1、太阳能光伏建筑一体化太阳能光伏建筑一体化电气设计及用电规划电气设计及用电规划中国建筑设计研究院集团中国建筑设计咨询公司光伏事业部陈子平2011.5.25目 录1.光伏建筑电气设计1.1 建筑光伏系统电气设计概述1.2 逆变器的选配1.3 电气设计深化2.光伏建筑用电规划2.1 自发自用原则2.2 光伏系统发电量估算2.3 光伏系统安装容量选择2.4 并网电量统计方式3.其他 3.1 建筑光伏的结构安全 3.2 关于太阳能生产耗能与产能的比较 3.3 关于太阳能发电与微电网1.光伏建筑电气设计1.光伏建筑电气设计光伏发电系统光伏系统是一个发电系统，它的分类如下：独立光伏发电系统并网光伏发电系统农
2、村电气化（村落电站、户用电源、光伏水泵等）通信和工业应用（通信、铁路、气象、阴极保护、航标等）光伏产品（太阳能路灯、草坪灯、交通信号灯、电筒等）与建筑结合的光伏发电系统（BIPV和BAPV）大型地面光伏电站（LS-PV）无论哪种光伏系统都要进行电气系统设计，而不同的光伏系统，电气设计是不同的。我们今天主要讨论的是：1.光伏建筑电气设计与建筑结合的光伏发电系统（BIPV和BAPV）并网光伏发电系统大型地面光伏电站（LS-PV）1.1 建筑光伏系统电气设计概述框 图1.光伏建筑电气设计光伏系统分界面1.1 建筑光伏系统电气设计概述1.光伏建筑电气设计系 统 构 成太阳能电池板直流汇流箱直流配电柜逆
3、变器交流配电柜升压变压器（并网点在高压侧时需要）基本参数监测环境参数监测数据传输显示 特点特点：与原建筑配电是反向的1.1 建筑光伏系统电气设计概述1.光伏建筑电气设计 原建筑配电1.1 建筑光伏系统电气设计概述1.光伏建筑电气设计关于并网：1.1 建筑光伏系统电气设计概述1.光伏建筑电气设计输电侧并网用户侧并网光伏系统并网方式用户侧并网的光伏系统一般在低压侧（400/230V）并入电网。对于计量点在中压电网（10kV/35kV）的直供电用户，光伏系统也可以在中压电网并网。建筑光伏系统一般为用户侧并网。配电侧并网和输电侧并网的区别：配电侧并网和输电侧并网的区别：除了并网点不同外，更重要的是管理
4、不同。u配电侧并网电网公司对其不作为发电站来管理，不监测，不控制；u输电侧并网的光伏系统（或者说小电站），电网公司是作为发电站来管理的，要求可监测、可控制，还要有远程监控系统，随时可以在调度室观察到该电站的发电情况。1.光伏建筑电气设计1.2 逆变器的选配建筑光伏多用并网逆变器，下面按“逆变器的内部结构”和“接入的光伏系统的不同”分别论述。根据工作方式来分根据工作方式来分 并网逆变器 不并网逆变器根据逆变器的内部结构根据逆变器的内部结构 带隔离变压器的逆变器（低频工频变压器、高频变压器）不带变压器的逆变器根据接入的光伏系统的不同来分根据接入的光伏系统的不同来分 组串逆变器 集中逆变器无隔离变压
5、器并网逆变器1.光伏建筑电气设计1.2 逆变器的选配优点：省去了笨重的工频变压器，很高的效率（97%）、重量轻、结构简单。缺点：（1）太阳电池板与电网没有电气隔离，太阳电池板两极有电网电压，对人身安全不利。（2）影响电网质量，直流易传入交流侧，使电网直流分量过大。工频隔离变压器并网逆变器1.光伏建筑电气设计1.2 逆变器的选配优点：使用工频变压器进行电压变换和电气隔离，具有以下优点：结构简单、抗冲击性能好，最重要的是安全性高。缺点：(1)系统效率相对较无变压器低,为95%左右。(2)笨重。高频隔离变压器并网逆变器1.光伏建筑电气设计1.2 逆变器的选配优点：同时具有电气隔离和重量轻的优点，模块
6、化，系统效率在95左右。缺点：(1)由于隔离DC/AC/DC的功率等级一般较小，所以这种拓朴结构集中在5KW以下；(2)高频DC/AC/DC的工作频率较高，一般为几十KHz,或更高，系统的EMC比较难设计。1.光伏建筑电气设计组串并网逆变器：组串并网逆变器：光伏系统被分解成几个并联的组串，每个组串被连接到一个特定的逆变器，我们称为“组串逆变器”。1.2 逆变器的选配每一个组串的组串逆变器都有单独的最大功率峰值跟踪，通过降低因不匹配和局部阴影而引起的损失，来增加能量的产出。这些电气特性降低了系统的成本同时增加了系统的可靠性。组串逆变器是以模块化的概念为基础的，光伏组串阵列连接到合适功率的逆变器上
