PV-green Roofs植被层高度对系统性能影响

绿化屋顶(GR)和光伏发电系统(PV)在调节室内热湿环境与降低建筑能耗中发挥着重要作用,利用两系统互效性耦合而成的光伏-绿化屋顶(PV-green Roofs)是推进建筑节能的创新型举措。结合PV-green Roofs数学模型,分析植物高度对系统性能的影响,通过实验测定,以落地生根和佛甲草为绿化屋顶植被层材料,实测不同工况下PV-green Roofs系统的电量输出值,同时结合EnergyPlus数值模拟结果分析采用不同植株高度的PV-green Roofs系统对建筑消耗净能量的影响。结果表明:植物高度通过改变绿化屋顶种植层蒸发阻力和植被层冠状层风速影响系统性能;在夏热冬冷的气候条件下,植物生命中期对应的高度对光伏系统工作环境的冷却效果最为明显,引起输出电量的增值最大,且环境湿度对系统性能存在影响。

“双碳”背景下BIPV的应用与探索

“双碳”目标提出后,中国的绿色经济发展有了更加明确的方向。城镇化率不断增长的同时,中国的建筑业进入了鼎盛发展时期;但与此同时出现的建筑能耗问题也越来越严重,这种发展形式与“双碳”目标背道而驰。而光伏发电技术与建筑相结合成为解决这一问题的有效方式,光伏建筑一体化(BIPV)产业的发展是实现“双碳”目标的重要途径。针对当前BIPV产业的发展状况及发展优势进行了分析,并分析了影响BIPV建筑发电量的因素,然后从技术、法律法规、市场3个方面提出了优化举措。分析结果显示:光伏组件方位角及安装倾角、光伏组件表面灰尘及其安装方式是制约BIPV建筑发电量的主要因素,BIPV后续发展需要从技术方面进行改进以确保年发电量达到预期目标;BIPV产业应从技术、法律法规及市场3个方面进行改进和完善,有助于其更好的发展。该研究结果对BIPV理论研究和工程人员施工设计具有一定的参考价值。

基于PVsyst软件的屋顶光伏发电系统发电量的研究

以郑州市某农村房屋的屋顶为基础,建立小型的屋顶光伏发电系统模型,通过对光伏组件安装倾角和光伏阵列间距进行优化设计,并利用PVsyst软件模拟中国5个地区的屋顶光伏发电系统的单位屋顶面积的年光伏发电量。模拟结果显示:在光伏组件采用最佳安装倾角的前提下,与杭州、广州、昆明这3个城市不同的是,沈阳市的屋顶光伏发电系统采用3.3 m光伏阵列间距时的单位屋顶面积年光伏发电量高于其采用最佳光伏阵列间距时的发电量。由此可知,小型屋顶光伏发电系统发电量最大时的设计并非是在光伏组件最佳安装倾角和最佳光伏阵列间距同时满足的情况下。因此,在进行屋顶光伏发电系统发电量最大化设计时,还应根据屋顶面积进行光伏组件安装倾角和光伏阵列间距的综合考虑。

Analysis of the Performance Indicators of the PV Power System

The energy assessment of the PV power systems is carried out by using different types of performance indicators that benchmark the output of these systems against the PV panel maximum output at hypothetical operation conditions. In this paper, a comparative analysis of six types of performance indicators is conducted and a new performance indicator which considers PV panel slope and orientation is proposed. The proposed indicator is benchmarking the PV system actual output against the maximum output of the same system if it would operate in two axis tracking mode. The proposed performance indicator is used to develop a friendly user calculator of PV system output that can be used by, energy providers and PV system installers to evaluate the output of the PV grid connect network. The advantage of the developed calculator is high-lighted by a case study that estimates energy capacity of different residential rooftop PV systems installed in a residential suburb in Sydney.

