建筑太阳能直接供电解决方案

1、项目背景      

随着3060碳达峰和碳中和目标提出，节能减排，新能源利用是整体建筑节能的重要方案。

关于实施北京市地方标准《居住建筑节能设计标准》的通知，京规自发〔2020〕432 号文，新建12层以下选装太阳能热水和太阳能发电，12层以上建筑安装太阳能发电要求。

2. 太阳能发电方案

建筑光伏发电是由太阳能组件、控制器、逆变器、储能电池等等组成。屋顶光伏发电和BIPV等等，属于建筑光伏范畴。基于目前发展趋势和技术，太阳能发电系统分为如下四种形式：

     1）太阳能离网供电系统  2）光伏并网发电系统

     3）太阳能微网发电系统  4）太阳能直接供电系统

这四种太阳能发电系统适应场合和优缺点不同：

1）太阳能离网供电系统：由太阳能组件、控制器、逆变器、储能电池等主要部分组成。其工作原理：是将太阳能产生的电力通过控制器储存进蓄电池，再通过逆变器转成交流电为设备供电。在阴雨天蓄电池和太阳能发电不足时，也可切换为市电或者柴油机（辅助发电）为设备供电。

优点：输出功率稳定，电压稳定，无谐波，无需办理电网手续。

缺点：独立发电系统，太阳能发电利用效率低，系统转换效率低，系统成本高，储能电池使用寿命短，需定期更换。

系统图1

2）太阳能并网发电系统：由太阳能组件、并网逆变器等主要部分组成。其工作原理：是将太阳能产生的电力通过并网逆变器直接转换为交流电并入市电电网。其利用形式可做余电上网或者全额上网。

优点：转换效率高，系统成本低。

缺点：当电网故障时，并网逆变器停止工作，造成太阳能的能量浪费及用电负载无法使用，需办理发改和电网手续。

系统图2

3）太阳能微网发电系统：由太阳能组件、并离网一体储能逆变器、储能电池等主要部分组成。其工作原理：是将太阳能产生的电力通过并离网一体储能逆变器直接转换为交流电并入交流母线，太阳能电力优先供设备用电，多余电力储存蓄电池，再多余电力并入市电电网。当市电电网停电时，由太阳能或蓄电池通过并离网一体储能逆变器为设备供电，太阳能电力优先供设备用电，多余电力储存蓄电池，此时不能向电网馈电。

优点：太阳能发电利用效率高，输出功率稳定，削峰填谷，减少电网的压力；为用户赚取最大收益。

缺点：系统成本高，需办理发改和电网手续。

系统图3

4. 太阳能直接供电系统：由太阳能组件、光伏直入逆变器、储能电池（可无）等主要部分组成。其工作原理：是将太阳能产生的电力通过直入逆变器直接转换为交流电，电网电力与太阳能电力互补为设备供电，系统优先使用光伏能源，光伏能量不够本地负载使用时再由市电补充。当电网停电时，直接由太阳能供电。

优点：转换效率高，输出功率稳定，电网停电设备也工作，自发自用比例高减轻电网压力，减少用电费用，无需办理发改和电网手续。

缺点：电网停电时，带载能力与太阳能发电功率相当，用电负载功率不能超过当前太阳能的发电功率（系统无配置储能电池）。

系统图4

3、居住建筑太阳能供电方案的选择

居住建筑楼顶光伏发电可用于公共设施用电，例如：照明、监控、充电桩、门禁、电梯等。也也可以用于业主用电。

基于太阳能发电的应用趋势，针对国家电网的发展特点。

建议首选太阳能微网发电系统。原因太阳能微网发电系统是最友好的方案。其不仅太阳能发电利用效率高，而且可以削峰填谷，减少电网压力。同时利用储能还可以增量配网。

其次选择太阳能并网发电系统。原因是并网发电系统投资最小。

再次，选择太阳能直接供电系统。原因是投资相对较小，且稳定。

最后，选择太阳能离网供电系统。

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