7、，通过并联的方式与电网相连。1.光伏建筑电气设计集中并网逆变器 在这种拓扑结构中，光伏系统是由许多并联的光伏组串构成，它们在直流侧连接到一个集中逆变器。1.2 逆变器的选配这些逆变器的特性是高效率和最低的成本。但是，光伏系统的能量产出会受光伏模块的不匹配和局部阴影的影响而降低。此外，系统的可靠性会受到限制，因为能量的产出依赖于一个部件。集中逆变器的失效会导致整个光伏系统停止运行。集中逆变器比较适合大的地面电站，当然大的建筑屋顶，例如火车站、厂房等，朝向和受光都一样，也可选用集中式并网逆变器。1.光伏建筑电气设计1.2 逆变器的选配 根据逆变器的MPPT特性，选配逆变器时需注意：1.光伏建筑电气
8、设计1.2 逆变器的选配1.光伏建筑电气设计1.2 逆变器的选配不同种类电池电流不同-非晶硅组件电气参数1.光伏建筑电气设计1.2 逆变器的选配1.光伏建筑电气设计1.2 逆变器的选配不同种类电池电流不同-多晶硅组件电气参数建筑各面接收到的太阳辐射不同，电池板产生电流不同，故有不同的发电效率。1.光伏建筑电气设计1.2 逆变器的选配逆变器为了达到最大发电效率都具有最大功率点跟踪（MPPT）功能。从上几页我们看到：不同种类的电池输出功率不同；同种电池，安装在建筑不同位置的阵列，由于受光不同，输出功率也不同。因此选配逆变器时一定要根据这些特点选配，即相同电池板、相同串并联连接、安装在同一建筑面，选
9、择一台功率相配的逆变器。1.光伏建筑电气设计1.2 逆变器的选配1.光伏建筑电气设计1.2 逆变器的选配例如，我们做的河北汉盛办公楼，屋顶安装21.6kWp，南立面19kWp，西立面9.5kWp，逆变器不能配1台50kW的，要分别配置。屋顶和南立面各配1台20kW，西立面配1台10kW。关于逆变器效率1.光伏建筑电气设计1.2 逆变器的选配不同逆变方式的效率（不同逆变方式的效率（%）交流功率（额定功率的%）高频变压器逆变低频变压器逆变（旧技术）低频变压器逆变（新技术）无变压器逆变577.584.885.186.71085.890.488.991.52091.092.092.394.23093.
10、192.593.194.65093.890.993.495.010093.390.092.894.2E92.390.892.694.2目前有些逆变器厂家生产的逆变器是模块化的，并具有控制策略。早上，在光伏发电功率小时只投入1-2个模块工作，随着发电功率增大，逐渐增加工作的模块；中午发电功率最大时投入全部模块，到傍晚则是反过程，随着发电功率减小，工作模块逐一退出，这样可获得逆变器最大效率。同时，控制策略还可控制，最早进入工作的模块是循环的，即让每个模块的工作时间基本均等。1.光伏建筑电气设计1.2 逆变器的选配 小结：为了安全，尽量选带隔离变压器的逆变器；如是小功率逆变器（5kW以下）可选用带高
11、频隔离变压器的逆变器；因为逆变器具有的MPPT功能，为了得到最大发电效率，按不同电池板、不同建筑面安装分别配置逆变器；如财力允许，可选择模块化结构、具有分模块进入退出控制功能的逆变器。1.光伏建筑电气设计1.2 逆变器的选配1.光伏建筑电气设计1.3 电气设计深化对于大型地面光伏电站设计：因为它并到电网的输电侧，电网公司是作为发电站来管理的，要求可监测、可控制，还要有远程监控系统，随时可以在调度室观察到该电站的发电情况，因此应该按照电力部门发电厂的设计规范及光伏电站的特殊性去设计。建筑光伏：一般都并在电网的配电侧，电网公司对其不作为发电站来管理，自己发电自己用，属于建筑配电的一部分，故应按照建
12、筑电气设计的规范来设计。1.光伏建筑电气设计1.3 电气设计深化光伏系统应为建筑设计中的一个专项设计专项设计，除电气设计要满足各阶段的深度要求以外，还需要结构的方案、初设、施工图各阶段的设计和各阶段的经济分析（方案-估算、初设-概算、施工图-预算）。1 1 方案设计文件方案设计文件，应满足编制初步设计文件的需要；注：对于投标方案，设计文件深度应满足标书要求；若标书无明确要求，设计文件深度可参照本规定的有关条款。2 初步设计文件初步设计文件，应满足编制施工图设计文件的需要。3 3 施工图设计文件施工图设计文件，应满足设备材料采购、非标准设备制作和施工的需要。对于将项目分别发包给几个设计单位或实施
