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民用建筑太阳能光伏系统应用技术规范（宣贯培训）王斯成国家发改委能源研究所2010年9月26日上海建筑光伏系统的安装和验收1、建筑光伏系统的分类和技术特点2、建筑光伏系统的安装3、建筑光伏系统的验收4、国内外激励政策分析5、相关技术标准目录1.建筑光伏系统的分类和技术特点光伏发电系统分类建筑光伏系统分类系统类型电流类型是否逆流有无储能装置适用范围有发电量大于用电量，且当地电力供应不可靠无发电量大于用电量，且当地电力供应比较可靠有发电量小于用电量，且当地电力供应不可靠无发电量小于用电量，且当地电力供应比较可靠否是并网光伏系统交流系统BIPV：BuildingIntegratedPV光伏建筑集成BAPV：BuildingAttachedPV光伏建筑附加6BIPV7BAPV德国光伏并网发电的市场分类之比例9每日办公楼耗电曲线和太阳能光伏发电曲线的对比•Source:WinfreidHoffmann,RWE-SchottSolar•Solarelectricityproductionandelectricitydemandofanofficebuildingmatchperfectly10电力消耗与太阳能的对应关系•Source:BSW-Solar/MeteocontrolGmbH•峰值电价格高达1.5€/kWh•德国Leipzig贸易博览会不同时段电价•27thJuly20061110kV中压并网1MW35kV中压并网700kW400V低压并网1.2MW121、配电侧并网的光伏发电处在负荷中心，可以起到消峰（PeakShaving）的作用，是“黄金电力”；2、在配电网接入不超过15-20%的光伏发电系统，不需要对电网进行任何改造，也不存在电力送出（逆流）和电网能力的问题，对于电网公司仅仅是负荷管理；3、配电侧并网的光伏发电的经济效益明显，“自发自用”（NetMetering）运行方式相当于电力公司以销售电价购买光伏电量，其价值0.5-1.2元/kWh;4、应当优先发展配电侧并网的或与建筑结合的，处于负荷中心的分布式光伏发电系统。2、建筑光伏系统的安装145太阳能光伏系统安装（1）5.1一般规定施工准备光伏系统安装前应具备下列条件：设计文件齐备，且已审查通过；施工组织设计及施工方案已经批准；场地、供电、道路等条件能满足正常施工需要；预留基座、预留孔洞、预埋件、预埋管和设施符合设计要求，并已验收合格。施工安装公司和安装人员资质光伏系统安装施工应采取安全措施，并符合下列规定：1光伏系统的产品和部件在存放、搬运和吊装等过程中不得碰撞受损。吊装光伏组件时，光伏组件底部应衬垫木，背面不得受到碰撞和重压；2光伏组件在安装时，表面应铺遮光板遮挡阳光，防止电击危险；3光伏组件的输出电缆不得非正常短路；4对无断弧功能的开关进行连接时，不得在有负荷或能形成低阻回路的情况下接通正负极或断开；5连接完成或部分完成的光伏系统，遇有光伏组件破裂的情况应及时采取限制接近的措施，并应由专业人员处置；6不得局部遮挡光伏组件，避免产生热斑效应；7在坡度大于10°的坡屋面上安装施工，应采取专用踏脚板等安全措施。15串联回路太阳电池的热斑现象1.d点，此时工作电流为零，组开路电压VGd等于电池1和电池2的开路电压之和；2.c点，电池1和电池2都有正的功率输出；3.b点，此时电池1仍然工作在正功率输出，而受遮挡的电池2已经工作在短路状态，没有功率输出，但也还没有成为电池1的负载；4.a点，此时电池1仍然有正的功率输出，而电池2上的电压已经反向，电池2成为电池1的负载；5.应当注意到，并不是仅在电池组处于短路状态才会发生“热斑效应”，从b点到a点的工作区间，电池2都处于接收功率的状态，如旁路型控制器在蓄电池充满时将通过旁路开关将太阳电池短路，此时就很容易形成热斑。