从工商业到户用，分布式光伏的应用【yòng】场【chǎng】景似乎大部分都与固定建筑物【wù】的屋【wū】顶相结合。如【rú】今，随着技术的成熟与商业模式的不断【duàn】探索，分布式【shì】光【guāng】伏的应用正逐渐多样化【huà】，在第二届分布式【shì】光伏【fú】嘉年华上，来自北【běi】京交【jiāo】通大学北【běi】京交通大学新能源研究所的童【tóng】亦斌副【fù】教授介绍了一个别【bié】具【jù】一格【gé】的案例——外墙分布式【shì】光伏及【jí】储能应用【yòng】示范项目。
该示范项目包括100个电动汽车充电装置、300kWp光伏发电装置、500kWh锂电池【chí】储能装置、综合【hé】智【zhì】能监【jiān】控【kòng】，以及电力电子和锂电【diàn】池实验平台【tái】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
童亦斌介绍道，这一【yī】案例主【zhǔ】要【yào】是针【zhēn】对分布式光伏在城市建筑场景中的应用，北京交通大学的情况具有【yǒu】很【hěn】强的代表【biǎo】性【xìng】。首【shǒu】先，北【běi】京交通大学【xué】的用电负荷在这几年【nián】实现了快速【sù】增长，从2013年3000万度/年增长到2016年4000万度电，主要原因是【shì】空调的【de】推广使用，配电系统增容压力大；其次，空调负【fù】荷快速【sù】增长，配电系【xì】统短时容量超限和利用率普遍【biàn】偏低的矛【máo】盾广泛存【cún】在。从图四数据可【kě】以看出，夏季尖峰【fēng】时段空调负荷超过30% ，部【bù】分变【biàn】压器的负【fù】荷率接近90%，但年均负荷率大多在30%左右；最后【hòu】，由于北京市【shì】对电【diàn】动汽【qì】车采【cǎi】取的鼓励措施，预计【jì】2018年之后电动汽车【chē】充电负【fù】荷【hé】开始【shǐ】快速增长，这【zhè】将进【jìn】一步增加配电【diàn】压力【lì】。与【yǔ】此同时【shí】，土地等条件约束，使【shǐ】得传统【tǒng】增容【róng】方法【fǎ】的实【shí】施难度越来越高。
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【yàng】的背【bèi】景下，“如何进【jìn】一步【bù】发掘光伏的价【jià】值，利用分布式光【guāng】伏发电和储能等新【xīn】技术来解决这些困境【jìng】，而不是简【jiǎn】单地【dì】把线缆【lǎn】加【jiā】粗【cū】、增加变【biàn】压【yā】器【qì】等传统方法，也就是说，光伏除了可以赚一些发电补贴，还可以发挥更多的【de】应用价【jià】值，这【zhè】正是这【zhè】一项目开【kāi】展的目的所在”，童亦斌介绍道。
如【rú】果【guǒ】要充分发【fā】挥光伏发电的【de】技术优势，比简单的卖电复杂得多【duō】，涉及到电【diàn】子【zǐ】电力技术、储能技术【shù】、光伏发电技术，未来还要考虑【lǜ】电【diàn】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
随着【zhe】越来越多的【de】分布式发电、储能【néng】接入到配【pèi】电网，渗【shèn】透率越来越高，对传统配电网产生严峻的挑战。高渗透接【jiē】入之后，首先要【yào】解决【jué】的是设备及【jí】装置之【zhī】间的协同，把问题推给配电网，不【bú】仅效果并不理想，实施【shī】成【chéng】本还可能非常高。接下【xià】去【qù】的技术发展阶段是充分融合，要实现【xiàn】电网【wǎng】、分布式【shì】能源【yuán】和电动【dòng】汽车【chē】充电等负荷有机融合【hé】的目标，需【xū】要多个专业【yè】方向、多个【gè】相关领域【yù】的合作。不论是光【guāng】伏发电【diàn】还是储【chǔ】能，都需要利用【yòng】变流器接入配电网，我们则【zé】主要关【guān】注和研究变流器和【hé】多变换器分【fèn】散接【jiē】入系统的控制【zhì】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【diàn】和【hé】电【diàn】动【dòng】汽车【chē】的融合是未【wèi】来技术【shù】发展的一【yī】大【dà】趋势。