从工商业到户用，分布式光伏的应用场景似乎【hū】大部【bù】分【fèn】都与固定建筑物的屋顶相结【jié】合。如今【jīn】，随着技术【shù】的成熟【shú】与商业模式【shì】的不【bú】断探索，分布【bù】式光伏的【de】应用正逐渐多样【yàng】化【huà】，在第二届分布【bù】式光【guāng】伏【fú】嘉年华上【shàng】，来自北京交通大学北京交通大学新能源研【yán】究所的童亦【yì】斌副教授介绍了一个别具一格【gé】的【de】案例——外墙分布式光伏及储能应【yīng】用示范项【xiàng】目。
该示范项目包括100个电动汽车充电装置、300kWp光伏发电装【zhuāng】置、500kWh锂电池储能装置、综【zōng】合【hé】智能监控，以及电力电子【zǐ】和锂电池实验【yàn】平【píng】台等。
先来看下实景图：
图一 北京交通大学建筑外墙光伏应用实例
图二 北京交通大学建筑外墙光伏应用实例
童亦斌介【jiè】绍道，这一案例主要是针对分布式光【guāng】伏【fú】在城市建筑场【chǎng】景【jǐng】中的【de】应用，北【běi】京交通大学的情况具有很强的代表性。首先，北京交通大【dà】学【xué】的用电负【fù】荷【hé】在这几【jǐ】年实现了快速【sù】增【zēng】长，从2013年3000万【wàn】度/年增长到2016年4000万度电，主要原因是空调的推【tuī】广【guǎng】使【shǐ】用，配电系【xì】统【tǒng】增【zēng】容压【yā】力大；其次，空调【diào】负荷快【kuài】速增长，配电系统短时容量超限和利用率普遍偏低的矛盾广泛存在。从图四数据【jù】可【kě】以看出，夏季尖峰时段空调负荷超过30% ，部【bù】分变压器的负荷率接近【jìn】90%，但年均负荷【hé】率大多在【zài】30%左右【yòu】；最后【hòu】，由于北【běi】京【jīng】市对电动汽【qì】车采取的鼓励措【cuò】施，预计2018年之后电【diàn】动【dòng】汽【qì】车充电负荷开始快速增长，这将进一【yī】步增加配【pèi】电【diàn】压力。与此同时，土【tǔ】地等条件【jiàn】约束，使得传【chuán】统增容方法的实【shí】施难【nán】度越来【lái】越【yuè】高。
图三 北京交通大学用电负荷变化
图四 北京交通大学四季负荷均值典型日对比图
在这样的背【bèi】景下，“如何进一步发掘光伏的【de】价【jià】值【zhí】，利【lì】用分布式光伏发电和【hé】储能等新技术来解决这些困境【jìng】，而【ér】不是简单地把线【xiàn】缆加粗、增【zēng】加【jiā】变【biàn】压器等【děng】传统方法，也就是说，光伏除了可【kě】以赚【zuàn】一些发电补贴，还可【kě】以发挥更【gèng】多的应用【yòng】价值，这【zhè】正是这一项目开【kāi】展的目【mù】的所【suǒ】在”，童亦斌【bīn】介绍道。
如果要充分【fèn】发挥光伏【fú】发电的技术优势，比简【jiǎn】单的卖电复杂得【dé】多，涉及【jí】到电子电【diàn】力【lì】技术、储能技术、光【guāng】伏发电技术【shù】，未来还要考虑电动【dòng】汽车的问题。
——变流器和多变换器分散接入系统控制技术
随【suí】着越【yuè】来越多的分布式发电、储能接入到配【pèi】电【diàn】网，渗【shèn】透率越来【lái】越高，对传统【tǒng】配电网产生严峻的【de】挑战。高渗透接【jiē】入之后【hòu】，首先要【yào】解决的【de】是设备及装【zhuāng】置之间的【de】协【xié】同，把【bǎ】问题推给配电网，不仅效果【guǒ】并不【bú】理想，实【shí】施成本还可能【néng】非常高。接下去的【de】技术发【fā】展阶【jiē】段是充分融合，要【yào】实现电网【wǎng】、分【fèn】布式能源和电动汽车充电等负荷有机融合的目标【biāo】，需要多【duō】个专业方向、多【duō】个【gè】相【xiàng】关【guān】领域的合作。不论是光伏发电还【hái】是【shì】储能【néng】，都需要利用变流器接入配电网，我【wǒ】们则【zé】主要关注【zhù】和研究变流器和多变换器分散接入系【xì】统的控制技【jì】术，保证供电可靠性和供电质量。
——光伏发电和电动汽车充电融合技术
光伏发电和【hé】电动汽【qì】车的融【róng】合【hé】是未来技术发展的一【yī】大【dà】趋势。童亦斌认为分布【bù】式光伏【fú】发电和电动汽车的普【pǔ】及是【shì】在未来【lái】配网面临的重大挑战，从【cóng】北京交通大学实验【yàn】监测【cè】数据的分【fèn】析【xī】结果不难发现，电动汽车充电负荷高峰非常集中【zhōng】，在早上【shàng】上班高峰和中午上班的高峰。电【diàn】动汽车无序充电，充电高峰与用电高峰叠【dié】加，造成“峰上加【jiā】峰【fēng】”，严重【chóng】影响电能质量和供【gòng】电可靠性【xìng】，增大线路网损。
