大学校园太阳能光伏发电的实践及构想
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CN = K nP
( 3)
式中: CN ) ) ) 逆变器的功率容量; K ) ) ) 安全系数, 取 1. 2;
n) ) ) 考虑感性或容 性负 载启 动时 引起 冲击 电流 而附 加 的因
子, 取 1. 2; P) ) ) 负载 功率, 为 3kW。由 此可 得逆变 器的 功率
容量为 CN = 4. 32kW, 取整数值为 4kW。 3. 4 光伏发电系统电气方案设计
测方法 6. 涂逢祥, 主编 建 筑节能 41. 北 京 中 国建筑 工业 出版社, 2003.
( 上接第 45页 ) 4 教师资源中心光伏发电建站的经验和教训 4. 1 教师教育资源中心大 楼太阳 能光伏 电站的尝 试, 在设计 方案上严谨周到, 方案反复论证, 理论与工程实际结合紧密; 在 部件选购上, 坚持质量第一 的原则, 所选 用的太 阳能组 件合蓄 电池等设备均经权威机 构检测 合认证, 质 量可靠; 在安 装过程 中遵循事前检测、事中把关, 确 保了安装质量, 终于一次试车成 功, 建站运行 以来, 没有出现 故障, 运行效果受 到各方的好 评, 运行初见效益, 也积累了建 站的实 践经验, 为太 阳能在 校园的 进一步拓展奠定了基 础。 4. 2 通过 3KW 光伏发电系统与建筑结构的尝试 , 达到了预期 的目的, 实现了公用楼道照 明的工 程任务, 减少 了线路 输配电 损失, 节约了 电费, 系统无噪音 污染, 维护和运 行成本低, 运行 自动化程度高, 增强了使用和发展再生能源的信心。 4. 3 太阳能光伏电站目前 主要问 题是建 站成本高, 需 要有扶 持光伏发电的政策, 鼓励使用太阳能发电。在市电不方便或者 架设距离大的地方比 较适宜, 提高光伏发电效率的一个主要途 径是降低主要组件的 价格和市场化程度。 5 校园里进一步利用太阳能光伏发电的构想
持环境和施工投 资。在住宅、校园 内, 利 用太阳 能路灯 和普通 路灯结 合间隔安装 , 实行 分时照明, 这样, 既可 节省能源, 也能 保持夜间路灯的 效果。 5. 2 地下停车场照明
地下停车场 的照度要求不 高, 而其地面 部分有 相当空 间, 在设计采光井的基础上 增加太 阳能板, 安 装光伏发 电, 实现地 下停车场的太阳 能照明。 5. 3 校园公告栏、宣传栏及书报栏
( 1)设计依 据 设 计依 据为本 地太 阳能资 源情 况和 需带 负载数据。
西安市位于 北纬 34o 18,'东 经 108o56,'海 拔 397. 5m。年太 阳辐照量 1, 167kW # h /m2, 相当于日辐照量 3. 2kW # h /m2。
拟带负载为 楼顶平台上的装饰灯 ( 1kW )及 1) 4层走廊照 明灯 ( 2kW )。负载功 率共计 为 P = 3kW; 每日 用电 时间为 t= 3h; 平均每天用电量为 E0 = P t= 9kW# h。可算得年用电量为
图 4 太阳 能组件安装效果
图 5 蓄电池放置方式
图 6 主机外形
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陕西建筑
2009年 9月总第 171期
以避免外界影响, 若做不到, 也必 须使测 头紧紧 地贴在 被测表 面上。
( f) 连续测试 3~ 4天, 在开始一段时间 的数据只能作为参 考。 3. 3 缺点
( a)虽然测试周期缩短了, 但仍然无法全天候进行测试。 ( b) 对于开 口较 大 的南 墙和 坡 屋顶, 仍 然 得采 用 热 流计 法。 ( c)设备较重, 运输和安装仍然不便。 4 结语
2009年 9月总第 171期 3, 285 kW # h。 保障期 (即在阴雨天气下可以连续供电的天数 )定为 D = 3。 ( 2)太阳能电池 组件功率 太阳能电池组件 总容量的设计公式为 [ 1]
W 0 = DH /QRG
( 1)
式中: W 0) ) ) 太阳 能电池组件 总容量 计算值, kW p; D) ) )
电深度, 取 0. 7; G4 ) ) ) 为逆变器效率, 取 0. 85。
将具体数据带入 公式 ( 2), 得 C = 45. 38kW # h。采用 12V
的蓄电池, 可得以 A h(安时 )表示的蓄电池容量 C0 = C /12= 3, 782A h。
( 4)逆变器容量
逆变器功率容量 的计算公式为 [ 1]
学校内部布 置布告栏及读报栏比较多, 安装和使用太阳能 光伏 发电 系统, 节 约能源, 减 少线 路敷设 和安 装投资, 施 工简 单, 而且可以定时开关, 设 计得当的话, 也可以用太阳能组件起 到遮阳遮雨的作 用, 一举两得。 5. 4 学生公寓公共卫生间照明
别是用太阳能供电和 交流市电供电的示意图。
3. 6 施工: 太阳能组件、蓄电池、控制逆变器 ( 主机 )的安装
用 18块太阳能光伏组件均安装在楼顶上, 其中 12块安装
在女儿墙上, 6块安 装在 花架 的三 根东 西向 横梁 上。所 有组
图 2 太阳能供电
