任楠楠（吉林建筑大學(xué)城建學(xué)院 吉林 長春 130000）

嚴(yán)寒地區(qū)光伏與建筑一體化設(shè)計(jì)—吉林建筑大學(xué)城建學(xué)院風(fēng)光發(fā)電項(xiàng)目

任楠楠
（吉林建筑大學(xué)城建學(xué)院 吉林 長春 130000）

本文對吉林建筑大學(xué)城建學(xué)院工程實(shí)訓(xùn)中心風(fēng)光發(fā)電項(xiàng)目進(jìn)行了介紹。吉林建筑大學(xué)城建學(xué)院工程實(shí)訓(xùn)中心風(fēng)光發(fā)電項(xiàng)目是吉林省超低能耗示范項(xiàng)目的子課題。文章就本項(xiàng)目的建筑一體化方案設(shè)計(jì)、太陽能發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)、微風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)三個方面進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)將為我國同類型項(xiàng)目的設(shè)計(jì)提供參考。

嚴(yán)寒地區(qū)；光伏；一體化

1 項(xiàng)目概況

吉林省位于嚴(yán)寒氣候區(qū)，經(jīng)吉林省政府批準(zhǔn)，我院獲得吉林省民辦高校發(fā)展專項(xiàng)扶持資金，用于建設(shè)吉林建筑大學(xué)城建學(xué)院風(fēng)光發(fā)電等項(xiàng)目，是省內(nèi)較早啟動建設(shè)新能源項(xiàng)目的高校。

本項(xiàng)目位于吉林建筑大學(xué)城建學(xué)院新校區(qū)內(nèi)。風(fēng)光發(fā)電項(xiàng)目在學(xué)院的工程實(shí)訓(xùn)中心實(shí)施。本建筑建筑面積：3924.6 平方米；建筑高度：11m；建筑層數(shù)：2層。

2 一體化方案設(shè)計(jì)

2.1 一體化設(shè)計(jì)思考與分析

太陽能光伏（光熱）建筑一體化（BIPV）是應(yīng)用太陽能發(fā)電及供熱的一種新概念，就是將太陽能光伏發(fā)電陣列或太陽能集熱器安裝在建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面來提供電力或熱能。本項(xiàng)目還考慮在建筑物頂部采用微風(fēng)力發(fā)電，形成“風(fēng)光互補(bǔ)”的“光伏+風(fēng)力建筑一體化”項(xiàng)目。

3 太陽能發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目光伏組件安裝在工程實(shí)訓(xùn)樓樓面上，為負(fù)載供電。電網(wǎng)接入采用400V低壓側(cè)就近并網(wǎng)接入方式并入電網(wǎng)。

3.1 裝機(jī)總?cè)萘?/p>

設(shè)計(jì)安裝力諾光伏公司生產(chǎn)的 LN240(30)-P-265型光伏組件,裝機(jī)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(fā)電系統(tǒng)屋頂安裝節(jié)點(diǎn)與載荷承重問題

根據(jù)光伏發(fā)電系統(tǒng)屋頂結(jié)構(gòu)形式，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)采用鋁合金支座上架鋁合金導(dǎo)軌平鋪安裝。每平米載荷要求30kg/m2左右。

3.3 光伏方陣串聯(lián)

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

3.4 電網(wǎng)接入方案：

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

4 微風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目選擇應(yīng)用6臺60024磁懸浮微風(fēng)力發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電。安裝在樓頂屋面上，最終和光伏組件發(fā)出的電一起并網(wǎng)。60024磁懸浮風(fēng)力發(fā)電機(jī)是一種組合式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包含了可以使發(fā)電量最大化的 S型風(fēng)筒和三片條形彎葉片，整體結(jié)構(gòu)如圖4-1。

60024磁懸浮風(fēng)力發(fā)電機(jī)適用于風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)，可以和太陽能電池產(chǎn)生的電能起互相補(bǔ)充對蓄電池進(jìn)行充電，為路燈、監(jiān)控系統(tǒng)及小型用電設(shè)備供電。主要技術(shù)參數(shù)如下表：

序號 項(xiàng)目 規(guī)格描述1 額定功率 600W 2 輸出模式 三相交流電3 起轉(zhuǎn)風(fēng)速 1.3M/s 4 工作風(fēng)速范圍 3—15M/S 5 高度（M） 1.32M 6 旋轉(zhuǎn)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(tǒng) 過速三相短路剎車10 正常工作溫度 -40℃——50℃

5 結(jié)論

本項(xiàng)目從設(shè)計(jì)的伊始階段就將光伏考慮進(jìn)去，將光伏技術(shù)與系統(tǒng)與建筑有機(jī)的結(jié)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(shù)進(jìn)行了展示，爭取為同地區(qū)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(tǒng)數(shù)值模擬研究[D].中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2006

[2]金婷婷.淺談太陽能建筑設(shè)計(jì)[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(xué)碩士，研究方向：綠色建筑、低能耗建筑。

課題項(xiàng)目：1.吉林省教育廳“十二五”科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目：《嚴(yán)寒地區(qū)綠色低碳節(jié)能住宅研究與示范》；吉教科合字【2014】第594號

2.《嚴(yán)寒地區(qū)光伏與建筑一體化的試驗(yàn)研究與示范工程》；吉教科合字【2014】第595號

3.住房城鄉(xiāng)建設(shè)部2015年科學(xué)技術(shù)項(xiàng)目計(jì)劃—科技示范工程項(xiàng)目《吉林建筑大學(xué)城建學(xué)院專家公寓》；編號：2015—S1B—002