光伏玻璃幕墻并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)方

企業(yè)生產(chǎn)實際教學(xué)案例:光伏玻璃幕墻并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)方案案例說明一相關(guān)崗位名稱光伏系統(tǒng)設(shè)計工程師光伏系統(tǒng)銷售人員光伏系統(tǒng)技術(shù)支持二相關(guān)職業(yè)技能掌握光伏系統(tǒng)設(shè)計要點掌握光伏系統(tǒng)組件串并聯(lián)設(shè)計掌握光伏系統(tǒng)效益分析三案例背景介紹?本案例介紹的是光伏玻璃幕墻的設(shè)計方案，包括電站的設(shè)計原則、光伏電站組件串并聯(lián)設(shè)計，以及電站的節(jié)能減排與效益分析1生產(chǎn)案例案例背景概述該光伏系統(tǒng)為辦公樓南立面的光伏玻璃幕墻并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，系統(tǒng)由648塊1600mm*1150mm的光伏玻璃幕墻組成，由48片電池片串聯(lián)而成，電壓28.8VDC，電流3.99A，單塊功率為110Wp，透光率為59.2%，系統(tǒng)總功率為71.28KWp。太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)原理太陽能并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的運行原理：并網(wǎng)型太陽能光伏電站是利用光伏組件將太陽能轉(zhuǎn)換成直流電能，再通過逆變器將直流電逆變成50赫茲、380伏的三相或220V單相交流電。逆變器的輸出端通過配電柜與配電室的低壓端并聯(lián)，對負(fù)載供電?；窘Y(jié)構(gòu)如圖所示：并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)點是可以省去蓄電池，而將電網(wǎng)作為自己的儲能單元。由于蓄電池在存儲和釋放電能的過程中，伴隨著能量的損失，而且，蓄電池的使用壽命通常僅為5?8年，報廢的蓄電池又將對環(huán)境造成污染。所以，省去蓄電池后的并網(wǎng)光伏系統(tǒng)不僅可以大幅度降低造價，還大大提高了系統(tǒng)的可靠性，具有更高的發(fā)電效率和更好的環(huán)保性能。近年來，太陽能光伏建筑集成與并網(wǎng)發(fā)電得到快速發(fā)展。將建筑物與光伏集成并網(wǎng)發(fā)電具有多方面的優(yōu)點，如：無污染、不需占用昂貴的土地、降低施工成本、不需要能量儲存設(shè)備、在用電地點發(fā)電避免或減少了輸配電損失等等，好的集成設(shè)計會使建筑物更加潔凈、美觀，容易被建筑師、用戶和公眾所接受，所以發(fā)展很快。由于太陽能光伏系統(tǒng)和建筑的完美結(jié)合體現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展的理想范例，國際社會十分重視，許多國家相續(xù)制定了本國的屋頂光伏計劃。如美國和歐盟都制定了百萬屋頂光伏計劃，即到2010年美國和歐盟都將有百萬屋頂裝有光伏組件并網(wǎng)發(fā)電。日本通產(chǎn)省也宣布到2010年光伏發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到5GWp，主要用于屋頂光伏并網(wǎng)系統(tǒng)。德國、西班壓等歐洲國家近兩年更是大力發(fā)展，已經(jīng)實現(xiàn)大規(guī)模的應(yīng)用。2006年1月1號，中國《可再生能源法》開始頒布實施，近年來很多中國地方政府也積極響應(yīng)國家關(guān)于新能源方面的政策，興建了一批太陽能發(fā)電的示范工程，另外，有一些地方政府也正在籌劃興建一批太陽能發(fā)電的示工程。