世紀洪雨光伏屋頂系統
世紀洪雨光伏屋頂技術介紹
世紀洪雨數十名廠區科研人員在經過數年的辛苦研究與刻苦試驗，終于在2010年成功推出了建材行業環保型光電能轉換產品——光伏屋頂技術系統.
光伏屋頂技術實際應用圖（1）
光伏屋頂技術實際應用圖（2）
一、光伏屋頂技術的概況
1、什么是光伏屋頂技術
簡單說來，光伏屋頂就是利用安裝在建筑物頂部的光伏組件（太陽能電池）將光
能轉換為電能，供用電器使用。
2、光伏技術如何與建筑相結合
光伏與建筑的結合有如下兩種方式，都可以通過逆變器、控制裝置等成發電系統。
（1）一種是建筑與光伏系統相結合，把封裝好的的光伏組件（平板或曲面板）安裝在居民住宅或建筑物的屋頂上，組成光伏發電系統。（如下圖）
（2）另外一種是建筑與光伏器件相結合，是將光伏器件與建筑材料集成化，即光伏建筑一體化（BIPV），如將太陽能光伏電池制作成光伏玻璃幕墻、太陽能電池瓦、太陽能防水卷材等，集實用與裝飾美化為一體，達到節能環保效果，是今后的發展光伏建筑一體化的趨勢。
自產品推出以來，受到了工程市場的考驗與贊賞，對于房屋的公共用電及電取暖、洗澡、大型寫字辦公區的用電都做了十分重要的貢獻。對于物業而言，不但方便管理而且省去長期用電及電費上漲的煩惱。光伏屋頂系統只需一次性消費就能讓用電長期免費，節約資金的同時用省電利民、無任何污染，是最好的環保節能系統。
以下為光伏工程系統的應用照片，足以說明光伏系統十分受到社會的青睞
光伏系統應用于曲面屋頂
應用車庫頂板
3、光伏屋頂系統的分類
光伏屋頂系統分為兩個大類：并網光伏屋頂系統與離網光伏屋頂系統
（1）、什么是并網光伏屋頂系統：
并網光伏屋頂系統由光伏組件、并網逆變器、控制裝置組成。光伏組件將太陽能轉化為直流電能，通過并網逆變電源將直流電能轉化為與電網同頻同相的交流電能供給負載使用并饋入電網。
并網光伏屋頂系統分類 ：
根據設備及安裝情況來劃分，可分為集中式和分布式兩種；
① 集中式并網發系統電簡介
這種并網方式適合于在建筑物上安裝朝向相同且規格相同的光伏陣列，在電氣設計時，采用單臺逆變器集中并網發電方案實現聯網功能。
優點：結構簡單，施工方便；
缺點：逆變器出現故障則系統無法工作無法充分利用太陽能
集中式并網發電示意圖
② 分布式并網發電
這種并網方式適合于在建筑物上安裝不同朝向或不同規格的光伏陣列，在電氣設 計時，可將同一朝向且規格相同的光伏陣列通過單臺逆變器集中并網發電，采用多臺逆變器分布式并網發電方案實現聯網功能。
優點：可充分利用太陽能當一路逆變器出現故障，其它部分仍可使用。
缺點：安裝調試相對復雜。
分布式并網光伏屋頂系統示意圖
根據是否允許向公用電網逆向發電來劃分，分為可逆流并網系統和不可逆流并網系統；
可逆流低壓并網發電示意圖
不可逆流并網示意圖
根據輸出可分為單相和三相并網系統，在此不做示意圖。
（2）、什么是離網光伏屋頂系統：
離網光伏屋頂系統由光伏組件、逆變器、控制裝置、蓄電池組成。以光伏電池板為發電部件，控制器對所發的電能進行調節和控制，一方面把調整后的能量送往直流負載或交流負載，另一方面把多余的能量送往蓄電池組儲存，當所發的電不能滿足負載需要時，控制器又把蓄電池的電能送往負載。蓄電池充滿電后，控制器要控制蓄電池不被過充。當蓄電池所儲存的電能放完時，控制器要控制蓄電池不被過放電，保護蓄電池。蓄電池可以貯能，以便在夜間或陰雨天保證負載用電。
