(曾)分布式光伏建筑设计指南

分布式光伏发电建筑工程设计指南曾雁概况分布式光伏发电建筑应用分布式光伏发电建筑设计指南分布式光伏发电建筑设计要点目录分布式光伏发电概况分布式光伏发电是一种新型的、具有广阔发展前景的发电和能源综合利用方式，倡导就近发电，就近并网，就近转换，就近使用的原则，不仅能够有效提高同等规模光伏电站的发电量，同时还有效解决了电力在升压及长途运输中的损耗问题。概况定义目前应用最为广泛的分布式光伏发电系统，是建在城市建筑物屋顶的光伏发电项目。该类项目必须接入公共电网，与公共电网一起为附近的用户供电。输出功率相对较小分布式建筑光伏发电项目的容量通常在数千千瓦以内。与集中式电站不同，光伏电站的大小对发电效率的影响很小，因此对其经济性的影响也很小，小型光伏系统的投资收益率并不会比大型的低。概况分布式建筑光伏发电的特点污染小，环保效益突出分布式建筑光伏发电项目在发电过程中，没有噪声，也不会对空气和水产生污染。一定程度上缓解局地的用电紧张状况分布式光伏发电的能量密度相对较低，每平方米分布式光伏发电系统的功率仅约100瓦，再加上适合安装光伏组件的建筑屋面及墙面等面积有限，不能从根本上解决用电紧张问题。对电网规划产生影响分布式光伏的并网，加大了其所在区域的负荷预测难度，改变了既有的负荷增长模式。大量的分布式电源的接入，使配电网的改造和管理变得更为复杂。概况分布式建筑光伏发电的影响不同的并网方式影响各不相同离网运行的分布式光伏对电网没有影响；并网但不向电网输送功率的分布式光伏发电会造成电压波动；并网并且向电网输送功率的并网方式，会造成电压波动并且影响继电保护的配置。对电能质量产生影响分布式光伏接入的重要影响是造成馈线上的电压分布改变，其影响的大小与接入容量、接入位置密切相关。对继电保护的影响中国的配电网多为单电源放射状结构，多采用速断、限时速断保护形式，不具备方向性。在配电网中接入分布式电源后，其注入功率会使继电保护范围缩小，不能可靠地保护整体线路。产能过剩光伏产业产能过剩的矛盾由来已久。我国光伏组件产量自2007年以来，连续5年位居世界第一。2011年，我国光伏组件产量是当年新增安装容量的10倍，90%的光伏组件需要销往国外。我国光伏产业严重依赖国外市场的风险在欧美“双反”时暴露无遗。概况发展现状国家扶持国家自2012年以来连续出台政策支持分布式光伏发电发展。为了响应国家政策，国家电网公司发布分布式光伏发电相关管理办法，为促进分布式发电的快速发展奠定了坚实的基础。概况发展现状《关于做好分布式电源并网服务工作的意见》《分布式电源接入配电网运行控制规定》《关于促进分布式电源并网管理工作的意见》国家电网正式发布概况国外发展德国德国可再生能源法规定了光伏发电的补贴办法，对于屋顶光伏和地面光伏等各类光伏发电的应用模式，其规模不同，补贴力度不同。该国已经开始采取一些间接措施来满足分布式电源接入配电网的要求，如升级改造接入点的上级变压器，重新配置馈线的电压条件和控制设备等。西班牙西班牙要求某一区域安装的分布式电源的容量为该区域的峰值负荷的50%以下，尽量避免分布式电源反送电。概况发展现状发展迅速分布式光伏发电近3年呈现爆发式增长。我国从2009年开始实施特许权招标，推动地面大型光伏电站建设。“金太阳”工程和光电建筑示范项目，给予分布式光伏发电系统补贴。截至2011年年底，国家已公布的光电建筑示范项目规模约为30万千瓦；“金太阳”工程已公布的规模约为117万千瓦。分布式光伏发电的规划、设计、施工、管理和运行的标准、规范不健全，导致问题集中显现。