光建筑一体化复习资料.docx

第一、二章1光伏系统经济分析方法：光伏系统经济分析使用动态平直供电成本作为评价该系统的供电技术经济性指标。该分析方法是将供电系统在整个寿命周期内发生的各项费用全部折现，再用等额分付因子分摊至系统运行期间内的各年，然后除以系统的年发电量，得到该系统的动态平直供电成本。2 能量的回收时间(EPBT) 一般定义为生产光伏板组件和光伏系统设施所消耗的能量与全年光伏系统产生能量的比值，可以表示为：3 温室气体的回收时间(GPBT) 定义为光伏系统潜在的温室气体排放量与相对于地方发电站减少的温室气体排放量的比值，可以表示为：4 光伏建筑是利用太阳能发电的一种新形式，通过将太阳能电池安装在建筑的围护结构外表面或直接取代外围护结构来提供电力，是太阳能光伏系统与现代建筑的完美结合。5 光伏建筑的基本要求： (1)建筑对光伏组件的力学要求(2)光伏建筑物的美学要求(3)电学性能相匹配(4)光伏组件对通风的要求(5)建筑隔热、隔声要求6)建筑对光伏组件表面反光性能耍求7)建筑对光伏组件采光的要求8)组件要方便安装与维护9)光伏组件寿命要求6 当前国外光伏与建筑的结合形式大体上分为以下几类：一是建筑与光伏系统的结合，或称为光伏附着设计(BAPV)；另一种是建筑与光伏组件的结合，或称为光伏和建筑的一体化集成设计( BIPV)；还有一种是光伏组件本身可作为建筑材料使用的，符合建筑构件相关技术标准要求(BUPV)。7 广义的光伏与建筑相结合有以下两种形式：一种是直接镶嵌型，即在现有建筑屋面或新建的屋面或墙面上直接把光伏板镶嵌到其上面，使光伏与建筑相结合；另一种是建筑构件型，是将光伏板与新建的建筑屋面或墙面有机结合，使得光伏板成为建筑围护结构的一部分。8 太阳能电池组件是光伏发电系统中的核心部分 根据太阳能电池片类型主要分为：单晶硅组件 多晶硅组件 非晶硅薄膜电池组件 铜铟镓硒电池组件 碲化镉电池组件等9 光伏屋顶系统分为两个大类： 并网光伏屋顶系统 离网光伏屋顶系统10 建材型：太阳能电池与建筑材料复合在一起成为不可分割的建筑构件或建筑材料。构件型：指与建筑构件组合在一起或独立成为建筑构件的光伏构件。安装型：指在平屋顶上安装、坡屋面上顺坡架空安装以及在墙面上与墙面平行安装等形式。第四章1 光伏建筑一体化系统的效率在很大程度上取决于光伏板的方位角和倾斜角2 阴影是影响光伏系统工作效率的重要因素，处在阴影中的光伏组件只能靠反射光的微弱能量发电。形成阴影的原因总结起来主要有两种情况:自遮挡和外遮挡3 光伏系统在建筑中的应用方式： 建筑外遮阳与光伏一体化、建筑幕墙与光伏一体化 建筑屋顶与光伏一体化4 根据光伏组件的安装角度，附件式光伏屋顶有三种基本安装方式：水平阵列式、成倾角阵列式 、平行阵列式。5 光伏材料的视觉特征：1 纹理2透光性3 色彩6 光伏建筑一体化设计原则：整体性原则、美观性原则、技术性原则、安全性原则（2）光伏建筑产能公式：Ps=HAK；式中，Ps为光伏建筑年生产电能（MJ/a）；H为光伏建筑所在地区年总辐射能（MJ/m 2 a），可参照有关表查取；A为光伏建筑面积（m 2 ）； 为光电池效率；K为修正系数；K=K 1 K 2 K 3 K 4 K 5 K 6 ；各分修正系数值如下：K 1 为太阳电池长期运行性能修正，为0.8；K 2 为灰尘引起太阳电池板透明度的性能修正，为0.9；K 3 为太阳电池升温导致功率下降修正，为0.9；K 4 为导电损耗修正，为0.95；K 5 为逆变器效率，为0.85；K 6 为光伏模板朝向修正数值例:已知信息：室内用电负载的设备一台，日均耗电640W.h/d；8W荧光灯6只，平均照明3h/d；标称功率60W，彩电平均收看2h/d；幕墙所在地，北京；具体选型，为某集团提供的单晶硅太阳电池板；光伏方阵与地平面的倾角为90；幕墙方向朝南。