16并联回路太阳电池的热斑现象1.a点，此时电池组的工作电压为零，短路电流Isc等于电池1和电池2的短路电流之和；2.b点，电池1和电池2都有正的功率输出；3.c点，此时电池1仍然工作在正功率输出，而受遮挡的电池2已经工作在开路状态，没有功率输出，但也还没有成为电池1的负载；4.d点，此时电池1仍然有正的功率输出，而电池2上的电流已经反向，电池2成为电池1的负载，此时电池1的功率全部加到了电池2上，如果这种状态持续时间很长或电池1的功率很大，也会在被遮挡的电池2上造成热斑损伤。5.应当注意到，从c点到d点的工作区间，电池2都处于接收功率的状态。17防止热斑现象发生负载防止热斑现象的办法就是加装旁路二极管和阻断二极管。旁路二极管的作用是在被遮挡组件一侧提供电流通路；阻断二极管的作用是阻断被遮挡组件上的反向电流。大型电站组串汇流箱大型电站组串汇流箱？直流保险太阳电池的反向电流能力一块36片电池串联而成的太阳电池组件，额定工作电流为5A，其反向导通电压（即二极管的正向导通电压）为18V，所能承受的反向电流为20A（需要测定）；太阳电池组件的正向开路电压为21V，假定2块组件并联，其中1块被遮挡，在标准日照下另一块组件对其注入的反向电流大约仅有2A（需要测定），则无保护条件下可以并联的组件数量昀多为10块。太阳电池的反向电流能力（RCA）越来越多的光伏组件供应商开始在数据清单中标注这一参数。对于小型或中型电站，这一参数没有什么意义。大多数供应商认为IEC61215中10.3节的绝缘电阻测试已经足够了，但是对于大型光伏电站来说是不够的。对于没有安装组串保险或阻断二极管的组串，RCA的数值将决定组串的数量！如果安装组串保险，则使得系统变得更复杂。新标准ENIEC50380中3.6.2节明确规定组件必须标注反向电流能力（RCA）的数值。反向电流能力的数值越高，没有保险的组串的并联数也就可以越大。当每个组串被遮挡时，不会由于热斑而损坏。注意：询问组件供应商，如果安装保险，应当是什么型号。太阳电池的反向电流能力（RCA）并联连接的组串应当有保护，即直流保险。注意：“光伏保险”的技术参数尚不存在。一般来说组串之间出现的短暂的电流属于“缓升的短路电流”。因此，由持续电弧引起的过热/退火/接线盒和电缆的烧毁都可能发生！注意：一般来说可以在组件供应商提供的数据表上查到推荐的电流值，设法找到推荐的保险类型。例外：在不安装保险的情况下，就应当提供反向电流能力参数。对于并联组串，组串的并联数不应当超过其反向电流承受值的60%。例如：组件的反向电流能力（RCA）=25A组件的短路电流=6A组串的并联数：4(=RCA100%)正确的组串数=3(=RCA72%)，大约28%安全系数。直流配电柜光伏电站监测到汇流箱就可以了，不必一定要监测到光伏组串。245太阳能光伏系统安装（2）5.2基座安装光伏组件或方阵的支架应设置基座。基座应与建筑主体结构连接牢固，并应由专业施工人员完成施工。专业设计屋面结构层上现场砌（浇）筑的基座，完工后应做防水处理，并应符合现行国家标准《屋面工程质量验收规范》GB50207的规定。预制基座应放置平稳、整齐，固定牢固，且不得破坏屋面的防水层。钢基座顶面及混凝土基座顶面的预埋件，在支架安装前应涂防腐涂料，并应妥善保护。连接件与基座之间的空隙，应采用细石混凝土填捣密实。5.3支架5.3.1安装光伏组件或方阵的支架应按设计要求制作。钢结构支架的安装和焊接应符合现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205的要求。5.3.2支架应按设计要求安装在主体结构上，位置应准确，并应与主体结构牢靠固定。5.3.3固定支架前应根据现场安装条件采取合理的抗风措施。5.3.4钢结构支架应与建筑物接地系统可靠连接。5.3.5钢结构支架焊接完毕，应按设计要求做防腐处理。防腐施工应符合现行国家标准《建筑防腐蚀工程施工及验收规范》GB50212和《建筑防腐蚀工程质量检验评定标准》GB50224的要求。5.3.6装配式方阵支架梁柱连接节点应保证结构的安全可靠，不得采用单一摩擦型节点连接方式，各支架部件的防腐镀层要求应由设计根据实际使用条件确定。弹垫、抗剪切力。