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1 工程概況

天津?qū)儆谂瘻貛У貐^(qū)，年平均氣溫為 11. 5℃，通過國家氣象局最近 10 年的日照統(tǒng)計數(shù)據(jù)可知，天津的年均日射量為4. 073k W·h /m2、年日照時間為2 778h、年平均日照率為 63% 。因此，采用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)是可行的。

中新天津生態(tài)城公屋展示中心工程位于天津市中新天津生態(tài)城 15 號地公屋項目內(nèi)。總建筑面積 3 467m2，其中地上兩層，3 013m2; 地下一層，454m2，建筑總高度 15m。建筑功能一部分為公屋展示、銷售; 另一部分為房管局辦公和檔案儲存。本工程的設(shè)計目標(biāo)為零能耗的綠色公共建筑。通過被動式設(shè)計使建筑物耗能達(dá)到合理的極限，通過主動式設(shè)計提高設(shè)備能源使用效率，預(yù)估年建筑能耗約為252. 8k W·h /a，單位面積建筑能耗約為 72. 9k W·h / ( m2·a) 。建筑效果如圖 1 所示。


2 光伏發(fā)電系統(tǒng)總體框架

裝設(shè)光伏組件的區(qū)域主要包含: 屋頂弧形架構(gòu)區(qū)、屋頂東西兩側(cè)三角區(qū)、建筑東南側(cè)停車棚和西南側(cè)停車棚頂部。采用高轉(zhuǎn)換效率HIT 型光伏組件，尺寸為 798～1 580mm，峰值功率為 210Wp，組件轉(zhuǎn)換效率為16.7% ，電池轉(zhuǎn)換效率為 18.9% ，重量約15kg，總裝機容量292.95kWp，總發(fā)電量約295MW·h/a，高于年建筑能耗12.3% ，預(yù)計可達(dá)到建筑零能耗的目標(biāo)。光伏發(fā)電系統(tǒng)與市電并網(wǎng)運行，多余的光伏電能反饋到市電電網(wǎng)。設(shè)置有648k W 的鋰電池儲能裝置，用于平滑光伏饋電功率，并為較重要負(fù)荷提供備用電源。

本項目作為零能耗建筑，光伏發(fā)電全年的發(fā)電量應(yīng)大于負(fù)荷能耗的 10% 以上。但天津?qū)偃A北地區(qū)，季節(jié)差異較大，夏季及春秋季，光伏發(fā)電量大于負(fù)荷用電量; 冬季，光伏發(fā)電量小于負(fù)荷用電量。通過光伏發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)技術(shù)措施，即可實現(xiàn)從電網(wǎng)取電，也可向電網(wǎng)饋電的并網(wǎng)形式。即: 夏季及春秋季多余的電量饋向電網(wǎng)，冬季從電網(wǎng)取電。一年的光伏發(fā)電總量大于建筑能耗的總量，從而真正實現(xiàn)零能耗建筑。
在此并網(wǎng)系統(tǒng)中，主要依據(jù)兩方面來確定蓄電池的容量，一方面為智能控制系統(tǒng)工作站、計算機網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、服務(wù)器及對外窗口辦公計算機提供 2h 的應(yīng)急電源，另一方面為了穩(wěn)定光伏發(fā)電上網(wǎng)的相對恒功率輸出的需要，取兩者中的較大容量，最終確 定 為648k Wh。光伏發(fā)電系統(tǒng)框圖見圖 2。