校园光伏建筑一体化应用研究——以山东建筑大学1MWp太阳能光伏并网发电示范项目为例.pdf
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1、第 4 1 卷第4期 2 0 1 5年 8月 四川建筑科学研究 S i c h u a n B u i l d i n g S c i e n c e 1 3 7 校园光伏建筑一体化应用研究 以山 东建筑大 学 1 M Wp太阳能光伏 并网发 电示范项 目为例 张 萍 , 张大鹏 , 桑培东 ( 1 山东建筑大学基建处, 山东 济南2 5 0 1 0 1 ; 2 山东建筑大学管理工程学院, 山东 济南2 5 0 1 0 1 ) 摘要: 以山东建筑大学 1 MWp太阳能光伏并网发电示范工程项 目为研究对象 , 对校园光伏建筑一体化的系统设 计 、 部件分析以及假期光伏电力并网设计进行详细阐述 ,
2、 论证了其可观的经济和环境效益, 得出校园建设光伏建筑 一 体化的良好前景 , 为其在类似公共建筑中推广应用提供借鉴。 关键词: 光伏建筑一体化; 校园; 太阳能 中图分类号 : T U 2 4 4 文献标 志码 : A 文章编号 : 1 0 0 81 9 3 3 ( 2 0 1 5 ) 0 41 3 7 0 5 Ca m p u s b u i l d i n g i n t e g r a t e d p h o t o v o l t a i c a p p l i c a t i o n r e s e a r c h Ta l 【 i n g S h a n d o n g J i
3、a n z h u Un i v e r s i t y l MW p s o l a r p h o t o v o l t a i c p o we r g e n e r a t i o n d e mo n s t r a t i o n p r o j e c t s a s a n e x a mp l e Z HANG P i n g , ZHANG Da p e n g , S ANG Pe i d o n g ( 1 I n f r a s t r u c t u r e D e p a r t m e n t o f S h a n d o n g J i a n z h
4、u U n i v e r s i t y , J i n a n 2 5 0 1 0 1 , C h i n a ; 2 Ma n a g e me n t S c h o o l o f S h a n d o n g J i a n z h u U n i v e r s i t y , J i n a n 2 5 0 1 0 1 , C h i n a ) Ab s t r a c t : T a k i n g S h a n d o n g J i a n z h u U n i v e rs i t y 1 M Wp s o l a r p h o t o v o h a i e
5、 g r i d p o w e r g e n e r a t i o n d e m o n s t r a t i o n p r o j e c t a s t h e r e s e a r c h o b j e c t , t h e c a m p u s p h o t o v o h a i c b u i l d i n g i n t e g r a t e d p h o t o v o h a i c s y s t e m d e s i g n , c o m p o n e n t ana l y s i s and h o l i d a y e l e c
6、 t r i c i t y d d e s i gn d e t ml , d e mo n s t r a t e s i t s s i gn i fi c an t e c o n o mi c a n d e n v i ron me n t a l b e n e fi t s I t i s c o n c l u d e d t h a t t h e c a mp u s b u i l d i n g p h o t o v o h a i c b u i l d i n g i n t e gra t e d g o o d p r o s p e c t , f o r
7、 i t s a p p l i c a t i o n i n t h e s o c i al p u b l i c b u i l d i n g s l i k e p r o v i d e s e ff e c t i v e r e f e ren c e Ke y wo r d s : BI P V; c a mp u s ; s o l a r e n e r g y 0 引 言 建 筑耗能被公认 为时下最主要 的能源消耗之 一 。据调查 , 我 国建筑物耗 电量 占电力 消费 总量 的 5 0 以上 , A E O 2 0 0 9展 望报告提 出, 建筑 物耗 电将 是未
