嚴寒地區光伏與建筑一體化設計—吉林建筑大學城建學院風光發電項目

任楠楠（吉林建筑大學城建學院 吉林 長春 130000）

嚴寒地區光伏與建筑一體化設計—吉林建筑大學城建學院風光發電項目

任楠楠
（吉林建筑大學城建學院 吉林 長春 130000）

本文對吉林建筑大學城建學院工程實訓中心風光發電項目進行了介紹。吉林建筑大學城建學院工程實訓中心風光發電項目是吉林省超低能耗示范項目的子課題。文章就本項目的建筑一體化方案設計、太陽能發電系統設計、微風力發電系統設計三個方面進行了詳細的介紹，本項目的設計經驗將為我國同類型項目的設計提供參考。

嚴寒地區；光伏；一體化

1 項目概況

吉林省位于嚴寒氣候區，經吉林省政府批準，我院獲得吉林省民辦高校發展專項扶持資金，用于建設吉林建筑大學城建學院風光發電等項目，是省內較早啟動建設新能源項目的高校。

本項目位于吉林建筑大學城建學院新校區內。風光發電項目在學院的工程實訓中心實施。本建筑建筑面積：3924.6 平方米；建筑高度：11m；建筑層數：2層。

2 一體化方案設計

2.1 一體化設計思考與分析

太陽能光伏（光熱）建筑一體化（BIPV）是應用太陽能發電及供熱的一種新概念，就是將太陽能光伏發電陣列或太陽能集熱器安裝在建筑的圍護結構外表面來提供電力或熱能。本項目還考慮在建筑物頂部采用微風力發電，形成“風光互補”的“光伏+風力建筑一體化”項目。

3 太陽能發電系統設計

本項目光伏組件安裝在工程實訓樓樓面上，為負載供電。電網接入采用400V低壓側就近并網接入方式并入電網。

3.1 裝機總容量

設計安裝力諾光伏公司生產的 LN240(30)-P-265型光伏組件,裝機容量為29.75kWp，太陽能電池組件所需屋頂面積大約205m2。

3.2 光伏發電系統屋頂安裝節點與載荷承重問題

根據光伏發電系統屋頂結構形式，太陽能光伏發電系統采用鋁合金支座上架鋁合金導軌平鋪安裝。每平米載荷要求30kg/m2左右。

3.3 光伏方陣串聯

17個組件串聯成一串，6串為一個單元，以滿足和達到逆變器 MPP電壓260-850的要求。

3.4 電網接入方案：

29.75 kW光伏側并網發電系統接于該樓400V低壓側。可以用于學校設備用電、生活用電、教學研究。光伏產生的電量自發自用為主，余電上網，容量小不會影響電網的穩定性。我們采用低壓配電側并網方式。配電側并網的光伏發電處在負荷中心，可以起到消峰（Peak Shaving）的作用，是“黃金電力”。在配電網接入不超過15-20%的光伏發電系統，不需要對電網進行任何改造，也不存在電力送出（逆流）和電網能力的問題，對于電網公司僅僅是負荷管理。并網只需硬線連接至四樓的強電間配電室的母線上。

4 微風力發電系統設計

本項目選擇應用6臺60024磁懸浮微風力發電機進行發電。安裝在樓頂屋面上，最終和光伏組件發出的電一起并網。60024磁懸浮風力發電機是一種組合式垂直軸風力發電機，包含了可以使發電量最大化的 S型風筒和三片條形彎葉片，整體結構如圖4-1。

60024磁懸浮風力發電機適用于風光互補供電系統，可以和太陽能電池產生的電能起互相補充對蓄電池進行充電，為路燈、監控系統及小型用電設備供電。主要技術參數如下表：

序號 項目 規格描述1 額定功率 600W 2 輸出模式 三相交流電3 起轉風速 1.3M/s 4 工作風速范圍 3—15M/S 5 高度（M） 1.32M 6 旋轉直徑（M） 1.54M 7 重量(KG) 49KG 8 控制器輸出電壓 DC24V 9 控制器剎車系統 過速三相短路剎車10 正常工作溫度 -40℃——50℃

5 結論

本項目從設計的伊始階段就將光伏考慮進去，將光伏技術與系統與建筑有機的結合起來，一方面可以充分利用建筑的屋頂空間，另一方面對光伏技術進行了展示，爭取為同地區同類型建筑提供一些參考和示范。

[1]韓俊.光伏光熱建筑一體化系統數值模擬研究[D].中國科學技術大學，2006

[2]金婷婷.淺談太陽能建筑設計[J].四川建材，2014年34（5）：1.

[3]苑今生.太陽能光伏器件與建筑一體化[J].上海建材 2008年1(2):9-11

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1007-6344（2016）06-0065-01

作者信息：任楠楠，女，（1982-12），漢族，吉林長春人，講師，工學碩士，研究方向：綠色建筑、低能耗建筑。

課題項目：1.吉林省教育廳“十二五”科學技術研究項目：《嚴寒地區綠色低碳節能住宅研究與示范》；吉教科合字【2014】第594號

2.《嚴寒地區光伏與建筑一體化的試驗研究與示范工程》；吉教科合字【2014】第595號

3.住房城鄉建設部2015年科學技術項目計劃—科技示范工程項目《吉林建筑大學城建學院專家公寓》；編號：2015—S1B—002