光伏玻璃幕墻介紹光伏幕墻是將傳統(tǒng)幕墻與光伏效應(yīng)相結(jié)合的一種新型建筑幕墻。是一項新型的利用太陽能來發(fā)電的綠色能源技術(shù)。進(jìn)入90年代，隨著常規(guī)發(fā)電成本的上升和人們對環(huán)境保護(hù)的日益重視，一些國家紛紛實施、推廣太陽能屋頂計劃，并提出了“建筑物產(chǎn)生能源的新概念”，由此推動了光電技術(shù)的大規(guī)模開發(fā)與應(yīng)用。美國、日本、德國、意大利、印度等許多國家都已建有太陽能屋頂或外墻的建筑。目前光伏幕墻現(xiàn)多用于標(biāo)志性建筑的屋頂和外墻。隨著節(jié)能和環(huán)保的需要，我國正在逐漸接受這種光電幕墻。為了滿足國內(nèi)市場需求，已經(jīng)有多家企業(yè)通過與海外企業(yè)合資、合作，引進(jìn)、生產(chǎn)這種光電幕墻產(chǎn)品。在研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的光電幕墻產(chǎn)品方面，國內(nèi)業(yè)界緊緊追蹤國際先進(jìn)技術(shù)，于2002年開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的光電幕墻產(chǎn)品，并首次成功應(yīng)用在位于深圳高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)的方大集團(tuán)科技中心大廈工程中，其采用的光電幕墻有效面積為93.8平方米，設(shè)計峰值發(fā)電功率10.3千瓦，建筑標(biāo)高97米，是我國第一幢光電幕墻建筑。我公司自主開發(fā)的光電玻璃幕墻，單片最大尺寸達(dá)到2米X2米，每片發(fā)電功率為200Wp。它的研制填補了山東省省內(nèi)空白，并且首批應(yīng)用的6KW光電玻璃幕墻已安裝在力諾集團(tuán)辦公大樓樓頂，目前已經(jīng)投入運行，這項與建筑相結(jié)合的光電集成技術(shù)，將具有巨大的市場空間。今后我公司還將進(jìn)一步開發(fā)光電中空玻璃幕墻，和調(diào)光光電玻璃幕墻等一系列產(chǎn)品。力諾集團(tuán)辦公樓光伏幕墻效果：我公司自主研發(fā)的太陽能光電玻璃幕墻產(chǎn)品，已完成國家發(fā)明專利申報。中華入民鼻和國國家如見產(chǎn)忸局*^Epit cm r*?** Ir-rfli-ii rrl J?vm- ?.匚苴—三， fr t片中華入民鼻和國國家如見產(chǎn)忸局*^Epit cm r*?** Ir-rfli-ii rrl J?vm- ?.匚苴—三， fr t片■■flfl.l■VB?匾彳■■■.■f?3 ?■工■b^-UiK*VA*tWd巾1wv4??I午.用，i￡r，N.e 祀中.a**y.*J.5■i*jiLB^Ei-emf.iiuiJl?■，?配片+小L醫(yī)■■口”占??? H*”**0.學(xué)M4hB*NMB*V_ _. ?■■，*?■■加■KMtF* .■■一????mf』MMJk*■ *WM-???//??：.1ta??卡? I:■各―14*W*』?上???甘￡才??目?牝工匕一女乙己4tn.制乎w_warn1工^~\',!..^a■r:眄*TQ￡?VH|aeM-T34n*t*rl4^i?中餌母 20071011￡944B牛/。:jMT/4■茸計日。?人」山IK力*灰■■，力工出郭皿汾胤京0也酢■■:l:W?比也*切■,?聃酎在身胃太陽能光電幕墻集合了光伏發(fā)電技術(shù)和幕墻技術(shù)，充分利用建筑物的表面和空間，把傳統(tǒng)幕墻試圖屏蔽在建筑物外的太陽能轉(zhuǎn)化成對人們有益的電能，最大特點是具有通風(fēng)換氣、環(huán)保、節(jié)能的功能，節(jié)省了對地球珍貴化石類能源的消耗，降低了對環(huán)境的污染，同時為現(xiàn)代建筑提供一種新的美學(xué)裝飾效果，是一種高科技產(chǎn)品，代表著國際上建筑光伏一體化的最新發(fā)展方向。