建筑间遮挡对光伏发电系统输出功率影响的研究

城市建筑屋顶的光伏发电利用潜力与其遮挡条件密切相关。因此,仅根据太阳辐照度评估城市建筑屋顶光伏发电利用潜力,未考虑城市建筑之间的相互遮挡因素,会导致一些情景下的评估结果偏大。为了准确评估城市建筑屋顶光伏发电利用潜力,采用建筑相对朝向、容积面积比及建筑群垂直和水平分布这3个城市形态参数作为预测变量,采用3D建筑模型进行实验,模拟不同形态建筑遮挡,获得多组有效实验数据,对城市不同形态建筑间的遮挡系数进行了量化分析;借助数据统计分析软件SPSS对多组实验数据完成统计分析后,建立了建筑群预测遮挡统计模型,并以长沙市某小区为例对该统计模型的适用性进行了验证,预测了该小区不同情景下的建筑屋顶光伏发电利用潜力。结果显示:利用该统计模型可得到被遮挡建筑的阴影遮挡水平,从而能更好地利用建筑屋顶光伏发电。研究结果提供了一种量化城市屋顶光伏组件遮挡系数的方法,对实现光伏建筑一体化和可持续城市发展有推进作用,可在城市区域建筑规划阶段模拟和预测屋顶遮挡情况。

基于城乡低碳发展的屋顶分布式光伏电站建设问题探讨

屋顶分布式光伏发电是一种利用建筑物屋顶空间进行光伏发电的新型绿色能源技术,具备节约土地资源、减少线损、提高能源利用率和可持续性等诸多优势,与集中式光伏发电相比,其更适合在城乡规划中推广应用。从城乡规划角度出发,基于城乡低碳发展路径,系统分析了屋顶分布式光伏发电在提高城乡能源供给安全性、促进绿色低碳转型、改善环境质量和促进社会经济发展等方面的作用和影响,深入探讨了屋顶分布式光伏电站在建设过程中面临的屋顶资源获取、电网接入和消纳、政策支持和市场推广等难题和挑战,并提出了相应的对策和建议。

面向屋顶光伏规划的建筑物屋顶分割方法

屋顶分割在屋顶光伏规划中具有重要意义。由于其基于人工提供prompts的方式,降低了屋顶光伏规划的自动化程度。为提高SAM在屋顶分割任务中的自动化水平,本文提出了一种改进Segment Anything Model(SAM)的建筑物屋顶自动分割方法。我们在SAM的基础上引入了一种用于提供prompts的可学习网络。简化了屋顶分割任务,将其转变为端到端的任务,并且显著提高了屋顶分割的准确性。经过实验验证,该方法的分割准确度可达99%,mAP可达82.5%,在建筑物屋顶分割和自动化水平上表现出卓越的性能。

混凝土屋面分布式光伏发电系统的结构设计浅析

结合混凝土屋面分布式光伏发电系统的工程实例,从增设光伏发电系统后既有建筑的承载力复核,光伏组件的压块设计,光伏支架的檩条、斜梁、立柱及基础的设计,电气设备支架及其基础设计,电缆桥架及其基础设计几个方面,对混凝土屋面分布式光伏发电系统结构设计的具体内容及设计过程中需要注意的细节问题进行了讨论分析。研究结果表明:混凝土屋面分布式光伏发电系统的结构设计方案并非仅局限于结构的本体设计,还需要综合考虑与其相关的周边事物(例如:屋面新增荷载计算、光伏组件安装倾角设计、屋面的防水处理、检修通道设计、安全护栏设计、楼板开洞设计)及周边环境的影响,从而选择最优的混凝土屋面光伏发电系统整体设计方案,以保证整体设计的安全性及合理性。

多阵列屋面分布式光伏电站中光伏支架结构的分析研究

针对建设在钢筋混凝土屋面上方的多阵列屋面分布式光伏电站,以其光伏支架结构设计中的若干影响因素为研究对象,从光伏支架的结构组成及设计流程出发,结合其受力特点和方式,研究阵列排布方式、相邻立柱间距、檩条间距、斜撑支撑点位置、光伏支架倾角、相邻光伏支架间距这6种因素对光伏支架承载力的影响。研究结果表明:在采用同样材料、规格光伏支架的前提下,这6种影响因素对光伏支架的承载力均存在具有一定规律的影响。1)同样列数的情况下,优先选用“竖向组件2行”的阵列排布方式,对应的光伏支架承载力性能较优且排布更为合理;2)相邻立柱间距设置在光伏组件长边水平投影长度的60%~70%范围内时,对应的光伏支架承载力性能较优;3)檩条间距设置为光伏组件长边水平投影长度的70%左右时,可以保证光伏组件自身的刚度和较大的承载力,且方便施工时的安装操作;4)当斜撑支撑点位置与斜梁高侧端点的距离为整个斜梁长度的35%~60%时,对应的光伏支架承载力性能较优;5)当采用配重式支架基础时,光伏支架倾角通常采用5°~20°的小角度,以减少产生的光伏附加荷载,从而确保光伏支架主体结构的安全性;6)当相邻光伏支架间距采用光伏组件短边长度的150%~200%(即每榀光伏支架承担约1.5~2.0块光伏组件)时,对应的光伏支架承载力性能较优,且经济性较好。所得结论和规律可为后续多阵列屋面分布式光伏电站的光伏支架结构设计提供参考。

