手动胶戴辉自;刘军;秦砚瑶;高敏
【摘 要】该文基于重庆市太阳能资源的特点,分析了重庆地区太阳能光伏应用的可行性.在满足重庆市绿建筑评价标准(2014版)可再生能源利用率的前提下,针对重庆市某三星级绿建筑项目,开展太阳能光伏发电系统设计;并从经济性角度出发,在分析该光伏发电系统投资回收期约为14.7年的基础上,提出该系统的问题及不足,为重庆市太阳能光伏发电系统应用提供借鉴.
【期刊名称】公交车线路牌《重庆建筑》
【年(卷),期】2018(017)006
【总页数】4页(P17-20)
【关键词】重庆地区;绿建筑;太阳能;光伏发电系统;经济性
【作 者】戴辉自;刘军;秦砚瑶;高敏
【作者单位】中煤科工集团重庆设计研究院有限公司绿建筑技术中心,重庆 400016;中煤科工集团重庆设计研究院有限公司绿建筑技术中心,重庆 400016;中煤科工集团重庆设计研究院有限公司绿建筑技术中心,重庆 400016;中煤科工集团重庆设计研究院有限公司绿建筑技术中心,重庆 400016
【正文语种】中 文
【中图分类】TM615;TU201.5
0 引言
重庆地区年总辐射量在3400～4180MJ/m2，年日照时数为1000～1400h，日照百分率为25%～35%，辐照量在3-10月份较为充足，夏季太阳辐射量最大，春秋季次之，冬季最小[1]。太阳能应用主要分为光热应用、光伏（电）应用、太阳能制冷等。
重庆市自2014年11月1日起实施了 《绿建筑评价标准》DBJ50/T-066-2014，其中第5.2.17条规定：根据当地气候和自然资源条件，合理利用可再生能源，由可再生能源提供的电量比例不低于1%，得4分，每提高0.5%加1分，最高得分10分[2]。根据重庆市绿建
筑专业委员会发布的数据显示，对于一般办公楼等，建筑能耗约在60～80kW·h/m2；重庆市绿建筑2017年度发展报告显示，2017年重庆市全年新增二星级以上绿建筑361万m2，按5.2.17条规定，如4%的高星级绿建筑采用太阳能光伏系统，可节约电能约866.4～1155.2万kW·h[3]。目前，在重庆地区开展太阳能光热建筑应用的工程较多，但针对太阳能光电应用的系统仍然较少。该文通过实际工程，对太阳能光伏发电系统在绿建筑中的应用进行分析，为重庆地区其他项目的太阳能光电系统应用提供参考和借鉴。
1 太阳能利用方式
太阳能利用方式多种多样，就重庆地区而言，主要为光热应用，其次为光伏应用，太阳能制冷几乎未涉及。重庆市作为全国首批可再生能源应用示范城市，重庆市云阳县、重庆市巫溪县为全国可再生能源应用示范县，先后在学校建筑中开展了大量的太阳能光热应用，为学校提供大量的生活卫生热水，取得了良好的节能效益。
在太阳能光伏应用上，部分学者对太阳能光伏应用进行了研究，李卫平等人针对重庆地区建筑一体化太阳能发电系统经济性进行了分析，由于重庆地区太阳辐射的特点，部分时段连续阴雨天较长，即使是为日耗电量为2.6kW·h左右的普通家庭供电，也需配置较大容量
的蓄电池组及峰值功率较高的太阳能电池阵列[4]。丁勇等人针对重庆市太阳能资源进行实际测试与分析对比，结果表明，重庆地区非晶硅太阳能电池板的比功率发电量大于单、多晶硅的比功率发电量，光伏发电成本约为常规发电技术的2～3倍[5]。但是随着太阳能光伏系统规模的增大，规模效应带来了成本的降低。目前，太阳能光伏发电系统存在部分应用，如解放军后勤工程学院绿建筑示范楼，兄弟装饰公司总部办公楼等。
2 案例分析
2.1 项目概况
该项目为重庆某高校水力实验楼，位于重庆市江津区，该楼主要功能为开展国内各主要水利航道的水力实验研究，截至目前，已获得重庆市三星级绿建筑设计标识。项目场地周边开阔，无高大建筑遮挡，适合太阳能光伏应用。项目总用地面积15.4万m2，总建筑面积41645.86m2。项目包含4个试验厅，其中1#试验厅地上一层，局部夹层，总建筑面积4184.48m2；2#试验厅为单层结构，局部有夹层，总建筑面积3301.25m2；3#试验厅为单层结构，局部夹层，总建筑面积3116.55m2；4#试验厅为单层结构，总建筑面积31043.58m2。项目在设计建造过程中以三星级绿建筑为设计目标，综合采用绿建筑技
带灯放大镜
术措施，实现“四节一环保”，达到三星级绿建筑标准。项目效果图如图1。
图1 项目效果图
2.2 太阳能光伏发电系统设计
该项目的主要功能为水力实验，根据业主单位提供的数据显示，参考其已有的实验楼，该类型建筑全年单位建筑面积耗电量约为55kW·h/m2，总建筑面积为41645.86m2，每年能耗量约为2290522.3kW·h，按4%的用电量来自于可再生能源计算，则太阳能光伏发电系统发电量不少于91620.9kW·h，据此要求进行设计。
