安科瑞 周潔
1.概述
建筑光伏發電系統是將建筑與光伏發電結合的一種新型的、具有廣闊發展前景的發電和能源綜合利用方式，是應用太陽能發電的一種新概念。簡單地講就是將太陽能光伏發電方陣安裝在建筑的圍護結構外表來提供電力。太陽光照射在太陽電池上產生光生伏打效應，產生直流電。太陽電池連接起來并封裝在不同的材料上構成組件，組件通過電氣的串并聯方式連接成光伏方陣，光伏方陣輸出的直流電經過逆變器轉變為交流電并入電網，實行“自發自用、余電上網、就近消納、電網調節”的運營模式，能夠有效解決電力在升壓及長途運輸中的損耗問題。
光伏組件可以通過多種方式集成到建筑中。大體上可以分為兩類：一類是光伏方陣與建筑的結合。另一類是光伏方陣與建筑的集成，如光電瓦屋頂、光電幕墻和光電采光頂等。在這兩種方式中，光伏方陣與建筑的結合是一種常用的形式，特別是與建筑屋面的結合。我們認為光伏建筑一體化，需要將光伏組件融合到建筑中，成為建筑的整體結構的一部分。建筑一體化的光伏組件代替傳統的建筑材料，降低光伏發電的成本。它并不占用額外的空間，在人口稠密的城市也能使用。設計良好的一體化系統也能夠提高市場的接受程度，為業主塑造良好的社會形象，是太陽能利用的較好形式。
2.引用標準
《光伏發電站設計規范》 | GB50797-2012 |
《光伏發電站接入電力系統技術規定》 | GB/Z19964-2005 |
《光伏（PV）系統電網接口特性》 | GB/T20046-2006 |
《供配電系統設計規范》 | GB50052-2009 |
《低壓配電系統設計規范》 | GB50054-2011 |
《建筑物防雷設計規范》 | GB50057-2010 |
《建筑設計防火規范》 | GB50016-2006 |
《建筑抗震設計規范》 | GB50011-2010 |
《并網光伏系統》 | IEC61727-2004 |
《光伏系統過電壓保護》 | IEC61173 |
《民用建筑太陽能光伏系統應用技術規范》 | JGJ 203-2010 |
《建筑物電氣裝置 第7-712部分特殊裝置或場所的要求太陽能光伏（PV）電源供電系統》 | GB/T-16895.32-2008 |
《光伏（PV）發電機組裝置和安全要求》 | IEC62548 |
《光伏系統過電壓保護》 | IEC6117 |
《低壓熔斷器 第6部分 太陽能光伏系統保護用熔斷體的補充要求》 | GB/T13539.6-2013 |
3.光伏發電系統方案
3.1單相并網發電系統
3.1.1適用場合
適用于小型建筑光伏系統，例如家庭屋頂光伏系統、小型商用光伏系統，裝機容量一般小于10kW，也可結合中功率逆變器配合使用，并網電壓為220V。
3.1.2系統組成
系統由光伏組件、交流配電箱、單相并網光伏逆變器、計量儀表、通信監控、連接電纜等組成。
3.1.3系統特點
●針對每個組件實現MPPT功能，實際發電效果佳。
●環境適應性強，對組件一致性要求低。
●直流側布線簡單，無需匯流設備。
●系統冗余運行能力強，擴展方便。
3.1.4系統結構圖
3.1.5一次方案圖
3.2三相組串并網發電系統
3.2.1適用場合
在三相組串并網發電系統中，發電量一般在10~200KW，適用于中型建筑光伏系統，各光伏組串允許安裝朝向不同、規格不同。
3.2.2系統組成
系統由光伏組件、組串式光伏并網逆變器、交流配電柜、連接線纜等組成。
3.2.3系統特點
●每路光伏組串的逆變器都可實現各自的MPPT功能，整體效率不受組串間差異影響，實際發電效果較好。
●系統具有一定的冗余運行能力。
●可分散就近并網，減少直流電纜使用。
●維護方便，便于管理。
3.2.4系統結構圖
3.2.5一次方案圖
3.3 三相集中并網發電系統
3.3.1適用場合
三相集中并網發電系統一般發電量在200~1000KW，適用電壓為380V或升壓至10KV及以上，這種發電系統適用于大型廠房類屋頂發電項目，要求建筑屋頂形狀規則，無遮擋物。
3.3.2系統組成
系統由光伏組件、直流匯流箱、直流配電柜（可選）、集中式光伏并網逆變器、交流配電柜、并網柜、升壓裝置、連接線纜等組成。
3.3.3系統特點
● 系統無冗余能力；
● 直流側需較多直流電纜；
