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分布式民用住宅屋顶光伏发电方案研究.pdf
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1、电力电气摘要:随着国家新能源政策的推行和环境保护意识的增强,出台了多项针对光伏行业的支持政策。尤其在民用分布式光伏发电领域,该系统的建设已经成为一种趋势和需求,因此研究分布式民用住宅屋顶光伏发电系统的构建方法对提高光伏行业的建设水平具有重要意义。本文基于我国民用住宅屋顶分布式发电的基本现状,针对光伏发电的设计要求,分析制约其发展的核心部件,通过广西某县3 0 0 MW分布式个人住宅屋顶光伏发电EPC项目的案例应用,为更加广泛地建设分布式光伏发电系统提供了借鉴,对改善当地的可再生能源转型和经济发展具有重要意义。关键词:民用住宅;屋顶光伏;分布式;光伏发电目前,我国光伏新增和累计装机容量占全球风电
2、光伏装机总规模的1/3 以上,连续多年居全球首位!。2 0 2 2年,新增并网容量8 7 4 0.8 万千瓦,其中集中式光伏电站3629.4万千瓦,分布式光伏5111.4 万千瓦,分布式光伏占新增并网容量58.2 1%。截至2 0 2 2 年底光伏累计并网容量39204万千瓦,其中集中式光伏电站2 3 4 4 2 万千瓦,分布式光伏电站157 6 2 万千瓦。具体参数如表1所示。表12 0 2 2 年光伏发电概况表指标体系参数光伏累计装机容量万千瓦39204新增装机容量/万千瓦8740.8分布式光伏新增装机/万千瓦5111.4光伏行业投资金额/亿元233.52在民用屋面光伏发电系统的施工中,最
3、基本的技术路线选择就是分布式光伏发电系统和集中式光伏发电系统。分布式光伏发电系统一般采用小型组件直接并网,适用于家庭屋顶的逐渐完善,集中式光伏发电则往往采用较大规模的光伏组件,多采用电网并联方式。而就目前民用屋面光伏发电系统的市场状况来看,分布式光伏发电系统更具有市场竞争力和可实施性。因此,本文将以分布式光伏发电系统为模型进行分析和讨论。一、屋顶光伏发电核心部件屋顶光伏发电系统是指利用太阳能光伏电池板将太阳能转化为电能,并通过安装逆变器将直流电转换为交流电,最终将电能储存在电池中或通过电缆输送到电网上2 。随着环保意识的不断提高和能源危机的加剧,屋顶光伏发电系统已经成为了一种备受关注的新能源技
4、术。(一)光伏电池光伏电池是光伏发电系统的核心部件,其性能直 127 新潮电子分布式民用住宅屋顶光伏发电方案研究徐广贤(中国电建集团江西省电力建设有限公司,江西南昌3330001)接影响到光伏发电系统的发电效率和使用寿命。目前,光伏电池的应用主要集中在以下几个方面:电池材料:光伏电池的性能与电池材料密切相关。目前,常用的光伏电池材料包括硅、钙钛矿、铜铟镓硒等。其中,硅是最常用的材料之一,具有较高的转换效率和稳定性,但其制备成本较高。电池结构:电池的结构也会影响其性能和使用寿命。目前,常用的光伏电池结构包括单晶硅、多晶硅、增量%非晶硅等。其中,单晶硅电池具有较高的转换效率和28.1稳定性3 。但
5、制备成本较高,非晶硅电池则具有较低的60.3制备成本,但转换效率和稳定性较低。32.48电池技术:电池技术的发展也是光伏电池研究的57.04重要方向。目前,光伏电池技术主要包括PERC、H JT、IBC等。这些技术可以提高电池的转换效率和稳定性,延长电池的使用寿命4 。(二)逆变器逆变器是将直流电转换为交流电的关键部件,其性能直接影响到光伏发电系统的发电效率和使用寿命。目前,逆变器的研究主要集中在以下几个方面:逆变器结构:逆变器的结构对其性能和使用寿命有着重要影响。目前,常用的逆变器结构包括单相桥式逆变器、三相桥式逆变器和单相/三相混合式逆变器。其中,单相桥式逆变器具有较高的转换效率和稳定性,
6、但成本较高;三相桥式逆变器具有较高的功率密度和效率,但成本较高;单相/三相混合式逆变器则可以兼顾成本和性能。逆变器控制策略:逆变器的控制策略对其性能和使用寿命也有着重要影响。目前,常用的逆变器控制策略包括MPPT(M a x i mu m Po w e r Po i n t T r a c k i n g)、PWM(Pulse Width Modulation)、C C M(C u r r e n t第18 期(总第54 9 期)第18 期(总第54 9 期)Control Mode)等。这些控制策略可以提高逆变器的转换效率和稳定性,延长逆变器的使用寿命。二、屋顶光伏发电要求在设计民用屋面光伏
7、发电系统时,需要考虑以下几个方面:屋顶面积:屋顶面积是决定光伏系统规模的关键因素。需要根据建筑物的实际情况,选择合适的光伏系统容量。组件选择:光伏组件的选择也是设计的重要环节。需要根据当地的气候条件、建筑物的用途和预算等因素,选择合适的组件类型和功率。支架设计:光伏组件的安装需要考虑支架的设计。支架需要能够承受组件的重量和风力,同时还要考虑美观性和安全性。逆变器选型:光伏发电系统需要一个逆变器将直流电转换为交流电,以便将电能输送到电网中。需要根据当地电网情况和组件类型选择合适的逆变器。电缆选型:电缆也是光伏发电系统设计的重要部分。需要根据组件类型、逆变器功率、电网电压等因素,选择合适的电缆类型
8、和规格。施工方案:光伏发电系统的施工需要考虑安全、质量和进度等因素。需要制定详细的施工方案,并选择合适的施工方。收益计算:光伏发电系统的收益需要根据当地的政策和市场情况进行计算。需要考虑光伏系统的寿命、组件的价格、电价等因素。三、方案设计(一)光伏电池板材选择在民用屋面光伏发电系统的建设过程中,最基本的要求就是光伏电池板材要具有较高的转化效率,并且在适应不同环境条件下仍然能保持较强的光电转化能力。因此,在进行光伏电池板材选择时,应考虑以下因素:(1)光伏电池板材的光电转化效率指标;(2)光伏电池板材的机械强度和抗风能力;(3)光伏电池板材的施工稳定性。综合以上因素,建议选择目前市场上比较流行和
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