2太陽能發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計方案設(shè)計依據(jù)并網(wǎng)光伏系統(tǒng)設(shè)計主要依據(jù)是：相關(guān)國際、國家標(biāo)準(zhǔn)和氣象地理等數(shù)據(jù)，以及太陽能供電技術(shù)要求。一、國際、國家標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范GB/T19939-2005《光伏系統(tǒng)并網(wǎng)技術(shù)要求》GB/T20046-2006《光伏（PV）系統(tǒng)電網(wǎng)接口特性（IEC61727:2004,MOD）》GB/Z19964-2005《光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》GB/T14549-1993《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》GB/T15543-1995《電能質(zhì)量三相電壓允許不平衡度》IEC60904《光電器件》GB/T6495.2-1996《光伏器件第2部分：標(biāo)準(zhǔn)太陽電池的要求》IEC61173《光電功率發(fā)生系統(tǒng)過壓保護(hù)導(dǎo)則》IEC61721-1995《光電模塊對意外碰撞的承受能力（抗撞擊試驗）》IEC60068-2《基本環(huán)境試驗第2部分：試驗》IEC61204《直流輸出低壓供電裝置.特性和安全要求》IEC60364《建筑物的電氣設(shè)施》GB/T11012 《太陽電池電性能測試設(shè)備檢驗方法》DL/T724-2000《電力系統(tǒng)用直流電源裝置運行與維護(hù)技術(shù)規(guī)程》GB18802.1-2002《低壓配電系統(tǒng)的電涌保護(hù)器（SPD）第一部分：性能要求和試驗方法》GB/T18802.12-2006《低壓配電系統(tǒng)的電涌保護(hù)器選擇和應(yīng)用導(dǎo)則》CECS174：2004《建筑物低壓電源電涌保護(hù)器選用、安裝驗收及維護(hù)規(guī)程》二、環(huán)境及資源情況邯鄲市屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季分明。春季風(fēng)多干旱，夏季炎熱多雨，秋季溫和涼爽，冬季寒冷干燥，年平均氣溫13.5℃,最冷月份（一月）平均氣溫-2.3℃,極端最低氣溫-19℃,最熱月份（七月）平均氣溫26.9℃,極端最高氣溫42.5℃，全年無霜期200天，年日照2557小時。年總?cè)照諘r數(shù)為1916.4-2571.2小時，其中春夏日照充足，秋冬日照偏少。下表是由中國國家氣象局提供邯鄲多年的氣象數(shù)據(jù)。在進(jìn)行計算時，利用插值法和經(jīng)驗法對各站點氣象地理數(shù)據(jù)修正和處理。邯鄲太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)環(huán)境氣象數(shù)據(jù)（參考）地名：邯鄲緯度37°27‘-38°47'N經(jīng)度113°30'-115°20'E項目/月份單位123456789101112年均全天總?cè)丈淞縦Wh/m2.d2.963.704.505.635.765.454.814.574.023.582.952.614.21相對濕度%49.448.546.741.444.651.868.870.959.051.551.450.852.9平均氣溫度-2.01.47.315.721.425.425.724.220.615.26.80.413.5總體設(shè)計原則在進(jìn)行光伏并網(wǎng)電站設(shè)計時，需要考慮如下幾個主要因素：（一）美學(xué)價值本項目方案中的美學(xué)價值以及功能具有同等重要意義。