将太阳能转换输出的电能，经过直流汇流箱集中送入直流配电柜，由并网逆变器逆变成交流电供给建筑自身负载，多余或不足的电力通过联接电网来调节。
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