胡瑩堅(jiān)（寧波華聰建筑節(jié)能科技有限公司， 浙江 寧波 315040）

目前，中國(guó)碳排放達(dá)峰行動(dòng)方案已提上日程。太陽能光伏作為主要的可再生能源發(fā)電方式將迎來加速發(fā)展的契機(jī)。光伏建筑一體化，簡(jiǎn)單地講就是將太陽能光伏發(fā)電方陣安裝在建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面以提供電力。根據(jù)光伏方陣與建筑結(jié)合的方式不同，光伏建筑一體化可分為 2 大類，一類是光伏方陣與建筑的結(jié)合，此種方式是將光伏方陣依附于建筑物上，建筑物作為光伏方陣載體，起支承作用；另一類是光伏方陣與建筑的集成，這種方式是光伏組件以一種建筑材料的形式出現(xiàn)，光伏方陣成為建筑不可分割的一部分。光伏方陣與建筑的集成是伏建筑一體化（BIPV）的一種高級(jí)形式，其對(duì)光伏組件的要求較高。光伏組件不僅要滿足光伏發(fā)電的功能要求，同時(shí)還要兼顧建筑的基本功能要求。

1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

本研發(fā)中心位于浙江省寧波市高新區(qū)技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)，為 1 棟斜向圓柱形多層建筑，主要為滿足企業(yè)辦公、創(chuàng)意、研發(fā)等多功能的需求。其中，地上 5 層，地下 3 層，建筑高度 24.0 m。地塊總用地面積為 19 004.00 m2，總建筑面積為 73 042.91 m2。其中，地上建筑面積為 29 908.38 m2，地下建筑面積為 43 134.53 m2，容積率 1.88，建筑密度37.08%?？傮w設(shè)計(jì)要求為滿足 GB/T 50378—2014《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》綠色建筑三星級(jí)。

根據(jù) DB 33/1105—2014《民用建筑可再生能源應(yīng)用核算標(biāo)準(zhǔn)》要求，本項(xiàng)目應(yīng)配置一種可再生能源，且節(jié)能量滿足此標(biāo)準(zhǔn)要求。

根據(jù) DB 33/1105—2014 4.1.3 的要求，可再生能源綜合利用量最小值應(yīng)符合以下規(guī)定。

當(dāng)?shù)貕K容積率 ≤ 2.0 時(shí)，可再生能源綜合利用量應(yīng)滿足式（1）要求.

式中：QL—可再生能源年綜合利用量，kWh/a；

S—地上建筑面積，m2；

E—可再生能源綜合利用量核算因子，(kWh·m-2)/a。

本項(xiàng)目主要功能為辦公，E取 4.5，則本項(xiàng)目可再生能源年綜合利用量應(yīng)滿足：QL≥4.5×30 100=135 450（kWh/a）。

2 光伏組件的選擇

結(jié)合本項(xiàng)目的屋頂布置實(shí)際效果及綠色建筑相關(guān)要求，本項(xiàng)目太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)采用單晶雙玻 270 W 光伏組件，組件參數(shù)如表 1 所示。

表1 單晶雙玻 270 W 光伏組件參數(shù)

3 光伏組件的布置區(qū)域

根據(jù)日照分析，本項(xiàng)目屋頂冬至日建筑屋面日照時(shí)間充足，屋面全年平均日照輻射量為 1 200 kWh/a，冬至日日照時(shí)間均≥4 h。

本項(xiàng)目共采用表 1 所列單晶雙玻組件共 480 塊，布置在屋頂結(jié)構(gòu)鋼構(gòu)架環(huán)形區(qū)域如圖 1 所示，空隙處采用無色差的普通雙玻填充。

圖1 光伏布置圖

光伏組件與建筑屋頂構(gòu)架完美結(jié)合；既滿足遮陽要求又滿足可再生能源利用要求。

4 光伏電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目采用自發(fā)自用、余量上網(wǎng)的并網(wǎng)模式。光伏發(fā)電系統(tǒng)總裝機(jī)容量為 129.6 kWp，設(shè)有 1 個(gè)并網(wǎng)接入點(diǎn)。并網(wǎng)接入點(diǎn)在地下室專變變電所內(nèi)，并由供電部門安裝計(jì)量裝置對(duì)光伏發(fā)電量進(jìn)行計(jì)量。480 塊單晶雙玻組件，以每 15°扇形區(qū)域（20 塊光伏組件）為一個(gè)組串單元，每 8 個(gè)組串（160 塊）接一個(gè)組串式并網(wǎng)逆變器，屋面分 3 處設(shè)置光伏逆變器，逆變器位于結(jié)構(gòu)鋼構(gòu)架斜撐下，有利于逆變器散熱。光伏面板線纜通過鋼梁暗敷至逆變器，再由逆變器交流側(cè)出線通過鋼梁暗敷至下一層強(qiáng)電井，通過強(qiáng)電井引至地下1 F 專變變電所交流并網(wǎng)柜。光伏系統(tǒng)布線充分利用鋼梁中的空腔進(jìn)行敷設(shè)，不影響原構(gòu)架的美觀性。

5 發(fā)電量預(yù)測(cè)

根據(jù) NASA （美國(guó)航空航天局）氣象數(shù)據(jù)庫結(jié)合選擇的太陽能電池組件的類型和布置方案，利用 PVsyst(太陽能光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件)軟件，理論預(yù)測(cè)本項(xiàng)目并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的首年發(fā)電量，如圖 2 所示。由圖 2 可知，本項(xiàng)目首年發(fā)電量為132 289 kWh。

圖2 光伏組件每月發(fā)電量預(yù)測(cè)統(tǒng)計(jì)

6 實(shí)際發(fā)電量

本工程應(yīng)用光伏遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)，對(duì)項(xiàng)目的發(fā)電量、功率、組串電壓、組串電流等數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。自項(xiàng)目2020 年 3 月底并網(wǎng)發(fā)電，逐月發(fā)電量如圖 3、圖 4 所示，累計(jì)發(fā)電量達(dá) 135.66 MWh，與模擬預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)基本吻合。

圖3 2020 年 3～12 月光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量

圖4 2021 年 1～4 月光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量

7 結(jié) 語

本項(xiàng)目共計(jì)布置太陽能光伏組件面積為 789.47 m2，按 DB 33/1105—2014，太陽能可再生能源利用量按450 kWh/m2計(jì)入，總綜合利用量為 355 261.5 kwh/a，遠(yuǎn)大于135 450 kwh/a 低限要求，滿足可再生能源利用量要求。本工程整體供電系統(tǒng)總裝機(jī)容量為 4 800 kVA，根據(jù)GB/T 50378—2014 第 5.2.16 條，可再生能源提供的電量比例 Re=129.6/4 800×100%=2.7%，本條可得 7 分。

光伏建筑一體化將成為我國(guó)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰及碳中和實(shí)施路徑的重要措施之一，通過本案例的分析，以期為廣大綠色建筑工程技術(shù)人員提供參考。