建筑太阳能光伏系统应用技术规程(4)

2019-09-02 14:08

3.4.7电能质量应符合下列要求:

1、光伏系统接入电网后引起电网公共连接点的谐波电压畸变率以及向电网公共连接点注入的谐波电流应符合现行国家标准《电能质量 公共电网谐波》GB/T 14549的规定。 2、光伏系统接入电网后,公共连接点的电压应符合现行国家标准《电能质量 供电电压偏差》GB/T 12325的规定。

3、光伏系统引起公共连接点的电压波动和闪变应符合现行国家标准《电能质量 电压波动和闪变》GB/T 12326的规定。

4、光伏系统并网运行时,公共连接点三相不平衡度应符合现行国家标准《电能质量 三相电压不平衡》GB/T 15543的规定。

5、光伏系统并网运行时,向电网馈送的直流电流分量不应超过其交流额定值的0.5%

【条文说明】光伏发电站电能质量问题一般包括以下几个主要方面:谐波、直流分量、电压波动和闪变以及三相不平衡等。

首先,光伏发电站会对电网产生谐波污染。光伏发电站通过光伏电池组件将太阳能转化为直流电能,再通过并网型逆变器将直流电能转化为与电网同频率、同相位的正谐波。在将直流电能经逆变转换为交流电能的过程中会产生高次谐波。特别是逆变器输出轻载时,谐波会明显变大。在10%额定出力以下时,电流总谐波畸变率甚至会达到20%以上。因此,在太阳能光伏发电站实际并网时需对其谐波电压(电流)进行测量,检测其是否满足国家标准的相关规定,如不满足,需采取加装滤波装臵等相应措施,避免对公用电网的电能质量造成污染,滤波装臵可与无功补偿装臵配合安装。

其次,光伏发电站易造成电网的电压闪变。光伏发电站的启动和停运与气候条件等因素有关,其不确定性易造成电网明显的电压闪边;同时,若光伏发电站输出突然变化,系统和反馈环节的发电站输出突然变化,系统和反馈环节的电压控制设备相互影响也容易直接或间接引起电压闪变。

最后,对系统电压的影响。光伏发电站电压波动可能是出力变化引起的,也可能是电站系统引起的。若大量光伏发电站接入在配网的终端或馈线末端,由于存在反向的潮流,光伏发电站电流通过馈线阻抗产生的压降将使沿馈线的各负荷节点处电压被抬高,可能会导致一些负荷节点的电压越限。另外,光伏发电站输出电流的变化也会引起电压波动,当光伏发电站容量较大时,这将加剧电压的波动,可能引起电压/无功调节装臵的频繁动作,加大配电网电压的调整难度。

《光伏(PV)系统 电网接口的特性》IEC 6727中规定光伏发电站总谐波畸变率少于逆变器输出的5%,各次谐波畸变率限制值见表2。此范围内偶次谐波限值应小于更低奇次谐波的25%。 表2 IEC61727 推荐的逆变器畸变率限制值 奇次谐波 3~9 11~15 17~21 23~33 偶次谐波 2~8 10~32 畸变率限值 ﹤4.0% ﹤2.0% ﹤1.5% ﹤0.6% 畸变限制值 ﹤1.0% ﹤0.5% IEC 61727中规定光伏发电站运行造成的电压闪变,不应超出《谐波电流、电压波动和闪烁测试系统》IEC 61000-3-3(小于16A的系统)或《电磁兼容性(EMC)。第3部分:极限 第5节:额定电流大于16A的设备低压供电系统电压波动和闪动的限制》IEC 61000-3-5(16A及以上系统)相关章节规定的限值。

在电能质量方面,我国已正式发布了《电能质量 公用电网谐波》GB/T14549、《电能质量 供电电压偏差》GB/T12325、《电能质量 电压波动和闪变》GB/T12326、《电能质量 三相电压不平衡》GB/T15543等规定,本规范规定光伏电站的电能质量按上述标准执行。其中光伏电站向电网注入的谐波电流允许

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值按照装机容量与公共连接点上具有谐波源的发(供)电设备总容量之比进行分配,引起的长时间闪变值按照装机容量与公共连接点上的干扰源总容量之比进行分配。

3.4.8光伏系统应满足电网异常时响应能力。

3.4.9光伏系统的保护应满足现行国家标准《继电保护和安全自动装置技术规程》GB/T 14285的规定。

3.4.10通信与电能计量装置应符合下列规定:

