光伏在小區中的利用

摘要：綠色建筑有其豐富的內涵，太陽能利用已經被廣大用戶采用，代表太陽能尖端先進的光伏發電將成為綠色建筑的主角。本文對太陽能光伏發電系統在小區中的運用進行闡述，提出了太陽能源的合理利用，對于節約能源和環境保護都有著重大的意義。

關鍵詞：光伏；小區；利用

1 小區中太陽能光伏發電系統的組成

太陽能發電系統主要由太陽能電池組件、太陽能控制器、蓄電池（組）等組成。其一，太陽能電池板。太陽能電池板是太陽能發電系統中的核心部分，也是太陽能發電系統中價值最高的部分。其作用是將太陽的輻射能力轉換為電能，送往蓄電池中存儲起來，或推動負載工作。其二，太陽能控制器。太陽能控制器的作用是控制整個系統的工作狀態，并對蓄電池起到過充電保護、過放電保護的作用。在溫差較大的地方，控制器還應具備溫度補償的功能。控制器還可以增加光控開關、時控開關等其他附加功能。其三，蓄電池。一般為鉛酸電池，小型系統中，也可用鎳氫電池、鎳鎘電池或鋰電池。其作用是在有光照時將太陽能電池板所發出的電能儲存起來，到需要的時候再釋放出來。其四，逆變器。太陽能的直接輸出一般都是 DC 12、24、48 V。為能向 AC 220 V 電器提供電能，需要將太陽能發電系統所發出的直流電能轉換成交流電能，因此，需要使用DC-AC 逆變器。效率是選購逆變器時的重要標準之一。效率越高，意味著在將光電組件產生的直流電轉換成交流電的過程中產生的電量損耗越少。逆變器的質量決定了太陽能發電系統的效益。

2 太陽能光伏發電系統的分類

太陽能光伏發電系統分為離網發電系統和并網發電系統。

2.1 離網發電

離網發電系統通常配備蓄電池組和逆變器，白天光伏組件產生的電能經過控制提供給負載，并將多余的電能存入蓄電池組內，夜間或陰雨天蓄電池組內的能量經逆變器轉換成交流電后供給負載。常應用于通信、遙測、監測設備電源，農村的集中供電，航標燈塔、路燈等。我國在西部一些無電地區建設的部分鄉村光伏電站就是采用的這種形式，中國移動公司和中國聯通公司在偏僻無電網地區建設的通信基站也有采用這種光伏發電系統供電的。

2.2 并網發電

并網發電系統是光伏陣列產生的直流電經過并網逆變器轉換成符合市電電網要求的交流電之后直接接入市電網絡。在陰雨天或夜晚，光伏陣列沒有產生電能或者產生的電能不能滿足負載需求時就由電網供電。因為直接將電能輸入電網，免除配置蓄電池，省掉了蓄電池儲能和釋放的過程，可以充分利用太陽能陣列所發的電力，從而減小了能量的損耗，并降低了系統的成本。但是系統中需要專用的并網逆變器，以保證輸出的電力滿足電網電力對電壓，頻率等指標的要求。因為逆變器效率的問題，還是會有部分的能量損失。這種系統通常能夠并行，使市電和太陽能光伏組件陣列作為本地交流負載的電源，降低整個系統的負載缺電率，而且并網系統可以對公用電網起到調峰作用。但是，并網光伏供電系統作為一種分散式發電系統，對傳統的集中供電系統的電網會產生一些不良的影響，如諧波污染，孤島效應等。

3 綠色生態小區光伏發電系統的監控

光伏發電系統的監控范圍包括系統的太陽能電池組件、蓄電池組模塊、直流控制器、逆變器模塊以及備用電源模塊、交流配電柜等。一般來講，備用電源均選取整流充電柜與柴油發電機組。 由于光伏發電系統的主要用途是為住宅小區進行公共場所的供電， 如小區信息顯示屏幕以及小區街燈和夜景照明燈，系統將優先使用太陽能能源，若太陽能難以滿足供電需求，則不能滿足的那一部分需要引入城市電網進行供電。在一些特殊情況， 如城市電網與太陽能均難以為小區進行供電時，將啟動備用的柴油發電機為小區實現電源供給。 由此，系統需要對供電設備當中的一些比較重要的參數進行采集和監控，如電壓、電流、功率因數等，此外還需要實時監測設備、開關等狀態。 系統的監控內容與監控功能有：