13、设计分包的情况，设计文件相互关联处的深度应当满足各承包或分包单位设计的需要。按照建设部建筑工程设计文件编制深度规定：1.0.51.0.5各阶段设计文件编制深度应按以下原则进行（具体应执行第各阶段设计文件编制深度应按以下原则进行（具体应执行第2 2、3 3、4 4章条款）：章条款）：1.光伏建筑电气设计1.3 电气设计深化1 工程概况 2 本工程拟设置的建筑电气系统。3 变、配、发电系统 1）确定负荷级别以及总负荷估算容量；2）电源，城市电网提供电源的电压等级、回路数、容量；3）拟设置的变、配、发电站的数量和位置；4）确定自备应急电源的型式、电压等级、容量。4 其他建筑电气系统对城市公用事业的需
14、求。5 建筑电气节能说明。方案设计阶段方案设计阶段 对于光伏系统，在可研阶段，“工程概况”、“光伏系统装机容量”、“电网接入”、“用电负荷分析”等都有论述，因此，可研报告基本达到方案设计阶段深度。2.2.5 2.2.5 建筑电气设计说明建筑电气设计说明 1.光伏建筑电气设计1.3 电气设计深化 建筑电气专业设计文件应包括设计说明书、设计图纸、主要电气设备表、计算书。18 其他系统 1）各系统所属系统图；2）各控制室设备平面布置图（若在相应系统图中说明清楚时，可不出此图）。对于光伏系统，在电气初设阶段，应有设计说明书，组件串并联设计、方阵设计、组件布置平面图，设备选配。初步设计阶段初步设计阶段1
15、.光伏建筑电气设计1.3 电气设计深化 建筑电气专业设计文件应包括图纸目录、施工设计说明、设计图纸、主要设备表、计算书。4.5.11其他系统 1）各系统的系统框图；2）说明各设备定位安装、线路型号规格及敷设要求；3）配合系统承包方了解相应系统的情况及要求，对承包方提供的深化设计图纸审查其内容。施工图设计阶段施工图设计阶段 对于光伏系统，在电气施工图阶段，应有系统施工设计说明书，系统配电图、组件布置及与设备的连接图，设备安装位置图，并标注所连接的电缆线型、开关、保护器、防雷器等技术参数或型号等。1.光伏建筑电气设计1.3 电气设计深化 按照建设部建筑工程设计文件编制深度规定，到施工图深度，电气设
16、计包括：图纸包括：光伏电气系统设计说明光伏电气系统图光伏电池排列及连线图部件深化图光伏监测系统图设备安装布置图光伏电气系统1.光伏建筑电气设计1.3 电气设计深化光伏电池排列及连线1.光伏建筑电气设计1.3 电气设计深化汇流箱1.光伏建筑电气设计1.3 电气设计深化直流配电1.光伏建筑电气设计1.3 电气设计深化交流配电1.光伏建筑电气设计1.3 电气设计深化配件部件深化可在系统图里提配电要求（电缆、保护器、防雷器等参数）与厂家配合。监控通讯1.光伏建筑电气设计1.3 电气设计深化1.光伏建筑电气设计1.3 电气设计深化光伏发电系统的防雷接地设计（1）雷击的危害直击雷：雷电放电主通道通过被保护
17、物，就称被保护物被直击雷击中。感应雷：雷电放电主通道没有经过被保护物，但放电过程中产生强大的瞬变电磁场在附近的导体中感应到电磁脉冲，即感应雷。1.光伏建筑电气设计1.3 电气设计深化1)静电感应，在雷云中电荷积聚时，就近的导体会感应相反的电荷，当雷击放电时，雷云中电荷迅速释放，而导体中的静电荷在失去雷云电场束缚后也会沿导体流动寻找释放通道，就会在电路中形成浪涌，见下图（a）；2）电磁感应，在雷云放电时，迅速变化的雷电流在其周围产生强大的瞬变电磁场，附近的导体中就会产生很高的感生电动势，在电路中形成浪涌，见下图（b）。感应雷可通过两种不同的感应方式侵入导体：1.光伏建筑电气设计1.3 电气设计深
18、化感应雷产生的浪涌沿导体传播，损坏电路中的设备或设备中的器件。光伏发电系统中电缆多，线路长，给感应雷的产生，耦合和传播提供了良好环境，而光伏发电系统设备随着科技的发展，智能化程度越来越高，低压电路和集成电路也用得很普遍，抗过电压能力越来越差，极易受感应雷的袭击，并且损害的往往是集成度较高的系统核心器件，所以更不能掉以轻心。由于感应雷可以来自云中放电，也可以来自对地雷击。而光伏发电系统与外界连接有各种长距离电缆可在更大范围内产生感应雷，并沿电缆传入机房和设备。所以防感应雷是光伏发电系统防雷的重点。（2）光伏发电系统的防雷措施 A.直击雷的保护 一般宜采用抑制型或屏蔽型的直击雷保护措施，如避雷带，