该项目的目【mù】标主要是针【zhēn】对配【pèi】电容量和供电【diàn】质【zhì】量【liàng】的约【yuē】束，在已经建设电动【dòng】汽车【chē】充电有序引导的系统前提下，研究如何利用光伏发电和储能，一【yī】方面解决光【guāng】伏发电【diàn】自身的问题，另外一方面【miàn】解决充电【diàn】的问【wèn】题【tí】。
童【tóng】亦【yì】斌介绍，由【yóu】于学【xué】校既【jì】有建筑屋顶资源【yuán】有限，最多【duō】只能建设约350kWp光伏发电，这就促使我们【men】探【tàn】索【suǒ】一些【xiē】新的分布式光伏建设方式，在拓展光【guāng】伏发电建设【shè】条件的基础上【shàng】，进一【yī】步面增加光【guāng】伏发电【diàn】的附【fù】加价值。通过多种方案【àn】对比，最【zuì】后选【xuǎn】择了学【xué】校【xiào】的一栋宿舍楼，其光照条件非常好，由于外墙比较难看，考虑在南立面安装【zhuāng】光伏电池【chí】，不仅可以改善【shàn】和美化建筑外观，同时【shí】还能发【fā】电，并起到【dào】很好的科普【pǔ】宣传效果。
和屋顶光伏一样【yàng】，BAPV的设计【jì】方案也【yě】需要【yào】兼顾【gù】外观、实施难度、成本和发电【diàn】效率等因【yīn】素，但外观的【de】重要性会特别受【shòu】到关【guān】注。在这个项目的【de】设计【jì】中，我【wǒ】们【men】比选了多个方案，而真正打【dǎ】动用户【hù】的，是利【lì】用光伏电池板遮盖凌乱的空【kōng】调室外机。在总体方案确定后，就需【xū】要对【duì】框【kuàng】梁【liáng】的荷载进行认真校核【hé】，对墙体混凝土的强度进行检测【cè】，以确保光【guāng】伏【fú】电池板安【ān】装后的安全。在支【zhī】架设计上，首先考【kǎo】虑安全【quán】，采取螺栓【shuān】锚固和拉索紧固结【jié】合的方【fāng】式【shì】；其次是要满足【zú】外观设计的要求；最后在这个项【xiàng】目则【zé】是考虑【lǜ】空调安装维护需求、夏季空调出【chū】风温度对发电效【xiào】率的【de】影响，以及支【zhī】架重量和悬臂【bì】长度对墙体载荷和承载力的影响等。
- 组件选型：250Wp多晶硅
- 荷载和强度：框梁荷载校核、墙体强度
- 检【jiǎn】测支架【jià】设计：单一固【gù】定倾角【jiǎo】（14.5°）、螺栓锚固【gù】+拉索、空调的影响【xiǎng】（安装、检修【xiū】和排风）
- 其它：参照光伏发电系统相关设计规范
2015年9月典型日/2017年6月典型日
这个【gè】项目9-21并网发电，截【jié】止【zhǐ】到9-21已经累计发电15.0万kWh，由【yóu】于倾角没有采取发电效率最高的设计（主【zhǔ】要是荷载和强【qiáng】度【dù】约束），发电量略低于屋顶【dǐng】光伏发电系统。宿舍【shě】楼光伏【fú】渗透率较高（＞40%），对负荷特【tè】性产生很大的【de】调节【jiē】作用，中午时段削【xuē】峰效果【guǒ】明显（大于30%），多点分散【sàn】接入情况【kuàng】下，系统仍能【néng】稳【wěn】定【dìng】运行，达到了预期效果。另外【wài】，监测【cè】结果也发【fā】现【xiàn】，光伏高【gāo】渗透率接入情况【kuàng】下【xià】，日【rì】峰【fēng】谷差相比【bǐ】之前有所【suǒ】增大（增大约20%），下午时段【duàn】取代中午成为新的压力点，不难得【dé】出结论，单纯依【yī】靠光伏发电【diàn】，对负荷特性的调节效果仍【réng】比较有限。
随【suí】着分布【bù】式光【guāng】伏的进一步发展，未来配电网也【yě】会面临【lín】类似【sì】的情况，负荷和光伏带【dài】来巨【jù】大的峰谷差和快【kuài】速的功率波动，完全依靠电网去解决用户侧产生的【de】问【wèn】题，从效果【guǒ】和成本上【shàng】分析，都【dōu】不尽合【hé】理【lǐ】。今后，随【suí】着分【fèn】布式光伏发电渗透率的提【tí】高，电【diàn】动汽车充电负荷【hé】的增长，利用储能，直接在用户【hù】端进行【háng】峰谷调节、负荷特性优化【huà】、光伏消纳【nà】以及就地平衡【héng】和协同【tóng】融合等，在效果【guǒ】、效率和灵活性等方面具有更加显著的【de】技术【shù】优势和【hé】应用价值。
随【suí】着分【fèn】布式光伏的发展，像上述【shù】案例中的项目【mù】也将【jiāng】越来越多的出现【xiàn】在各【gè】投资【zī】企业的【de】商业【yè】模式中【zhōng】，这不仅【jǐn】是光伏【fú】行业的发展，也是我国【guó】电【diàn】力体制的不断完善，而如何实现多种技术的融合【hé】发展将成为下一【yī】阶段突破的主【zhǔ】要目标。
来源：光伏們
