太陽能光伏幕墻施工技術(shù)

光伏幕墻是玻璃幕墻的一種特殊形式，是以幕墻的形式將光伏組件安裝在建筑物上，使它既具有玻璃幕墻的建筑物圍護結(jié)構(gòu)功能，又可以利用太陽能發(fā)電的雙重用途。本文所述工程中光伏發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)方式采用不可逆流并網(wǎng)發(fā)電，即光伏并網(wǎng)系統(tǒng)所發(fā)的電由本地負(fù)荷消耗，多余的電不允許通過低壓配電變壓器向上級電網(wǎng)逆向送電。光伏幕墻由固定光伏幕墻玻璃板塊鋼結(jié)構(gòu)、帶有太陽能光伏組件的中空玻璃、電纜線槽、直流防雷匯流箱、逆變器、交流配電柜、逆流檢測配電箱光伏并網(wǎng)配電箱、環(huán)境檢測裝置及光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)組成。其工作過程為太陽能光伏組件將太陽輻射能量轉(zhuǎn)換為直流電能，電能通過光伏電纜輸出到匯流箱進(jìn)行并聯(lián)擴流，再由匯流箱輸出到逆變器；由逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，輸出到交流配電柜中，然后由交流配電柜輸出到逆流檢測配電柜中，以防止光伏系統(tǒng)所發(fā)的多余電量通過低壓配電變壓器向

上級電網(wǎng)逆向送電；最后由逆流檢測配電箱輸出到并網(wǎng)配電柜中為負(fù)載供電。光伏幕墻可安裝在建筑物的屋面或向陽面外墻上。由于太陽能光伏發(fā)電不消耗資源且不排放溫室氣體、廢氣和廢水；沒有機械磨損、無噪聲；運行維護管理簡單，可實現(xiàn)無人值守；無須另外占用土地；太陽能又是取之不盡用之不竭的資源，這些優(yōu)點使太陽能光伏發(fā)電成為極具發(fā)展前景的發(fā)電技術(shù)，也是太陽能利用的重要形式。近年來，全球光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，現(xiàn)已成為全球最受重視的新能源發(fā)電技術(shù)。1

工程概況某開發(fā)區(qū)項目所處地區(qū)年平均氣溫為14°C，光伏幕墻置于該工程5號樓屋面，幕墻總建設(shè)面積為27545.4m2，其中光伏幕墻為1600m2（圖1）。共使用帶光伏組件幕墻中空玻璃板塊383塊。圖1

5號樓屋面光伏幕墻外觀2

太陽能光伏幕墻鋼結(jié)構(gòu)光伏幕墻的承重鋼構(gòu)件與普通玻璃幕墻采光頂承重鋼結(jié)構(gòu)基本相同，但由于光伏玻璃板塊比普通玻璃幕墻板塊重量大，所以光伏幕墻的承重鋼構(gòu)件規(guī)格型號及尺寸，必須與設(shè)計相符，以滿足光伏幕墻的承重要求。太陽能光伏幕墻的中空玻璃通過附框，固定在承重鋼結(jié)構(gòu)上（圖2）。圖2

太陽能光伏組件固定3

太陽能光伏幕墻的中空玻璃本工程太陽能光伏組件的中空玻璃構(gòu)造與普通的中空玻璃區(qū)別在于，室外片的太陽能光伏組件是中間夾有光伏電池片的組合玻璃片，由8mm超白鋼化玻璃、228mmPVB與電池片、8mm普通鋼化玻璃、16mm中空腔及室內(nèi)片組成；光伏幕墻玻璃板塊的室內(nèi)片為夾膠玻璃，由8mm普通鋼化玻璃、152mmPVB和8mm普通鋼化玻璃組成（圖3）。圖3

太陽能光伏組件結(jié)構(gòu)示意該工程光伏幕墻中空玻璃板塊尺寸為2083mmx1567mm。每塊太陽能光伏組件玻璃板塊內(nèi)置60片太陽能電池片，通過匯流條串聯(lián)在一起（圖4），每塊太陽能光伏組件玻璃板塊設(shè)置一正一負(fù)出線。