本方案基于原樓層的基礎(chǔ)，簡潔而不失細(xì)節(jié)的形式美感既符合當(dāng)代的審美取向，又能使功能與美學(xué)達(dá)到高度統(tǒng)一。（二）太陽輻照量為了增加光伏陣列的輸出能量，盡可能地將更多的光伏組件普照在陽光下，且避免光伏組件之間互相遮光，以及被屋頂電氣設(shè)備、通風(fēng)設(shè)備、屋頂邊緣及其他障礙物遮擋陽光。（三）高可靠性由于太陽能發(fā)電成本較高，而且主要部件太陽能電池板的使用壽命在25年以上，同時大功率電站都是強電，所以要求整個系統(tǒng)具備非常高的可靠性，整套系統(tǒng)全部采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計，而且充分考慮本地氣候，所有設(shè)備的耐候性都表現(xiàn)優(yōu)秀，同時采用全天侯監(jiān)控系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)故障及時報告，及時解決。（四）經(jīng)濟(jì)性、高效性、先進(jìn)性組件：采用力諾集團(tuán)自產(chǎn)的高效率電池片封裝而成，高效率的太陽能電池組件大大減少了安裝所需的區(qū)域面積，也減少了安裝和制造的成本。逆變器：選用國際知名品牌逆變器，通過使用具有溝槽柵結(jié)構(gòu)的IGBT（絕緣柵雙極型晶體管），以及通過使用鐵粉扼流圈和損耗低于1%的高質(zhì)量變壓器，集中型逆變器獲得了卓越的效率參數(shù)，效率可達(dá)94%以上，在同等功率太陽能組件的前提下，使太陽能發(fā)電的功率得到有效提升。交流諧波小于5%，輸入電網(wǎng)電流更干凈，對電網(wǎng)影響更小，有效的維護(hù)了外部電網(wǎng)的穩(wěn)定。電纜：為了實現(xiàn)以下目的，從光伏組件到接線箱、接線箱到逆變器以及從逆變器到并網(wǎng)交流配電柜的電力電纜盡可能保持在最短距離：減小線路的壓降損失，提高系統(tǒng)的輸出能量；減小電纜尺寸以降低成本，同時減輕屋頂負(fù)荷并增加其靈活性；將直流部分的線路損耗控制在3-4%以內(nèi)。（五）成熟性、穩(wěn)定性在本系統(tǒng)中所采用的主要設(shè)備都已經(jīng)在以前的大型并網(wǎng)電站中被成功運用，且運行狀態(tài)良好。太陽能電池陣列設(shè)計一、光伏電池片力諾集團(tuán)公司電池項目計劃總投資18億元，占地360畝，90%的設(shè)備是從國外進(jìn)口的一流設(shè)備，主要從德國、意大利等國家引進(jìn)，生產(chǎn)光伏電池片新產(chǎn)品，形成年產(chǎn)300兆瓦生產(chǎn)能力，成為山東省新的產(chǎn)業(yè)亮點和增長點。項目一期工程現(xiàn)有生產(chǎn)能力為100MWp,該廠房建筑面積9176壯。生產(chǎn)區(qū)采用單層鋼結(jié)構(gòu)，凈化生產(chǎn)車間采用防靜電環(huán)氧樹脂地面。該項目采用世界一流技術(shù)，主要工藝過程分為檢測分選、清洗制絨、擴(kuò)散、去磷硅玻璃、等離子刻蝕及PECVD（鍍減反射鍍膜）、絲網(wǎng)印刷及燒結(jié)等八大模塊。（一）硅片檢測模塊：是保證生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，檢測設(shè)備從韓國、比利時和匈牙利三個國家進(jìn)口。硅片作為最重要的原材料，對電池片的轉(zhuǎn)換率有很大的影響，所以在投入前，對硅片進(jìn)行一系列檢測并分類。檢測參數(shù)主要包括硅片厚度、表面不平整度（TTV）、少子壽命、電阻率、P/N型、微裂紋及幾何尺寸等。（二）清洗制絨模塊：這是生產(chǎn)的第一步，主要目的是去除硅片上的污物，并在硅片表面形成類似“金字塔”狀的絨面，有效增加硅片對入射太陽光的吸收，從而提高光生電流密度。