19、避雷网和避雷针等，以减小直击雷击中的概率。并尽量采用多根均匀布置的引下线。因为多根引下线的分流作用可降低引下线沿线压降，减少侧击的危险，并使引下线泻流产生的磁场强度减小。引下线的均匀布置可使引下线泻流产生的电磁场在建筑物内空间内部部分抵消，以抑制直击雷的产生强度。接地体宜采用环型地网，引下线宜连接在环型地网的四周，这样有利于雷电流的散流和内部电位的均衡。1.光伏建筑电气设计1.3 电气设计深化 B.感应雷的保护静电感应产生的浪涌一般通过电力电缆和通信电缆的金属外皮和天馈线侵入系统。所以对于进出电缆防雷防护的主要措施是：一是进出电缆必须带金属屏蔽层，且应埋地进出建筑物，并在进出户外电缆金属外屏蔽
20、层与联合接地体作等电位联结；二是在电源上逐级加装避雷器，实行多级防护，使感应雷在经过多级泄流后的残压小于电站设备的耐压值；三是在建筑物内的设备综合布线保护管宜采用金属管。1.光伏建筑电气设计1.3 电气设计深化（2）光伏发电系统的防雷措施系统效率是实际无故障发电量和基于实际光照的理论发电量的比值。这个值反映了系统方案是否合理（如防遮挡、散热、阵列配置等），所选设备技术是否先进（如电池板、逆变器），布线、电气连接等施工过程是否认真仔细，系统的损失是每个部分损失的累积，只有每个环节都认真把握，才可保证高的系统效率。系统无故障率即系统可靠性，代表电站的连续运行水平。是电站实际发电量和无故障发电量的比
21、值。这个值反映各系统部件（汇流箱、配电柜、逆变器等）的质量和电网的可靠性，也反映施工质量。如果部件质量差，三天两头出问题，是很影响系统发电量的。1.光伏建筑电气设计1.3 电气设计深化系统性能的两个关键指标系统效率系统可靠性/系统无故障率例：以武威100kWp固定37倾角安装为例，发电量统计时间间隔：2009.5.19-2010.5.18，平均日峰值瓦时5.2H，无故障日平均发电量为418kWH,全年所有无故障发电量418365=152635.7kWH，实际光照理论发电量：100kW5.2H365=189800kWH 系统效率=(152635.7kWH/189800kWH)100%=80%全年
22、实际发电量141599kWH，无故障发电量152635.7。系统无故障率=（141599/152635.7）100%=92.7%系统实际发电量是理论发电量的74.5%（141599/189800或80.41%*92.7%）1.光伏建筑电气设计1.3 电气设计深化发电量统计时间间隔：2010.5-2011.4，平均日峰值瓦时5.2H，无故障日平均发电量为411.31kWH,全年所有无故障发电量411.31365=152635.7kWH，实际光照理论发电量：100kW5.2H365=189800kWH 系统效率=(150128.15kWH/189800kWH)100%=79.1%全年实际发电量13
23、0791.82kWH，无故障发电量152635.7。系统无故障率=（130791.82/152635.7）100%=85.7%系统实际发电量是理论发电量的67.78%（141599/189800或80.41%*92.7%）注：2010年10月1-12日放假，没发电 2011年4月30天，仅有11天发电。1.光伏建筑电气设计1.3 电气设计深化在做光伏电气系统设计时，一定要认真对待系统效率和系统无故障率这两个指标！特别是投资方按发电量乘电价计算成本回收期时。1.光伏建筑电气设计1.3 电气设计深化2.用电规划建设部“关于组织实施太阳能光电建筑应用一体化示范的通知”中：示范项目应优先考虑采用用户侧
24、并网方式，实现自发自用实现自发自用。具备条件地区应加快推广微电网共网技术示范，完善相关技术标准和管理制度，提高光伏发电对现有电网条件的适应能力。财政部“关于实施金太阳示范工程的通知”中：用户侧并网的光伏发电项目所发电量原则上自发自用光伏发电项目所发电量原则上自发自用，富余电量及并入公共电网的大型光伏发电项目所发电量均按国家核定的当地脱硫燃煤机组标杆上网电价全额收购。2.用电规划2.1 原则自发自用每日办公楼耗电曲线和太阳能光伏发电曲线的对比：Solar electricity production and electricity demand of an office building mat