255太阳能光伏系统安装（3）5.4光伏组件5.4.1光伏组件上应标有带电警告标识，光伏组件强度应满足设计强度要求。5.4.2光伏组件或方阵应按设计要求可靠地固定在支架或连接件上。5.4.3光伏组件或方阵应排列整齐。光伏组件之间的连接件，应便于拆卸和更换。5.4.4光伏组件或方阵与建筑面层之间应留有安装空间和散热间隙，并不得被施工等杂物填塞。5.4.5光伏组件或方阵安装时必须严格遵守生产厂指定的安装条件。5.4.6坡屋面上安装光伏组件时，其周边的防水连接构造必须严格按设计要求施工，且不得渗漏。5.4.7光伏幕墙的安装应符合下列规定：1双玻光伏幕墙应满足现行行业标准《玻璃幕墙工程质量检验标准》JGJ/T139的相关规定；2光伏幕墙应排列整齐、表面平整、缝宽均匀，安装允许偏差应满足现行国家标准《建筑幕墙》GB/T21086的相关规定；3光伏幕墙应与普通幕墙同时施工，共同接受幕墙相关的物理性能检测。5.4.8在盐雾、寒冷、积雪等地区安装光伏组件时，应与产品生产厂协商制定合理的安装施工和运营维护方案。5.4.9在既有建筑上安装光伏组件，应根据建筑物的建设年代、结构状况，选择可靠的安装方法265太阳能光伏系统安装（4）5.5电气系统5.5.1电气装置安装应符合现行国家标准《建筑电气工程施工质量验收规范》GB50303的相关规定。5.5.2电缆线路施工应符合现行国家标准《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》GB50168的相关要求。5.5.3电气系统接地应符合现行国家标准《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》GB50169的相关要求。5.5.4光伏系统直流侧施工时，应标识正负极性，并宜分别布线。5.5.5带蓄能装置的光伏系统，蓄电池的上方和周围不得堆放杂物，并应保障蓄电池的正常通风，防止蓄电池两极短路。5.5.6在并网逆变器等控制器的表面，不得设置其他电气设备和堆放杂物，并应保证设备的通风环境。5.5.7穿过楼面、屋面和外墙的引线应做防水套管和防水密封处理。5.6系统调试和检测5.6.1建筑工程验收前应对光伏系统进行调试与检测。5.6.2调试和检测应符合国家现行标准的相关规定。安装工程2810KVA室外型并网逆变器29老楼改造(3)30老楼改造(4)31老楼改造(5)323334353637传统加装光伏电池的屋面示意图38公元嵌入式光电屋面构件结构示意图39公元太阳能公司员工在上海电力学院现场施工40嵌入式光电建筑构件示范应用项目：上海电力学院学生艺术活动中心10千瓦BIPV系统41三结非晶硅太阳电池(Uni-Solar,USA)BIPV和BAPV关键设备和技术难点：太阳电池、特殊BIPV组件、逆变器、数据采集和监控、与建筑结合的设计。43什么地方可以安装太阳电池附加的特性：•太阳电池与建筑结合后还具有昀为重要的特性————发电。•传统的建筑材料被太阳电池组件替代后还具有独特的光学效果。.安装方式onainaslopedonainaflatinfrontofcold/warmglazedsunshadeslopedroofroofflatroofroofthefacadefacaderoof44所需要的安装面积•RequiredareaforPVgeneratorswithdifferentcelltypes•不同朝向安装的太阳电池的发电量:–假定向南倾斜纬度角安装的太阳电池发电量为100；–其它朝向全年发电量均有不同程度的减少。45组件的遮挡和通风•好的通风条件对于冷却太阳电池组件很重要：–温度升高将减少发电量；–组件温度取决于安装方式。ggggggdg22K0,0%1,8%2,1%2,6%3,6%4,8%5,4%8,9%28K29K32K35K39K43K55KFacadeintegration,noventilationRoofintegration,noventil.ationOn/infacade,poorventil.On/infacade,goodventilationOn/i