太陽能光電建築一體化應用示範專案實施方案

2023-02-10 18:09:02 字數 5543 閱讀 2801

實施方案

2023年11月

一、工程概括

1.1 地理位置

徐州市位於東經116°22′~118°40′、北緯33°43′~ 34°58′之間,東西長約210公里,南北寬約140公里,總面積11258平方公里,佔江蘇省總面積的11%。域內除中部和東部存在少數丘崗外,大部皆為平原。徐州四季分明,光照充足,雨量適中,雨熱同期。

它屬於暖溫帶半濕潤季風氣候,年氣溫14℃,年日照時數為2284至2495小時,日照率52%至57%,年均降水量800至930公釐。本地區太陽能資源較為豐富,資源穩定性高,具有較高的利用價值。

本次專案選址為******等其他公用建築。

1.2 建築型別及面積

電站建於*******等公用建築屋頂,有效利用面積為37000㎡,周邊不存在遮擋物。

1.3 總平面圖

1.4 用途

400v使用者側並網,自發自用,減少能源損耗。

1.5 峰瓦值

******

1.6 專案目前實施進展情況

目前已進行過專案建設地的實地考察,元件布置圖正在完善中。

二、示範目標及主要內容

本專案的示範目標是成為太陽能光電建築一體化應用專案的典範。充分利用豐富的太陽能資源,節約有限的煤炭資源,通過優化系統整合方案實現切實可行地高效發電,降低二氧化碳的排放,積極響應國家節能減排的政策,為環保事業貢獻自己的乙份力量。 太陽能光電系統技術要點包含3方面:

光伏建築一體化設計、併網系統設計和技術經濟分析。

本專案中的建築本體滿足國家和地方節能標準。

2.1 光電建築一體化

根據光伏方陣與建築結合形式的不同,光伏建築一體化可分為兩大類:一類是光伏方陣與建築的結合,將光伏方陣依附於建築物上,建築物做為光伏方陣載體,起支撐作用;另一類是光伏方陣與建築整合,光伏元件以一種建築材料的形式出現,光伏方陣成為建築不可分割的一部分,如光電瓦屋頂、光電幕牆等。

考慮到造價較高和綜合發電效率較低等因素,本專案採用第一類形式,將光伏方陣依附於徐州工業職業技術學院教學樓等公用建築的水泥屋頂上,這樣的屋頂光伏發電有以下優勢:

1) 利用既有建築的閒置屋頂,無需額外用地或增建其他設施,建設改造成本較低。

2) 既保持了建築原有的美觀,又能夠最大限度的發揮太陽能系統的發電效能。

3) 日照條件好,不易受遮擋,可以充分接受太陽輻射,同時還避免了屋頂溫度過高,降低空調負荷,既節省了能源,又能改善室內的空氣質素。

4) 可實現使用者側並網,自發自用,在一定距離範圍內減少了電力輸送過程的費用和能耗,降低了輸電和分電的投資和維修成本。

5) 由於光伏電池組件化,光伏陣列安裝起來很簡便,而且可以根據實際情況任意選擇安裝容量。

2.2 併網光伏系統

本示範專案採用低壓使用者側並網,將光伏系統所發的電量就近消耗。使用者側並網專案可採用「淨電表計量」方案,其系統結構如圖2-1所示。太陽能光伏電站接入逆變器,直流電被轉換為所需的交流電,採用三相四線輸送到的配電櫃,最終併入電網。

逆流檢測是防止學校的電向國家電網灌輸,由於公司照明等用電量本身就很大,電站產生的電基本能被消耗掉,所以暫不存在逆流的危險。同時,國家電網公司最新出台了有關併網服務工作的相關意見,指出建於使用者內部場所的光伏發電專案,發電量可採取自發自用餘電上網的方式。

圖2-1 使用者側並網示意圖

三、技術方案

3.1 建築圍護結構體系

本專案選擇的建築主體包括公用建築的屋面均為鋼筋混凝土框架結構,建設年限6~10年,按照7度**烈度設防,建築高度16.5~34公尺。現澆屋面,剛性防水保溫層,設計活荷載為2.

0kn/㎡,可上人,散水坡度0.5%~1%。屋頂女兒牆高度1.

