分布式光伏发电与智能微网的发展_龙文志

形 式光电屋顶 （ 天窗 ）光电屋顶光电幕墙 （ 或窗 ）光电幕墙光电遮阳板光电遮阳板屋顶光伏电站墙面光伏电站光电 LED 幕墙光电 LED 天幕散热光电幕墙 、 屋顶光电光热幕墙 、 屋顶光电光热光冷幕墙顶光伏组件要求透明光伏组件光伏屋面瓦透明光伏组件非透明光伏组件透明光伏组件非透明光伏组件普通光伏组件普通光伏组件LED 光伏组件LED 光伏组件散热光伏组件光热光伏组件光热光冷光伏组件类型集成集成集成集成集成集成结合结合结合或集成结合或集成结合或集成结合或集成结合或集成表 1 光电建筑的 13 种形式建筑要求有采光要求无采光要求透明幕墙非透明幕墙有采光要求无采光要求无无有或无采光均可有或无采光均可有或无采光均可有或无采光均可有或无采光均可分布式光伏发电与智能微网的发展龙文志（ 住房和城乡建设部幕墙门窗标准化技术委员会 ， 100835 ， 北京 ）摘 要 ： 当前分布式光伏发电与智能光伏微网大发展的客观条件已具备 ， 并将进入大发展的时代 。 确保分布式光伏发电工程的质量是当务之急 。 光伏界和建筑界应合力推动分布式光伏发电与智能光伏微网实现产业化 、规模化健康发展 。关键词 ： 分布式光伏发电 ； 智能微网 ； 共网 ； 产业化 ； 规模化 ； 工程质量中图分类号 ： TU 201．5； TU 85 文献标识码 ： B 文章编号 ： 1000-4726 （ 2014） 04- 0294－ 07DEVELOPMENT OF DISTRIBUTED PHOTOVOLTAIC POWER GENERATION ANDINTELLIGENT MICROGRIDLONG Wen－ zhi（ Standardization Technical Committee for Windows and Curtain Walls ，Ministry of Housing and Urban － RuralConstruction ， 100835 ， Beijing ， China）Abstract : There have been objective conditions for fa st development of distributed photovoltaic powergeneration and intelligent photovoltaic microgrid， which will witness a boom era ． At present， the most importantthing is to guarantee the quality of distributed photovoltaic power generation project ．Photovoltaic industry andarchitectural industry should cooperate with each other to promote industrialization and large － scalehealthydevelopment of distributed photovoltaic power generation and intelligent photovoltaic microgrid ．Key words : distributed photovoltaic power generation； intelligent microgrid； grid connection；industrialization ； large － scale； engineering quality收稿日期 ： 2013 － 12－ 28作者简介 ： 龙文志 （ 1937－ ）， 男 ， 湖北武汉人 ， 教授级高级工程师 ， 中国金属结构协会光电建筑委员会专家 ， 主要研究方向为建筑幕墙 、 门窗及屋面 ， e－ mail： lwzxpj ＠ 126． com．太阳能资源丰富 、 分布广泛 ， 太阳能发电技术由于温室气体排放少 、 环境影响小 、 发展潜力大和应用方便 ， 是世界各国普遍关注和重点发展的新兴能源技术之一 。 当前分布式光伏发电大发展的客观条件已具备 ，分布式光伏发电将进入大发展时代 ， 即步入 “ 后碳 ” 时代 。 人类能否可持续发展 ， 能否避免灾害性的气候变化 ， 新兴能源技术将是未来的希望 。