建筑一体化光伏发电系统_BIPV_在110kV蒙自变电站中应用

月

V o.l38 N o.4

A pr. 2010建筑一体化光伏发电系统(BI PV)

在110k V蒙自变电站中应用

龚春景1,邬斌弢2,徐 萍2

(1.上海电力设计院有限公司,上海 200025;2.上海市电力公司,上海 200122)

摘 要:介绍了110k V蒙自变电站上按建筑一体化设计的光伏发电系统中光伏组件安装位置及电池类型的选择原则。阐释了光伏组件电气性能与建筑结构匹配的处理方式。介绍了为保证建筑一体化效果而采取的一系列措施。

关键词:110kV变电站;光伏发电;建筑一体化光伏发电系统

作者简介:龚春景(1972 ),男,高级工程师,从事新能源发电工程设计。

中图分类号:TU18;TM615 文献标志码:A 文章编号:1001 9529(2010)04 0523 03

Application of Buildi n g integrated Phot ovo ltaic(BIPV)Pow er G eneration Syste m

i n110kV M engzi Substation

GON G C H un jing1,W U B i n t ao2,X U P ing2

(1.Shangha i E l ec tric P o w er D esi gn Institute Co.,L td.,Shangha i200025,Ch i na;

2.S M EPC,Shanghai200122,China)

Ab stract:T his paper i ntroduced the i nstall a tion positi on of t he photovo lta i c modu les i n photovo ltaic pow er generation syste m desi gned accord i ng to t he bu ildi ng i ntegration i n110k V M engzi substati on,as w e ll as the selection princ i p l e of the ce ll type.T he treat m ent m ethod to m atch t he e l ectrical prope rti es o f the photovo ltaic m odules w i th the bu ildi ng structure w as expounded.A ser i es of m easures w ere presented to ensure the eff ec t of t he bu ildi ng i ntegrati on.

K ey word s:110kV s ubstati on;photovo ltaic po w er generati on;buildi ng i ntegrated photovo ltaic pow er generati on syste m

1 110kV蒙自变电站光伏发电系统结构概况

光伏发电系统由太阳能电池阵列、逆变器及并网开关等组成,发电的流程如图1。太阳能通过光伏组件转化为直流电力,通过直流配电箱汇集至并网型逆变器,由逆变器将直流电能转化为与电网同频率、同相位的正弦波电流,接入站用电系统。由于太阳能光伏发电装置的实际输出功率随光照强度的变化而变化,输出功率不稳定,且不受人为调节;而110k V蒙自变电站站用电可靠性要求高,且实际站用电负荷随季节性变化较大的情况,故光伏发电系统采用并网型系统。太阳能光伏发电系统所产生的绿色电力只提供少部分的站用电电量,大部分站用电仍由当地电网提供,太阳能光伏发电系统不会向当地电网反送电量。

太阳能光伏发电系统采用对光伏组件阵列安装方位角、

倾角适应性较广的小功率逆变器。整

图1 光伏发电系统

个光伏发电系统由4个子系统组成。每个子系统相对,每个子系统有一台逆变器,每台逆变器带2~4组光伏组件串,逆变器后交流电接至站用电400V母线。

光伏组件安装场地利用蒙自变电站上方国家电网企业馆屋顶,光伏组件安装面积在约为375 m2,安装总容量约为35k W p。

2 世博国家电网企业馆建筑一体化光伏发电系统设计与应用特点

国家电网企业馆建筑外立面设计考虑网格粗细结合,虚实结合,以比喻不同的电压等级以及电网的可持续发展,在二次穿孔板表皮内的网格构架有粗细虚实变化,参观者可透过穿孔板表皮感

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受到网格的变化;在世博过后,将穿孔板表皮卸下,将能更直观的看到变化的网格效果。2.1 建筑一体化光伏组件安装位置及电池类型的选择