要求：根据信息计算幕墙所需光伏组件数量，以满足使用要求。 7 独立光伏系统设计：蓄电池容量设计 光伏电池设计蓄电池容量设计的基本方法：. 例：假设该光伏系统交流负载的耗电量为10KWh/天，如果在该光伏系统中，我们选择使用的逆变器的效率为90，输入电压为24V，那么可得所需的直流负载需求为462.96Ah/天。(10000 Wh 0.9 24 V = 462.96 Ah)。我们假设这是一个负载对电源要求并不是很严格的系统，使用者可以比较灵活的根据天气情况调整用电。我们选择5 天的自给天数，并使用深循环电池，放电深度为80。步骤：小型交流光伏系统图计算直流负载的容量直流负载串联蓄电池数并联蓄电池数画出简易蓄电池图蓄电池容量5 天462.96Ah/0.82893.51Ah。如果选用2V/400Ah 的单体蓄电池串联蓄电池数24V/2V=12（个）并联蓄电池数2893.51/4007.23我们取整数为8。所以该系统需要使用2V/400Ah 的蓄电池个数为：12 串联8 并联 =96（个）。8 蓄电池容量设计的基本方法：设计修正对于蓄电池，蓄电池的容量不是一成不变的，蓄电池的容量与两个重要因素相关：蓄电池的放电率和环境温度平均放电率： 蓄电池的容量会随着蓄电池温度的变化而变化，当蓄电池温度下降时，蓄电池的容量会下降通常，只是在温度低于零下8 度时才考虑进行校正。考虑到以上所有的计算修正因子，我们可以得到如下蓄电池容量的最终计算公式：最大允许放电深度：一般而言，浅循环蓄电池的最大允许放电深度为50，而深循环蓄电池的最大允许放电深度为80。如果在严寒地区，就要考虑到低温防冻问题对此进行必要的修正。温度修正系数：当温度降低的时候，蓄电池的容量将会减少。温度修正系数的作用就是保证安装的蓄电池容量要大于按照25标准情况算出来的容量值，从而使得设计的蓄电池容量能够满足实际负载的用电需求。指定放电率：指定放电率是考虑到慢的放电率将会从蓄电池得到更多的容量例：建立一套光伏供电系统给一个地处偏远的通讯基站供电，该系统的负载有两个：负载一，工作电流为1 安培，每天工作24 小时。负载二，工作电流为5 安培每天工作12 小时。该系统所处的地点的24 小时平均最低温度为-20，系统的自给时间为5 天。使用深循环工业用蓄电池（最大DOD 为80）。解：因为光伏系统所在地区的24 小时平均最低温度为-20，所以必须修正蓄电池的最大允许放电深度。由最大放电深度蓄电池温度的关系图我们可以确定最大允许放电深度为50。所以，根据上页中的典型温度放电率容量变化曲线，与平均放电率计算数值最为接近的放电率为50 小时率，-20时在该放电率下所对应的温度修正系数为0.7（也可以根据供应商提供的性能表进行查询）。如果计算出来的放电率在两个数据之间，那么选择较快的放电率（短时间）比较保守可靠。因此蓄电池容量为（议并联的数目不要超过4 组）9 光伏组件计算：将系统的标称电压除以太阳电池组件的标称电压。基本公式： 光伏组件方阵设计的修正 ：将太阳电池组件输出降低 10；将负载增加 10以应付蓄电池的库仑效率完整的太阳电池组件设计计算： 例：一个偏远地区建设的光伏供电系统，该系统使用直流负载，负载为24V，400Ah/天。该地区最低的光照辐射是一月份，如果采用30 度的倾角，斜面上的平均日太阳辐射为3.0 kWh/ m 2 ，也就是相当于3 个标准峰值小时。对于一个典型的75W 太阳电池组件，每天的输出为：组件日输出=3.0 峰值小时 4.4 安培=13.2 Ah/天假设蓄电池的库仑效率为90%，太阳电池组件的输出衰减为10。公式如下，根据以上计算数据，可以选择并联组件数量为38，串联组件数量为2，所需的太阳电池组件数为：总的太阳电池组件数=2 串38 并 = 76 块校核蓄电池平均每天的放电深度，保证蓄电池不会过放电 例：如果一个光伏系统使用了4000Ah的深循环蓄电池，每天的负载为500Ah，那么平均每天的DOD校核计算如下：500Ah/4000Ah0.1250.8。