光伏建筑一体化工程设计与应用

本书以国家、行业近期新颁布的光伏并网发电相关系列设计标准和规范为依据，涵盖了光伏建筑一体化、光伏并网电气系统设计、系统接入电网方案、方阵设计、直流和交流电气设备选型、光伏直流系统保护、计量与监测、安全防护、安装型（BAPV）和集成型光伏建筑（BIPV）设计等方面的具体内容。
全书以光伏建筑一体化中的光伏并网电气系统设计所涉及的环节内容为剖析对象，详细分析讲解了光伏发电标准、系统可研和规划、并网接入方案、工程计算、并网技术要求、电气系统设计、安全系统设计、设备选型等部分有管的设计规范、设计要求、设计计算、设计方法和设计内容，很后给出了BAPV和BIPV中光伏应用的设计和安装相关内容。

前言
第一章绪论
第一节光伏并网发电系统的发展现状
一、国外光伏并网发电系统的发展现状
1.发展历史
2.全球光伏市场
二、国内光伏并网发电的发展现状
1.国内光伏发展历程
2.快速发展期
3.首度调整期
4.爆发式回升期
5.产业剧烈调整期
6.产业逐渐回暖期
第二节国内光伏政策
一、推进光电建筑应用
二、金太阳示范工程
1.金太阳示范工程的内容
2.支持项目
3.政策文件
4.电价
三、光电建筑一体化
1.申报项目类型
2.补助标准
3.申报主体
4.申报条件
5.技术要求
第三节光伏并网发电系统的设计标准与规范
一、国外设计标准与规范
二、国内设计标准与规范
第四节光伏并网系统的前期准备
一、电网规划
二、分布式光伏发电并网政策
1.政策
2.申请流程
3.项目业主任务
第二章光伏建筑一体化
第一节光伏建筑一体化发展历程和基本要求
一、发展历程
1.定义
2.光伏建筑一体化的起源
3.国内外应用情况
二、基本要求
1.对光伏方阵与光伏组件的要求
2.安装形式
3.设计要求
第二节光伏建筑一体化分类
一、按安装方式分类
1.建材型光伏系统
2.建筑构件型光伏系统
3.安装型光伏系统
二、按并网方式分类
1.户用离网型光伏发电系统
2.并网型光伏发电系统
三、按发电规模分类
1.小型光伏系统
2.中型光伏系统
3.大型光伏系统
四、按公共连接点接入方式分类
1.可逆接八方式
2.不可逆系统
3.切换型系统
第三节光伏建筑一体化应用
一、屋顶
1.水平屋顶
2.斜屋顶
3.采光屋顶
4.采光天棚
二、幕墙
三、遮阳
四、集成
第四节光伏建筑一体化规划设计
一、资源评估
二、规划设计
三、总体要求
四、建筑设计
五、结构设计
六、支架和基础
七、设计流程
第三章光伏并网电气系统
设计
第一节光伏并网系统设计前期准备
一、太阳能资源分析阶段
1.获取太阳能资源数据
2.太阳能资源数据处理
3.太阳能资源分析
4.太阳能资源辐射形式分析
二、预可行性研究阶段
1.申请开展预可研
2.项目单位组织设计单位编制预可研报告
3.预可研报告内审
4.申请资源配置
三、可行性研究阶段
1.申请开展可研
2.可研报告的编制
3.可研报告的内审
4.取得专题工作及支持性文件
5.可研报告的外审
四、项目核准阶段
1.光伏项目核准必要条件
2.项目申请报告的编制
3.提交核准申请
第二节光伏并网规划设计
一、电网规划
1.流程
2.影响因素
二、容量等级
1.用户电网
2.层次级别
3.容量等级
三、用电负荷
1.城市建筑用电负荷
2.居民用电负荷
3.城市用地负荷密度
4.负荷特性
四、渗透率
1.渗透率计算
2.容量渗透率与能量渗透率
3.逆功率
4.容量渗透率极限
第三节光伏系统并网接入所产生的影响
一、光伏并网关键技术
1.控制功能
2.保护功能
3.并网运行
4.孤岛运行
5.能量管理系统
二、光伏系统接人对配电网的影响
1.电能质量
2.谐波
3.潮流分布
4.短路电流
5.保护装置
6.非正常孤岛
7.系统稳定性
8.配电网络设计、规划和营运
三、效应指标
1.正面效应指标
2.负面效应指标
3.效应指标体系
第四节光伏并网接入电网架构设计
一、电压等级
1.小型光伏发电系统
2.中型光伏发电系统
3.大型光伏系统
二、电网结构模式