1~1.2公尺,並設有防雷裝置。各建築物的外牆均為空心磚(空心砌塊)砌築,鋁合金窗,無遮陽。

在此類建築圍護結構上進行bipv光電一體化改造,僅有屋面架設方式能夠最大程度地利用有效受光面積,最小程度地減少對原有建築結構的影響和破壞,同時也最為經濟地實現bipv建築一體化。在光電系統的設計和施工中應注意對原有建築防水保溫層的保護和恢復,對屋面原有組織排水的影響和解決措施,以及光伏元件架設高度原則上不超過建築物防雷裝置高度的設計要求。

3.2 光電系統技術設計方案

3.2.1 設計依據及說明

本專案主要根據下列檔案和資料進行設計及編制的:

iec 61727(2004)(併網光伏系統)

iec 61173 光伏系統過電壓保護

iec 61835(2007)光伏系統名詞術語(10大類415條)

iec 62108 (2007) 聚光光伏元件及組合件的設計鑑定和定型

iec 60364-7-712 (2002) 光伏系統在建築安裝上的特殊要求

iec 62116(2005)光伏併網逆變器防孤島測試方法

《光伏系統併網技術要求》gb/t 19939-2005

《光伏電站接入電力系統技術規定》gb/z19964-2005

《光伏(pv)系統電網介面特性》gb/t 20046-2006

江蘇省工程建設標準《太陽能光伏與建築一體化應用技術規範》dgj32/j 87-2009

《汙水綜合排放標準》(gb8978-96)二級標準

《環境空氣質素標準》(gb3095-1996)二級標準

《城市區域環境雜訊標準》(gb3096-93)3類標準

《建築施工場界雜訊限值》gb12523-90

《建築設計防火規範》gb50016-2006

《火力發電廠與變電站設計防火規範》gb50229-2006

《建築抗震設計規範》gb50011-2001

《建築物防雷設計規範》gb50057-2000

《工業企業設計衛生標準》gbz 1-2002

《工業企業總平面設計規範》gb50187-1993

《工業企業廠內鐵路、道路運輸安全規程》gb4387-1994

《建築照明設計標準》gb50034-2004

《採暖通風與空氣調節設計規範》gb50019-2003

《生產過程安全衛生要求總則》gb12801-1991

《生產裝置安全衛生設計總則》gb5083-1999)

《火力發電廠勞動安全和工業衛生設計規程》(dl5053-1996)

《光伏(pv)發電系統過電壓保護-導則》sj/t 11127

本系統包括的產品設計依據其企業標準。

3.2.2 光伏建築一體化設計

建築規模

本專案選址位於*********他公用建築屋面布置太陽能元件,實現光伏建築一體化設計。

整個校區內擬使用屋頂面積為37000m2,除去有遮擋和有其他構築物的面積,可以以最佳傾角30°固定安裝方式安裝1500kwp光伏元件;

可用於建設太陽能光伏發電建設的建築屋頂周圍地形目前暫無明顯的高大障礙物對建築屋頂的光照有大面積遮擋。所選擇利用其屋頂建設光伏發電專案的建築朝向正南,太陽能開發利用資源條件理想。

光伏系統的基本情況

1)供電型別:低壓側併網發電;

2) 專案規模:發電規模約為1500kwp,光伏電池板總面積約10188m2;

3)電池板型別:晶體矽產品,元件全光照面積的光電轉換效率為15.1%;

4)電池板結構形式:帶邊框平板玻璃封裝標準元件。

光伏元件的布置

1、安裝方式

光伏發電專案的電池板安裝方式可選範圍:沿屋面傾斜方向架設、以最佳傾角傾斜架設、太陽光追蹤。對以上三種安裝方式的優缺點比較如表3-1所示:

表3-1 三種安裝方式比較

為保證專案建設的示範效果及對整個光伏發電系統的經濟性、可行性等方面的考慮,經過對建築物屋頂安裝太陽能光伏電池組件巨集觀、微觀條件分析,本專案採用第二種安裝方式,即以最佳傾角傾斜架設。通過retsceens軟體的計算分析,確定太陽能電池方陣支架傾角為30°,以達到最佳發電量。

2、方位角

對於北半球而言,光伏陣列固定式安裝朝向正南即方陣垂直面與正南的夾角為0°時,光伏陣列在一年中獲得的發電量是最大的。而且本專案建設光伏電站的位置周圍沒有高樓等高大的障礙物對學校屋頂的光照有大面積遮擋,所以本專案方陣水平方位角選擇正南方向,可考慮在±10°內調整,以達到最佳發電量。

3、太陽能方陣陣列間距

為保證元件全年受光均勻,盡量是減少冬季對元件受光的影響,光伏方陣陣列間距應不小於d:

式中:為緯度(北半球為正、南半球為負),h為陣列前排最高點與後排元件最低位的高度差。

此專案計畫採用1636×992型標準元件,單排豎裝,見圖3-1。當支架傾角為30°時,經計算,太陽能電池方陣陣列的間距為1.8m,每一列支架在東西方向處於同一條直線。

為了方便檢修和巡查,本專案在東西方向上每方陣之間的行間距定為1公尺。

圖3-1 子陣列示意圖

建築結構承載

其他公用建築的屋面均為鋼筋混凝土現澆屋面,按上人屋面設計,根據《建築結構荷載設計規範》荷載取值為:2.0kn/㎡,滿足元件架設及臨時施工條件。

太陽能電池組件及支架根據不同廠家的資料新增荷載為:20~30kg/m2,滿足使用要求。太陽能光伏電池組件採用q235熱鍍鋅角鋼和鋁型材做支架固定在屋面梁板結構上,元件採用傾斜角30°固定式安裝,設計使用年限為25年,光伏元件與屋面之間留有0.