所以该系统中蓄电池不会过放电。校核光伏组件方阵对蓄电池组的最大充电率。另外一个校核计算就是校核设计光伏组件方阵给蓄电池的充电率。在太阳辐射处于峰值时，光伏组件方阵对于蓄电池的充电率不能太大，否则会损害蓄电池。蓄电池生产商将提供指定型号蓄电池的最大充电率，计算值必须小于该最大充电率。下面给出了最大的充电率的校核公式，用总的蓄电池容量除以总的峰值电流即可。 10组件方阵的放置形式有固定安装式和自动跟踪式两种形式，其中自动跟踪装置包括单轴跟踪装置和双轴跟踪装置。与光伏组件方阵放置相关的有下列两个角度参量：太阳电池组件倾角；太阳电池组件方位角太阳电池组件的倾角是太阳电池组件平面与水平地面的夹角。光伏组件方阵的方位角是方阵的垂直面与正南方向的夹角（向东偏设定为负角度，向西偏设定为正角度）。11 将水平面上的太阳辐射数据转化成斜面上太阳辐射数据确定朝向赤道倾斜面上的太阳辐射量，通常采用Klein 提出的计算方法：倾斜面上的太阳辐射总量Ht 由直接太阳辐射量Hbt、天空散射辐射量Hdt和地面反射辐射量Hrt三部分所组成：Ht HbtHdtHrt12 并网方式：用户侧并网、输电侧并网。用户侧并网 用户侧并网又分为可逆与不可逆无隔离变压器并网逆变器 工频隔离变压器并网逆变器（安全性高）无隔离变压器并网逆变器逆变器选配小结为了安全，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。13光伏发电系统的防雷接地设计直击雷：雷电放电主通道通过被保护物，就称被保护物被直击雷击中。感应雷：雷电放电主通道没有经过被保护物，但放电过程中产生强大的瞬变电磁场在附近的导体中感应到电磁脉冲，称为LEMP，即感应雷LEMP可通过两种不同的感应方式侵入导体1)静电感应，在雷云中电荷积聚时，就近的导体会感应相反的电荷，当雷击放电时，雷云中电荷迅速释放，而导体中的静电荷在失去雷云电场束缚后也会沿导体流动寻找释放通道，就会在电路中形成LEMP2电磁感应，在雷云放电时，迅速变化的雷电流在其周围产生强大的瞬变电磁场，附近的导体中就会产生很高的感生电动势在电路中形成LEMP防感应雷是光伏发电系统防雷的重点光伏发电系统的防雷措施 A.直击雷的保护 一般宜采用抑制型或屏蔽型的直击雷保护措施，如避雷带，避雷网和避雷针等，以减小直击雷击中的概率。并尽量采用多根均匀布置的引下线接地体宜采用环型地网，引下线宜连接在环型地网的四周，这样有利于雷电流的散流和内部电位的均衡。B.感应雷的保护 静电感应产生的LEMP一般通过电力电缆和通信电缆的金属外皮和天馈线侵入系统。所以对于进出电缆防雷防护的主要措施是：1、进出电缆必须带金属屏蔽层，且应埋地进出建筑物，并在进出户外电缆金属外屏蔽层与联合接地体作等电位联结；2、在电源上逐级加装避雷器，实行多级防护，使LEMP在经过多级泄流后的残压小于电站设备的耐压值；3、在建筑物内的设备综合布线保护管宜采用金属管。14 系统实际发电量=理论发电量x系统效率x系统无故障率系统效率是实际无故障发电量和基于实际光照的理论发电量的比值。系统无故障率即系统可靠性 ，代表电站的连续运行水平。是电站实际发电量和无故障发电量的比值。15用户侧并网的光伏发电项目所发电量原则上自发自用 智能电网具有可实现清洁能源大规模灵活接入，提高电网运行安全稳定性等优点，已成为世界电网发展的新趋势 微电网是智能电网的重要组成部分。16影响太阳能电池板能量输出的参数遮挡：可以采用旁路二极管来控制被遮挡部分电池内部电流的导向电池的不匹配、污垢、积雪17 光伏屋顶的数学模型 物理过程：光伏墙的数学模型 物理过程： 第六章1 新建建筑物中，整体设计能获得比较完美的建筑外观和经济的成本。一个最自然的考虑就是使电池具有较大的安装倾角，利用其自洁性来清