● 集中并網，便于管理；
● 對于集中式并網發電系統，可提供直流光伏匯流箱，直流防雷柜。
3.3.4系統結構圖
3.3.5一次方案圖
4. 產品介紹
4.1 并網逆變器
4.1.1 AMI-250單相并網光伏微型逆變器
? 概述
該系列產品采用DSP控制芯片，有一路的直流輸入，經過雙路交錯并聯反激升壓后進入逆變電路，再經過濾波器并網。在雙路交錯并聯反激中實現MPPT控制、升壓和隔離的功能。逆變電路可以把直流變成交流，濾波器可以減小紋波。本產品采用電力線載波通訊技術，可以實現各個模塊的檢測和數據采集。
?技術指標
?外形及安裝尺寸(mm)
4.1.2 AMI-C微逆集中管理單元
? 概述
AMI-C微逆集中管理單元是針對屋頂太陽能、小型光伏電站系統中使用微型逆變器時進行集中能量控制與管理的設備。使用電力線載波通信收集每臺微型逆變器的數據，存儲于設備內部，提供網絡接口、RS485接口，用戶可使用組態系統連接，或通過瀏覽器直接查看設備監控的每臺微型逆變器的運行狀況。
?型號說明
?技術參數
外形及尺寸(單位：mm)
?集中管理單元安裝尺寸示意圖
去耦模塊安裝尺寸示意圖
?接線端子
主體模塊
去耦模塊
4.1.3 ASI系列組串式逆變器
? 概述
ASI系列光伏逆變器主要適用于商業、工業屋頂及中小型光伏電站建設。逆變器采用*的拓撲結構和逆變控制技術，可達到高達97.8%的轉換效率，提高光伏系統整體效率。具有可靠的電網支持能力，高防水防塵等級以及非常寬的組件電壓接入范圍，因此不僅可以應用于商業屋頂及商業電站系統，也可應用于兆瓦級的大型電站的設計。
?技術指標
?外形及安裝尺寸(mm)
4.2 APV-M系列光伏匯流箱
? 概述
在光伏發電系統中，數量龐大的光伏電池組件進行串并組合達到需要的電壓電流值，提高發電效率。APV-M系列智能光伏匯流箱主要作用就是對光伏電池陣列的輸入進行一級匯流，用于減少光電池陣列接入到逆變器的連線，優化系統結構，提高可靠性和可維護性。在提供匯流防雷功能的同時，還監測了光電池板運行狀態，匯流后電流、電壓、功率，防雷器狀態、直流斷路器狀態采集，繼電器接點輸出等功能，并帶有風速、溫度、輻照儀等傳感器接口功能供客戶選擇，裝置標配有RS485接口，可以把測量和采集到的數據上傳到監控系統。
?技術參數
外形尺寸與結構
4.3APG系列光伏直流防雷柜
? 概述
光伏直流防雷柜是對直流電能進行匯總、監控、保護的功能柜（一般指匯總直流負荷的柜），直流防雷柜可以將多路直流輸入匯總成一路直流電流輸出，每路均帶保護裝置（斷路器、熔斷器等）、防反二極管、防雷器等，可以對每路電壓、電流、防雷狀態進行監控，通過RS485接口遠程通訊把測量和采集到的數據和設備狀態上傳。
?型號說明
?技術指標
外形尺寸(單位：mm)
5.Acrel-2000 V8.0光伏電站電力監控系統
5.1 概述
太陽能光伏電站現場設備主要由光伏電池陣列、匯流箱、低壓直流柜、逆變柜、交流低壓柜、升壓變壓器等組成，后產生的高壓交流并入電網。針對光伏發電每個環節電力參數檢測的需要，安科瑞公司推出了AGF系列光伏匯流采集裝置、 PZ系列直流檢測儀表及ACR系列電力質量分析儀，分別應用于匯流箱、直流柜及交流柜中，并通過Acrel-2000 V8.0光伏電站電力監控系統實現后臺集中監控。
5.2 參照標準
GB50062-2008 《電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規范》
DL/T 5137-2001 《電測量儀表裝置設計技術規程》
DL/T 720-2013 《電力系統繼電保護柜、屏通用技術條件》
JB/T9568-2000 《電力系統保護、繼電器及自動裝置通用技術條件》
GBl4285-2006 《繼電保護和安全自動裝置技術規程》
GB7261-2008 《繼電器及繼電保護裝置基本試驗方法》
DL5003-2005 《電力系統調度自動化設計技術規程》
DL/T476-12 《電力系統實施數據通信應用層協議》
DL478-2010 《靜態繼電保護及安全自動裝置通用技術條件》
GB/T13730-2002 《地區電網采集與監控系統通用技術條件》
