分布式太陽(yáng)能光伏發(fā)電站與建筑一體化技術(shù)的應(yīng)用

萬(wàn)文東 陳 帆 張前業(yè) 肖培杰 周光偉 雷 松

(華東送變電工程有限公司,上海 201803)

1 分布式太陽(yáng)能光伏建筑一體化的概況

通過(guò)對(duì)分布式太陽(yáng)能光伏建筑一體化構(gòu)架進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)它主要以分布式太陽(yáng)能光伏技術(shù)為理論依據(jù)，采用方陣方式，在建筑物最上層構(gòu)架出系統(tǒng)、立體的太陽(yáng)能矩陣。本實(shí)用新型屬于光伏建筑安裝連接件技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了光伏建筑檁條安裝連接件，包括預(yù)埋件與建筑物的固定連接；連接桿與預(yù)埋件的活動(dòng)連接，連接桿對(duì)稱交錯(cuò)設(shè)置在預(yù)埋件上，且對(duì)稱交錯(cuò)設(shè)置的連接桿設(shè)置點(diǎn)為三角形；球頭桿與連接器、球頭桿與連接桿活動(dòng)連接，連接桿與萬(wàn)向球頭軸承均勻設(shè)置在預(yù)埋件上，三角形對(duì)稱交錯(cuò)設(shè)置。多個(gè)活動(dòng)連接點(diǎn)可根據(jù)檁條安裝角度設(shè)置固定點(diǎn)。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)巧妙，可避免因預(yù)埋件錯(cuò)位等因素造成的施工不便，科學(xué)有效地調(diào)整檁條安裝角度，減少光伏建筑與檁條之間的安裝間隙，保證檁條的平穩(wěn)性，釋放扭曲應(yīng)力。

2 分布式太陽(yáng)能光伏發(fā)電站和建筑一體化技術(shù)研究

2.1 太陽(yáng)能光熱發(fā)電技術(shù)

古代時(shí)人們針對(duì)太陽(yáng)能向地面輻射熱量的運(yùn)用已經(jīng)游刃有余。而如今，無(wú)論是我國(guó)地域遼闊的農(nóng)村還是人群密集的城市，均經(jīng)常可以看到光熱發(fā)電技術(shù)應(yīng)用最為普遍存在的產(chǎn)品--太陽(yáng)能熱水器。與光學(xué)轉(zhuǎn)換技術(shù)相比，太陽(yáng)能光熱發(fā)電轉(zhuǎn)換技術(shù)更加成熟，運(yùn)用更廣泛，如太陽(yáng)能熱水器和主動(dòng)式太陽(yáng)房。與建筑進(jìn)行有效結(jié)合，更為廣泛使用的便是太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)。伴隨太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)和建筑一體化技術(shù)的逐漸完善，這一技術(shù)也悄然發(fā)生由農(nóng)村向大城市、由零星客戶向大規(guī)模住宅、由單一熱水器向整體熱水系統(tǒng)改變的質(zhì)變過(guò)程。此外，也可采用光熱發(fā)電技術(shù)進(jìn)行發(fā)電，因?yàn)榫邆浼夹g(shù)的優(yōu)勢(shì)，發(fā)電成本比其他發(fā)電形式便宜，而且在沒(méi)有任何光照的情形下仍然能夠持續(xù)發(fā)電幾小時(shí)。依據(jù)太陽(yáng)能輻射強(qiáng)度能把中國(guó)分成5 類地區(qū)，其中1 類地區(qū)每年輻射源總量可達(dá)到5 類地區(qū)輻射源總量的2 倍左右，造成太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)用于資源比較豐富地區(qū)時(shí)更有效率，而供應(yīng)成本費(fèi)相對(duì)便宜，設(shè)計(jì)建筑規(guī)劃及制定政策的時(shí)候應(yīng)該因時(shí)制宜。

2.2 建筑外墻選用光伏發(fā)電設(shè)備

綠色節(jié)能建筑必須少用建筑材料，并靈活運(yùn)用太陽(yáng)能、風(fēng)能等生態(tài)資源來(lái)為居民構(gòu)建天然和適合定居的環(huán)境。外墻面容易接納太陽(yáng)照射，容易囤積太陽(yáng)能并且能夠直接將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能，這也為光伏發(fā)電設(shè)備用于工程建筑奠定了優(yōu)越條件。因此，在設(shè)計(jì)里常常把分布式太陽(yáng)能光伏發(fā)電板、幕墻玻璃融合在PV 幕墻玻璃中，這既可以防護(hù)太陽(yáng)輻射源又可以把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成電能，為房屋建筑提供照明系統(tǒng)，降低外界墻面溫度與房間內(nèi)空調(diào)負(fù)荷。PV板造型設(shè)計(jì)美觀大方，構(gòu)造輕便，色彩鮮艷，可以使工程建筑具備科技感與時(shí)尚感，因此被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代主義建筑當(dāng)中。

2.3 太陽(yáng)能發(fā)電無(wú)功補(bǔ)償控制運(yùn)用機(jī)電一體化

光伏發(fā)電設(shè)備構(gòu)造本身有一定多元性，也就是說(shuō)光伏發(fā)電設(shè)備實(shí)踐中所使用的結(jié)構(gòu)部件基本都是電子元器件，運(yùn)作時(shí)電子元件存有諧波電流，使得電力工程服務(wù)器維護(hù)存在一定難度，不益于光伏發(fā)電設(shè)備自身穩(wěn)定運(yùn)作，而且在實(shí)踐應(yīng)用過(guò)程中，會(huì)因電壓不足等導(dǎo)致電壓過(guò)載，這類運(yùn)行狀態(tài)不益于保證分布式系統(tǒng)太陽(yáng)能發(fā)電效果，對(duì)分布式系統(tǒng)太陽(yáng)能發(fā)電效率與質(zhì)量造成影響。而若電子元件開(kāi)機(jī)后造成無(wú)功率損耗，則往往會(huì)導(dǎo)致電能消耗。因此在操作過(guò)程中需要對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行合理和科學(xué)的應(yīng)用，其中通常是運(yùn)用機(jī)電一體化新技術(shù)對(duì)無(wú)功的實(shí)際需求量作出判斷，使輸出功率損失控制在一個(gè)有效范圍內(nèi)，進(jìn)而避免電壓不穩(wěn)等問(wèn)題的出現(xiàn)，維持分布式太陽(yáng)能光伏發(fā)電設(shè)備的穩(wěn)定。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，太陽(yáng)能建筑將太陽(yáng)能光熱技術(shù)、光伏電力技術(shù)與建筑合理融合在一起，給人們給予清潔、可再生的能量，這和現(xiàn)階段全球范圍內(nèi)倡導(dǎo)的可持續(xù)發(fā)展核心理念相符合。在太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)鏈飛速發(fā)展、技術(shù)與時(shí)俱進(jìn)的大環(huán)境下，太陽(yáng)能建筑設(shè)計(jì)與施工日益受到人們的青睞并得到了更加廣泛的認(rèn)同。