南玻大厦光电幕墙系统工程技术总结报告

前言
随着石化能源的逐渐枯竭,各国政府日益重视可再生能源的利用。近5年德国、西班牙、日本及美国等国家先后出台了高价收购太阳能电力的政策,这些国家的光伏应用市场迅速增长。2007年全球光伏总装机容量刷新记录,达到2826MW,相对2006年增加62%。2007年世界各国光伏装机容量占全球总量的比例见图一。随着国际光伏市场的迅速发展,国内光伏市场在不久的将来也会进入飞速发展阶段。
一、光电幕墙系统技术简介
光电幕墙是光伏建筑一体化(BIPV)的一种高端产品,一方面它是建筑的外围护结构,需要达到建筑美学的要求,同时有承受遮风、挡雨、抵抗台风与地震的能力;另一方面由于它有发电的功能,需要在其经历各种复杂气候环境变化后仍能正常工作;同时还需要考虑光伏发电的同时其对建筑功能可能造成的新影响。因此,成功的光电幕墙系统,不仅体现了光伏组件设计与生产的高水准,也体现了建筑幕墙技术的高水准。
光伏发电原理:太阳电池工作原理:光子照在P-N结内形成电子——空穴对,电子在P-N结内建电场的作用下向电池负极移动,经过外电路达到正极形成电流,见图二所示。
并网光伏系统原理:并网光伏系统由光伏组件、并网逆变器、导线组成。白天光伏组件产生的电能经过并网逆变器转换成交流电,直接输送到电网。
独立光伏系统原理:独立光伏系统(交流负载)由光伏组件、控制器、蓄电池、逆变器、导线及负载组成。白天光伏组件产生的电能经过控制器储存在蓄电池内,负载工作时逆变器将蓄电池的直流电转换成交流电,提供给负载使用。系统原理如图四所示。
二、南玻大厦光电幕墙系统工程简介
南玻大厦位于深圳南山区南海大道与工业六路交叉口,为南玻集团的总部大楼。建筑标高26.60米,此次建造的南玻大厦光电幕墙系统是在既有建筑幕墙的基础上改建而成。光电幕墙面积为59平方米,安装方位为南偏西45度,与地面垂直夹角为90度,光伏系统设计峰值功率:6.0kWp,其中约5.0kWp采用光伏并网方式接入大厦供电系统,约1.0kWp采用独立发电给大厦前台业绩液晶电视机供电。工程全部采用6mm钢化超白玻+EVA+电池片+EVA+6mm钢化超白玻璃双玻光伏组件。
三、电气设备及数据显示系统介绍
并网光伏系统配置1台容量为6kW的并网逆变器及一个交流配电箱,配电箱含电度表、避雷器及空气开关。
独立光伏系统配置1台48V100A控制器,一台1KVA逆变器,4个12V200Ah蓄电池。设备如图七右边所示。
数据显示系统由显示软件、一台电脑主机及一台液晶电视机组成。
四、设计要点
1. 建筑效果方面。为保持原有建筑风格,从颜色与分格上作了充分考虑。如选择颜色均匀的多晶硅电池片,克服了普通多晶硅电池的花斑效果与常用单晶硅电池片的深黑效果。选择隐框构造及与同一立面玻璃幕墙相同的板块分格。
2. 组件选择方面。为了做成隐框并达到抵抗深圳地区的台风要求,选用了双面玻璃组件(6mm钢化超白玻+EVA+电池片+EVA+6mm钢化超白玻璃),为克服组件做成隐框时的密封性能与EVA类夹胶玻璃的低结构性能,专门设计了边框构造。
3. 幕墙构造方面。结合光电部位的剪力墙结构,采用开放式的双层幕墙结构,即一层铝板幕墙(原有部分),一层光电幕墙。光电幕墙不打密封胶,保持光伏组件良好通风,一方面解决了光伏组件由于温度升高效率下降的问题,另一方面铝板幕墙的隔热作用保证了不会因为光伏组件的吸热而增加建筑热负荷。
4. 系统设计方面。为增强示范效果,采用并网发电系统与独立发电系统共存的方式,同时有利于收集两种系统的运行数据,便于提高我们的系统设计水平。
5. 系统展示方面。项目采用了数据自动采集、显示系统,能将系统的运行参数直观地显示在电脑及液晶电视机上。
五、技术创新与专利申请
1. 采用外循环的双层幕墙型式,成功解决了深圳地区幕墙应用光伏组件的散热及建筑热负荷增加的问题;
2. 采用隐框双玻组件,创建材型光伏组件应用先河,解决了与原建筑效果一致的问题;
3. 采用新型的构造设计,解决组件密封、接线盒的隐蔽与EVA的在高温与台风作用下的结构受力问题;
4. 采用单块组件最大规格为2460 X 1160,面积2.85平方米,功率280W。为双玻组件大板块大功率国内幕墙应用首创;
5. 采用并网系统与独立系统共存,为首个两套系统共存的光电幕墙工程,具有较强的展示与研究价值;
6. 工程所用材料及器件全部实现国产化,为同类型光电幕墙先河。
7. 采用了数据自动采集、显示系统,能将系统的运行参数显示在电脑及液晶电视机上。
六、系统运行情况
本光伏幕墙系统自投入运行起,系统运行稳定,各项技术参数均达到设计要求。8月2号早上8点到10:30更换并网系统市电接入点的配电箱,并网系统停机2个半小时。

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