25、ch perfectly 2.用电规划2.1 原则自发自用电力消耗与太阳能的对应关系Source:BSW-Solar/Meteocontrol GmbH峰值电价格高达1.5/kWh约15RMB/kWh。德国Leipzig贸易博览会不同时段电价27th July 20062.用电规划2.1 原则自发自用2.用电规划2.1 原则自发自用部分省、市工商业用电（小于1000V）峰谷电价（元/kWh）省、市尖峰电价高峰电价平段电价低谷电价白天平均电价北京市1.3681.2530.7810.3351.10475 上海市NA1.1680.740.2741.00750 浙江省1.4181.113NA 0.59
26、1.02038 河北省1.1631.12780.71310.32140.95510 福建省NA1.33490.83970.51740.94483 广东省0.91480.91480 山东省0.83630.83630 海南省0.8360.83600 部分省区电网销售电价54国 外 应 用2.用电规划2.1 原则自发自用德国并网光伏发电项目55柏林火车站200KWp BIPV项目 日本光伏建筑一体化荷兰用RETScreen软件2.用电规划2.2 光伏系统发电量估算 光电屋顶(幕墙)产生电能的计算公式:PS=HAK PS光电屋顶（幕墙）每年生产的电能（MJ/a）；H光电屋顶幕（幕墙）所在地区，每1 太
27、阳能一年的总辐射能（MJ/a），可从气象部门或NASA网站 查取；注意这种算法辐射量要用MJ/aA光电屋顶（幕墙）光电面积（）；光电电池效率，建议如下：单晶硅：=12%多晶硅：=11%非晶硅：=6%K参正系数；K=K1K2K3K4K5K62.用电规划2.2 光伏系统发电量估算各分项系数建议值如下：K1光电电池长期运行性能参正系数，K1=0.8；K2灰尘引起光电板透明度的性能参正系数，K2=0.9；K3光电电池升温导致功率下降参正系数，K3=0.9；K4导电损耗参正系数，K4=0.95；K5逆变器效率，K5=0.85；K6光电模板朝向修正系数，其数值可参考下表选取。0306090东93%90%7
28、8%55%南-东93%96%88%66%南93%100%91%68%南-西93%96%88%66%西93%90%78%55%上述信息取自龙文志的光电幕墙及光电屋顶光电板朝向与倾角的修正系数逆变器效率95-98%方阵串并损失2-3%温度损失10%杂项损失（线损、灰尘等）5%组件功率随时间衰减晶硅0.5%/年非晶1%/年粗略计算光伏系统损失：不考虑随时间衰减系统效率=95-98%97-98%90%95%=78.8-82.1%2.用电规划2.2 光伏系统发电量估算系统实际发电量不仅要考虑系统效率，还要考虑系统的无故障率，系统无故障率是个1的数，一般在0.9以上，越接近1，说明系统的可靠性越高。系统实
29、际发电量=理论发电量系统效率系统无故障率发电量估算：日发电量=安装容量平均日辐照量系统效率系统无故障率 年发电量=日发电量365 或=安装容量年辐照量系统效率系统无故障率以北京地区为例：安装倾角30，全年平均日辐照量=4.2kWh/，年辐照量=1533kWh/，设安装容量100kWp，系统无故障率为0.95。日发电量约为100kW4.2h80%95%=319kWh 年发电量约为319365=116435kWh=11.6万度 或100kW1533h80%95%=116435kWh=11.6万度注：这里辐照量单位为kWh/2.用电规划2.2 光伏系统发电量估算不同地区水平面年太阳辐射（KWh/）倾
30、斜面年太阳辐射（KWh/）独立光伏电站有效利用小时数建筑并网系统有效利用时数开阔地并网系统有效利用时数西北地区1610.801828.41125014501540东南沿海1364.651502.04100012001250全国平均1487.731665.23110012501350上表红笔所示为目前常用光伏系统。上表红笔所示为目前常用光伏系统。独立光伏电站效率：60-65%；建筑并网光伏发电效率：70-75%；大型并网光伏发电站效率：75-80%。低压配电侧并网属于分布式发电，对电网公司来说不受控，配电侧并网电网公司对其不作为发电站来管理，不监测，不控制，但需要从总量上加以限制。中国还没有文件