图 3 交流市电供电 件均面朝南 方, 组 件表 面 与水 平面 成 45o 夹 角。安 装支 架用 50mm @ 50mm 角钢制作, 表面作防锈处理。具体安装效果如 图 4所示。 18块蓄电池放在 1层楼梯间。根据具体地形, 三个蓄 电池柜成梯形叠 放, 巧妙地利用了楼梯下的空间。蓄电池柜的 具体放法 如图 5所 示; 主 机放置在 1 层总配电室, 其外 形见图 6。
太阳每秒到 达地面的能量 达 80 万千瓦, 如果 能把太 阳光 照射到地面 1个小时的能量聚积起来, 就能满足人类一年的能 源需求。太阳能是取 之不尽, 用之 不竭的。 根据计 算, 照 射到 地球上的太阳能 比目前人类所消耗的总能量大 6000倍。我国 的绝大多数地区 , 都具有发展太阳能光伏发电的条件。本项目 所处的西安地区 常年干旱少雨, 太阳能资源相对丰富。教师资 源中心大楼南面无高层 建筑阻 挡, 根据公 用部分照 明计算, 需 要建设 3千伏安电 站就可以 满足需要, 大楼屋 面平坦, 有女儿 墙和花架横梁, 具备安放太 阳能光 伏组件, 因而 具有良 好的项 目实施条件。 3. 3 主要部件设计
年用电同时率, 取 0. 9; H) ) ) 年 用电 量, kW # h; Q) ) ) 水 平面
上太阳能年辐照量, kW # h /m2; R) ) ) 太 阳能电 池组件 表面接
受到的太阳能年辐照 量与水平面上太阳能年辐照量的比值, 一
般取 1. 2; G 则是考虑了各种损失因素后的系统总效率。
随着现代科技的 迅猛发展, 新型 太阳能 电池、太阳能 组件 的广泛应用, 成本高、能量转化 率低、形状受限制等影响太阳能 全面发展的因素将会 大大改观, 通过在教学楼上太阳能光伏发 电成功应用的实践, 我们看到拓展大学校园光伏发电的空间很 大。 5. 1 校园的路灯
随着高校新校区 的建设, 在一些采光较好且线路施工不便 的地方用太阳能路灯代 替常规 路灯, 可以 减少道路 开挖量, 保
将具体数据代入 公式 ( 1) 后, 求得 W 0 = 3. 61kW p。 ( 3)蓄电池容量
蓄电池容量的计 算公式为 [ 1]
C= E0D /Dd n4
( 2)
式中: C) ) ) 蓄电池容 量的 计算值 , kW # h; E0) ) ) 平 均每
天用 电量, kW # h; D) ) ) 保 障期, 取 为 3 天; Dd ) ) ) 蓄电 池放
AC 输出, 转换效率不 低于 85% 。除 控制蓄电 池的充放 电和进
行逆变 外, 主 机内还设有 过载、短路、防雷击、防反接 等多项保
护功能。
3. 5 公用楼道供电保障措施
为了供电的安全 性, 总体结构以太阳能光伏电源为主供电
系统, 另外用交流市电作 为备用 系统。这 样, 即 使在连 续多日
阴雨的气象条件下, 对负载的供电也不会中断。图 2和图 3分
教师教育资源中 心大楼位 于校 园内, 建筑 面积 7531平方 米, 座南朝北、框架 四层, 该楼主要用 于教师教 育培训、教育教 学资源开发。本楼是香港何崇 本先生捐资修建, 何先生捐资时
图 1 太阳能光伏发电的原理
提出楼房建设一定要凸 现节能 主题, 因此, 在设 计中注 重利用 自然光采光, 据此在大楼中已考虑了轻型网架、玻璃顶采光; 在 用水电器具选 择上 全面 采用 节能 灯具、感 应水 龙头 等节 能产 品, 同时, 在公共部分采用 太阳能光伏发电作为公用部分照明。 3. 2 可行性分析
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陕西建筑
2009年 9月总第 171期
大学校园太阳能光伏发电的实践及构想
孙仲武 张俊君 (. 陕西师范大学 710062 西安 )
摘 要: 本文阐述大学校园在公共建筑中使用太阳能光伏发电建站的实践与探索, 总结了太阳能光伏发电建站 的经验和关注的问题, 并提出在大学校园中太阳能光伏发电的构想, 倡导节能减排。
从安装太阳能电 池组件的大 楼楼面 到安装 蓄电池 和控制
逆变器的一层主配 电室, 距离 约为 90m。为减 少线 路损耗, 采
用 220V 供电方式。
根据计算, 实际采用 18块标称电压 24V、标称功率 200W p
的太阳能电 池组件, 总 功率为 3. 6kW p。 18块 组件 9串 2 并,
太阳能光伏发电 是一种新型的发电方式, 它所依据的原理 是光伏效应。光伏效应是指某 些特殊的半导体材料, 在光线的 照射下其 内 部 能够 产 生电 动 势 的现 象。将 这 种半 导 体材 料 ( 目前主要是多晶 硅、单晶硅 以及 非晶硅 )经 过一 定的工 艺组 装起来, 就成为太阳能电池组件。
太阳能光伏发电 系统主要由太阳能电池组件、蓄电池和控
制逆变器组成。白天, 太阳能电池组件将太阳辐射出的光线转 变为电能, 储存在蓄电池里, 在 晚间或需要时, 从蓄电池里将电 能释放出来, 用于照明等目的 (图 1)。太阳能电池组 件是发电 设备, 蓄电池是储能设备, 控制 逆变器的作用有二: 其一是在蓄 电池充放电时进行控 制, 以免充电过度或放电过度而损坏蓄电 池; 其二是将蓄电池提供的 直流电 转变为 交流电, 满足 各种负 载的需要。 3 教师教育资源中心大楼 3kW 光伏发电建站的实践与探索 3. 1 建筑性能及节能缘由