光伏建筑的政策、技术要点和技术标准.doc

光伏建筑的政策、技术要点和技术标准时间：2010-5-28来源：王斯成 阳光能源 与建筑结合的光伏发电可以分为BIPV（建筑集成光伏）和BAPV（建筑附加光伏）。超大规模光伏发电（VLS- PV）是国际能源机构（IEA）的第8 项任务（Task8），其主要研究、追踪超大规模光伏发电的技术和信息，并开展国际间的交流与合作。VLS- PV研究的具体内容为10MWp以上的光伏发电系统，一般指荒漠光伏电站。目前全世界建成的2100MWp的荒漠电站有56 个，正在酝酿建设的荒漠电站不少于20 个。超大规模光伏电站（LS- PV）的技术特点：1.在输电网（发电侧）并网，电流是单方向的；没有储能系统；2.并入中压电网（10kV、35kV、110kV)；3 . 不能自发自用和“净电表计量”，只能给出“上网电价”；4.小于1%的自用电从电网取（BIPV的大部分电自用）；5 .一般功率很大，1MWp以上；6.一般都是无人值守；7.要求离负荷中心较近，就地使用；8 .一般占用荒地；9.自动跟踪和聚光电池一般是用在荒漠电站使用；10.有气象和运行数据自动监测系统和远程数据传输系统。一、光伏发电激励政策1.可再生能源法和国家发展和改革委关于印发可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法（实施细则），发改价格20067 号。该政策明确了3 项原则，即电网企业要全额收购RE 发电量；给出合理上网电价（合理成本加合理利润）；不让电网企业赔钱，超出常规电价部分在全国电网分摊。2. 发改能源20072174 号：可再生能源中长期发展规划，2007 年8 月31 日发布。3. 国家电力监管委员会2007 年第25 号令：电网企业全额收购可再生能源电量监管办法，2007 年9 月1 日生效。4. 国务院办公厅2007 年8 月2 日转发：国家发改委、国家环保总局、电监会、能源办节能发电调度办法（试行）（国办发200753 号）。5. 国家发改委发布：可再生能源电价附加收入调配暂行办法（发改价格200744 号）。6. 发改办能源（2007）2898 号：关于开展大型并网光伏示范电站建设有关要求的通知，明确了大型并网光伏电站的上网电价通过招标确定。7. 发改能源（2008）610 号：可再生能源发展“十一五”规划，2008 年3 月3日发布。8. 财建2009129 号：关于印发太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法的通知，2009 年3 月23 日发布。2009年补助标准原则上定为BIPV每峰瓦补贴20 元，BAPV每峰瓦补贴15 元。9. 2009 年7 月21 日，金太阳工程出台。金太阳工程的要点包括：1）财政部、科技部和国家能源局联合发文；2） 每个省20MW（含财政部、建设部项目），全国3 年总量为500600 MW；3）覆盖BIPV，离网光伏系统和大型并网电站；4）门槛很高，要求注册资金1 亿元，项目规模不小于300千瓦，项目资本金不少于30%；5）关键设备必须通过国家批准的认可机构认证（太阳电池、逆变器、蓄电池、控制器、跟踪系统）；6）要满足“电网接入相关技术标准和要求”；7）用户侧并网原则上“自发自用”，富余电量和大型电站电量给脱硫燃煤机组标杆电价，不给特殊电价；8）鼓励地方安排资金支持；9） 将根据技术先进程度和市场发展状况确定补贴上限；10） 鼓励有条件的地方安排一定的支持资金；11） 项目申报以及由哪个部门汇总未明确。二、并网系统的设计要点1. 并网光伏发电系统的设计步骤1）在考察的基础上进行预可行性研究（RetSchreen）；2）方案确定和设备选型（太阳电池、逆变器、监控设备等）；3）工程设计，即对与建筑结合、土建施工、抗风能力、防雷接地、电网接入系统的设计；4）特殊设计。2. 系统的预可行性研究RETScreen誖软件可以对系统进行预可行性研究，该软件所能完成的工作包括7 个方面。1）资源评估涉及太阳辐射数据、环境温度、10m风速、气压等方面的评估。2）不同安装和运行方式下的辐射量计算涉及固定安装、不同朝向和不同倾角、单轴跟踪、双轴跟踪等方面的计算。3）设备选型和容量计算包括对太阳电池、蓄电池以及系统各个环节的效率、发电量的测算。4）成本分析科研、设计、设备、土建、运输、安装、运行维护、周期性投资等。5）按照标准分析温室气体的减排6）财务评估涉及贷款、赠款、利息、税收、CDM、光伏电价测算、IRR、现金流、资金回收期等方面。7）敏感性分析涉及对影响电价或IRR 主要因素的分析。3. 方案设计和设备选型1）方案设计并网光伏建筑的电气方案主要有4种，即“上网电价”方式、“净电表计量”方案、“净电表计量”三相电接线方案、“金太阳工程”并网发电。（1）“上网电价”方式“上网电价”方式（如图1 所示）的特点：电网公司以高电价收购PV电量；用户缴纳常规低价电费；PV电表接在用户电表之前（电网一侧）。