GB/T15145-2008 《微機線路保護裝置通用技術條件》
GB/T 13729-2002 《遠動終端通用技術條件》
GB/T 14429-2005 《遠動設備及系統總則》
DL/T 634-2009 《遠動設備和系統 傳輸規約 基本遠動任務配套標準》
CGC/GF002-2010 《光伏匯流箱技術規范》
5.3組網示意圖
5.4系統設計參數
5.5系統功能
● 系統運行主畫面
監控系統提供功能選擇畫面，并對光伏陣列現場環境進行實時監測與顯示，如室外溫度值、濕度百分比、光照度及陣列表面溫度值等；
● 系統運行監視和控制
監控系統可分區域實時監測各光伏陣列的充電電壓及電流、蓄電池電壓及溫度等信息，并對故障點進行異常顯示與報警提示；
● 逆變器用電趨勢曲線分析
監控系統可繪制顯示逆變器電壓—時間曲線、功率—時間曲線等，直流側輸入電流實時曲線、交流側逆變輸出電流曲線，并采集與顯示日發電量等電參量；
● 歷史數據管理
監控系統可針對光伏發電現場的各種事件進行記錄，如：通訊采集異常、開關變位、操作記錄等，時間記錄支持按類型查詢，并可對越限報警進行更改設置；
● 日發電趨勢分析
監控系統對光伏發電的發電量可形成月棒圖及年度棒圖顯示，并折算成二氧化碳、二氧化硫減排量值；并可查看太陽輻射強度趨勢曲線、風速變化趨勢曲線顯示；
6.典型案例
■安科瑞-江陰南閘街道東盟路5號廠房 100.45kWp光伏發電項目
本項目采用多晶硅電池組件，共采用245w的多晶硅組件410塊，容量總計100.45kW。
系統采用智能型微逆（AMI-250微型并網逆變器）與組串式逆變器（ASI-2000TL）相結合的方案。其中250W的智能型微逆205個，功率為51.25KW，組串式逆變器采用2臺20kW與1臺12kW，功率52kW，以上逆變器功率總計103.25kW，通過逆變器變成交流后經室外防雷匯流箱匯流，經交流配電柜，接至廠區用戶變電配電房的低壓側母線。發電系統圖如下圖所示：
本項目裝機總容量為100.45kWp，理論年發電量10.7萬kWh，可大幅度節約電費和減少二氧化碳的排放。
設備清單如下：
7.光伏并網電站收益
7.1商用光伏并網電站收益
?應用：適用安裝于企業、工業、酒店醫院、地面、海島等商業單位。
?安裝優點：有效的與屋頂結合，設計美觀，安裝方便，節約運營成本，減少碳、氮、硫等有害氣體的排放，保護環境。
?安裝容量：30kW-6000kW
?
工、商光伏電站發電量與發電收益表（以上海地區為例） |
電站規模 | 50kW | 200kW | 500kW | 800kW | 10000kW |
占地面積（㎡） | 500.00 | 2000.00 | 5100.00 | 8200.00 | 11000.00 |
日平均發電量（kWh） | 158.12 | 632.46 | 1518.15 | 2529.84 | 3162.30 |
年發電量（kWh） | 57711.98 | 230847.90 | 577119.75 | 923391.60 | 1154239.50 |
25年總發電量（萬kWh） | 129.72 | 581.89 | 1297.22 | 2075.55 | 2594.43 |
上海地區光伏電站收益=業主用電電價1.2元/kWh+國家補貼0.42元/kWh(補貼20年+上海地區補貼0.25元/kWh（補貼5年） |
年發電量收益（萬元） | 10.79 | 43.17 | 107.92 | 172.67 | 215.84 |
前五年發電量收益（萬元） | 53.00 | 211.99 | 529.98 | 847.97 | 1059.96 |
25年發電量收益（萬元） | 236.67 | 946.66 | 2366.66 | 3786.66 | 4733.32 |
期（年） | 4-5 | 4-5 | 4-5 | 4-5 | 3.5-4.2 |
7.2戶用光伏并網電站收益
?應用：適用安裝于獨棟別墅、連排別墅、個人用戶屋頂、陽光房、陽臺、車棚等場合。
?安裝優點：有效與屋頂結合、設計美觀、有助于屋頂的遮陽防雨，延長屋頂壽命，安裝方便。
?安裝容量：1KW-30KW
?
