建筑太陽能直接供電解決方案

1、項目背景      

隨著3060碳達峰和碳中和目標提出，節能減排，新能源利用是整體建筑節能的重要方案。

關于實施北京市地方標準《居住建筑節能設計標準》的通知，京規自發〔2020〕432 號文，新建12層以下選裝太陽能熱水和太陽能發電，12層以上建筑安裝太陽能發電要求。

2. 太陽能發電方案

建筑光伏發電是由太陽能組件、控制器、逆變器、儲能電池等等組成。屋頂光伏發電和BIPV等等，屬于建筑光伏范疇。基于目前發展趨勢和技術，太陽能發電系統分為如下四種形式：

     1）太陽能離網供電系統  2）光伏并網發電系統

     3）太陽能微網發電系統  4）太陽能直接供電系統

這四種太陽能發電系統適應場合和優缺點不同：

1）太陽能離網供電系統：由太陽能組件、控制器、逆變器、儲能電池等主要部分組成。其工作原理：是將太陽能產生的電力通過控制器儲存進蓄電池，再通過逆變器轉成交流電為設備供電。在陰雨天蓄電池和太陽能發電不足時，也可切換為市電或者柴油機（輔助發電）為設備供電。

優點：輸出功率穩定，電壓穩定，無諧波，無需辦理電網手續。

缺點：獨立發電系統，太陽能發電利用效率低，系統轉換效率低，系統成本高，儲能電池使用壽命短，需定期更換。

系統圖1

2）太陽能并網發電系統：由太陽能組件、并網逆變器等主要部分組成。其工作原理：是將太陽能產生的電力通過并網逆變器直接轉換為交流電并入市電電網。其利用形式可做余電上網或者全額上網。

優點：轉換效率高，系統成本低。

缺點：當電網故障時，并網逆變器停止工作，造成太陽能的能量浪費及用電負載無法使用，需辦理發改和電網手續。

系統圖2

3）太陽能微網發電系統：由太陽能組件、并離網一體儲能逆變器、儲能電池等主要部分組成。其工作原理：是將太陽能產生的電力通過并離網一體儲能逆變器直接轉換為交流電并入交流母線，太陽能電力優先供設備用電，多余電力儲存蓄電池，再多余電力并入市電電網。當市電電網停電時，由太陽能或蓄電池通過并離網一體儲能逆變器為設備供電，太陽能電力優先供設備用電，多余電力儲存蓄電池，此時不能向電網饋電。

優點：太陽能發電利用效率高，輸出功率穩定，削峰填谷，減少電網的壓力；為用戶賺取最大收益。

缺點：系統成本高，需辦理發改和電網手續。

系統圖3

4. 太陽能直接供電系統：由太陽能組件、光伏直入逆變器、儲能電池（可無）等主要部分組成。其工作原理：是將太陽能產生的電力通過直入逆變器直接轉換為交流電，電網電力與太陽能電力互補為設備供電，系統優先使用光伏能源，光伏能量不夠本地負載使用時再由市電補充。當電網停電時，直接由太陽能供電。

優點：轉換效率高，輸出功率穩定，電網停電設備也工作，自發自用比例高減輕電網壓力，減少用電費用，無需辦理發改和電網手續。

缺點：電網停電時，帶載能力與太陽能發電功率相當，用電負載功率不能超過當前太陽能的發電功率（系統無配置儲能電池）。

系統圖4

3、居住建筑太陽能供電方案的選擇

居住建筑樓頂光伏發電可用于公共設施用電，例如：照明、監控、充電樁、門禁、電梯等。也也可以用于業主用電。

基于太陽能發電的應用趨勢，針對國家電網的發展特點。

建議首選太陽能微網發電系統。原因太陽能微網發電系統是最友好的方案。其不僅太陽能發電利用效率高，而且可以削峰填谷，減少電網壓力。同時利用儲能還可以增量配網。

其次選擇太陽能并網發電系統。原因是并網發電系統投資最小。

再次，選擇太陽能直接供電系統。原因是投資相對較小，且穩定。

最后，選擇太陽能離網供電系統。

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