（2）“净电表计量”方案“净电表计量”方案（如图2 所示）的特点：电力公司不用高价收购PV电量；允许抵消用电量（自发自用）；PV计量电表装在用户电表之后（负载一侧）。（3）“净电表计量”三相电接线方案“净电表计量”三相电接线方案见图3。（4）“金太阳工程”并网发电“金太阳工程”并网发电（见图4）的特点：电力公司只与建筑业主结算；PV开发商与建筑业主结算；由电力公司确定并网点和电能计量装置。2）设备选型设备选型一般涉及5 个方面的内容：太阳电池；支架系统、夹具、线槽、接线箱（线路防雷）；逆变器；直流配电、交流配电、继电保护和电能计量；数据采集和显示以及远程数据监控。4. 特殊设计在光伏并网建筑中还有一些特殊的设计，主要包括遮挡和占地计算（太阳电池方阵间距计算）、抗风能力设计、系统的防雷接地设计。1）太阳电池方阵间距计算计算太阳电池方阵间距（如图5 所示），即计算当太阳电池子阵前后安装时的最小间距D。按照国家标准公式计算，当光伏电站功率较大，需要前后排布太阳电池方阵，或当太阳电池方阵附近有高大建筑物或树木时，需要计算建筑物或树木的阴影，以确定方阵间的距离或太阳电池方阵与建筑物的距离。一般确定原则为冬至当天9：0015：0 0 太阳电池方阵不应被遮挡。太阳高度角的计算公式：sin=sinsin+coscoscos太阳方位角的计算公式：sin=cossin/cos式中：为当地纬度；为太阳赤纬，冬至日的太阳赤纬为- 23.5；为时角，上午9:00 的时角为45。D=cos L，L=H/tan，=arcsin（sinsin+coscoscos）2）太阳电池方阵抗风能力设计太阳电池方阵抗风能力的设计（见图6），依据GB50009- 2006 建筑结构荷载规范、GB50017- 2003钢结构设计规范。抗风能力设计需要计算受风梁在受风条件下的弯曲应力和弯曲度；需要计算支撑臂在顺风条件下的压曲强度和逆风条件下的拉伸强度；需要计算受风条件下，螺栓剪切力（折断力）的耐受强度。（1）风压荷载太阳电池方阵支架结构的设计要考虑风压荷载，防止因强风导致破坏。风压荷载计算公式为W=CwQwAw。式中W 为风压荷载（N）；Cw为风荷载体型系数（如表1 所示）；Q 为设计用风压（N/m2）；Aw为受风面积（m2）。设计用风压Q 的计算公式为Q=QoHI。式中Qo为基准风压，Qo=1/2Vo2， 为空气密度（Ns2/m4），冬季空气密度取1.274（Ns2/m4）；Vo 为地面10m 处50年中的最大风速（m/s），取42（m/s）。H 为高度修正系数（见表2），基准高度为10m。I为环境系数，在对风无遮挡的空旷地带，I 为1.15；在对风有少量遮挡的地带，I 为0.9；在对风有较大遮挡的地带，I 为0.7。（2）受风梁弯曲强度和弯曲度的计算弯曲力矩M=WL2/8（Nm），式中W为单位长度的风压（N/m），L为跨距长度（m）。弯曲应力P=M/Z（N/cm2），式中Z 为角钢的截面系数。弯曲度A=（5WtL3）/（384EIm）（cm），式中Wt 为受风梁上的总风压（N），L 为跨距长度（m），E 为材料的纵向弹性系数（N/cm2）， Im 为横截面二次力矩（cm4）。（3）支撑臂的压曲荷载（顺风时）可以用欧拉公式计算支架所能承受的压曲荷载为Pk=n2（EIm）/L2（N）。式中n 为由支撑条件决定的系数，紧密无松动为1；E 为材料的纵向弹性系数（N/cm2）；Im 为截面轴向二次力矩（cm4）；L 为轴长（cm）；总荷重（W+G）/2 应小于Pk。（4）支撑臂的拉伸强度（逆风时）拉伸张力B（N/cm2）=W/A。式中W为每根支撑梁所承受的风压（N）；A 为支撑臂的截面积（cm2）。（5）安装螺栓的强度（逆风时）虽然有4 只螺栓，但受力最大的是后面2 根。所以螺栓最大折断力=1/2W/A（N/cm2）。式中W 为总的逆向风压（N）；A为螺栓截面积（cm2）。（6）BAPV的安装方式BAPV的安装方式分为生根和不生根2种方式（如图7 所示），不生根方阵水泥墩重量计算（见图8）包括5 个方面的内容：支点在方阵南侧底部；计算风荷载的倾覆力矩（动力距）；计算前后水泥墩的重力矩之合（阻力矩）；计算合力的作用点；要求合力的作用点落在地基中央2/3以内。（7）设备的防雷和接地在做与建筑结合的光伏系统防雷接地时，依据建筑物防雷设计规范GB50057- 94。建筑物分为3 个等级，一类建筑：储存爆炸物、易燃物和其它易受雷击易造成巨大损失的建筑；二类建筑：重要的政府机构、博物馆、档案馆、计算中心、通信中心等；三类建筑：一般公共建筑、办公建筑、民居等。建筑物的防雷和接地已经有标准，也很完善。因此，在建筑物上安装的光伏系统一般不单独安装避雷装置。GB50057- 94中规定突出屋面的金属物体可不装接闪器，但应与屋面防雷装置相连；需要保护突出屋面的非金属物体则需要装接闪器。三、相关技术标准完善的标准、检测和认证体系是规范市场、保证产品质量、市场健康有序发展的