某商品城兆瓦级光伏建筑一体化发电系统及效益

汤锦元，徐金亮，孙丽萍

（金华电业局，浙江 金华 321000）

某商品城兆瓦级光伏建筑一体化发电系统及效益

汤锦元，徐金亮，孙丽萍

（金华电业局，浙江 金华 321000）

义乌国际商贸城结合利用3期市场建筑屋顶8个区域的钢结构安装光伏组件，兴建兆瓦级光伏建筑一体化（BIPV）并网光伏发电系统，向3期市场照明用电负荷供电，有效减少了3期市场对电网供电量的需求，实现了节能减排的目的。

可再生能源；太阳能光伏发电；节能减排，低碳经济

1 系统概况

中国义乌国际商贸城是全球最大的小商品批发市场，是全国规模最大的进口和出口商品集散地之一，现有经营面积400余万m2。国际商贸城3期市场供电系统设置1号和2号开闭所，分别由电力系统的110 kV福田变和110 kV国贸变各出五回10 kV专线作为1号和2号开闭所的10 kV电源，1号开闭所和2号开闭所共设置13个配电房，10 kV/0.4 kV变压器共49台，总容量80 600 kVA，年用电量约1.4亿kWh。

1.1 光伏建筑一体化

光伏建筑一体化（building integrated photovoltaic，BIPV）就是将光伏发电系统和建筑幕墙、屋顶等围护结构系统有机地结合成一个整体结构，不但具有围护结构的功能，同时又能产生电能供建筑内使用。

1.2 国际商贸城3期市场BIPV并网光伏发电系统概要

国际商贸城3期市场BIPV并网光伏发电系统，充分利用商贸城3期市场建筑物的屋顶建设，太阳能电池方阵总安装面积约14 000 m2，采用光伏组件7 000块，分别在商贸城3期市场建筑物的屋顶的8个区域结合建筑屋顶钢结构进行安装，每个区域的光伏子系统产生的直流电能，经并网逆变器转换成符合国家电能质量标准要求的400 V交流电能，分别接入商贸城3期市场内低压照明母线，供3期市场建筑内照明负荷使用。1～8号区域的8个光伏发电子系统独立运行，运行方式为并网但不上网。项目总投资7 436万元，总发电容量1 295 kW，年均发电量约1 200 MWh，项目于2009年9月取得了浙江省电力公司的并网批复，2010年1月签订了并网合同，2010年2月26日并网发电，至6月底已实发电量约400 MWh。图1为国际商贸城3期市场BIPV并网光伏发电系统外景图。

图1 国际商贸城3期市场BIPV并网光伏发电系统外景图

2 系统构成与设计

2.1 义乌市太阳能光伏发电气象条件

义乌市位于浙江省中部，东经120.04°，北纬29.18°，属亚热带季风气候。年平均气温16.2℃，历年极端最高气温达40.9℃，最低气温-10.7℃；日照多，年平均日照时数为2 129.7 h；无霜期为243 d。

2.2 太阳能光伏发电系统效率

根据国家气象中心发布的杭州气象数据进行计算，将全年的太阳能辐照资源平均分摊到每一天，相当于每天以1 000 W/m2的辐照强度照射3.6 h，整个系统的综合效率约为88%，其中交、直流线路损失3%，光伏组件表面尘土遮盖损失2%，平均逆变损失5%，环境温度造成的发电量损失2%。

2.3 光伏发电系统设计原则

与国际商贸城3期市场建筑物相结合的光伏组件充分考虑原建筑设计，保持建筑的原有风格和美学观感；优化系统配置、实现智能控制，最大限度降低损耗，提高系统发电效率，保证光伏发电系统的先进性；采用成熟的技术与设备，结合完善的保护措施，保证光伏发电系统稳定并网运行。

2.4 总体布置方案

国际商贸城3期市场BIPV并网光伏发电系统，采用“分散布置、集中展示”的布局方案，根据建筑防火的要求，太阳能电站光伏组件结合屋顶停车场8个区域的顶部钢结构进行安装，总安装示意图如图2所示。图2中标有红色序号的区域为建筑物屋顶车棚的8个单元钢结构，其中蓝色部分为安装光伏组件的区域。

图2 BIPV并网光伏发电系统总安装示意图

2.5 光伏组件及阵列

采用185（23）PR1310×990型光伏组件，单块功率185 W，峰值电压24 V，峰值电流7.7 A，短路电流8.32 A，开路电压30 V，转换效率14.26%，共用光伏组件7 000块。光伏组件分8个区域安装，1号区域和5号区域每25块一排，共32排安装光伏组件800块，每25块串联成一条光伏支路，每区域各32条光伏支路；2号、3号、4号、6号、7号、8号区域各25块一排，共36排安装光伏组件900块，每25块串联成一条光伏支路，每区域36条光伏支路。图3为光伏发电系统部分光伏阵列实际安装图。

2.6 并网电气接入系统

图3 BIPV并网光伏发电系统部分光伏阵列实际安装图

国际商贸城3期市场BIPV光伏发电系统，由3期市场屋顶8个区域的8个光伏发电子系统组成，每个光伏发电子系统的光伏组件所产生的直流电能，经光伏直流汇线箱汇集后接入并网逆变器，由并网逆变器转换成与电网电压同频、同相、幅值相同符合国家电能质量标准要求的400 V交流电能，流经电能计量装置、开关及保护控制装置之后，通过低压电缆引至国际商贸城3期市场内的低压照明供电装置的母排，供3期市场内的照明用电负荷使用。每个光伏发电子系统相互之间没有关联，独立发电，且均以企业自备电厂方式并网，所发电能全部在3期市场内部就地平衡使用。