分布式光伏发电建筑应用分布式光伏发电建筑应用法律法规分布式光伏发电建筑应用技术标准编号名称备注1JGJ203-2010民用建筑太阳能光伏系统应用技术规范国家标准2GB50057-94建筑物防雷设计规范有关防雷/接地设计方面3GBJ65-83工业与民用电力装置的接地设计规范4GBJ64-83工业与民用电力装置过电压保护设计规范5SJ/T11127-1997Eqv.IEC61173（1992）光伏（PV）发电系统过电压保护-导则6YD5098-2005通信局（站）防雷与接地工程设计规范7YD5068-98移动通信基站防雷与接地设计规范8GB50009-2006建筑结构载荷规范有关防风设计方面9GB15763.3-2009建筑用安全玻璃第2部分：夹层玻璃行业标准1010J908-5民用建筑太阳能光伏系统设计与安装图集分布式光伏发电建筑应用光伏建筑应用标准体系民用建筑太阳能光伏系统应用技术规范建筑光伏构件通用技术要求建筑光伏系统选用与安装光伏幕墙建筑用光伏支架光伏采光顶太阳能光伏支架选用与安装光伏构件选用与安装标准图集产品标准分布式光伏发电建筑应用分布式光伏发电建筑应用优势建筑光伏发电系统，通过部分建筑功能材料的取代，不但不占用土地资源，而且由于建筑集成应用，降低了光伏发电系统的成本；原地发电、原地使用，不但节约了电站输送电网的投资，而且还大大降低了输电和分电的损耗；分布式光伏发电建筑应用分布式光伏发电建筑应用优势建筑光伏发电系统日/季发电量与建筑用电高峰时段一致的；几乎所有建筑物都可以与建筑光伏构件结合；安装在屋顶和墙壁等外围护结构的光伏阵列，在吸收太阳能转化为电能的同时，还大大降低了建筑外围护结构表面的综合温度，减少了墙体得热和室内空调冷负荷。分布式光伏发电建筑应用建筑可利用资源可用于光伏系统的建筑面积合计233.2亿㎡其中:屋面面积为108.5亿㎡东部地区47.5亿㎡，中部地区37.8亿㎡，西部地区23.6亿㎡；城市可用于安装光伏系统的屋面面积为15.1亿㎡；农村可用于安装光伏系统的屋面面积为93.3亿㎡。南墙面积为124.7亿㎡东部地区54.6亿㎡，中部地区42.8亿㎡，西部地区27.2亿㎡。根据《中国统计年鉴2011》进行推算，到2012年底分布式光伏发电建筑应用建筑光伏应用的主要形式1-10kWp10-100kWp100kWp13%49%27%10%发展趋势系统规模地面屋顶BIPV1%德国光伏应用的启示分布式光伏发电建筑应用建筑光伏应用的主要形式建筑附加光伏系统（BAPV）建筑集成光伏系统（BIPV）安装方式光伏组件依附在建筑上，建筑作为支撑体光伏组件直接作为建筑构件；光伏电池与建筑材料复合在一起组件类型普通型伏组件普通型光伏构件建材型光伏构件应用部位屋面、墙面、平台、阳台通风墙面、通风屋面、幕墙、采光顶、屋面卷材、屋面瓦建筑类型新建、改建或既有建筑新建或改建建筑分布式光伏发电建筑应用建筑光伏应用的主要形式类型部位普通型光伏构件建材型光伏构件夹层玻璃中空玻璃卷材瓦屋面√√√墙体√幕墙√√√采光顶√√门窗√√护栏√√雨篷√√遮阳√√建筑中常用的光伏构件类型和可安装的主要建筑部位台湾高雄2009世运会主场馆装机功率1MWp分布式光伏发电建筑应用案例武汉高铁站装机容量：2.2MWp光电面积：28000m2分布式光伏发电建筑应用案例上海虹桥高铁站装机容量：6.68MWp光电面积：61000m2分布式光伏发电建筑应用案例浙江向日葵光能科技股份有限公司装机容量：8.2MW分布式光伏发电建筑应用案例南京南站光电面积：6.65万㎡装机容量：10.67MW年发电量：923万kWh分布式光伏发电建筑应用案例光伏幕墙、屋顶电站、光伏长廊、太阳能工业化住宅、智能电网系统湘潭九华示范区光伏屋顶及智能微电网示范项目装机容量：20MW分布式光伏发电建筑应用案例分布式光伏发电建筑设计指南分布式光伏发电建筑设计指南设计流程基础资料规划条件方案设计技术集成施工图设计地理位置气候特征太阳能资源建筑布局朝向间距群体组合空间环境建筑功能建筑外观周边环境电网条件负荷性质系统运行方式其他因素建筑设计组件安装位置与方式组件选择系统选型安装规模组件与建筑连接结构设计光伏系统设计光伏系统接入设计其他电气设计暖通设计给排水设计分布式光伏发电建筑分布式光伏发电建筑设计指南设计基本内容进行分布式光伏发电建筑设计时，要在规划和建筑设计阶段对建筑集成光伏发电系统应用形式和系统性能进行整体设计。