1 分布式光伏发电定义分布式光伏发电通常指装机规模较小的小型模块化 、 分散式 、 布置在用户附近 ， 就近发电 、 就近并网 、 就近转换 、 就近使用 、 非外送型的太阳能光伏发电单元 。分布式光伏发电一般实行 “ 自发自用 、 余电上网 、 就近使用 、 电网调节 ” 的运营模式 。 目前应用最为广泛的分布式光伏发电系统是建在建筑物上的光伏发电项目（ 简称光电建筑 ）。 光电建筑的 13种形式如表 1所示 。2 分布式光伏发电现状2．1 国外分布式光伏发电现状国际上分布式光伏发电系统占光伏发电的比例已达到 67%左右 ， 德国 、 美国及日本等主流国家的分布式光伏发电所占比例高达 80% 以上 ； 光伏应用及市场发展最成熟的欧洲 ， 分布式光伏发电应用占有优势 ， 2012年新增装机容量中 ， 地面电站所占比例仅为 28%。 据光伏发电主流国家的经验表明 ， 分布式光伏发电是光伏应用的主流 。2．2 我国分布式光伏发电现状截至 2013年上半年 ， 我国光伏发电累计建设容量已达到 10.77GW， 其 中 大 型 光 伏 电 站 为 5.49GW， 分 布式 光 伏 发 电 系 统 为 5.28GW， 分 布 式 发 电 比 例 约 为建 筑 技 术Architecture Technology第 45 卷第 4 期 2014 年 4 月Vol ．45 No． 4 Apr． 2014· 294·2014 年 4 月 龙文志 ： 分布式光伏发电与智能微网的发展49%， 远低于全球及发达国家所占比例 。为了落实相关政策 ， 9项光伏发电站并网相关标准获批发布 ， 并将分别于 2014年 4月 1日和 2014年 8月 1日正式实施 。 此次获批发布的 9项标准包括 1项国家标准《 光伏发电系统接入配电网检测规程 》（ GB/T 30152—2013） 和 8项能源行业标准 。 该 9项技术标准为光伏电站并网和光伏逆变器运行性能指标评判提供了依据 ， 将促进电网接纳光伏发电的能力 ， 同时保障光伏逆变器并网性能达标 ， 有效推动我国光伏并网装备技术进步 。3 分布式光伏发电发展前景2003～ 2013年是中国光伏行业初期发展 的 10年 ，然而经历 10年发展 ， 所建设的与建筑结合的光伏发电形式仍然过于简单 ， 大部分仅单纯在屋顶上铺设或安装光伏组件 。 光电建筑指安装了光伏系统 ， 利用太阳能发电 ， 为建筑提供电力的建筑物 ， 不是单纯在屋顶或公共设施上安装光伏组件或光热产品 ， 而是光伏与建筑的深度结合 ， 兼顾设计 、 安全和美观等问题 。 中国的光电建筑与国外的光电建筑在概念及意义上存在差别 。由于中国能源分布极为不均衡 ， 西部是能源产出地区 ，东部是能源消费地区 ， 东南沿海需大量电力 ， 这些地区人口稠密 ， 土地资源紧缺 ； 华东 、 华南地区日照不强 ， 弱光时间长 。 而华南腹地 、 西南广大地区多为丘陵 、 山区 ，人口分布不均匀 ， 电网架设成本高昂 ， 且达不到规模经济 ， 在该地区发展大规模光伏发电成本高 、 经济性难以保证 。3．1 分布式光伏发电发展优势光伏产业是我国为数不多的具有国际竞争优势的战略性新兴产业 。 光伏发电是重要的清洁能源 、 新能源和可再生能源 ， 适合在能源消费终端分布式应用 ， 替代燃煤 、 减少污染物排放 ， 能突出治理雾霾 。 据测算 ， 全国建筑物可安装光伏发电约 3亿 kW ， 仅省级以上工业园区就可安装 8000万 kW， 潜力巨大 。 大力发展分布式光伏发电应用 ， 不仅有助于转变能源生产与消费方式 、 优化能源结构 、 防治大气污染 、 建设生态文明 、 打造美丽中国 ， 而且对于保障城镇能源供应 ,支撑新型城镇化建设 ,实现 “ 新城镇 、 新能源 、 新生活 ” 具有重要现实意义 。分布式光伏发电有三个优势 ：（ 1） 电站不占土地 ，适于人口稠密 、 土地资源紧缺地区 ；（ 2） 所发电力可满足建筑物内部基本用电需求 ， 电力传输系统消耗近乎为零 ；（ 3） 独立的分布式光伏电站 ， 无须占用太多电网资源 ， 无须建立自动切换的开关与电网相连接 ， 在华南 、 西南广大丘陵 、 山林地区 ， 无须花费巨资建立电网即可解决当地居民用电问题 。3．2 分布式光伏发电发展前景广阔多元合作投资途径为屋面光伏电站发展提供了空间 。 