離網系統是獨立的供電系統，其特點是必須使用蓄電池儲能，在電能不足時通過電路切換，將負載切換由市電供電。離網系統的逆變器與并網系統的逆變器雖然原理近似，但存在較大差別。
離網光伏屋頂系統示意圖
4、太陽能光伏建筑的優點
從建筑、技術和經濟角度來看，太陽能光伏建筑有諸多優點：
（1）可以有效地利用建筑物屋頂和幕墻，無需占用土地資源，這對于土地昂貴的城市建筑尤其重要；
（2）可原地發電、原地用電，在一定距離范圍內可以節省電站送電網的投資。對于聯網系統，光伏陣列所發電力既可供給本建筑物負載使用，也可送入電網；
（3）光伏發電系統在白天陽光照射時發電，該時段也是電網用電高峰期，從而舒緩高峰電力需求；
（4）光伏組件一般安裝在建筑的屋頂及墻的南立面上直接吸收太陽能，可降低了墻面及屋頂的溫升；
（5）并網光伏發電系統沒有噪音、沒有污染物排放、不消耗任何燃料，綠色環保。
此外，光伏屋頂技術按與建筑材料搭建分類還可分為：
（1）、建材型：太陽能電池與建筑材料復合在一起成為不可分割的建筑構件或建筑材料。
（2）、構件型：指與建筑構件組合在一起或獨立成為建筑構件的光伏構件。
（3）、安裝型：指在平屋頂上安裝、坡屋面上順坡架空安裝以及在墻面上與墻面平行安裝等形式。在此，不做詳細介紹。
二、光伏屋頂技術系統詳細介紹
1、在具體了解光伏屋頂技術系統之前，先了解以下名詞術語：
u光伏組件：即太陽能光伏電池；
u光伏陣列：由單個光伏電池通過串并聯方式排列組成；
u逆變器：將直流電轉換為交流電的設備；
u并網器：并網系統中用的逆變器，也叫并網逆變器；
u匯流器（匯流箱）：將多組光伏電池的輸出匯集；
u負載：分為直流負載、交流負載；
u輸出波形：逆變器輸出有方波和正弦波2種，目前輸出方波的很少，基本都為正弦波。
光伏屋頂系統結構演示圖
2、光伏屋頂技術主要組成部分
o建材； □ 光伏組件（太陽能電池）； □ 逆變器(并網器)；
o控制器； □蓄電池
（1）、光伏屋頂可使用建材
瓦、磚、防水卷材、玻璃、不銹鋼均可運用于光伏屋頂。
其中，防水卷材適合類型有：TPO 、EPDM （三元乙丙橡膠）、PVC、改性瀝青卷材。對于前三類高分子卷材，可用膠直接將光伏組件與卷材冷粘貼，操作簡單、便利；與改性瀝青的粘接有待實驗。
此示意圖為電池與TPO卷材直接粘和
（2）、光伏組件
太陽能電池根據所用材料的不同可分為：硅太陽能電池、多元化合物薄膜太陽能電池、聚合物多層修飾電極型太陽能電池、納米晶太陽能電池、有機太陽能電池，其中硅太陽能電池是目前發展最成熟的，在應用中居主導地位。
硅太陽能電池分晶體硅、非晶體硅2類晶體硅電池厚，薄膜電池屬于非晶硅，不足晶體硅太陽電池厚度的1/100，這就大大降低了制造成本，增加了用途。
尤尼索拉柔性三結薄膜電池結構示意圖
（主要參數：額定功率（Wp）、熱轉化率（%）、工作電壓（V）、工作電流（A）、最大輸出電壓、電池組重量（KG/M）、厚度（mm）；適用條件：安裝溫度10°C—40°C，屋頂最高溫度不超過85°C）
光伏組件示意圖
（3）、逆變器