其工藝原理是是利用減NaOH）與異丙醇（（CH3）2CHOH）的混合溶液對單晶硅片進(jìn)行各項異性腐蝕，改變其晶向，從而形成“金字塔”狀的絨面。（三）擴(kuò)散模塊：擴(kuò)散是太陽電池制造的核心工序，設(shè)備從德國（Centrotherm公司）進(jìn)口。其目的是形成PN結(jié)。主要是在P型硅片表面擴(kuò)散一個N型層，從而形成PN結(jié)。（注：PN結(jié)：用特殊工藝把P型和N型半導(dǎo)體結(jié)合在一起后，在它們交界面上所形成的特殊帶電薄層,一一PN結(jié)，P型材料（稱為P區(qū)）一側(cè)帶負(fù)電,N型材料（稱為N區(qū)）一側(cè)帶正電，形成一個內(nèi)電場。該電場的方向由N區(qū)指向P區(qū)）（四）去磷硅玻璃：利用氫氟酸去除在擴(kuò)散過程中硅片表面形成的一層含有磷（P）的二氧化硅。（五）等離子刻蝕模塊：因為擴(kuò)散過程中，在硅片的周邊表面也形成了擴(kuò)散層。周邊擴(kuò)散層會使電池的上下電極形成短路環(huán)，必須將它去除?？涛g的目的就是去除邊緣的PN結(jié)。（六）PECVD模塊（鍍減反射鍍膜）：設(shè)備從德國（Centrotherm公司）進(jìn)口。其工藝原理是在硅片正面形成一層深藍(lán)色的氮化硅（Si3N4）減反射薄膜，增加硅片對太陽光的吸收，同時具有防氧化的保護(hù)作用。（七）絲網(wǎng)印刷及燒結(jié)模塊：其設(shè)備分別從意大利和德國進(jìn)口。其工藝原理是采用絲網(wǎng)印刷的方式經(jīng)過三次金屬漿料的印刷，制成正負(fù)電極，將電流引出。燒結(jié)是干燥硅片上的漿料，燃盡漿料的有機(jī)成分，使?jié){料和硅片形成良好的歐姆接觸。（八）分類檢測：其設(shè)備從意大利（baccini公司）進(jìn)口。其工藝原理是電池片燒結(jié)以后，使用太陽能模擬器對制成的電池片進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換效率的測試，根據(jù)測試結(jié)果按照轉(zhuǎn)換效率分類，將分類結(jié)果傳送給分檢系統(tǒng)，由機(jī)械手根據(jù)效率等參數(shù)將電池片分檔。一流的設(shè)備，一流的管理，一流的工藝路線，同時通過一流的員工齊心協(xié)力目前2.5Wp以上電池片投入產(chǎn)出達(dá)到80%。實現(xiàn)轉(zhuǎn)換效率達(dá)到17%為組件生產(chǎn)提供穩(wěn)定優(yōu)質(zhì)的片源保障.力諾電池片項目計劃分三步實施。完成了一期工程第一條生產(chǎn)線后，目前已經(jīng)形成100MWp的產(chǎn)能；2年內(nèi)使光伏電池片達(dá)到300MWp生產(chǎn)能力，爭取要5年內(nèi)生產(chǎn)能力達(dá)到1000MWp。同時，配套發(fā)展光伏組件和光伏工程，形成大型光伏產(chǎn)業(yè)集團(tuán)。二、生產(chǎn)工藝我公司生產(chǎn)幕墻全部采用高轉(zhuǎn)換效率、高質(zhì)量的電池片，保證了光伏電池的轉(zhuǎn)換效率和輸出電性能。高質(zhì)量的原材料包括：采用高強度、高透光率的絨

面鋼化玻璃，減少陽光輻射損失。由抗老化的EVA樹脂層壓而成，增加了產(chǎn)品壽命。合理的封裝工藝，我公司采用目前最為合理的層壓工藝，而工藝是影響產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵因素。嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)，除了制定合理的制作工藝外，生產(chǎn)過程中的一些細(xì)小問題都將影響到產(chǎn)品的整體質(zhì)量。力諾組件生產(chǎn)員工經(jīng)過嚴(yán)格的培訓(xùn)，具備優(yōu)良的工作作風(fēng)，嫻熟的操作技能和多年實踐經(jīng)驗，從而保證產(chǎn)品的質(zhì)量。電池片焊接線 組版生產(chǎn)線電池片焊接線 組版生產(chǎn)線（一）質(zhì)量可靠的原材料全部進(jìn)口經(jīng)過時間驗證的優(yōu)質(zhì)EVA；高透光率鋼化絨面超白玻璃封裝，光線反射率低，機(jī)械強度高;接線盒全套部件通過TUV認(rèn)證，使用更放心；優(yōu)質(zhì)太陽能電池組件專用密封硅膠，有效抵御濕氣和鹽霧腐蝕;精挑細(xì)選每一片太陽能電池片；10