31、明确规定比例要求，基本掌握不超过配电容量的30%。日本基本按不超过配电容量的20%。美国有规定，一般不超过配电容量的15%（见下页）。2.用电规划2.3 光伏安装容量选择并网发电低压配电侧并网中压输电侧并网2.用电规划2.3 光伏安装容量选择15%、20%或30%是按照负荷来计算的，主要是为了发出来的电要基本在配电侧全部用掉，而尽可能少发生逆流（用不掉而向高压侧反送电）；建筑设计配电要求（北京地区）：住宅：21.7VA/办公、大型公建：80-100VA/特殊建筑（厂房等）：按实际情况配对于住宅和办公建筑的设备实际使用率大约为30%以上。也就是说光伏发电系统容量30%配电容量，所发电量基本可全部
32、自发自用。2.用电规划2.3 光伏安装容量选择2.用电规划2.3 光伏安装容量选择实际用电负荷变化 年负荷率：单台变压器最大负荷率通常在30%-50%，建筑物全年总负荷最大时，单台变压器的负荷率也只有65%左右；在用电低谷季节，单台变压器负荷率在10%-15%的现象很常见。2.用电规划2.3 光伏安装容量选择实际用电负荷变化 夏季负荷率：商业办公楼夏季最高负荷时，变压器平均负荷率约为45%；商场夏季最高负荷时，变压器平均负荷率约为62%；酒店夏季最高负荷时，变压器平均负荷率约为23%；政府办公楼夏季最高负荷时变压器平均负荷率约为50%；医院冬季最高负荷时，变压器平均负荷率约为23%。2.用电规
33、划2.3 光伏安装容量选择负荷变化特性日变化特性：基本上班时间（早9点）为负荷相对较大最大时间，中午时段负荷稍微减少，夜间负荷相对较低，基本是白天负荷的一半。上班时间办公设备、开水器、照明设备都开始工作，是造成工作时间负荷明显高于非工作时间负荷的原因。现阶段测试日最大负荷为450KVA，当前仅使用一台变压器供电，变压器容量为1600KVA，负载率为28.1%。2.用电规划2.3 光伏安装容量选择光伏装机容量的确定2.用电规划2.3 光伏安装容量选择光伏装机容量的确定算例2.用电规划2.3 光伏安装容量选择小 结2.用电规划2.4 并网电量统计方式2.用电规划2.4 并网电量统计方式2.用电规划
34、2.4 并网电量统计方式净电量计量实际享受的就是使用电价，在高峰时电价和工业用电电价比较合算。美国的“净电量计量”法1、什么是“净电量计量”?“净电量计量”是一种简单计量发电电量和消耗电量的方式或者说是一种自己拥有可再生能源发电系统，如光伏发电系统，的商业模式。净电量计量条件下，光伏系统产生的多余电量将推着用户计费电表倒转，用户可以将这些富余电量储存以备需要的时候使用。这就保证了发电用户发出的所有电量都具有零售电价的价值。2、按照联邦法案（PURPA，210节），电力用户可以使用自己的光伏系统发出的电为自己的照明和其它电器设备供电，从而抵消如果自己不发电而必须以零售电价支付给电力公司的电量。但
35、是如果用户发出了过剩的电量（满足了自己的用电需求之外），是不允许采用“净电量计量”模式运行的，此时电力公司将以“替代成本”趸购多余电量，这个趸购电价要远远低于零售电价。超出自用的电量应当另外计量，额外的电表的费用应由用户支付。(看来，美国的电力公司在一开始也是同样的顽固)3、“净电量计量”法简化了上述模式，即允许自发电用户在付费周期内，将某时多发的电量抵消其它时间消费的电量。换句话讲，就是用户在付费时段内支付净消耗的电量。（注：付费周期可以是月，也可以是年，在付费周期内，电表有时正转，有时反转，自己发出的总电量小于总用电量，用户按照净用电量付费。）各国对光伏发电的激励政策2.用电规划2.4 并
36、网电量统计方式2.用电规划2.4 并网电量统计方式在加州还有使用太阳能可抵税的政策。2.用电规划2.4 并网电量统计方式各省、市出台地方鼓励政策Local Incentive Policies1.2009年6月19日江苏省发展改革委发布江苏省光伏发电推进意见（苏政办发200985号），计划3年内在省内安装400MW光伏发电系统，并公布了2009-2011年不同应用类型的电价（1.4-4.3元/kWh）；2.2009年5月7日浙江省政府办公厅发布关于加快光伏等新能源推广应用与产业发展的意见（浙政办发200955号），继而11月份，由省发改委、省物价局和省电力工业局联合印发的关于我省太阳能光伏发电