（1）光伏系统选择
目前市面上太阳能光伏发电系统形式较多，根据业主提供的设计资料，太阳能资源条件如表1所示。从表1中可以看出，一年中总辐照量最少时段在春冬季的11-1月份，日平均太阳辐射在1.74～1.93kW·h/m2之间，极少值出现在12月，极大值出现在7月份；最多的时段是夏秋季节的4-8月份，日平均太阳辐射在3.64～4.56kW·h/m2之间。从表1可计算得出，全年平均太阳辐射为1116.9 kW·h/m2。
表1 项目所在地气象资料条件月份 1月 2月 3月 4月 5月 6月水平线日照辐射量（kW·h/（m2·d）） 1.87 2.21 3.04 3.64 3.97 3.85月份 7月 8月 9月 10月 11月 12月水平线日照辐射量（kW·h/（m2·d）） 4.58 4.44 3.15 2.27 1.93 1.74
（2）光伏组件的选择
作为太阳能发电系统的核心部件，太阳能电池组件技术性能和指标对系统的长期稳定运行起到至关重要的作用。一般要求其转换率高，使用寿命长，技术性能稳定；结合业主的需求，及技术性能，该系统选择270Wp/31.5V多晶硅光伏组件，技术参数如表2所示，光伏组件如图2所示。
（3）装机容量计算
通过计算分析，总装机容量需达125.1kWp，共需安装450块270W高效多晶硅光伏组件。
（4）光伏系统平面布置
不锈钢液压管接头该项目电气设计中，太阳能光伏发电系统主要供应室内的照明用电，动力用电采用市电，陶瓷调节阀
多余电量上网。经核算，该项目共有4栋建筑，结合业主的要求以及太阳能光伏系统相关设计规范，光伏组件安装于3#楼船模及波浪试验厅，并与支架固定在屋面钢结构上，发电系统共30组串，每组串由15块太阳能电池组件串联，每13/7路（不同颜）并联至1个60/36kW组串式逆变器（图3、图4）。
表2 270Wp多晶硅光伏组件参数表名称 单位 具体参数峰值功率 （W） 270±3开路电压 （V） 38.51峰值电压 （V） 31.15峰值电流 （A） 8.57短路电流 （A） 9.04电池片效率 % 16.4尺寸/重量 mm/kg 1662×990×5/19.6最大系统电压 （V） 1000工作温度范围 （℃） -40℃~+85标准测试条件 / 在AM1.5，1000W/m2、25℃条件下
图2 光伏组件
图3 光伏组件平面布置图
图4 光伏组件局部放大图
2.3 太阳能光伏发电系统发电量计算
反猫眼窥镜
根据《光伏发电站设计规范》GB50797－2012第6.6条发电量计算中规定，光伏发电站年平均发电量Ep计算如下：Ep=HA×PAZ×K，式中：HA为水平面太阳能年总辐照量（kW·h/m2）；Ep为上网发电量（kW·h）；PAZ为系统安装容量（kW）；K为综合效率系数。综合效率系数K是考虑了各种因素影响后的修正系数，其中包括：光伏组件类型修正系数；光伏方阵的倾角、方位角修正系数；光伏发电系统可用率；光照利用率；逆变器效率；集电线路、升压变压器损耗；光伏组件表面污染修正系数；光伏组件转换效率修正系数[8]。
根据计算，Ep=1116.9×125.1×0.7=97806.9kW·h。
表3 太阳能光伏发电系统25年发电量计算年数年衰减率 单位年发电量 年数年衰减率 单位年发电量1 0 kW·h 97024.4 14 0.008 kW·h 87404.3 2 0.008 kW·h 96248.2 15 0.008 kW·h 86705.1 3 0.008 kW·h 95478.3 16 0.008 kW·h 86011.4 4 0.008 kW·h 94714.4 17 0.008 kW·h 85323.4 5 0.008 kW·h 93956.7 18 0.008 kW·h 84640.8 6 0.008 kW·h 93205.1 19 0.008 kW·h 83963.6 7 0.008 kW·h 92459.4 20 0.008 kW·h 83291.9 8 0.008 kW·h 91719.8 21 0.008 kW·h 82625.6 9 0.008 kW·h 90986.0 22 0.008 kW·h 81964.6 10 0.008
kW·h 90258.1 23 0.008 kW·h 81308.9 11 0.008 kW·h 89536.0 24 0.008 kW·h 80658.4 12 0.008 kW·h 88819.8 25 0.008 kW·h 80013.1 13 0.008 kW·h 88109.2总数 kW·h 2206426.6年平均 kW·h 88257.1