從技術上來說，逆變器屬技術成熟的產品，不論大小功率逆變器，早已在電子產品中廣泛應用，如通信電源、UPS（不間斷電源uninterruptible power supply）等。隨著風力發電、太陽能發電技術的發展、應用的推廣，逆變器成為風、光發電系統中必不可少的一環，早已實現大規模應用，我國此類產品的生廠家也很多，合肥陽光等國內知名品牌，產品經過市場檢驗，技術過關，性能可靠。
逆變器與光伏組件的匹配：主要考慮輸入電壓范圍、最大輸入電流、輸入功率等。
（4）、控制器
有的廠商產品中，控制器與逆變器是一體的，尤其在并網系統中。在離網系統中往往設計單獨的控制器，由于離網系統僅供直流負載時不需要逆變器。
并網系統中控制器主要功能為電流監控、系統保護、通訊等，離網系統中控制器還多加了對蓄電池的控制功能，如充放電管理，電路切換等。
（5）、蓄電池
常用電池為鉛酸免維護電池，單個電池電壓為12伏，可根據需要串并聯。
小結：
以上各組成部分在構成光伏屋頂系統應用方面并無問題，國內外均有大量工程應用實例。在使用壽命上，上面5個部分卻存在較大差別。卷材類壽命在20年以上，高分子卷材如：TPO、EPDM等理論上壽命可達50年左右。光伏組件的壽命理論值也有30--50年。但逆變器及控制器均屬電子類產品，使用壽命一般只能達到5—10年，且發生故障的幾率遠大于卷材和光伏組件。普通蓄電池的壽命為5年左右，高性能的可達到十年，與使用環境、充放電次數及日常維護有關。因此，每隔一定年限，系統就要進行一次改造、更新。
三、相關標準及政策
相關標準：
ØGB/T 19939-2005 光伏系統并網技術要求
ØGB/T 20046-2006 光伏（PV）系統電網接口特性（IEC 61727:2004,MOD）
ØGB/Z 19964-2005 光伏發電站接入電力系統技術規定
ØGB/T 2423.1-2001 電工電子產品基本環境試驗規程試驗A：低溫試驗方法
ØGB/T 2423.2-2001 電工電子產品基本環境試驗規程試驗B：高溫試驗方法
ØGB/T 2423.9-2001 電工電子產品基本環境試驗規程試驗C：設備用恒定濕熱試驗方法
ØGB 4208 外殼防護等級（IP 代碼）（equ IEC 60529:1998）
ØGB 3859.2-1993 半導體變流器應用導則
ØGB/T 14549-1993 電能質量公用電網諧波
ØGB/T 15543-1995 電能質量三相電壓允許不平衡度
相關補貼政策：
財政補貼將重點支持太陽能光電建筑一體化安裝且發電主要用于解決建筑用能的項目，從項目類型上與上文提到的建筑材料搭建分類相同，在此不重申。
附加：
財建[2009]129 號文件——關于印發《太陽能光電建筑應用財政補助資金管理暫行辦法》
在實際項目申報是重點專注以下幾點：
（1）安裝類型和補貼對應的補貼標準
o項目安裝類型補貼標準
o建材型：太陽能電池與建筑材料復合在一起成為不可分割的建筑構件或建筑材料。
o不超過20 元/瓦
o構件型：指與建筑構件組合在一起或獨立成為建筑構件的光伏構件。
o不超過20 元/瓦
o與屋頂、墻面結合安裝型：指在平屋頂上安裝、坡屋面上順坡架空安裝以及在墻面上與墻面平行安裝等形式。
o不超過15 元/瓦
o（2）優先支持項目
o已出臺并落實光電發展扶持政策的地區項目；
o并網式太陽能光電建筑應用項目；
o太陽能光伏組件與建筑物實現構件化、一體化項目；
o學校、醫院、政府機關等公共建筑應用光電項目。