目前合作范围包括投资方将在合作方的具备安装光伏电池能力的厂房 、 仓库及办公楼屋顶 ， 经改造后能满足安装光伏电池的屋顶建造光伏电站 ; 在拟建及新建的厂房 、 仓库施工设计过程中 ， 应充分考虑光伏设备的技术安装要求 ， 便于建立光伏电站 ;在其他适合安装光伏电池的区域建立光伏电站 。 因此 ， 中国光伏建筑市场前景十分广阔 。 预测 2020～ 2030年我国新建房屋光伏发电可利用面积 154亿 m2， 屋面光伏发电可利用面积约 89亿 m2。 按 100 Wp/m2计算 ， 则可安装 8900亿 Wp。 若中国建 60 个光电城 ， 每个光电城平均 50万个屋顶 ， 则将有 3000万光电屋顶 ； 若中国建 6万个光电社区 ， 每个光电社区平均 1000个屋顶 ， 则将有 6000万个光电屋顶 ； 剩余为散装光电屋顶 。为贯彻落实 《 国务院关于促进光伏产业健康发展的若干意见 》， 有关部门明确核准了光伏发电项目的上网电价 。 2015年已接近国内光伏电站的发电成本价 ，2020年可低于国内光伏电站的发电成本价 。3．3 分布式光伏发电应向建筑工业化发展建筑工业化也称住宅产业化 ， 即要求住宅光伏屋面产业化 、 规模化 。 规模化应用是支持产业化 、 市场化的前提 。 由于分布式光伏发电依赖于规模化发展盈利的技术 ， 须有足够规模才能支持产业化和技术创新 ， 须有足够市场规模才能带动企业的投入 。 制定规模化产业化应用路线是带动光伏屋面发展的关键 。 据了解 ， 某市有意打造 “ 中国光伏应用第一城 ”； 某市的 10万屋顶计划 ， 旨在使 10万个屋顶安装上太阳能发电装置 ； 多地均分别提出了发展计划 。 从十万光伏屋面计划 ， 逐步扩展为百万光伏屋面计划 、 千万光伏屋面计划 ， 从数百户智能微网光伏屋面小区并网 ， 逐步扩展为数千户智能微网光伏屋面社区并网 、 数万户智能微网光伏屋面小城镇并网 。 对于原有住宅楼 、 机关和学校的办公楼以及商业楼等建筑 ， 可在屋顶平台上进行改造 ， 加装太阳能发电系统 ， 建成光伏屋顶 。 光伏屋面规模化发展和产业化步伐及太阳能发电屋顶计划展现了广阔前景 ， 对我国节能和环保具有十分重大战略和实际意义 。 实现中国光伏屋面跨越式发展 ， 必将在我国形成一个新兴的大产业和大市场 。4 从分布式光伏发电到微电网电力系统已形成了一整套 “ 发电 → 输电 → 配电 →用电 ” 的电力建设与使用模式 ， 且符合采用石化能源的特点 。 但是将这套模式照搬到太阳能光伏产业中 ， 尤其· 295·建 筑 技 术 第 45 卷第 4 期是建筑光伏应用中 ， 将明显不符合光伏建筑应用的 “ 三分散 ” 特点 。 阻碍分布式光伏发电获得广泛应用的原因不仅在于分布式发电本身的技术障碍 ， 更在于现有的电网技术仍不能完全适应分布式发电的接入要求 。 由于传统的配电网络形成已久 ， 一般建设配电网络时未考虑接入分布式光伏电源 ， 现有电力网络难以承受大规模分布式电源并入 。 微网的提出 ， 以一组分布式发电为集群分割网络 ， 通过适当管理和控制改善原有网络 ，并协调分布式电源运行 。 现有研究和实践已表明 ， 将分布式光伏发电供能系统以微网形式接入大电网并网运行 ， 与大电网互为支撑 ， 是发挥分布式光伏发电供能系统效能的最有效方式 。 光伏微网发电系统主要包括 ： 光伏组件 、 微网变流器 、 锂电池充放电设备 、 锂电池组 、 锂电池管理系统及能量检测单元等 。在我国发展微电网需针对我国电力系统特点 ， 结合不同区域的具体需求提出针对性解决方案 。 我国的微电网按运行特点主要分为下述两种典型类型 。4.1 城市片区微电网城市片区微电网按居民小区 、 宾馆 、 医院 、 商场及办公楼等进行建设 。 该类微电网在并网运行时主要通过大电网供电 。 而大电网故障时则与之断开进入孤网运行模式 ， 以保证重要负荷的供电可靠性和电能质量 。该类微电网多接在 10 kV 中压配网 ， 容量为 100 kW~10MW 等级 。 城市片区微电网将在中国经济较发达的城市首先发展 ， 这些地区用电需求量较大 ， 部分负荷对供电可靠性要求较高 ， 微电网可提高当地供电服务质量 。 同时 ， 该类地区负荷的日 、 季节性波动均较大 ， 微电网与大电网配合能有效平滑负荷曲线 。 