1.典型电网结构模式
2.分层分级结构模式
3.中压电网结构模式
4.低压电网结构模式
三、接线方式”
1.主接线
2.配电接线方式
3.含光伏发电系统的配电网结构
第五节光伏并网电气系统设计
一、电气系统构成
1.构成
2.作用
二、并网方式
1.中压并网
2.低压并网
3.用户侧并网
三、电气系统设计
1.光伏方阵的设计
2.汇流系统设计
3.汇流与逆变器的连接
4.光伏并网发电系统
5.汇流并网系统
第四章光伏发电系统接入电网方案
第一节光伏发电系统接入电网要求
一、并网技术要求
1.系统一次方案
2.系统继电保护及安全自动装置
3.系统调度自动化
4.系统通信
5.计量与结算
二、内容和深度要求
1.主要设计内容
2.设计深度
3.接入电压等级
4.运营模式
5.并网方案
第二节光伏发电系统单点接入电网
一、10kV接入
1.统购统销接入公共电网
2.自发自用／余量上网接入用户电网
二、380V接入
1.统购统销
2.自发自用／余量上网接入用户电网
第三节光伏发电系统多点组合接人电网
一、10kV接入用户电网
二、380V／10kV电压接入
1.接入公共电网
2.接入用户电网
三、380V接入
1.接入用户电网
2.接入公共电网
第四节接入电网电气设备
一、接入一次系统
二、电气计算
1.潮流分析
2.短路电流计算
3.无功平衡计算
三、系统对光伏系统的技术要求
1.电能质量分析
2.电压异常时的响应特性
3.频率异常时的响应特性
四、主要设备选择
1.380V主接线
2.10kV主接线
3.变压器容量
4.送出线路导线截面
5.开关设备
五、无功配置
1.380V并网
2.10kV并网
第五节系统继电保护及安全自动装置
一、内容与深度要求
1.主要设计内容
2.设计深度
二、技术原则
三、线路保护
1.380／220V电压等级接入
2.10kV电压等级接入
四、母线保护
1.设置
2.10kV母线保护
3.系统侧变电站
4.380V母线保护
5.其他要求
五、孤岛检测与安全自动装置
1.孤岛检测
2.自动装置
六、其他
1.10kV线路接入公共电网环网柜、开闭所
2.直流电源
3.UPS交流电源
4.逆变器
第六节系统调度自动化
一、内容与深度要求
1.主要设计内容
2.设计深度
3.调度自动化系统配置
二、调度管理
1.10kV接入
2.380V接入
三、远动系统
1.380／220V电压等级接入
2.10kv电压等级接入
3.10kV／380V多点、多电压等级接入
4.系统变电站
四、功率控制
1.设置
2.有功功率控制
3.无功电压控制系统
五、同期装置
六、信息传输
七、安全防护
1.设置
2.安全防护方案
八、对时方式
九、电能质量在线监测
1.10kV电压等级接入
2.380／220V电压等级接入
3.电能质量监测装置
第七节系统通信
一、内容及深度要求
1.主要设计内容
2.设计深度
二、技术原则
1.总体要求
2.通信通道要求
3.通信方式
4.通信设备供电
5.通信设备布置
第八节计量与结算
一、内容与深度要求
1.设计内容
2.设计深度要求
二、技术原则
1.电能计量
2.电能计量装置
3.电能表
4.电能量信息采集终端
5.互感器
6.电能计量柜（箱）
7.计量信息统计与传输
第五章光伏方阵设计
第一节光伏组件
一、晶硅电池种类
1.按结构分类
2.单晶硅
3.多晶硅
4.非晶硅
5.电池比较
二、技术参数
1.输出电压
2.开路电压Uoc
3.峰值电压Upm
4.短路电流Isc
5.峰值电流Ipm
6.峰值功率Pmax
7.转换效率
8.填充因子FF
9.额定工作温度Tn
三、选型
1.应用等级
2.耐火等级
3.技术性能
4.外观要求
5.核心指标
6.其他要求
7.适用程度
四、光伏组件特性
1.输出特性
2.光照强度特性
3.温度特性
4.发电输出功率特征
5.衰减
第二节光伏方阵的计算
一、光伏方阵的连接
1.光伏电池—光伏组件—光伏方阵
2.串联
3.并联
4.串并联
二、光伏组件的特性