为了保证电网安全，光伏发电系统配置了完善的保护装置：①逆功率保护。当逆变器对应的光伏阵列发电功率大于其并网点负载侧的用电功率时，逆功率保护动作，跳开直流汇线箱的接触器及交流控制开关，切断对应的光伏组件的电气联系，防止光伏发电系统向电网反送电；②孤岛效应保护。当外部电网断电时，孤岛效应保护动作，跳开直流汇线箱的接触器及交流控制开关，光伏发电系统立刻停止运行，防止光伏发电系统向电网反送电，保证电网安全；③电压频率异常解列保护装置。光伏发电系统及其供用电系统发生故障致使电压频率发生异常时，电压频率异常解列保护装置动作，跳开光伏发电系统的交流控制开关，保证光伏发电系统和电网的安全；④防雷保护。光伏发电系统配置了直击雷防护、雷电波侵入防护、良好的接地系统，保障了太阳能光伏发电系统的可靠运行；⑤其他常规保护。

2.7 通信监控系统

8个光伏发电子系统的8台逆变器的通信系统就近接入3期市场楼内局域网，中控室内的远程数据监控器通过HUB网络集线器也接入3期市场楼内局域网，屋顶的辐照度计、环境温度传感器、组件温度传感器3个环境参数传感器通过环境数据变送器接入远程数据监控器。远程数据监控器将8台逆变器搜索成为监控对象，并通过环境参数传感器对环境参数进行监控。远程数据监控器将采集到的数据进行存储，除能被本地计算机通过局域网访问以实时观察电站工作状态外，还能通过互联网将光伏发电系统数据传输至专门服务器，供授权人员随时随地通过互联网了解光伏发电系统的实时工作状态。

按照电网企业自动采集光伏发电系统的电气参数的要求，8个光伏发电子系统现场分别安装了8个用电信息采集系统终端，电网企业调度部门和管理人员可以通过用电信息采集系统，实时查询8个光伏发电子系统并网点的电压、电流、有功功率、无功功率、有功电量、无功电量等数据。

2.8 发电运行方式

太阳能光伏发电系统与电网并网运行，二者实时进行动态补充，对3期市场用电负载持续供电。太阳能系统产生的电能优先使用，所发电量全部在3期市场内部平衡，不向电网反送电。正常运行情况下，负载用电功率大于光伏发电系统的发电功率，太阳能光伏系统产生的电能完全被负载消耗，不足部分由电网补充；当外部环境条件不适合太阳能发电系统运行时，则3期市场用电负载所需的电能完全由电网供给。8个光伏发电子系统独立并网，单一系统的故障不会对其他子系统造成影响，提高了光伏发电系统整体的运行高效性和稳定性。

3 环境效益与社会效益

国际商贸城3期市场BIPV光伏发电系统总发电容量1 295 kW，年均发电量约1 200 MWh，设计寿命为25年，寿命期内共产生约30 GWh的电能，与火力发电相比，相当于累计节煤约10 750 tce，减排5 200 t二氧化碳、230 t二氧化硫、150 t粉尘和3 100 t灰渣，起到了良好的节能减排和改善人居环境的作用。该光伏发电系统还有以下良好社会效益：光伏发电系统与商贸城3期工程建筑物结合成为一个整体，不额外占用土地资源；就地发电、就地平衡，节省了光伏电站所发电能输送公共电网的投资，减少了电力输送能耗；日照强时恰好是用电高峰期，光伏发电系统所发电能大部分是用电高峰时的“黄金电”，较好地缓解了用电高峰时的电网供电压力。

4 结束语

中国义乌国际商贸城3期市场兆瓦级BIPV并网光伏发电系统，以世界著名的国际商贸城为窗口，充分展示了我国的光伏发电技术与应用水平，促进了我国可再生能源的发展，为发展我国低碳经济、促进节能减排工作、改善人居环境做出了切实的努力和贡献，为其他BIPV并网光伏发电系统项目建设起到了良好的实践示范作用。

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［2］王长贵，王斯成.太阳能光伏发电实用技术（第二版）［M］.北京：化学工业出版社，2009.

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［5］赵争鸣，刘建政，孙晓瑛.太阳能光伏发电及其应用［M］.北京：科学出版社，2007.

［6］袁晓，赵敏荣.太阳能光伏发电并网技术的应用［J］.上海电力，2006（4）：342-347.

Benefit of BIPV system of some shopping building

TANG Jin⁃yuan，XU Jin⁃liang，SUN Li⁃ping
（Jinhua Electric Power Supply Bureau，Jinhua 321000，China）

The third market of Yi Wu International Trade shopping uses the steel structure of the eight regions of the roof as the photovoltaic components to build up megawatt building in⁃tegrated photovoltaic grid photovoltaic power system，supply electricity to the third market，effectively reducing the demand of the third market for the grid electricity supply，realizing the purpose of energy⁃saving and emissions reduction.

renewable energy；solar photovoltaic；energy conservation and emissions reduction；low⁃carbon economy

F407.61；TK018

B

1009-1831（2010）06-0050-03

2010-07-01