这些地区应大力发展清洁能源发电从而减轻环境压力 ， 同时应适当发展当地可利用的可再生能源发电 ， 建设与建筑物一体化的屋顶太阳能并网光伏发电设施 。4.2 偏远地区微电网该类微电网并网时与外网功率交换较少 ， 基本通过当地微电源供电 ， 而微电网故障时可利用大电网作为启动备用电源 。 该类微电网具有两种形式 ： 农村微电网和企业微电网 。目前我国在农村地区及草原 、 山区等偏远地区仍存在供电问题 ， 这些地区电力需求较低 ， 将电力系统延伸到位成本较大 。 而微电网应用具有地点灵活性 ， 适用于以较低成本利用当地可再生能源为用户供电 。 该类微电网一般接在 400V低压配网 ， 容量在 1~1000 kW， 多用于解决当地用户的用电需求 。 偏远地区可充分利用当地太阳能进行发电 ， 解决偏远地区的供电问题 ， 促进农村城镇化进程 。企业微电网一般接在 10 kV 中压配网甚至更高 ， 容量在 100 kW~10 MW， 一般分布在城市郊区 ， 多利用传统电源满足企业内部的用电需求 。 微电网能满足该类企业对电力安全性和可靠性较高的需求 ， 充分利用回热提高资源利用效率 ， 并为企业降低成本 、 提高效益 。5 智能电网与智能微电网智能电网代表当今世界电力系统发展变革的最新方向 。 所谓智能电网 ， 即在发电 、 输电 、 配电和用电等环节应用新技术 ， 最终实现用电的优化配置和节能减排 。目前 ， 除了我国之外 ， 美国 、 日本等国家也推出了类似计划 。 作为重要的新兴产业之一 ， 智能电网被赋予国家竞争级的战略地位 ， 也是国家新一轮国际竞争的战略制高点 。 智能电网在电网安全运行 、 为用户可靠提供高质量电能前提下 ， 提高能源使用效率 、 减少对环境影响 ， 同时形成新的产业群促进就业 。智能微电网是集微能源 、 负荷 、 能量管理系统为一体的独立微型智能配电系统 。 智能微电网基于先进的信息技术和通信技术 ， 电力系统将向更灵活 、 清洁 、 安全及经济的 “ 智能电网 ” 方向发展 。 智能电网以包括发电 、 输电 、 配电和用电各环节的电力系统为对象 ， 通过不断研究新型的电网控制技术 ， 并将其有机结合 ， 实现从发电到用电所有环节信息的智能交流 ， 系统优化电力生产 、 输送和使用 。在智能电网发展过程中 ， 配电网需从被动式网络向主动式网络转变 。 该网络利于分布式发电的参与 ， 能更有效地连接发电侧和用户侧 ， 使得双方均能实时参与电力系统优化运行 。 微电网先进的控制系统和灵活的运行方式恰好满足了智能电网的要求 ， 并且整合了高比重的可再生能源发电 ， 提高了系统的整体效率和灵活性 ， 是实现主动式配电网的有效方式 ， 是智能电网的重要组成部分 。智能电网的技术框架既包括传统输电系统的模拟和仿真 、 数据采集与监控系统 (SCADA)、 广域测量系统(WAMS) 等 ， 也 包 括 配 电 系 统 的 快 速 模 拟 和 仿 真(DFSM)、 高级配电自动化 (ADO)、 微电网运行和用电系统的高级量测体系 (AMI) 和自动读表 (AMR) 等技术 ， 微电网作为智能电网的配电网核心部分 ， 是智能电网的重要组成部分 。 微电网先进的控制系统和灵活的运行方式恰好满足了智能电网的要求 ， 并且整合了高比重的可再生能源发电 ， 提高了系统的整体效率和灵活性 。两者之间既互相联系又有所区别 ， 具有安全 、 可靠 、 经济 、 灵活的共同目标 ， 可互相借鉴和促进 。 随着分布式光伏发电发展 ， 众多微电网可组成一个大网络 。 每个微· 296·2014 年 4 月 龙文志 ： 分布式光伏发电与智能微网的发展电网相互连接 ， 同时也能独立存在 ， 从而形成大型智能电网 。5.1 智能微电网系统某公司研发的智能微电网系统以交流母线为基础 ， 由光伏发电为主电源子系统 、 储能子系统 、 能量管理系统 、 光纤通信 、 各类智能开关仪表及负荷组成 ， 智能微电网与大电网通过可控开关连接 ， 每个光伏子系统并网点设置相应容量的蓄电池储能系统 ， 通过双向逆变器与母线连接 ， 各类仪表传感器检测电网 、 发电单元和负载运行数据 ， 将其输送至监控中心 ， 由 EMS能量管理系统控制蓄电池的充放电 ， 监控中心控制整个微电网的运行状态 。智能微电网的应用成功解决了光伏发电不稳定性 ， 改善了光伏电站并网的电能质量 ， 提高了系统带负载能力 ， 减轻了大电网的压力 ， 从而解决了光伏电站并网问题 。