建筑一体化光伏组件安装位置及电池类型既要考虑满足光照条件较好,又要兼顾建筑外观效果作为选择原则。由于光照条件好坏直接影响到光伏发电系统建成后发电量的大小,所以组件安装位置选择时光照条件是必须考虑的。国家电网企业馆建筑主体朝向为南东12度,根据与周围建筑的相对位置关系,太阳能光照条件较好的建筑外表面依次为屋顶、南立面、西立面。东立面受东侧能源馆遮光影响,北立面为阴面,不考虑使用。南、西两侧立面由穿孔板和玻璃幕墙两部分组成,其中玻璃幕墙除了要满足建筑外观要求以外,还要满足室内采光的要求;由于内夹晶体硅电池片的建筑一体化幕墙型光伏组件透光时,会在室内形成光斑,影响采光效果;而采用透光型非晶薄膜组件,虽然不会引起光斑问题,但是由于其外观呈黑灰色,与建筑整体外观效果不协调,所以光伏组件仅考虑在屋面上安装。安装在屋顶西北角区域部分光伏组件替代装饰用穿孔铝板的同时,实现建筑外观视觉效果的多样化。安装在屋顶西南角区域部分的光伏组件替代装饰用玻璃幕墙。组件与建材之间集成化,实现了真正意义上的光伏建筑一体化。

各种类型的光伏组件中,多晶硅电池由于其自身呈深蓝色,色彩感强,电池片本身存在不规则的晶体花纹,能与其它建材协调,比较容易获得建筑师认可。故本项目建筑一体化光伏组件选用多晶硅电池。同时双面玻璃组件由于其透光效果,有利于建筑魔幻立方外观效果的体现而被采用。2.2 光伏组件电气性能与建筑结构匹配的处理方式

为了建筑外观立面效果的需要,本项目组件安装面是由一些大小、形式不一的三角、长方等几何图形组成的,为了适应建筑需要,光伏组件采用7种规格尺寸和电气性能参数的光伏组件,这对总容量只有35k W p 的光伏系统来说是复杂的。而一般光伏发电系统设计时,为了便于系统的设计、安装、运行,又要求组件、逆变器等设备选型时尽可能地采用统一规格。为了解决这些矛盾,光伏组件设计时采用不同数量的电池片排布来满足建筑立面上各种分格要求,同时采用同电流,异电

压的处理方式以方便光伏系统设备选型。

7种规格的光伏组件定型后的规格及电气性能参数见表1。

表1 组件规格及电气性能参数表

尺寸

/mm 峰值功率/W p 峰值电压/V 峰值电流/A 短路电流/A 开路电压

/V

1637 91014020.07.037.5924.71695 84014020.07.037.5924.71637 84011216.07.037.5919.81600 1766315.07.037.5955.61752 176635050.07.037.5961.81823 176635050.07.037.5961.82551 1766

526

75.0

7.03

7.59

92.7

各种组件组合后的与逆变器的配置情况见表2。从表2中可以看出,光伏组件采用了同电流,异电压的处理方式后逆变设备配置比较统一,能满足光伏系统结构简单化的要求。

表2 光伏系统配置表

组串组件构成

组件名称数量组串功率

k W p /串工作电压/Vmp 配置逆变器参数

型号逆变器

编号接入组串数组件总功率/k W p 112W 202.24320S G 10K 3

N 01

48.96

140W 7112W 112.212316112W 202.24320S G 10K 3N 02216.6

316W 4140W 62.104300140W 152.1300S G 10K 3N 03228.408

316W 72.212

315

112W 4350W 2526W

2

2.2

314

S G 10K 3

N 044

1

11.048总计

35.08

2.3 光伏发电系统满足B I P V 要求的其它处理方式

(1)光伏组件的力学性能加强

普通光伏组件按I EC61215的要求,满足抗2400Pa 风压和抗25mm 直径冰雹23m /s 的冲击的要求。而本项目光伏组件由于安装位置和方式的需要,采用6mm (超白钢化玻璃)+1.14mm (电池片及胶)+6mm (钢化玻璃)的结构,玻璃厚度远大于普通组件,玻璃力学性能大幅度提高,以满足组件安装、运行、维护的要求。