1、光伏系统自动控制、通信和电能计量应根据当地公共电网条件和供电机构的要求配置,并应与光伏系统工程同时设计、同时建设、同时验收、同时投入使用;

2、光伏系统宜配置相应的自动化终端设备,以采集光伏系统装置及并网线路的遥测、遥信数据,并传输至相应的调度主站;

3、光伏系统应在发电侧和电能计量点分别配置、安装专用电能计量装置,并宜接入自动化终端设备; 4、电能计量装置应符合现行行业标准《电力装置的电测量仪表装置设计规范》GB 50063和《电能计量装置技术管理规程》DL/T 448的相关规定; 5、大型逆流并网光伏系统应配置2部调度电话。

【条文说明】与建筑结合的光伏系统设计应包括通信与计量系统,以确保工程实施的可行性、安全性和可靠性。

3.4.11作为备用电源的光伏系统应符合下列规定:

1、应保证在紧急情况下光伏系统与公共电网解列,并应切断光伏系统供电的非备用电源负荷;

2、开关柜(箱)中的应急回路应设置相应的应急标志和警告标识; 3、光伏系统与电网之间的自动切换开关宜选用不自复方式; 4、建筑光伏系统不应作为消防用电电源。

【条文说明】作为备用电源的光伏系统应符合以下规定:

1.当光伏系统作为备用电源时,需先切断光伏系统的非备用电源负荷,并与公用电网解列,以确保重要设备启动的可靠性。

2.当光伏系统与公用电网分别作为供电的二路电源时,配电末端所设臵的双电源自动切换开关宜选用自投不自复方式。因为电网是否真正恢复供电需判定,自动转换开关来回自投自复反而对设备和人身安全不利。

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4 规划和建筑设计

4.1 一般规定

4.1.1 应用光伏系统的建筑,应依据建设地点的地理、气候条件、建筑功能、周围环境等因素进行规划,并确定建筑的布局、朝向、间距、群体组合和空间环境。规划应满足光伏系统设计和安装的技术要求。

【条文说明】根据安装光伏系统的区域气候特征及太阳能资源条件,合理进行建筑群体的规划和建筑朝向的选择。

4.1.2 光伏一体化的建筑应结合建筑功能、建筑外观以及周围环境条件进行光伏组件类型、安装位置、安装方式和色泽的选择,使之成为建筑的有机组成部分。

【条文说明】光伏一体化的建筑设计应与光伏发电系统设计同步进行。建筑设计需要根据选定的光伏发电系统类型,确定光伏组件形式、安装面积、尺寸大小、安装位臵方式,考虑连接管线走向及辅助能源及辅助设施条件,明确光伏发电系统各部分的相对关系,合理安排光伏发电系统各组成部分在建筑中的位臵,并满足所在部位防水、排水等技术要求。

4.1.3 安装在建筑各部位的光伏构件,包括直接构成建筑围护结构的光伏构件,应具有带电警告标识及相应的电气安全防护措施,并应满足该部位的建筑围护、建筑节能、结构安全和电气安全要求。

【条文说明】安装在建筑屋面、阳台、墙面、窗面或其它部位的光伏组件,应满足该部位的承载、保 温、隔热、防水及防护要求,并应成为建筑的有机组成部分,保持与建筑和谐统一的外观。

4.1.4 在既有建筑上增设或改造光伏系统,必须进行建筑结构安全、建筑电气安全的复核,并满足光伏组件所在建筑部位的防火、防雷、防静电等相关功能要求和建筑节能要求。

【条文说明】在既有建筑上增设或改造的光伏系统,其重量会增加建筑荷载。另外,安装过程也会对 建筑结构和建筑功能有影响,因此,必须进行建筑结构安全、建筑电气安全等方面的复核和检验

4.1.5 在既有建筑上增设光伏发电系统时,应根据建筑物的种类分别按照现行国家标准《工业建筑可靠性鉴定标准》GB 50144和《民用建筑可靠性鉴定标准》GB 50292的规定进行可靠性鉴定。

位于抗震设防烈度为6度~9度地区的建筑还应依据其设防烈度、抗震设防类别、后续使用年限和结构类型,按照现行国家标准《建筑抗震鉴定标准》GB50023的规定进行抗震鉴定。经抗震鉴定后需要进行抗震加固的建筑应按现行行业标准《建筑抗震加固技术规程》JGJ 116的规定设计施工。