随着社会和经济发展 ， 能源需求与短缺已成为尖锐问题 。 特别在城市 ， 电能消耗大 、 建筑物密集 ， 应用房顶的光伏发电尤显重要 。 光伏智能电网能为各种清洁能源的用户双向进行连接 ， 通过现代化网络和先进技术提高能源使用效率 、 提高供电质量和可靠性 。 在城市有众多大楼 、 仓库厂房 、 学校和医院小区等电能用户拥有建筑屋顶 ， 可利用现有的储能 、 光伏逆变器等技术为其实现太阳能供电提供保证 ， 即在屋顶建起了一座小型太阳能 “ 发电厂 ”， 对电网也起到削峰填谷的作用 。5.2 智能微电网的多种模式5.2.1 园区模式在工业园区和大学城等区域 ， 广泛采用光伏屋面太阳能面板 ， 构成园区厂房 （ 校舍 ） 园区 ， 微电网可与主网保持热备用 ， 微电网一般接在 10 kV 中压配网甚至更高 ， 容量在 100 kW~10 MW。 微电网能满足企业对电力安全性和可靠性较高的需求 ， 并充分利用余热有效提高资源的利用效率 。5.2.2 农村模式在农村地区及草原 、 山区等偏远地区适用于以较低成本利用当地可再生能源为用户供电 。 该类微电网一般接在 380 V低压配网 ， 容量在 1~1000 kW 。 偏远地区的可再生能源丰富 ， 可充分利用当地太阳能屋顶光伏电站进行发电 。 例如在西藏 、 青海等省 (自治区 )建设户用屋顶光伏发电系统在我国南沙 、 西沙等海岛建设屋顶光伏发电 ， 光伏和风电系统 ， 对保卫海域 、 提高战士生活条件有显著意义 。5.2.3 城市模式微电网按居民小区 、 宾馆 、 医院 、 商场及办公楼等进行建设 。 该类微电网并网运行于主网 ； 当主网故障时与之断开 ， 进入孤网运行模式以保证重要负荷的供电可靠性和电能质量 。 该类微电网多接在 380 V低压配网中 ， 容量为 10~1 000 kW等级 。 该类地区负荷的日 、 季节性波动均较大 ， 微电网与大电网配合 ， 能有效平滑负荷曲线 。5.3 光伏微电网共网新技术光伏微电网共网新技术 ， 即光伏微电网系统的光伏电力和市政电力共同向负载供电 ， 当光伏电力不足或没有时 ， 由市政电力作为系统基础供电向负载供电 。共网是与市政电网连接 、 不向市政电网馈电的并网连接方式 。 共网逆变装置是将太阳能电池发出的直流电转换成与所连接的市政电网电压相位一致的交流电 ， 并只向负载供电 ， 绝不向市政电网馈电的设备 。 在共网应用模式下 ， 共网逆变装置保证光伏电力不向市政电网馈电的现象称之为零逆流 。 共网应用模式是崭新的光伏应用模式 ， 它特别适合在大量分散的建筑上建设太阳能电池板 ， 所得到的光伏电力就地使用 ， 而市政电力作为备电 (实际是基础电力 )保证系统负载在光伏电力不足或没有时正常用电 。 与离网系统相比 ， 省掉了大量蓄电池 ;与不可逆流的并网系统相比 ， 不仅解决了电力系统对电网安全运行的问题 ， 还减少了 “ 一点并网 ” 所造成的系统效率损耗 ， 提高了太阳能使用效率 ，降低了系统投资和系统维护成本 。共网应用模式与用户侧并网应用方式的相同点是 ： 光伏电力与市政电网连接共同向负载供电 ， 系统保证光伏电力即发即用优先使用 。 共网应用模式与并网应用方式的最大区别是 ： 系统采用设备本质安全 ， 零逆流光伏共网逆变装置使光伏电力与市政电网在用户侧共同构成配电网向负载供电 ， 系统中光伏电力不应向市政电网馈电 。 这是一种不影响市政电网正常运行的太阳能光伏应用新模式 。由于共网控制逆变装置的零逆流控制功能彻底解决了光伏电力与市政电网共网应用时对市政电网安全运行的影响 ， 彻底解决了电力系统对光伏电力共网应用影响电网安全的担心 ， 因此打开了建筑光伏应用的大门 。 就可在一座建筑或一个建筑群 ， 甚至一座城市的建筑光伏应用中 ， 采用这种 “ 共网控制装置 ” 与光伏电池板组成若干个规模合适的光伏微电子网 ， 实现光伏电力就地即发即用 。 当光伏电力不足时 ， 系统由市政电力补充供电 ； 当光伏电力超过负荷用电或发生市电失电时 ， 共网控制装置可保证光伏电力绝不向市政电网发生逆向功率 ， 保证市政电网的安全运行 。采用光伏微电网共网应用新技术带来系统建设的· 297·建 筑 技 术 第 45 卷第 4 期“ 三低一高 ” :系统损耗降低 、 系统技术难度降低 、 系统建设投资降低 、 系统效率提高 。 