37、示范项目扶持政策的意见对于已列入国家光伏发电示范的项目，按当年燃煤脱硫机组标杆电价加0.7元/千瓦时的标准，结算太阳能光伏发电的上网电价；2.用电规划2.4 并网电量统计方式3.2010年1月5日，北京市发展改革委、市财政局、市住房城乡建设委、市经济信息化委、市科委联合召开发布会，发布自2010年1月1日开始实施北京市加快太阳能开发利用促进产业发展指导意见，包括六大“金色阳光”工程，20MW光伏屋顶工程、50MW光伏电站工程、阳光校园工程、光能热水工程、阳光惠农工程和园林阳光夜景工程。对于“20MW光伏屋顶”计划，除国家财政补贴外，市财政还将根据实际发电效果，再给予项目业主按每年1元/瓦的标准
38、连续三年的政策补助。2012年70MW，2020年300MW。4.山东、宁夏、上海、锦州等地也有相应的地方政策。2.用电规划2.4 并网电量统计方式2.用电规划2.4 并网电量统计方式 所谓评价上网，简言之就是不需国家补贴就可实现盈利，实现评价上网是一个能源系统成熟并可与传统能源系统竞争的标志。什么时候可以实现光伏发电的“平价上网”（Grid Parity）？“平价上网”的概念：1、配电侧并网，按照“净电表”方式运行，相当于电力公司用销售电价购买光伏电量，电价=销售电价：0.5 1.0元/kWh；2、输电（发电）侧并网，属于发电站，要与常规上网电价相比较，则电价为：0.33-0.36元/kWh
39、。什么时候可以实现“平价上网”：1、SAI提出：到2015年光伏电价达到$0.1USD/kWh;2、德意志银行的分析：到2015年，光伏电价达到$0.15USD/kWh;3、无锡尚德提出：到2012年，光伏电价达到1元/kWh。结论：到2015年，可以实现光伏发电在配电侧的“平价上网”，到2020年以后，可以实现光伏发电在发电侧的“平价上网”。3.其 他建筑光伏系统设计除电气设计外，结构设计也是很重要的部分，主要包括两方面：3.其他3.1 建筑光伏的结构安全建筑主体的安全性 光伏组件无论是安装在屋顶还是立面，对原建筑来说都是增加的荷载。如是新建建筑，可在设计时直接把增加的荷载考虑进去。如在已有
40、建筑上安装光伏系统，一定要与原建筑设计单位沟通，对增加荷载的部分进行荷载计算验证，以确保建筑结构的安全。光伏系统结构的安全性 光伏组件有普通型、构件型、建材型，安装形式有附加型、一体化型，如作为幕墙、雨棚、遮阳棚、透光屋顶等。如果是附加型，要保证支架本身的抗风荷载、雪荷载等性能及与建筑结合部的结构性能，如果是一体化型，则要完全符合建筑的要求，如光伏幕墙，除具有发电功能外要符合建筑的气密性、水密性能、保温性能，抗风性能等。德国光伏并网发电的市场分类之比例3.其他3.1 建筑光伏的结构安全在建筑光伏占在建筑光伏占90%的比例中，附加型占的比例中，附加型占89%。重点说明附加型屋顶结构设计：钢筋混凝
41、土框架结构或砖混结构的屋顶一般可有2种形式附加：不破坏屋面防水，用压重增加支架稳定性方式：通过荷载计算在框架柱顶部位加适当重量的水泥墩，既作为太阳电池板支架支撑，又作为支架抗风荷载等稳定性的压重，框架柱之间可加小块水泥墩作为支架支撑，所压重量经计算达到抗倾覆、抗平移、抗掀翻等，保证光伏系统支架的稳定性。这种方式的优点是不破坏原屋面的所有保温防水，但对屋面的承载要求较高。u在屋面采用植筋方式：当屋面承重不允许加到保证支架稳定性增加的压重时可采用这种方式，太阳电池方阵支架支撑与屋面结构连接，将承载的重量直接传递到建筑主体结构。这样做对屋面的承载要求不太高，但一定要把植筋时破坏屋面的防水保温等做好，
42、以避免引起房屋漏水。不管选择哪种方式，以保证建筑结构安全为原则！3.其他3.1 建筑光伏的结构安全植筋方式压重方式3.其他3.1 建筑光伏的结构安全大型共建如火车站、厂房等多采用轻钢排架结构，彩钢板屋顶，承重能力较混凝土框架结构要差。3.其他3.1 建筑光伏的结构安全如是新建建筑，可在设计时直接把增加的荷载考虑进去；如是已建建筑，原设计活荷载不够大，则需做檩条等加固。屋顶支架连接尽量采用夹具方式，尽量不破坏防水保温，如右图。轻钢结构彩钢板屋顶 范例3.其他3.1 建筑光伏的结构安全生产流程：3.其他3.2 关于太阳能生产耗能与产能的比较硅矿原料冶金硅高纯硅硅棒切片组件封装13kWh/Kg200