【条文说明】根据现行国家标准《建筑抗震鉴定标准》GB50023的规定,当需要改变结构的用途和使用环境的现有建筑时,需要进行抗震鉴定。抗震鉴定指对现有建筑物是否存在不利于抗震的构造缺陷和各种损伤进行系统“诊断”,因此其基本内容、步骤、要求和鉴定结论必须依照现行国家标准《建筑抗震鉴定标准》GB50023的要求执行,确保鉴定结论的可靠性。

4.1.6 建筑设计应根据光伏组件类型、安装位置、安装方式,为光伏组件安装、使用、维护和保养等提供承载条件和空间。

【条文说明】一般情况下,建筑的设计寿命是光伏系统寿命的 2~3 倍,光伏组件及系统其他部件在构 造、型式上应利于在建筑围护结构上安装,便于维护、修理、局部更换。为此建筑设计不仅要考虑地震、风荷载、雪荷载、冰雹等自然破坏因素,还应为光伏系统的日常维护,尤其是光伏组件的安装、维护、日常保养、更换提供必要的安全便利条件。

4.1.7 建筑设计应符合《建筑设计防火规范》GB 50016及《高层民用建筑设计防火规范》GB 50054的规定。

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4.2 规划设计

4.2.1 安装光伏系统的建筑,主要朝向宜为南向或接近南向。

【条文说明】根据我国的地理条件,建筑单体或建筑群体朝南可为光伏系统接收更多的太阳能创造条件。

4.2.2 安装光伏系统的建筑不应降低建筑本身或相邻建筑的建筑日照标准。

【条文说明】安装光伏系统的建筑,建筑间距应满足所在地区日照间距要求,且不得因布臵光伏系统而降低相邻建筑的日照标准。

4.2.3 应合理规划光伏组件的安装位置,避免建筑周围的环境景观与绿化种植遮挡投射到光伏组件上的阳光。

【条文说明】在进行建筑周围的景观设计和绿化种植时,要避免对投射到光伏组件上的阳光造成遮挡,从而保证光伏组件的正常工作。

4.2.4 应对光伏构件可能引起的二次辐射光污染对本建筑或周围建筑造成的影响进行预测并采取相应的措施。

【条文说明】建筑上安装的光伏组件应优先选择光反射较低的材料,避免自身引起的太阳光二次辐射 对本栋建筑或周围建筑造成光污染。

4.3 建筑设计

4.3.1 应合理确定光伏系统各组成部分在建筑中的位置,并满足其所在部位的建筑防水、排水和保温隔热等要求,同时便于系统的检修、更新和维护。

【条文说明】建筑设计应与光伏系统设计同步进行。建筑设计根据选定的光伏系统类型,确定光伏组件形式、安装面积、尺寸大小、安装位臵方式;了解连接管线走向;考虑辅助能源及辅助设施条件; 明确光伏系统各部分的相对关系。然后,合理安排光伏系统各组成部分在建筑中的位臵,并满足所在部位防水、排水等技术要求。建筑设计应为光伏系统各部分的安全检修、光伏构件表面清洗等提供便利条件。

4.3.2 直接以光伏组件构成建筑围护结构时,光伏组件除应与建筑整体有机结合、与建筑周围环境相协调外,还应满足所在部位的结构安全和建筑围护功能的要求。 4.3.3 建筑体型及空间组合应为光伏组件接收更多的太阳光创造条件,光伏组件的安装部位应避免受景观环境或建筑自身的遮挡,并宜满足光伏组件冬至日全天有3h以上建筑日照时数的要求。

【条文说明】光伏组件安装在建筑屋面、阳台、墙面或其他部位,不应有任何障碍物遮挡太阳光。光 伏组件总面积根据需要电量、建筑上允许的安装面积、当地的气候条件等因素确定。安装位臵要满足冬至日全天有 3h 以上日照时数的要求。有时,为争取更多的采光面积,建筑平面往往凹凸不规则,容易造成建筑自身对太阳光的遮挡。除此以外,对于体形为 L 型、└┘型的平面,也要注意避免自身的遮挡。