在各类建筑上 ， 将太阳能变为光伏电力来使用带来了低成本高效率的可能 。随着太阳能光伏电池技术的发展 ， 将会使光伏应用直接灵活方便地进入每户家庭 。6 智能微电网模式实例6.1 园区模式6.1.1 光热建筑一体化湘潭九华山工业屋顶集中式供热 +阳台栏板分散式供热 （ 图 1）。 集热板面积为 542.4 m2， 实际应用面积为24 400 m2， 供应人数为 1 000人 ， 设计水量为 30 t， 辅助热源为空气源热泵 。6.1.2 光伏建筑一体化呼 吸 式 光 伏 幕 墙 （ 图 2）： 热 通 道 通 风 保 温 隔 热系统 。电池类型为非晶薄膜 ， 电池板面积为 696 m2， 装机容量为 54.6 kWp， 发电效率为增加 10%。电网系统为连入厂区内智能微电网 。6.1.3 太阳能冷热电联产全 年 中 的 5 ~9 月 份 是 制 冷 模 式 ； 全 年 中 的 l，2， 11， 12月份是供暖模式 ； 全年中的 3， 4， 10 月份是过渡季节 。 太阳能冷热电联产系统可提供生活热水 。6.1.4 智能微电网和微能网热回收型建筑微能网系统见图 3。6.2 城市模式到 “ 十二五 ” 末期 ， 锦州将打造出千亿光伏产业 ， 建成中国光伏之都 。 计划 3年内在全市大型公共建筑 、 商业建筑 、 工业建筑 、 农业大棚和满足条件的住宅小区 、农村 ， 以及雨篷 、 长廊 、 凉亭 、 公交站亭 、 路灯 、 体育场看台 、 农业大棚 、 道路 、 广场和草坪等灯光照明等全面推进建筑光伏 ， 建设一座超大型城市级分布式微电网光伏电站 。 本项目采用一种光伏微电网共网应用新技术 ，使集合众多建设在分散建筑上的由光伏组件形成的光伏方阵可安装于屋面 ， 形成采光顶 、 金属屋面 、 瓦屋面构造 ； 可安装于墙面 ， 形成幕墙和窗的构造 ； 可安装于遮阳或阳台 ， 形成遮阳或阳台的构造 ， 从而使光伏方阵既具有建筑功能 ， 又具有发电功能 。 这使光伏微电网构成城市级超大型光伏电站成为可能 。 即在凡有条件的大型建筑上建设分散的光伏电站实现即发即用 。 市电作为基础用电保证用户用电设备的正常用电 ， 系统采用共网控制逆变装置 ， 保证光伏电力在任何情况下不会发生向市电网络任何逆向功率 ， 充分保证市电网络运行安全 。分散建设在各个建筑上的微电网统一采用模块化管理 ， 由建设在城市中心的 “ 城市级分布式光伏电站管理中心 ” 实施各微电子网的在线监测与集中管理 ， 形成名副其实的分布式微电网光伏电站系统 。7 确保分布式光伏工程的质量据了解 ， 目前中国建成的 200个分布式光伏工程看 ， 由于设计造成的问题占 9%， 施工安装占 8%， 关键设备质量问题 （ 包括组件 、 逆变器 、 汇流箱 ） 占 50% ， 运营和维护问题占 33%。 目前国内光伏电站的质量问题主要为前期设计缺陷和后期施工不到位所造成 。 107项光伏建筑和光伏电站 ， 其中小于 10 MW的约 73项 ， 大于10 MW约 24项 。 不良的光伏屋面设计会导致光电屋面倒坍 、 掀翻和破裂 （ 图 4， 5）。 光伏系统在屋面的安装较图 1 湘潭九华山工业园区模式智能微电网图 2 湘潭九华山工业园区模式 LED 晶体硅光伏幕墙图 3 多种能源集成 、 热回收型建筑微能网系统· 298·2014 年 4 月 龙文志 ： 分布式光伏发电与智能微网的发展为混乱 ， 无论是对系统效率还是对建筑自身功能均造成了负面影响 。 安装存在的问题主要包括 ： 破坏屋面防水 、 阻碍屋面排水 、 倾角设置不当 、 通风散热不好 、 灰尘积雪清理困难等 。 因此光伏屋面建筑一体化应用要确保质量 ， 为了适应光伏屋面应用飞速发展的形势 ， 保证光伏屋面应用健康发展 ， 确保光伏屋面工程质量 ， 加强光电屋面的结构设计电学设计是当务之急 。国内某光伏屋面采光带 (图 6)共铺设 3 600块钢化玻璃 ， 使用德国 1 200 mm× 600 mm CIS(铜铟镓硒 )太阳电池组件 ， 竣工后不久产生了屋顶漏雨 、 光电板镀层脱落 、 玻璃自爆等事故 。国内光伏电站的质量问题所涉及的主要因素有 6个方面 ， 即设计 、 施工人员 、 机械设备 、 建筑材料 、 工艺方法 、 工程环境 。 在电站建设质量管理过程中只要严格细致 ， 认真负责地对这 6个方面进行扎实有效的管理 ，其工程质量就一定能够达到预期目标 。