于希军
（国网滨州供电公司，山东，滨州，256600）
【摘 要】节能减排的活动在我国进行的如火如荼，虽然近年来，雾霾的现象仍然十分的严重，我们也能看到天更蓝了，空气质量提高了。节能减排的进行离不开科技的进步，这一点西方国家领先在我们前面。然而国家在推出一些列优惠政策和节能减排的政策之后，我国越来越有迎头赶超之势。本文结合我国现在绿色建筑的发展趋势，对绿色建筑并网型光伏发电的系统设计进行分析，从光伏发电系统的设计构成、绿色建筑施功能的设计进行切入，为我国造日实现绿色建筑的并网光伏发电和节能减排的推荐提供建议是理论基础。
【关键词】绿色建筑；并网；光伏发电；设计
前言：
光伏发电，是我国一直进行研究的可再生能源发电系统，具有无污染、效能高等优点，绿色建筑是指在建筑的生命周期内，最大限度的保障资源节约、节水、节材、保护环境、减少污染，提供健康适用，与自然和谐相处的共生建筑，于1969年被美国建筑师伊安?麦克哈格首先提出来。绿色建筑和光伏发电相结合，必然能够构造出节能环保、温馨舒适的居住环境，很可能就是我国下一个阶段将要探索的主要方向。
一、光伏发电系统的构成
我国的太阳能资源非常丰富，据统计，全年日照时数超过了2200h的地方，占全国2/3的地区，是我国实现可持续发展的重要后盾。预计在2020年我国将建成2万个屋顶光伏发电项目。
（一）光伏组件的基本构成
太阳能电池单体尺寸为2×2cm到15 15cm不等，工作电压在0.45—0.5v之间，电流约为20—25mA/cm2。把太阳能电池单体进行串联后，就成为了太阳能电池组件，功率在几十瓦到两百瓦之间。太阳能电池组在经过串联、并联放在支架上，就组成了太阳能电池方阵，能够满足负载所要求的功率。比如，选用光伏组件2818块，系统的峰值功率266.83kWp，其中屋顶46.36kWp，立面220.47kWp。
（二）直流汇流箱
光伏汇流箱主要是用来对电流进行汇总的，由监控系统、直流断路器、防雷设施、防反二极管、熔断器等组成。监控系统的作用是监控每路电流、电压、温度、开光状态、实时反馈、温度显示和报警、故障报警等。上海华生电气生产的ECB-16/R型光伏汇流箱具备485监控/无线监控（自供电）和他们之间的各种组合，可以节省大量管线施工；光伏组件一般都非常精密，受到雷击之后将会影响到计量监控的准确性，雷电还会直接导致一些元件的损害，造成重大损失，所以对于光伏汇流箱的防雷设施要求是比较高的；熔断器主要是起保护作用的，当电流超过标准值时，熔断器熔断达到保护目的；防反二极管的作用是防止逆流的发生。
（三）并网逆变器规格和配置
并网逆变器的要求有以下几种，1.各项指标符合国家标准；2.安装简单；3.采用太阳能电池组最大功率跟踪技术；4.具有极性反接保护、短路保护、孤岛效应保护、超温保护、交流过流和直流过流保护、电网断电、电网过欠电压等；5.无故障运行时间5年以上，使用寿命20年以上。此外，还有运行可视化程度高、防孤岛效应能在2s内完成等[1]。
二、绿色建筑并网型光伏发电系统设计
（一）光伏发电系统配电设计
并网型光伏发电系统指的是，将光伏电池输出的直流电能功过功率变化装置装换成交流电，供电网使用，可以向220/380v电网输送有功功率和无功功率，包括光伏阵列、防雷汇流箱、监控系统、逆变器、配电箱、相关电气设备和附件。
并网光伏发电系统输出功率不稳定，对于配电系统要求较高。我们先要计算光伏并网的线路总长度，在进行低压导线截面的计算S=PL/C U%，其中P为有功功率；L为输送距离；C为电压损失系数。得出三相四线供电，并且各相负荷均匀时，铜导线为85，铝导线为50；单相220v供电时，铜导线14，铝导线8.3。设计中，因为绿色建筑是直接将电能输入电网的，就省掉了蓄电池储存和释放电能的过程，并网系统还可以同时使用市电和太阳能发电，降低了整个系统的负载缺电率。