Referencecell:LN125:calibratedb/IEE,China.￡10:1000^,25^,AM1.5PVCurvefarLN125MCellFrontPVCurvefarLN125MCellFront無螺釘內(nèi)置角鍵連接，緊固密封，機(jī)械強度高;（二）合適的生產(chǎn)工藝嚴(yán)格的焊帶浸泡（助焊劑）時間、銅質(zhì)加熱工作臺、恒溫工作烙鐵，使焊接質(zhì)量更可靠；精細(xì)的工作模板，克隆每一串電池串;在每一根互連條上制作消應(yīng)力環(huán)；11

經(jīng)過細(xì)心擦洗的每一片電池片，盡可能減少封裝雜質(zhì)；玻璃清洗機(jī)保證每一塊玻璃的干凈；全過程無直接接觸高潔凈度封裝；性能穩(wěn)定的油加熱層壓機(jī)，封裝質(zhì)量穩(wěn)定可控；精心擦拭每一個組件，外觀質(zhì)量絕對滿足您的要求嚴(yán)格的品質(zhì)管理：每日，每班，品質(zhì)人員嚴(yán)密跟蹤生產(chǎn)流程，對每個環(huán)節(jié)進(jìn)行有效的控制，保證線上質(zhì)量。EVA交聯(lián)度測試在每批原料使用前進(jìn)行；自上到下的品質(zhì)意識，是產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)質(zhì)的最根本保證；（一）光伏幕墻具體參數(shù)序號項目內(nèi)容1型式單日日硅光伏幕墻2型號LNMQ-110Wp3尺寸結(jié)構(gòu)1600*1150*16mm4使用粘合膠體類型中性密封硅膠5在AM1.5、1000W/m2的輻照度、25℃的電池溫度下的峰值參數(shù)：5.1標(biāo)準(zhǔn)功率110Wp5.2峰值電壓28.8V12

5.3峰值電流3.99A5.4系統(tǒng)電壓最大系統(tǒng)電壓600V6溫度范圍-40℃-+85℃7功率誤差范圍+3%8接線盒類型密封防水9接線盒防護(hù)等級IP6510接線盒連接線長度正極300mm，負(fù)極300mm11轉(zhuǎn)化效率6%（二）產(chǎn)品圖片單晶硅形式的光伏玻璃幕墻（三）產(chǎn)品相關(guān)認(rèn)證13Renife'TUVCertificateTUVRh^inlofidGroupRepon21205645-iDip：.-Ing.W.VaaBenCfilftgrtfe.ISMay2007TIJVKnvnaidFEimianmcULiLjMl日也曬了而現(xiàn)GmnF,5Gru 51Si"=-導(dǎo)11汴mnLirsnsfrHolder:ShanaongLinu。Fh6cl巾；以后Mi-iech□□.,Lt4.N。61槌EaJingihiRas^Jinan工融1gChinaNaraufactuFingPlant與力克歸tingLinuoPhotoTOlEaicHi-i^shCo..Ltd.No.中能值弟t』ngE%RoadJinan3S01O3ChinaPradiici:PVUpdid&sType:LHPW1E宇Kamartfs「Tinfl2.舊（FUn^CinrdPVFllOdulffi1nSY□守UH足口P期"□「?■!￡ataezdue川I!再后白T；eg?宿RdcntSTC}<sfup7HSVD,C.「附巾南巡安國恒閩ofg擔(dān)JE<*Ai'CfllH..'FVF-PET-PVFk3asEHar2M2-0.T7mfflI剛 |5匚值國6<祖丁3時Man曲Cshin4-e