光伏建筑一体化BIPV系统部件选择与系统设计

屋顶分布式光伏发电系统一般由光伏方阵、光伏接线箱、逆变器（限于包括交流线路系统）、蓄电池及其充电控制装置（限于带有储能装置系统）、电能表和显示电能相关参数的仪表组成。光伏系统中各部件的性能应满足国家或行业标准的相关要求，并应获得相关认证。

1.光伏阵列选型

(1)屋顶分布式光伏发电系统光伏阵列应根据新建建筑或既有建筑的使用功能、电网条件、负荷性质和系统运行方式等因素，确定光伏系统为建材型、构件型或安装型。

(2)根据建筑设计及其电力负荷确定光伏组件的类型、规格、安装位置和可安装场地面积,使光伏组件规格与现有安装面积达到最优配对。

(3)根据尽量采用最佳倾角且便于清除灰尘、保证组件通风良好的原则确定光伏组件的安装方式。

(4)根据逆变器的额定直流电压、最大功率跟踪控制范围、光伏组件的最大输出工作电压及其温度系数，确定光伏组件的串联数（或称光伏组件串或组串）。

(5)根据总装机容量及光伏组件串的容量确定光伏组件申的并联数。

(6)同一组串及同一子阵内，组件电性能参数宜尽可能一致，其中最大输出功率Pm、最大工作电流Im的离散性应小于±3%。

(7)建材型光伏系统和构件型光伏系统在建筑设计时，就需要统筹考虑电气线路的安装布置，同时要保证每一块建材型光伏组件和构件型光伏组件金属外框的可靠接地。

2.光伏接线箱（汇流箱）选配

(1)光伏接线箱内应设置汇流铜母排或端子。

(2)每一个光伏组件串应分别由线缆引至汇流母排，在母排前分别设置直流分开关，并设置直流主开关。

(3)光伏接线箱内应设置防雷保护装置。

(4)光伏接线箱的设置位置应便于操作和检修，宜选择室内干燥的场所。设置在室外的光伏接线箱应具有防水、防腐措施，其防护等级应为IP65或以上。

3.逆变器选配

(1)光伏系统逆变器的总额定容量应根据交流侧负荷最大功率及负荷性质选择。

(2)并网光伏系统逆变器的总额定容量应根据光伏系统装机容量确定；并网逆变器的数量应根据光伏系统装机容量及单台并网逆变器额定容量确定。并网逆变器的选择还应遵循以下原则。

并网逆变器应具备自动运行和停止功能、最大功率跟踪控制功能和防止孤岛效应功能。

不带工频隔离变压器的并网逆变器应具备直流检测功能。

无隔离变压器的并冈逆变器应具备直流接地检测功能。

具有并网保护装置，与电力系统具备相同的电压、相数、相位、谐波、频率及接线方式。

应满足高效、节能、环保的要求。

另外，从图6-3及电池组件特性可知，不同种类的电池输出功率不同；同种电池，安装在建筑不同位置的阵列，由于受光不同，输出功率也不同。所以建筑各面接收到的太阳辐射不同，电池板产生电流不同，故有不同的发电效率。因此选配逆变器时一定要根据这些特点选配，即相同电池板、相同串并联连接、安装在同一建筑面，选择一台功率相配的逆变器。

在屋顶分布式光伏电站在逆变器选配时，为了安全，尽量选带隔离变压器的逆变器；如是小功率逆变器（5kW以下）可选用带高频隔离变压器的逆变器，因为逆变器具有的MPPT功能，为了得到最大发电效率，按不同电池板、不同建筑面安装分别配置逆变器；如财力允许，可选择模块化结构、具有分模块进入退出控制功能的逆变器。

例如，在河北汉盛办公楼，屋顶安装21.6kWp，南立面19kWp，西立面9.5kWp，逆变器不能配1台50kW的，而是屋顶和南立面各配1台20kW，西立面配1台10kW。 其建筑物结构如图6-4所示。

(a)南面                       (b)西立面

图6-4 分布式电站

4.直流线路选配

(1)耐压等级应高于光伏方阵电压的1.25倍。

(2)额定载流量应高于短路保护电器整定值，短路保护电器整定值应高于光伏方阵的标称短路电流的1.25倍。

(3)满发状态下，线路电压损失应控制在3%以内。

5.光伏系统防雷和接地保护应符合以下要求。

(1)光伏系统防直击雷和防雷击电磁脉冲的措施应严格遵守《建筑物防雷设计规范》(GB 50057)的相关规定。

(2)光伏系统和并网接口设备的防雷和接地措施应符合《光伏(PV)发电系统过电压保护——导则》(SJ/T 11127)的相关规定。

6.建材型光伏系统应遵循以下原则。

(1)建材型光伏组件必须具备建筑材料本身固有的功能，且对原有的建材功能无影响。

(2)建材型光伏组件系统结构必须符合《太阳能光伏与建筑一体化应用技术规程》（以下简称《规程》）第4.4节的要求。

7.构件型光伏系统应遵循以下原则。

(1)构件型光伏组件必须具备建筑构件本身固有的功能，且对原有功能无影响。

(2)构件型光伏系统为保留建筑构件本身固有的功能时，若影响到组件接收太阳辐射的一致性，对每一串组件需要用阻塞二极管隔离，或单独使用控制器或者逆变器。