在此过程中，我们千万不要忘了防雷的设计。因为太阳能电池组件安装在建筑外部，所以要采取非常严密的防雷措施。要能够防直击雷、防侧直击雷、线路防雷等。
（二）楼宇微网能源管理系统
楼宇微网能源管理系统是一套针对绿色建筑设计的，集发电、输电、用电为一体的能源管理系统，能够对发电、输电、用电进行监测，优化能源的调度和管理，包括五大内容：能源数据采集、能源数据实时监控和数据统计、能源自动调度、分析管理、节能演示。由监控主机HMI、SCADA/WEB服务器、数据采集器、逆功率检测装置、逆功率控制器、现场设备等组成监控主机采集所有的数据进行监控分析，实现发电系统的监控[2]。
系统的功能主要分为能源监控、能源管理、能源调度三个主要方面。能源监控包括能源的架势和显示，可以通过下列这几个功能实现：1.数据采集预处理；2.报警处理；3.图形显示；4.遥控跳合闸控制；5.历史数据储存；6.生成与修改；7.运行及配电管理功能；8.故障录波及谐波分析。这几个功能就构成了能源监控。
控制系统采用多组通讯线与控制的单元通信，所有MODBUS通讯接口与PLC数据交换等；在能源管理方面，主要是为了寻找能源利用不合理的地方，对绿色建筑整体用电比例进行掌握，设计出总体的节能方案。从总体上进行概括，其管理的实现是由以下几个功能共同完成的：能源系统的动态监视、区域监控、分类监控、实时报警功能、能源数据中心、能源需求预测管理、定制能耗指标、日历负荷图、成本分析与价格管理、超限警报、设备效率分析、测量与验证、报表中心、能耗变量分析、需求预测管理、虚拟报表、邮件定制等[3]。
（三）施工设计
施工的设计要根据国家《绿色建筑评价标准》和《绿色建筑评价标准实施细则》的要求进行，优先考虑为办公人员提供优质、健康、舒适高效绿色环保的室内使用环境。除此之外在具体的施工活动中，施工设计还应该考虑施工环境的影响因素，通过对具体施工地区的的地形、气候、光照等大环境的分析，规划具象的施工设计规划，同时根据建设施工地点的水文、地质条件，确定相应的施工设计标准，做到具体问题具体分析，切实保证绿色建筑并网型光伏发电系统能够切实满足绿色建筑本身的建筑施工需求的同时，满足并网型光伏发电系统的发电需求，确保绿色建筑并网型光伏发电系统能够真正的发挥节能减排的作用，便利人们生活，提高人们生活水平。
结语：绿色建筑不仅仅是在节能减排方面具有优势，如果在人的居住、使用感官方面具有较差体验的话，我们建造绿色建筑的目的就不能达到了，没有人会在这样的环境下进行生活和工作。所以，在进行绿色建筑并网光伏发电系统的设计研究时，一定要考虑供电的稳定性和舒适性。
参考文献：
[1]刘学.基于AutoCAD的民用建筑并网光伏发电系统计算机辅助设计系统研究与实现[D].天津城市建设学院,2012.
[2]张磊.两次反射多平面镜聚光型太阳能光伏系统设计方法的探讨[D].合肥工业大学,2009.
[3]徐亮,翟庆志,王宁.光伏发电系统中MPPT算法的研究与分析[A].中国农业工程学会:,2009:7.
作者简介：
于希军 (1982年)，男，山东滨州人，汉族，现职称：助理工程师，学历：本科，研究方向：电网规划、新能源发电、分布式电源。
论文作者:于希军
论文发表刊物:《工程建设标准化》2015年11月供稿
论文发表时间:2016/1/27
标签：光伏论文; 建筑论文; 系统论文; 能源论文; 功率论文; 节能论文; 防雷论文; 《工程建设标准化》2015年11月供稿论文;