3公尺左右間隙,以保證屋面排水通暢。鋼結構支架施工時將屋面保溫層、防水層區域性臨時破開,待施工結束後再將保溫層、防水層按相應的屋面工程設計、施工規範進行恢復。鋼結構支架與屋面結構梁板採用螺栓固定連線,便於安裝和拆卸。

區域性斜拉到女兒牆上進行再加固。所有支架與屋面結構梁板固定的點均採用植筋固定並立模澆築300*300*300的c30鋼筋混凝土柱墩,以增加支架的穩定性。

3.2.3 併網系統設計

3.2.3.1 用電負荷情況

專案選址於公共建築屋頂,現對學院樓近一年8:00~20:00用電量進行分析,取其數學平均值得出每月8:00~20:00時段平均負荷情況。

表3-2 學院樓近一年平均用電負荷情況

本工程預計年均發電量為1669218kwh,不足用於建設光伏電站的建築年平均用電量的8.3%,光伏發電站所發電量可以被完全消納。

3.2.3.2 光伏發電工程電氣主接線

太陽能光伏發電系統由光伏元件、配電箱、併網逆變器、計量裝置及上網配電系統組成。太陽能通過光伏元件轉化為直流電力,通過直流監測配電箱匯集至並網型逆變器,將直流電能轉化為與電網同頻率、同相位的正弦波電流。

根據電池板分布情況以及各區域電池板出力情況,整個系統相對獨立,分別由光伏元件、配電箱、併網逆變器等組成。各子系統逆變成三相交流電後公升壓至400v,接至*****的配電系統。

3.2.3.3 400v公升壓變電站電氣設計

電氣一次

1、 電氣主接線

由於本工程裝機容量為1500kwp,按此選用乾式變壓器公升壓,公升壓變容量按500kva考慮,電壓比為0.4/0.23kv。

2、 主要電氣裝置選擇

1)公升變壓:公升壓變容量按500kva考慮。

2)低壓進線櫃(按照500kw發電單元考慮):選用mns型低壓抽出式開關櫃。低壓總開關櫃額定電流計算:

500/(1.732*0.38)=759.

69a,低壓總開關櫃額定電流選擇800a。

3)逆變器交流配電開關:根據計算電流的大小,選擇配電開關。

3、電氣裝置布置

本工程採用單層布置,分別為逆變器室、電子裝置間、保護屏、計量屏等。

電氣二次

1、 監控系統

電氣綜合樓設定計算機監控系統一套,全面監控公升壓站運**況,並將所有重要資訊傳送至監控前台。監控系統採集三相電流、電壓、功率、開關狀態及發電量等資訊。

辦公基地太陽能光電建築一體化應用示範專案實施方案

一 工程概況 1 工程概況 專案名稱 綜合業務用房專案 一期 專案單位業主單位 承建單位 專案 一期 全景鳥瞰圖 專案簡介 基地建設專案綜合業務用房專案 以下簡稱 辦公基地專案 建設用地位於某某市區路南側 路西側 東鄰某某市 院,西接正在建設的 住宅小區,北鄰 中心,南鄰已建成的多層住宅小區。徵地面...

太陽能光伏建築一體化應用

2012年9月20日 21日湖北省可再生能源建築應用發展研討會在武漢中南花園酒店隆重舉行,由湖北省土木建築學會主辦,中信建築設計研究總院 武漢網軒資訊科技 長沙網軒資訊科技 承辦,佛山艾科電子工程 廣東五星太陽能股份 山東富爾達空調裝置 山東奇威特人工環境 特別贊助。以 建築節能和可再生能源建築應用...

論太陽能住宅一體化設計

摘要 介紹了太陽能熱水器與住宅設計的有機結合。住宅太陽能熱水器一體化的設計將與現有住宅在形式和風格上存在比較明顯的差別,在樣式各異的住宅中獨樹一幟,無論對住戶還是開發商,其獨特的可識別性都是有吸引力的。更為重要的是,這種一體化的設計所代表的是一種新生事物,其前途和生命力都是無可限量的。1 引言 目前...