(2)光伏组件外观美化

组件采用幕墙专用接线盒,引出线与接线盒采用焊接方式连接,连接可靠性高。接线盒内导电体采用填充胶保护,绝缘性能高。接线盒设置在组件端部,安装时用硅胶封藏。在为了满足组

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芯片集成大功率白光LED在变电站中的运用

孙 燕1,徐 萍2

(1.上海电力设计院有限公司,上海 200025;2.上海市电力公司,上海 200122)

摘 要:介绍了110kV蒙自变电站中采用的芯片集成大功率白光LED的各项性能指标,对工程设计、现场实际测量数据进行了详细的分析,证实了LED由于节能、寿命长、利环保等性能,可在工程应用中实现可观的实际效益。

关键词:照明;LED;光通量;照度;经济比较

作者简介:孙 燕(1981 ),女,助理工程师,从事电气设计工作。

中图分类号:TM923 文献标志码:B 文章编号:1001 9529(2010)04 0525 04

Application of Chi p Integrati n g H igh Pow er W hite L ight LED in Subst ation

SUN Yan1,XU P i ng2

(1.Shangha i E l ec tric P o w er D esi gn Institute Co.,L td.,Shangha i200025,Ch i na;

2.S M EPC,Shanghai200122,China)

Ab stract:T he perfor m ance i ndexes o f t he ch i p i ntegrati ng h i gh pow er wh ite li ght LED used i n the110k V M engzi substati on w as described.The pro j ect des i gn and t he i n situ measured da ta we re ana l y zed i n deta i,l w hich proved that considerable act ua l benefits can be ach i eved i n the pro ject applica ti on because of the perfor m ances o f the h i ghly ener gy sav i ng,long life and benefit t o env iron m enta l pro tecti on o f t he LED.

K ey w ords:illu m i nati on;LED;l u m i nous fl ux;ill u m i nance;econo m i c compar i son

件同电流,异电压的处理方式,组件内电池片在局部区域做排布假电池的处理方式,以确保外观效果的一致性。

(3)光伏组件接线及汇流箱的隐藏处理

为了建筑物的整体协调感,组件连接线和汇流箱隐藏在幕墙支撑结构中。设置在幕墙结构中的组件连接线由于受光照强度高、散热性差等因素影响,连接采用耐热导线,以确保系统安装。

3 结论

(1)本项目利用光伏组件替代装饰用穿孔铝板和装饰用玻璃幕墙,组件与建材之间集成化,实现了真正意义上的光伏建筑一体化。

(2)建筑一体化光伏组件安装位置及电池类型选择遵循既要考虑满足光照条件较好,又要兼顾建筑外观效果的原则。预计整个光伏系统年均利用小时数约为935h,年发电总量约为3.3万k W h,系统效率较高。

(3)光伏组件电气性能与建筑结构匹配时采用同电流,异电压的处理方式,既保证组件多样性,又满足建筑风格要求的同时简化了光伏发电系统。

收稿日期:2010 03 09

本文编辑:杨林青

国家建设部发布的!∀十一五#城市绿色照明工程规划纲要∃大力推行绿色照明工程,近年来芯片集成大功率白光LED的迅速发展,使其逐渐走向普通照明的舞台。LED是一种有着巨大发展潜力的光源,具有寿命长、高光效、低排放、低污染、低能耗、灵活的外形尺寸等优点,被称为第4代新光源。世博国家电网馆下的地下变电站设计使用了芯片集成大功率白光LED,在变电站投运后其照明效果、功耗大大优于其它变电站。本文以世博国家电网馆下的地下110kV蒙自变电站为例,分析芯片集成大功率白光LED在工程实践中的运用效果。