8 结语8.1 应加强建筑工程师再教育培训分布式光伏发电及智能微网发展将使我国建筑学 、 建筑工程师 （ 建筑师 、 建筑结构工程师 、 建筑幕墙工程师 ） 面临前所未有的挑战 。 我国传统的建筑指导方针“ 实用 、 经济 、 美观 ” 将诞生新的内涵 ：“ 实用 ” 将要求大规模在建筑设计中应用各种成熟的太阳能技术 ， 即以太阳能技术 “ 实用化 ” 引领新建筑设计的 “ 实用 ”。 “ 经济 ” 就要求所采用的太阳能利用技术和产品的经济性和高效能 。 “ 美观 ” 则指建筑的审美观要有所变革 ， 阳光 、 太阳能的直接利用或间接利用将成为 “ 建筑自然美 ” 的主流 。 建筑工程师的本质需随之发生变化 ， 再教育培训成为当务之急 。 现有建筑师教材中建筑节能相关内容匮乏 ， 更缺乏太阳能应用知识 ， 讲的是结构 、 质量安全 、 舒适美观 ， 很少涉及节能 、 环保 。 而新时代的分布式光伏发电及智能微网工程师将是建筑学家 、 能源工程师 、 环境专家和生态专家的综合体 ， 他们面临的不但是建筑的美观和功能问题 ， 而且能源环境科学 、 生态学的理论 （ 尤其是如何最大限度利用太阳能 ） 都将成为建筑工程师必要的知识结构组成部分 。 因此 ， 紧迫性的问题之一就是对建筑师进行再培训 、 再教育 。 建筑教育体系要随之发生变革 ， 没有大量合格的分布式光伏发电及智能微网建筑师人才队伍 ， 分布式光伏发电及智能微网的大规模应用就无从谈起 。8.2 光伏界和建筑界应合力推动分布式光伏发电及智能微网健康发展由于分布式光伏发电及智能微网追求高的发电效率之外 ， 需要组件与建筑 （ 功能 、 外观和能源系统 ） 的有机结合 ； 由此需要开发与建筑构件 、 材料 、 能源系统配套的光电建筑构件 、 建筑材料及与建筑材料 、 工程营造相关的工业化安装建筑构造技术 ； 因此需要光伏界和建筑界形成合力 ， 尽快解决与建筑结合的应用配套问题 ， 开发相适应的产品拉动分布式光伏发电及智能微网健康发展 。 光电建筑是太阳能利用中最清洁 、 最有潜力的绿色技术 。 它的推广和普及需要诸多专业技术提供支撑 ： 从材料角度提高光伏电池的转化效率 ， 从机械加工角度改进封装工艺 ， 从电力角度决定并网或独立供电 ， 从管理角度制定产业政策 。 建筑物是光电技术的使用终端 ， 建筑师和工程师是最终各项技术的集成者和决策人 。光伏和光电建筑产业属于高新技术产业范畴 ， 是集合了固体物理学 、 材料学 、 材料工艺 、 机电工程和仪器设备开发等多学科和综合性技术的系统工程 。 目前 ，发达国家已建立了相对完善的技术研发机构 ， 形成了比较完善的产业技术服务体系 。 我国光伏和光电建筑图 4 光伏屋面工程破坏实例图 5 某光伏屋面光电板热击穿图 6 光伏屋面安装示意· 299·建 筑 技 术 第 45 卷第 4 期产业发展相对较晚 ， 研发基础相对较差 ， 人才培养相对滞后 ， 使得制约产业发展的核心技术 、 关键设备未能完全获得突破 ， 仍未完全摆脱 “ 低水平 ” 特征 。 光伏和光电建筑核心技术研发单靠一个企业 、 一个研究所很难突破 ， 须将分散的力量整合起来 。 应明确牵头部门 ， 联合企业 、 科研机构 、 高等院校 ， 构建国家重点试验室 ， 联合开展光伏和光电建筑核心技术研发和产业化推进 ， 制定光伏和光电建筑产业技术规范 、 产业技术标准 ， 规范光伏和光电建筑产业市场 ， 促进企业间的合理 、 有序竞争 。8.3 应由专业人员进行设计 ， 并贯穿整个工程分布式光伏发电及智能微网工程应由专业人员进行设计并贯穿于工程建设的全过程 ， 以提高光伏系统投资效益 。 光伏系统应符合国家现行的民用建筑电气设计规范要求 。 光伏组件形式选择以及安装数量 、 安装位置确定 ， 需要与建筑师配合进行设计 ， 在设备承载及安装固定等方面需要与结构专业配合 ， 在电气 、 通风 、排水等方面需要与设备专业配合 ， 使光伏系统与建筑物本身和谐统一 ， 实现光伏系统与建筑物的良好结合 ，并可保证系统本身的安全性以及使用者的安全性 。 表 2所示为各专业分工合作内容 。分布式光伏发电及智能微网是具有独立电源 、 自我循环的 21世纪新型产业 ， 是建筑概念的拓宽和发展 ，是 21世纪建筑及光伏技术市场的需求 ， 是科学技术发展和人类社会进步的必然 。 