2.1 對光伏陣列的監控

對光伏陣列的監控防為主要包括光照強度監測、 環境溫度監測、光伏陣列輸出電壓監測、電流監測以及功率監測等。一旦太陽能光伏陣列由于外力破壞或者自身原因發生故障，系統就會按照設置使光伏陣列至蓄電池組的開關自動斷開，并將小區供電線路斷路器合上， 也可以將柴油發電機啟動起來，并且合上斷路器。

2.2 對系統蓄電池組的監測

系統蓄電池組的功能是調節電能、儲存電能。對系統蓄電池組的監測主要包括蓄電池溫度監測、蓄電池端電壓監測、蓄電池輸入輸出電流監測等。

2.3 對功率變換器的監測

系統的功率變換器由兩部分構成， 分別是整流器與逆變器。 整流器的功能是把系統柴油發電機組輸出的交流電轉換為直流電， 而逆變器的功能是轉換蓄電池所存儲的直流電能為交流電。 對功率變換器的監測內容有功率變換器的輸出電壓與功率變換器的輸出電流，目的是評估其性能和效率。

2.4 對柴油發電機組的監測

對柴油發電機組的監測包括柴油發電機組發電時， 其主回路的電壓參數、電流參數、油箱液位參數及機組運行狀態參數等，一旦檢測到故障發生，系統應具備聲光報警功能。 當小區的一點需求已經難以由太陽能供電滿足時， 或者城市電網供電發生中斷時，柴油發電機應由系統自動啟動，只需將供電線路斷路器合上，即可實現由柴油發電機向小區供電。

2.5 對三相負載平衡的監控

對三相負載平衡的監控主要內容是實施檢測來自交流配電柜輸出側的三相線路電壓參數值， 同時周期性的對供電線路是否三相平衡進行分析。

2.6 對電量的測量

系統應對向公共電網供出的電量以及由公共電網送入的電量進行計量， 通過電度表實時采集各類用電量的參數進行儲存和分析顯示。

4 .綠色生態小區光伏發電系統的安裝布署

綠色生態小區光伏發電系統應事先與建筑本體的一體化部署。 具體來講，在建筑的圍護結構表面，安裝太陽能光伏發電陣列。 光伏發電系統與建筑本體的一體化部署能夠實現綠色環保生態住宅小區的自供電， 且達到了高技術和無污染的要求。 在此基礎上，還能夠使建筑物的美感得到彰顯，能夠實現能源利用的綠色環保和可持續發展。因此，需要在進行小區住宅建筑設計時， 事先為光伏系統在建筑的外客商提供足夠的余量，以避免光伏系統對土地的占用。這樣做的另一個好處是，實現了在用電地點發電，使傳輸和分電損失得到避免。 此外，還降低了電力分配設備與電力傳輸設備的投資成本。光伏發電與建筑本體的一體化，也要求光伏設備能夠堅固耐用，防雨雪侵蝕、并具備一定的柔韌性和剛性，保溫隔熱。

5 結語

隨著能源的緊張和建筑節能理念的倡導，光伏發電技術具有巨大的發展空間。太陽能光伏發電系統可以有效地利用建筑物屋頂和幕墻，無需占用寶貴的土地資源，這對于土地昂貴的城市尤為重要。由于太陽能發電板陣列一般安裝在屋頂及墻面上直接吸收太陽能，因此太陽能光伏發電系統同時降低了墻面及屋頂的溫升，減輕了建筑的空調負荷，降低了空調的能耗。太陽能光伏發電系統的存在不僅舒緩高峰電力需求，而且又比較節能環保。

參考文獻

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