1.开路电压
2.短路电流
3.温度系数
三、组件串联计算
1.组件串联的电压匹配
2.串联组件与逆变器的匹配
四、组件并联计算
1.组件并联电流与逆变器匹配
2.组件与安装容量的匹配
3.优选串联组串
第三节光伏方阵的设计
一、方阵设计
1.功能结构
2.电路设计
二、电气设计
1.光伏组串
2.光伏方阵被分成子方阵时的多并联光伏组串
3.采用多MPPT直流输入PCE的光伏方阵
4.串并联结构
第四节光伏方阵的布置
一、温度要求
1.工作温度
2.设计要求
二、角度设计
1.方位角
2.高度角
3.高度角与方位角
4.倾斜角
三、阴影与遮挡
1.影响
2.组件排布方式的影响
3.对逆变器MPPT的影响
4.阴影长度
四、间距
1.排最小间距
2.大力度优惠点距屋顶距离
五、光伏组件衰减
1.分类
2.衰减测试
六、连接损失
1.连接损失
2.连接原则
七、电缆中的电压下降
八、污渍
第五节方阵的连接
一、要求
1.布线
2.安装
3.标准
二、布线环路
1.光伏方阵布线
2.串内布线环路
3.光伏组串布线
4.汇流箱内部连接线安装
5.布线标识
第六章直流电气设备选型
第一节光伏接线盒
一、应用
1.接线盒
2.特性
3.结构
4.技术指标
5.标准条件
6.选用
7.应用
二、种类
1.传统型（晶硅组件系列）
2.封胶密封型光伏接线盒
3.玻璃幕墙专用型光伏接线盒
4.薄膜组件接线盒
5.其他
三、常见故障
1.户外应用
2.防水
3.湿热环境
4.盒体灼热
5.其他
第二节光伏汇流设备
一、汇流设备
1.光伏组串汇流箱（简称光伏汇流箱）
2.光伏方阵汇流柜（简称光伏汇流柜）
3.内部结构
4.分类
5.使用条件
6.技术参数
二、结构与材料
1.结构
2.材料
三、电路的连接
1.电缆要求
2.电缆线径
3.铜母排
四、元器件
1.电涌保护器（SPD）
2.直流断路器与直流隔离开关
3.熔断器
4.防反二极管
5.开关位置的指示和操作方向
6.指示灯和按钮
五、监控模块
1.监控及通信
2.测量精度
六、接地要求
1.接地端子
2.保护接地
3.接地导体
第三节光伏直流配电柜
一、直流配电柜
1.作用
2.结构
3.功能
二、工作原理与接线
1.工作原理
2.接线
三、技术参数
第四节光伏电缆
一、标准
1.光伏专用电缆
2.产品标准
3.TUV标准光伏电缆
4.UL标准光伏电缆
二、型号与参数
1.型号
2.结构
3.性能
4.电缆载流量
5.电缆通过的短路电流
三、选型
1.不可用交流电缆替代直流光伏电缆
2.按照连接部位选型
3.按电缆截面选择
4.光伏电缆绝缘选用
5.直流干线电缆经济选型
第五节光伏连接器
一、光伏直流连接器
1.连接器
2.性能要求
3.作用
4.结构
5.存在的问题
二、光伏直流连接器的应用
1.光伏方阵直流连接器
2.光伏电缆与连接器的连接
3.光伏方阵的连接
三、逆变器交流连接器
1.种类
2.逆变器之间的连接
3.交流连接器接线
四、连接器在光伏并网系统中的应用
第六节逆变器
一、逆变器
1.功能
2.分类
3.结构
4.电路原理
二、技术性能
1.使用条件
2.性能指标
3.电网故障保护功能
4.通信
5.自动开／关机
6.软启动
7.绝缘耐压性
8.外壳防护等级
9.优选功率跟踪（MPPT）控制功能
10.孤岛监测功能
三、应用
1.并网要求
2.逆变器型式
3.集中式逆变器
4.组串逆变
5.微型逆变器
6.电源优化器
7.不同逆变器应用的比较
四、安装
1.安装流程
2.准备
3.安装
4.直流侧接线
5.交流侧接线
6.运行
7.工作模式
五、选型
1.类型选择
2.容量匹配设计
3.MPP电压范围与光伏组件电压匹配
4.优选输入电流与电池组电流匹配
5.转换效率
6.配套设备
7.负载特性
……
第七章交流电气设备选型
第八章光伏直流系统保护
第九章光伏并网系统计量与监测
第十章并网发电系统安全防护
第十一章安装型光伏建筑（BAPV）设计
第十二章集成型光伏建筑（BIPV）设计
参考文献