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1、基于綠色建筑內分布式電源的整體設計規劃1背景及意義 /1/view-6952736.htm進入21世紀，世界對能源的需求不斷增加，將使人們最終面臨能源危機。據統計建筑每年消耗的能量占全球總耗能的50%以上并逐年上升。分布式電源在未來的推廣趨勢主要是集中在低電壓等級的電力系統，而建筑供配電系統是10kV以下電壓等級的建筑電氣系統，兩者在電壓等級上完全契合。所以從分布式電源的角度上講，分布式電源接入建筑必將成為未來分布式電源的發展趨勢。建筑的發展趨勢是以節能的綠色環保建筑為主，而分布式電源正是一種新型清潔能源，可以利用可再生能源給建筑內部發電，實現建筑能源的自給自足，節約能源，降低污染的目的。所以2、從建筑的角度上講，分布式電源接入建筑具有領導意義。2 分布式電源的接入2.1 分布式電源發電系統本文分布式電源的規劃設計結合了獨立與并網光伏發電方法。其中并網光伏發電采用的是獨立建筑并網光伏發電，但國內電力市場并未形成有效機制，則需采用通過無逆流系統。無逆流系統是指光伏發電量始終小于（等于）負荷用點，電量不夠時由電網提供，即光伏發電與外部市電形成并聯，再向建筑負荷供電。結合工程實例，7000平方米的博物館屋頂和10000平方米的博物館部分幕墻鋪設光伏發電裝置。所需安裝光伏方陣（容量為 Wp）約480塊，其中198塊方陣鋪設于屋頂，余下282塊方陣鋪設于五層建筑玻璃幕墻，平均每層幕墻安裝約57塊3、方陣。如圖2-1：所示。圖2-1 聯合系統原理圖發電系統以兩塊光伏方陣（ Wp）為一組，屋頂光伏發電系統共99組。如圖2-2所示，每一組都設置數據采集終端，分為光伏采集終端和儲能采集終端，將光伏-儲能發電系統所采集的實時數據通過智能建筑網絡通信系統發送至分布式電源監控系統。當光伏發電運行時，每一組分別接入直流匯流箱，然后通過組合系統元器件，接入6kW并網逆變器（PVI-6000），經逆變后分三相（L1，L2，L3）進入光伏配電交流柜，該配電柜設有電壓表、電流表、微機保護裝置和電能計量裝置，在經過交流配電柜接入低壓電網。圖2-2只繪制了博物館屋頂光伏發電系統的接入建筑的供配電示意圖，玻璃幕墻光伏4、發電系統供配電示意圖與之類似，但每層約57塊光伏方陣發電系統（分為29組）經過交流配電柜直接進入該層的智能低壓配電柜。博物館每層設置四處低壓配電箱，容量設定為150200kW，為該樓層的各類型負荷提供電能，樓層供配電平面圖呈現發散性樹形結構。圖2-2 光伏-儲能發電系統供配電示意圖2.2 建筑微網對分布式電源的接入問題，可將分布式電源發電系統接入建筑供配電系統，利用光伏-儲能發電系統實現對可再生能源的利用；從智能建筑角度，可將分布式電源監系統集成進BAS系統，但其僅能完成對各分布式電源的監控，無法形成各分布式電源的協調聯動，這使得能源的利用有限。為了實現智能綠色建筑的要求，高效利用可再生能源，5、工程結合微網技術，提出了建筑微網的概念，建筑微網定義如下：以建筑為單元獨立建設的微網，其由分布式電源、儲能裝置、用戶負荷及相關的監控裝置共同組成的有機體系，具有靈活運行和調度性能，可實現建筑微網內各分布式電源的協調運行。建筑微網的提出是把微網技術應用于建筑電氣領域。對建筑微網進行協調控制和監測的系統定義為建筑微網控制系統，它具有微網控制中心（Micro Grid Control Center，MGCC）、微電源控制器（Micro Control，MC）和負荷控制器（Local Control，LC）。建筑微網及其控制系統的結構如圖2-3所示。在圖2-3中，實線部分表示建筑微網的供配電網絡，接入6、綠色建筑的分布式電源為光伏發電裝置、儲能裝置與微型燃氣輪機。結合工程實例，搭建建筑微網是為建筑提供動力，以建筑微網的形式智能協調控制各分布式電源。綠色動力來源采用光伏-儲能發電系統，微型燃氣輪機作為故障備用電源、應急電源，保障消防負荷與一級負荷在故障時不間斷供電。在圖2-3中，虛線部分表示建筑微網的網絡通信系統，實現對建筑微網各分布式電源實時監控。建筑微網控制中心MGCC為監控層控制器，完成建筑微網各分布式電源的綜合管理，通過集成于內的中央處理單元，對建筑供配電母線和外部市電進行采集并處理，完成孤島運行與并網運行的智能轉化；并接收由現場層發送的采集信息，經處理后發送現場層控制命令。微電源控制器7、MC為現場層控制器，作用是將采集電源信息發送至監控層，接收監控層發送的控制命令，并對電源運行開關量進行有效的控制。本地負荷控制器LC為現場層控制器，作用是采集用電負荷的大小，監測電力參數，保證建筑微網電能質量的穩定、安全、可靠。圖2-3 建筑微網及其控制系統結構示意圖在圖2-3中，智能斷路器K1為外部市電接入建筑供配電主接口，由MGCC控制，判斷是否接入外部市電；智能斷路器K2為分布式電源發電主接口，由MGCC控制，判斷是否接入光伏-儲能發電系統；在博物館綠色工程中，智能斷路器組1由智能斷路器N1N244（控制光伏方陣接入）與智能斷路器M1M244（控制儲能裝置接入）共同構成，其由光伏發電MC8、與儲能裝置MC共同控制，決定光伏-儲能發電系統的工作模式；備用微型燃氣輪機組采用一投一備接入方式，MTG1主投，MTG2備用；智能斷路器組2由微型燃氣輪機MC控制，在故障時，決定微型燃氣輪機主投或備用的接入。其中外部市電智能采集終端A1安裝0kV/0.4kV變壓器高壓側母線，功能為采集外部市電電流電壓，故障時斷開K1；建筑微網智能采集終端B1安裝10kV/0.4kV變壓器低壓側母線，采集建筑微網電流電壓，故障時斷開K2；光伏采集終端C1C244安裝于光伏-儲能發電單元（屋頂和幕墻），功能為采集光伏方陣發電組輸出的電流、電壓信息；光照采集終端CC1CC244安裝于光伏-儲能發電單元（屋頂和幕墻），功能為采集光伏方陣發電單元組外部光照等環境信息；儲能采集終端D1D244安裝于光伏-儲能發電單元（屋頂和幕墻），功能為采集該組儲能裝置電能盈余量，作為判斷；負荷采集終端E1E35安裝于每層低壓配電箱進線母線，采集用電量；備用電源采集終端F1F2安裝于微型燃氣輪機組出線母線，采集兩臺電源故障信息，采用一投一備運行方式。3 結論本文結合工程實例，具體介紹了分布式電源監控系統在智能建筑中的集成和分布式電源發電系統接入綠色建筑的規劃方案。通過分析分布式電源，結合微網控制應用，以智能綠色建筑的角度提出建筑微網的概念，并規劃建筑光伏-儲能發電系統。