智能清扫机器人在屋顶分布式光伏电站中的应用

随着国家“双碳”战略的实施,分布式光伏电站作为集中式光伏电站的有效补充应用形式得到了快速发展。由于分布式光伏电站多建于工厂、园区、车站等建筑的屋顶,在进行光伏组件清洗时面临清洗人员高处坠落风险大、清洗次数多等困难。以某屋顶分布式光伏电站为例,首先对传统人工清洗方式存在的问题进行分析,然后针对这些问题提出利用智能清扫机器人进行清扫的解决方案,并对智能清扫机器人实际应用效果进行验证。研究结果显示:采用智能清扫机器人清扫的光伏阵列的总发电量可提升21.2%,在该提升幅度下,对于5.324 MW的屋顶分布式光伏电站而言,使用智能清扫机器人清扫可比采用人工清洗方式清扫每月多提升63.74万kWh的发电量,每年增加的发电量收益为50.77万元,1~2年即可回收智能清扫机器人的初始投资成本。以期该研究结果为分布式光伏电站提升运维效率、降低运维成本提供参考。

光伏组件下沿泥带对发电量的影响分析及解决方案

对于建设在工商业屋顶的分布式光伏电站而言,由于其紧邻用电侧,降低了附加的输配电成本,且厂房业主用电可享受折扣;再加上国家政策的大力支持,近几年,此类光伏电站在中国中东部地区实现了飞速发展。但在后期运维中发现,建设于工商业屋顶的分布式光伏电站受屋顶坡度及施工条件的限制,光伏组件安装倾角一般为2°~6°,导致光伏组件除了表面易积灰外,其下沿边框处也堆积了一层厚泥带,极易影响光伏电站发电量。因此,亟需一种成本低、效能高、维护率低的解决方案。以建于西安市某工商业彩钢瓦屋顶的4.6 MW分布式光伏电站为实验场地,分别采用短期和长期两种测试方式,重点研究泥带对光伏组件发电量的影响,提出了利用导水排尘器清除积水和泥带的解决方式,并对其效果进行验证。研究结果显示:1)在保持光伏电站原有清洗状况不变的前提下,通过两年的长期测试发现,1#、2#和3#厂房屋顶安装有导水排尘器的各光伏支路的累计发电量平均值比未安装导水排尘器的光伏支路的累计发电量分别提升了5.17%、13.13%和0.58%;2)光伏组件的安装倾角越小,泥带对其发电量的影响越严重。

有限空间屋面分布式光伏系统安装倾角选择策略

研究有限空间屋面考虑阵列阴影遮挡的分布式光伏系统太阳辐照计算模型,并选取我国有代表意义的8个城市,研究不同安装倾角对项目装机量、发电量和资本金收益率的影响。结果表明:对于有限空间屋面上的分布式光伏项目,不必采用年总辐照量最佳倾角作为安装倾角,适当降低安装倾角,可在基本不影响资本金收益率的前提下,显著增加装机量和发电量,此现象对于高纬度地区项目更加明显。