43、kWh/Kg18kWh/Kg成品率98%3.其他3.2 关于太阳能生产耗能与产能的比较相关参数 多晶硅产率多晶硅料/冶金硅料1kg/1.3kg=0.77 即每生产1kg高纯多晶硅需要1.3kg冶金硅1kg高纯多晶硅拉制1kg硅棒，或浇铸1kg硅锭的产率为0.8，即1kg硅锭/硅棒需要1.25kg高纯多晶硅；1kg硅棒或硅锭可以切50-60片125125mm的硅片，按照56片计算，每片平均制造2.4Wp太阳电池，合计为：134.4Wp/kg;则：134.4Wp太阳电池需要的高纯多晶硅为1/0.8=1.25kg 1250g/134.4Wp=9.3g/Wp 134.4Wp太阳电池需要的冶金硅为1/0
44、.81.3=1.625kg 1625g/134.4Wp=12.1g/Wp太阳电池组件产率98(即封装成品率)根据上述参数，得到：EP1=13kwh/kg0.0121kg/Wp=0.157kwh/Wp EP2=200kwh/kg0.0093kg/Wp=1.86kwh/Wp EP3=18kwh/kg134.4Wp/kg=0.134 kwh/Wp 即生产1Wp晶体硅太阳电池耗费电能：EP1+EP2+EP3=0.157+1.86+0.134=2.15(kWh/Wp)组件封装成品率98%，2.15/0.98=2.2(kWh/Wp)如果算的粗一点，保守一点，生产1Wp太阳电池耗费电能最多在2.5-3kWh
45、，即2.5-3kWh/Wp。随着技术的不断发展，切片可以越来越薄，每公斤高纯硅可切电池片数多，即1kg高纯硅可生产的太阳电池多，相对单位用电量就减少了。生产非晶硅太阳电池的单位用电量更小，约为0.6-1.1kWh/Wp。3.其他3.2 关于太阳能生产耗能与产能的比较结论是：能量回收期短：0.8-3.00.8-3.0年；能量增值效应明显：8-308-30倍。也就是说最不利的情况是不到3年可收回生产耗能，而太阳电池工作年限是25年，发电效率衰减不大于20%，即还有80%的发电效率。对于晶体硅，广州中山大学的沈辉老师对一批用了22年的177块47Wp单晶硅电池板测试，实际发电效率衰减6%，即还保持了
46、94%的发电效率。1Wp太阳电池的发电量统计：地区纬度（）水平辐射（MWh/）最佳倾角辐射（MWh/）年发电量（kWh）北京391.34 1.53 1.1-1.2上海31.41.39 1.49 1.05广州23.11.10 1.14 1.0-1.1西藏29.72.13 2.33 1.5-1.63.其他3.2 关于太阳能生产耗能与产能的比较对于在城市建筑上安装光伏发电系统的作用：首先是节能减排，使建筑节能达到最高境界产生绿色能源；其次即发即用，起到城市用电削峰作用；还有就是如果能用可再生能源构成微电网，将大大提升关键建筑用电的可靠性。建设部“关于组织实施太阳能光电建筑应用一体化示范的通知”中指出
47、“具备条件地区应加快推广微电网共网技术示范，完善相关技术标准和管理制度，提高光伏发电对现有电网条件的适应能力。”3.其他3.3 关于太阳能发电与微电网智能电网具有可实现清洁能源大规模灵活接入，提高电网运行安全稳定性等优智能电网具有可实现清洁能源大规模灵活接入，提高电网运行安全稳定性等优点，已成为世界电网发展的新趋势。今年点，已成为世界电网发展的新趋势。今年5月，国家电网公司正式提出统一坚强智能月，国家电网公司正式提出统一坚强智能电网的战略发展目标。电网的战略发展目标。微电网是智能电网的重要组成部分。美国能源部给出的定义为：微电网由分布式微型电源和电力负荷构成，可以工作在并网与独立两种模式下，具
48、有高度的可靠性和稳定性。我国微电网定义为：微电网是通过本地分布式微型电源或中、小型传统发电方式的优化配置，向附近负荷提供电能和热能的特殊电网，是一种基于传统电源的较大规模的独立系统；在微电网内部通过电源和负荷的可控性，在充分满足用户对电能质量和供电安全要求的基础上，实现微电网的并网运行或独立自治运行；微电网对外表现为一个整体单元，并且可以平滑并入主网运行。3.其他3.3 关于太阳能发电与微电网微电网能量控制管理框架3.其他3.3 关于太阳能发电与微电网智能电网、微电网应用是世界电网的发展趋势，也是可再生能源特别是太阳能发电的用武之地。对于建筑光伏示范应关注这方面的进展，并积极参与实验。3.其他3.3 关于太阳能发电与微电网谢谢大家！