建筑所处地理位置和气候条件建筑朝向及周边场地情况建筑外形、功能和负荷光伏系统计算与选型。分布式光伏发电建筑设计指南设计基本原则要考虑环境因素，包括安装地点获取的太阳辐照强度、室外平均季节温度、当地气候条件、附近建筑物或树木对建筑的遮挡等。建筑体型及空间组合应与光伏系统紧密结合，应为接收较多的太阳能创造条件。建筑设计应满足光伏组件每天6小时不受遮挡的要求。太阳能光伏组件安装在建筑物的屋面、阳台、墙面、雨蓬或建筑物的其他部位时，不得影响该部位的建筑功能，应与建筑和结构进行统一设计。分布式光伏发电建筑设计指南设计基本原则应用建筑集成光伏系统的建筑，其规划设计应综合考虑场地条件，建筑功能、周围环境等因素。建筑与结构设计应为光伏系统的安装、使用、维护等提供必要的条什。新建筑上安装光伏发电系统，应考虑其传递的荷载效应。支撑金属件及各个连接节点，应具有抵抗系统自重、风荷载、雪荷载和地震作用的能力。分布式光伏发电建筑设计指南设计基本原则光伏方阵的支架应采用从钢筋混凝土基座中伸出的钢制热镀锌连接件或不锈钢地脚螺栓来固定;钢筋混凝土基座的主筋应锚固在主体结构内，当受结构条件限制无法进行锚固时，应采取措施加大基台与主体结构间的附着力。不应跨越建筑变形缝设置光伏组件。应有相应的电气安全防护措施，并能满足建筑物防护功能和所在部位的结构安全要求。建材型光伏构件，应满足该类建筑材料本身的结构性能。分布式光伏发电建筑设计指南规划设计与光伏系统集成的建筑或建筑群体，其主要朝向宜朝南(以北半球为例)，光伏系统应与建筑体型及空间组合紧密结合，为充分接收太阳辐射尽力创造条件。分布式光伏发电建筑设计指南规划设计规划设计时需要综合考虑用地特征，地理位置，气候，纬度，平均气温，降雨量，湿度，风量大小和地震的情况等因素，基地的特点和它的方向将影响光伏组件在建筑上的应用的位置与方式。在基地的条件己经无法改变时，建筑师要用设计手法消除这些不利因素。非晶硅的多种颜色及花纹晶体硅的多种颜色及花纹分布式光伏发电建筑设计指南建筑设计遮挡对于晶体硅太阳电池的发电量影响很大，对于非晶硅的影响会小得多。一块晶体硅太阳电池组件被遮挡了十分之一的面积，功率损失将达到50％；而非晶硅受到同样的遮挡，功率损失只有10％。如果太阳电池不可避免会被遮挡，应当尽量选用非晶硅太阳电池。分布式光伏发电建筑设计指南建筑设计分布式光伏发电建筑设计指南建筑设计光伏系统与建筑之间的整合设计，即在建筑设计的开始阶段，包括从选址、方案设计，直至施工，都把光伏系统设计成为建筑有机组成的构件。增加建筑的美感：光伏与建筑一体化应该是1+1＞2的关系。从设计一开始，就将太阳能光伏系统包含的所有内容作为不可或缺的设计元素加以考虑，光伏组件色彩和肌理：光伏组件的颜色和肌理必须与建筑的其它部分相和谐，与建筑的整体风格相统一。分布式光伏发电建筑设计指南建筑设计合适的比例和尺度：光伏组件的比例和尺度必须与建筑整体的比例和尺度相吻合，这将决定光伏组件的分格尺寸和形式。文脉：建筑文脉在单体方面强调个体建筑是群体的一部分，注重新、老建筑在视觉、心里、环境上的沿承连续性。在分布式光伏发电建筑设计设计方面，文脉就体现在光伏组件需要与建筑的性格相吻合。分布式光伏发电建筑设计指南建筑设计对比：把反差很大的两个视觉要素成功地配列于一起，虽然使人感受到鲜明强烈的感触而仍具有统一感的现象称为对比，它能使视觉效果更加活跃。创新的设计思维：光伏组件不一定就得是方方正正平整的，建筑师可以根据设计的需要采用自由式的光伏组件。分布式光伏发电建筑设计要点分布式光伏发电建筑设计要点基本要求不应有任何障碍物遮挡太阳光，特别要注意组件之间的相互遮挡。建筑主体结构在伸缩缝、沉降缝、抗震缝的变形缝两侧会发生相对位移，光伏组件跨越变形缝时容易遭到破坏，造成漏电、脱落等危险，所以安装光伏组件时不得跨越主体结构的变形缝。安装光伏组