分布式光伏发电及智能微网将成为 21世纪最重要的新兴产业之一 。分布式光伏发电及智能微网在中国应对未来能源和气候变化过程中 ， 扮演了一个十分重要的角色 ， 其应用将在节能领域发挥重大作用 。参考文献[1] 张雪松 ． 太阳能光电板在建筑一体化中的应用 ［ J］ ． 建筑 ， 2005， 02．[2] 贾艳刚 ． BIPV设计要点 ［ EB ／ OL］ ． http： ／ ／ wenku ． baidu ． com．[3] Friedrich Sick， Thomas Erge ．Photovoltaics in Buildings ［ M］ ． NewYork： Routledge， 2013 ．[4] 史博士 ． 中国将成为全球第一个光伏发电大规模商业化运营的国家［ N］ ． 中国电子报 ， 2009 － 4－ 24．[5] 李安定 ． 分布式光伏发电技术与微电网 ［ EB ／ OL］ ． http： ／ ／ pan． baidu ．com．[6] 罗多 ． 太阳能光伏一体化典型案例与经济技术分析 ［ C］ ． 光伏建筑一体化推广会论文集 ． 山东威海 ： 光伏建筑一体化推广会 ， 2009 ．[7] 贾宁 ， 邢岩 ， 王欣 ， 等 ． 一种光伏应用新技术 ［ J］ ． 智能建筑电气技术 ，2011， 3．[8] 宿光文 ， 石亚和 ． 基于暂态波光伏发电系统逆功率检测方法研究［ J］ ． 计算机仿真 ， 2012， 3．[9] 龙 文 志 ． 太 阳 能 光 伏 建 筑 一 体 化 ［ J］ ． 建 筑 技 术 ， 2009 （ 40 ）， 9～ 11：835～ 839， 935～ 937， 1030 ， 1031 ．表 2 各专业分工合作内容专业人员建筑设计师结构工程师设备工程师造价师设计前期场地分析 ， 设计建筑造型 ， 确定光伏板布置的位置和方式 ，初选光伏材料的种类和色彩初 步 确 定 光 伏 构 件 的 支 撑方 式初步确定光伏系统布置方案 ，向 建 筑 专 业 提 出 逆 变 器 等 设备的空间设计要求光伏材料和设备的成本估算 ，政 府 财 政 补 贴 后 的 项 目 投 资估算 ， 光伏发电的收益估算设计后期细化建筑设计和光伏板的布置 ， 选定适应建筑规模化的光伏构件 ， 细化各光伏构件的建筑构造考虑光伏构 件 的 各 种 荷 载 ， 完成其结构设计完善光伏系统布置 ， 与建筑专人调节光伏板布线等构造处理光 伏 材 料 和 设 备 的 成 本 概 预算 ， 政府财政补贴后的项目概预算 ， 光伏发电的收益概预算，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，， ，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，为深入贯彻 《 国家 “ 十二五 ” 科学和技术发展规划 》和 《 建筑业 “ 十二五 ” 发展规划 》， 及时总结与推广新的建筑技术应用 ， 促进我国建筑技术的进步与行业整体水平的提高 ， 由中国建筑业协会主导 ， 建筑技术分会和中国建筑科学研究院共同主办的 “ 第一届全国建筑新技术与应用交流研讨会 ” 将于 2014 年召开 ，《 建筑技术 》 将作为此次会议的特邀支持媒体 。现面向全国建筑工程研究 、 设计 、 勘察 、 施工 、 监理 、 检测及高校等单位征集工程项目中的建筑新技术 、新材料 、 新方法 、 新工艺应用论文 。 论文将在适当时候以 《 建筑技术 》 增刊形式发表 ， 特别优秀的论文将有机会刊载在 《 建筑技术 》 正刊 。 优秀工程与项目的论文将以报告形式在研讨会上做主题发言或现场交流 。论文内容方向 ：（ 1） 钢结构设计 、 施工 、 安装新技术 ；（ 2） 基础及地下空间施工技术 ；（ 3） 建筑工业化新技术 ；（ 4） 大型设备整体安装及新型模板与脚手架应用技术 ；（ 5） 特殊施工过程中的监测与控制技术 ；（ 6） 建筑企业管理信息化及 BIM 技术应用 ；（ 7） 既有建筑改造新技术 ；（ 8） 超高超限等复杂建筑施工技术 ；（ 9） 标准规范执行中的修正做法 。研讨会会议时间另行通知 。第一届全国建筑新技术与应用交流研讨会征稿通知投稿请发至邮箱 ： jzjstougao@126.com jishufenhui@126.com （ 邮件主题请注明 “ 第一届研讨会投稿 ”）· 300·