8、来 电能 消费的主要 增长点 J 。如何 实现建筑 节能 , 既是当前学术研究 的热点 , 也是政府工作关注 的焦点 。太 阳能作 为一种新型能源具有安全 、 可再 生和分布广泛的特点 , 是未来最有发展潜力 的绿色 环保能源 , 也是缓 解 当下 能源危机 的最有效 途径。 光伏建筑一体化( B I P V, B u i l d i n g I n t e g r a t e d P h o t o v o l t a i c ) 作为太阳能发 电的一个重要应用 , 自1 9 9 0年概 念提出一直受到各 国政府的关注。它是将太 阳能光 伏发电系统与建筑有机结合, 利用太阳能发电来提 供建筑
9、 自身用 电或并 网为 电网供 电 J 。B I P V技术 收稿 日期 : 2 0 1 4 -0 6 - 2 3 作者简介 : 张萍 ( 1 9 6 7一) , 女 , 高级 工程师 , 硕 士 , 主要从 事工程项 目管理等方面的研究 。 E一m m i l : z p 1 9 6 7 s d j z u e d u c n 通常借助建筑屋顶或墙面, 无需另外 占用土地资源 , 是实现建筑节能的有效途径。 近年来 , 随着高校扩招步伐 的加快 , 新校 区开始 大量建设 。因其大多建于郊 区, 建筑量大面广且设 施复杂 , 用电需求强 烈。利用既有闲置建筑屋顶进 行光伏电站建设 , 既可
10、削峰填谷 , 补充部分 电力供 应 , 又无需 占用额外土地或增建其他设施 , 节约电费 支出。与此同时 , 项 目的开展为广大师生学习新能 源知识提供了一个 良好 的示范平 台, 利 于大学生低 碳用能、 生态发展观念 的培养 , 具有深远 的“ 双赢 ” 意 义。 1 光伏建筑一体化系统概述 1 1 国内外发展概况 光伏建筑一体化 系统 的实施最早始于德国 , 其 于 1 9 9 0年发起 了“ 一千 屋顶计划” , 拟在住宅屋 顶 上安装 户用联 网光 伏系 统, 政 府补 助项 目投入 的 5 0 7 0 , 旨在补助私人研究者 , 推动太阳能建筑 的发展 。随后 , 诸多国家陆续推
11、出了发展光伏建筑 l 3 8 四川建筑科学研究 第4 1 卷 一 体化计划 , 并颁布鼓励政策和措施予以扶持 , 以此 促进光伏发 电系统 的推广应用。经过多年发展 , 在 理论研究和技术开发上都取得 了长远发展 , 形成 了 完整的太阳能建筑产业链条。部分国家光伏发电应 用发展计划见表 1 。 表 1 部分发达国家光伏发电计划 Ta bl e 1 Some de v e l o pe d c amt r i e s pho t o vo l t ai c pr o gr a m 我国光伏发 电技术起步较晚, 随着 国家一系列 相关政策 的颁布 , 目前发 展迅速。2 0 0 9年 5月 ,
12、由 财政部与住建部联合 出台的 关于加快推进太 阳能 光电建筑应用的实施意见中指 出, “ 中央财政将拿 出部分资金 , 专门针对大 中城市推进光伏建筑一体 化示范” 。政府的政策举措为太阳能光 电建筑在 我国的推广应用提供 了一个绝佳的契机 。 目前 , 我 国教育建筑量大面广 , 推广相对容易, 是光伏 电站建 设与推广的侧重对象。在 2 0 1 2年度“ 太阳能光电建 筑应用示范项 目” 名单 中, 山东有 3个 教育机构示 范项 目入围, 校园项 目的示范除具有太阳能应用空 间和基础外 , 也 为当前低碳教 育做 出了实 际范例。 示范项 目的实施与使用必定加深公众对光伏发电的 理解和
13、信任 , 进一步推动光伏建筑一体化的发展。 1 2 光伏发电原理及组成 1 2 1 工作 原理 光伏发 电是基于光生伏打效应 , 利用太 阳能电 池组件去实现光 能到 电能 的转 化 , 实 现发 电效果 。 光照充足时 , 因单块的太阳能电池板发电量有限 , 通 常将其串并联组成太 阳能电池方阵 , 以便可产生足 够的电动势 , 满足系统输入 电压 的要求。并辅 以充 放电控制器对 蓄 电池充 电, 实现 电能贮存 的 目的。 当无光照时 , 蓄电池开始进行电力输 出, 经逆变器进 行直流到交流的电能转换 , 再输送到配电柜 、 用电设 备 。整个光伏发 电系统 的充 、 放电 由控制器实时
14、控 制 , 以此实现太阳能一 电能一化学 能一 电能一光能 的转化 J 。 1 2 2光伏建筑系统的分类 光伏建筑系统 的分类方式较多 , 依据光伏组件 与建筑物不同的结合位置可分为屋面集成光伏系统 和墙体集成光伏系统。依据光伏系统是否与公共电 网连接又可将其划分成独立光伏系统和并 网光伏系 统。 目前 , 并 网光伏发 电系统应用较广 , 其与公共电 网实施并联 , 可实现对 电网的电能补充 , 光伏建筑系 统市场正逐步 由独立向并 网系统转化 。 2 校园光伏建筑应用范例 2 1工程 概况 项 目位于济南市东部 山东建筑大学内 , 主要采 取与屋顶表面结合的形 式利用学校图书馆 、 2号教
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