4.3.4 建筑设计应为光伏系统的安装、使用、维护、保养等提供条件,在安装光伏组件的部位应采取安全防护措施。

【条文说明】一般情况下,建筑的设计寿命是光伏发电系统寿命的2倍~3倍,光伏组件及系统其他部件在构造、型式上需利于在建筑围护结构上安装,便于维护、修理、局部更换。为此,建筑设计需为光伏发电系统的日常维护,尤其是光伏组件的安装、维护、日常保养、更换提供必要的安全便利条件。

4.3.5 光伏组件不应跨越建筑变形缝设置。

【条文说明】建筑主体结构在伸缩缝、沉降缝、防震缝的变形缝两侧会发生相对位移,光伏组件跨越

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变形缝时容易遭到破坏,造成漏电、脱落等危险。所以光伏组件不应跨越主体结构的变形缝,或应采用与主体建筑的变形缝相适应的构造措施。

4.3.6 光伏组件不应影响安装部位的建筑雨水系统设计。

【条文说明】光伏组件不应影响安装部位建筑雨水系统设计,不应造成局部积水、防水层破坏、渗漏等情况。

4.3.7 光伏组件的构造及安装应考虑通风降温措施,保证光伏电池温度不高于85℃。

【条文说明】安装光伏组件时,应采取必要的通风降温措施以抑制其表面温度升高。一般情况下,组件与安装面层之间设臵 50mm 以上的空隙,组件之间也留有空隙,会有效控制组件背面的温度升高。

4.3.8 多雪地区建筑屋面安装光伏组件时,宜设置便于人工融雪、清雪的安全通道。

【条文说明】冬季光伏组件上的积雪不易清除,因此在多雪地区的建筑屋面上安装光伏组件时,应采取融雪、扫雪及避免积雪滑落后遮挡光伏组件的措施。如采取扫雪措施,应设臵扫雪通道及人员安全保障设施。

4.3.9 平屋面上安装光伏组件应符合以下要求:

1 光伏组件安装宜按最佳倾角进行设计;应考虑设置维修、人工清洗的设施与通道;

2 光伏组件安装支架宜采用可调节支架,包括自动跟踪型和手动调节型; 3 支架安装型光伏方阵中光伏组件的间距应满足冬至日不遮挡太阳光的要求;

4 在建筑屋面上安装光伏组件,应选择不影响屋面排水功能的基座形式和安装方式;

5 光伏组件基座与结构层相连时,防水层应包到支座和金属埋件的上部,并在地脚螺栓周围作密封处理;

6 在屋面防水层上安装光伏组件时,若防水层上无保护层时,其支架基座下部应增设附加防水层;

7 直接构成建筑屋面面层的建材型光伏组件,除应保障屋面排水通畅外,安装基层还应具有一定的刚度。在空气质量较差的地区,还应设置清洗光伏组件表面的设施;

8 光伏组件周围屋面、检修通道、屋面出入口和光伏方阵之间的人行通道上部应铺设屋面保护层;

9 光伏组件的引线穿过屋面处应预埋防水套管,并作防水密封处理。防水套管应在屋面防水层施工前埋设完毕。

【条文说明】屋面上安装光伏组件应符合以下要求:

1 在太阳高度角较小时,光伏方阵排列过密会造成彼此遮挡,降低运行效率。为使光伏方阵实现高效、经济的运行,应对光伏组件的相互遮挡进行日照计算和分析。

2 采用自动跟踪型和手动调节型支架可提高系统的发电量。自动跟踪型支架还需配臵包括太阳辐射测量设备、计算机控制的步进电机等自动跟踪系统。手动调节型支架经济可靠,适合于以月、季度为周期的调节系统。

3 屋面上设臵光伏方阵时,前排光伏组件的阴影不应影响后排光伏组件正常工作。另外, 还应注意组件的日斑影响。

4 在建筑屋面上安装光伏组件支架,应选择点式的基座形式,以利于屋面排水。特别要避免与屋面排水方向垂直的条形基座。

5 光伏组件支座与结构层相连时,防水层应包到支座和金属埋件的上部,形成较高的泛水,地脚螺栓周围缝隙容易渗水,应作密封处理。

6 支架基座部位应做附加防水层。附加层宜空铺,空铺宽度不应小于 200mm。为防止卷材防水层收头翘边,避免雨水从开口处渗入防水层下部,应按设计要求做好收头处理。卷材防水层应用压条钉压固定,或用密封材料封严。

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