屋顶光伏发电与遮阳综合节能分析

光伏组件附加于建筑屋顶在发电供能的同时也对屋顶热工性能产生一定影响。分析光伏屋顶热过程,对其物理模型进行简化,建立遮阳数学模型,分析遮阳对屋顶冷热负荷的影响,确定其遮阳增益特性,并搭建实验台进行验证;建立电性能模型,分析其供能增益特性;建立系统综合节能效率模型,分析遮阳发电综合节能特性。结果表明,相较于普通屋顶,附加光伏屋顶单位面积得热量和冷负荷均大幅度衰减,但热负荷有所增加,且峰值有一定延迟,平行架空和倾斜架空式附加光伏屋顶的日总负荷相对普通屋顶分别降低77.4%和69.4%,其系统综合节能效率分别为63.35%和62.73%。

屋顶光伏与建筑负荷之间的相互影响

建立了3种不同形式光伏屋顶和普通屋顶的一维非稳态模型,采用天津地区典型年的气象数据,考察了不同屋顶形式对建筑冷热负荷的影响,并对3种不同光伏屋顶系统中光伏组件的电性能进行了研究。研究结果表明:夏季采用带通风流道的光伏屋顶比较有利,而冬季则比较适宜采用封闭通风流道的光伏屋顶形式。

太阳能建材技术的研究与开发(Ⅰ)——光伏屋顶热性能的调查

为了对综合利用生态能源技术进行研究和发展 ,上海交大太阳能研究所建造了JD - 0 1号生态能源房。根据在大规模应用中节省建材和施工费及追求建筑美观的意图出发 ,实验性地开发了太阳能屋顶一体化技术。为了调查太阳电池组件作为建筑模块使用时其背面温度的上升规律及对太阳电池性能的影响 ,供今后设计类似系统时参考 ,实际测定和讨论了太阳电池背面温度与太阳辐照度、环境温度的关系 ,结果表明有自然通风通道的光伏屋顶的温度特性与支架布置型太阳电池方阵基本相同。

粮仓光伏发电系统设计与分析

基于机械制冷低温储粮过程中耗电量大的特点及粮仓建筑屋顶面积大、无遮阳等具有可利用光伏屋顶发电的有利条件,研究了粮仓零能耗低温储粮技术。本文以安徽省合肥市国家粮库某粮仓为例,从气象条件、系统运行方式、太阳能电池方阵设计及安装和并网电气设计等方面综合设计了为低温储粮提供能源来源的粮仓光伏屋顶发电系统。系统直流总功率为162 kW,并辅助使用RETscreen清洁能源项目分析软件得到系统每年发电量为166.3 MWh。最后进行了系统节能减排效益分析,其能在静态回收期内节省标煤582 t,减排CO21 610 t。

太阳能利用技术发展趋势评述

本文根据太阳能分散型资源特征,以分布式能源体系的战略视角审视太阳能利用的发展趋势与前景,认为集光伏和太阳低温热利用于一体的太阳能建筑将是太阳能利用发展的主流趋势,并指出光伏屋顶有可能成为未来就地的分布式能源系统的主要成分之一。文章强调,各国政府现行的政策支持,对启动和扩大太阳能市场使之在未来能与化石能源竞争,将发挥极为重要的作用。

1MW屋顶并网光伏系统实践

云南师范大学屋顶并网光伏系统具有不同的屋面结构、组件安装方式以及接入电压等级,以其为基础,详细介绍了1 MW屋顶并网光伏系统的系统构成、组件安装、逆变器选型等,并且对该光伏系统的运行数据以及效益进行分析.

屋顶光伏为基础的农村新型能源系统战略研究

当前我国农村仍然面临着经济发展、清洁用能、环境保护、减少碳排放等多重问题,文中对我国农村地区发展屋顶光伏系统的资源潜力、技术方案、融资模式和重要意义进行了深入探讨和定量分析,结果表明,我国农村地区面临着能源、环境、经济发展的多重问题,“双碳”战略给解决“三农”问题提供了新的发展契机。发展以农村屋顶光伏系统为基础的新型农村能源系统是解决“三农”问题、实现乡村振兴的重点工作,也是我国建成新型电力系统、实现能源系统低碳转型的突破口和着力点。

光伏并网发电与建筑相结合技术的发展概况

光伏发电具有优化能源结构、缓解电力紧张、保护生态环境等优点。文章在讨论日本、德国、美国等发达国家的太阳能光伏计划及建筑一体化(BIPV)并网发电技术现状的基础上,分析了国内的发展现状,进而讨论了光伏并网发电与建筑相结合的技术前景。