圖4

內(nèi)置60片電池片的光伏組件玻璃板塊4

光伏發(fā)電系統(tǒng)太陽光照下，半導(dǎo)體與金屬組合部位間產(chǎn)生電位差的現(xiàn)象叫做太陽能光伏效應(yīng)，簡稱光伏，在該效應(yīng)作用下，太陽能電池兩端可產(chǎn)生電動勢，將光能轉(zhuǎn)換成電能。本工程為多晶硅太陽能電池片，電壓為0.5V，功率3.5~4.0W，由于一個太陽能電池片只能產(chǎn)生0.5V的電壓，遠(yuǎn)低于實際應(yīng)用所需，故將太陽能電池片串聯(lián)成為太陽能光伏組件，本工程光伏玻璃板塊內(nèi)置60片電池，其理論電壓為30V，實測電壓為33.15V，峰值功率為240W。本工程光伏發(fā)電系統(tǒng)由光伏發(fā)電裝置系統(tǒng)、逆流檢測裝置系統(tǒng)、環(huán)境檢測裝置系統(tǒng)和光伏監(jiān)控裝置系統(tǒng)等4部分組成。光伏發(fā)電裝置系統(tǒng)主要包括太陽能電池組件、太陽能電池方陣、匯流箱、逆變器、交流配電柜、逆流檢測配電柜和光伏并網(wǎng)柜；逆流檢測裝置主要包括互感器、逆流檢測柜；環(huán)境檢測裝置主要檢測風(fēng)速、風(fēng)向、太陽光輻射照度、環(huán)境溫度和太陽能光伏組件溫度；光伏監(jiān)控系統(tǒng)主要監(jiān)控光伏系統(tǒng)的發(fā)電情況、逆變器的運行情況、逆流檢測裝置的情況和環(huán)境檢測裝置的數(shù)據(jù)等。由于應(yīng)用中需要較高的電壓和電流，而單個太陽能光伏組件無法滿足要求，故將20塊內(nèi)置太陽能電池片的光伏幕墻中空玻璃板塊的組件用電纜進(jìn)行串連，形成光伏組串，以提高至所需電壓；然后將太陽能光伏組串用電纜并聯(lián)接入?yún)R流箱以提高至所需電流值，將電壓和電流合理分配達(dá)到最高效率。經(jīng)現(xiàn)場實測，該光伏組串板塊的電壓值為627~666V。光伏匯流箱主要作用是對太陽能光伏組串進(jìn)行一級匯流，并減少光伏電池組串接人到逆變器的連接線數(shù)量，以提高電流，優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高可靠性和可維護性，同時具有直流防雷功能。因此太陽能光伏組串符合要求后，應(yīng)將其正負(fù)極接人光伏匯流箱。逆變器是將太陽電池組件產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為交流電的部件，本工程采用不可逆并網(wǎng)光伏發(fā)電的方式，設(shè)有15kW逆變器5臺，10kW逆變器2臺，其額定交流電壓實測為400V，合計383塊帶組件的光伏幕墻中空玻璃板塊總功率為4x60x383=91.92(kW)，符合設(shè)計要求。光伏發(fā)電系統(tǒng)交流配電柜主要由輸人模塊、輸出模塊、防雷模塊、空氣開關(guān)、電壓表和電流表組成，主要作用為將逆變器產(chǎn)生的交流電能并聯(lián)后輸出，接入并網(wǎng)點，并具有隔離逆變器與電網(wǎng)及交流接地作用。逆流檢測裝置系統(tǒng)主要用于防止光伏發(fā)電系統(tǒng)的多余發(fā)電量進(jìn)入電網(wǎng)，影響電網(wǎng)的電能質(zhì)量。其工作過程為安裝在變壓器低壓側(cè)的CT互感器時刻檢測光伏發(fā)電系統(tǒng)的電流流向，當(dāng)互感器檢測到光伏發(fā)電的電流有流出變壓器低壓側(cè)時，防逆流控制柜立刻會斷開光伏發(fā)電系統(tǒng)，使多余的電量不會流向電網(wǎng)，造成逆流送電。光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)作用是監(jiān)控匯流箱、逆變器、電表和環(huán)境檢測裝置的運行情況，以保證