童亦斌认为分布【bù】式【shì】光伏发电【diàn】和电动汽【qì】车的普【pǔ】及【jí】是在未来配网【wǎng】面临的重大挑战，从北京交通【tōng】大学实验监测数据的分析结【jié】果不难【nán】发现，电动汽车充电【diàn】负荷高峰非常集中，在早【zǎo】上上班【bān】高峰和中午【wǔ】上班的【de】高峰。电动汽车无序充电，充电高峰与用电高峰叠加，造【zào】成【chéng】“峰上【shàng】加峰【fēng】”，严重影【yǐng】响电能质量和供电可靠性，增大线路网损。
该项【xiàng】目的【de】目标主要是针对配电容量和供电质【zhì】量的约束，在已【yǐ】经建设电动汽【qì】车充电有序引导的系统前【qián】提下【xià】，研究如【rú】何利【lì】用光【guāng】伏【fú】发电和储【chǔ】能，一方面解决光【guāng】伏发【fā】电自身的问题，另外一方【fāng】面解决充电的问题。
童亦斌介绍，由于学校【xiào】既有【yǒu】建筑屋顶资【zī】源有限【xiàn】，最多只能建【jiàn】设约350kWp光伏发电，这【zhè】就促使我们探索一【yī】些新的【de】分布式光伏建设方式，在【zài】拓展光【guāng】伏发电建设条件的基础上，进一【yī】步面增加光伏发电的【de】附加价【jià】值【zhí】。通过【guò】多种方案【àn】对【duì】比，最后选择了【le】学校的【de】一栋宿舍楼，其光照条件【jiàn】非常好，由于【yú】外【wài】墙比较难看【kàn】，考虑在南【nán】立面安【ān】装光伏电【diàn】池，不仅【jǐn】可以改善和美化建【jiàn】筑【zhù】外观，同时还能发【fā】电，并起到很好的科普【pǔ】宣传效果。
和屋顶光伏一样，BAPV的设计方案也需要兼【jiān】顾外观、实【shí】施难【nán】度、成本和发电效率等因素，但外【wài】观【guān】的重【chóng】要性会特别受【shòu】到【dào】关注。在【zài】这【zhè】个项目【mù】的设计中【zhōng】，我们【men】比选了多个方案，而真【zhēn】正打动用【yòng】户的，是利用光伏电【diàn】池板遮【zhē】盖凌【líng】乱的空调室外机。在总体方案确定【dìng】后，就需要对框梁的荷载进行认真校核，对墙体混【hún】凝土的强度【dù】进行检【jiǎn】测，以确保光伏【fú】电池【chí】板安【ān】装后【hòu】的安全。在支架设计上，首先考虑安全【quán】，采取螺栓锚固【gù】和拉【lā】索【suǒ】紧固结合【hé】的方式；其次是要【yào】满足外观设计的要求；最后在这【zhè】个项目则是考虑空调安【ān】装维【wéi】护需求、夏【xià】季【jì】空调出风【fēng】温度对发电效【xiào】率的影响，以及支架重量和悬【xuán】臂长【zhǎng】度对墙体载荷和【hé】承载【zǎi】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
- 检测【cè】支架设计：单一固定倾角（14.5°）、螺【luó】栓【shuān】锚固【gù】+拉索、空调【diào】的影响（安【ān】装、检修和排风【fēng】）
- 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【mù】9-21并网发电【diàn】，截止到9-21已经【jīng】累计发电15.0万kWh，由于倾角【jiǎo】没【méi】有采取发电效率最高的设【shè】计（主要是荷【hé】载和强度约束），发电量略低于屋顶光伏发电系【xì】统。宿舍楼光伏渗透率较【jiào】高（＞40%），对【duì】负荷特【tè】性【xìng】产生很大的调节作【zuò】用【yòng】，中午时段削峰效果明显（大于30%），多点【diǎn】分散接入情况【kuàng】下，系统仍能稳定运行，达到了预【yù】期【qī】效果。另外【wài】，监测结果也【yě】发现，光伏高渗【shèn】透率接【jiē】入情况下，日【rì】峰谷差相【xiàng】比之前有所增大（增大约20%），下午时段【duàn】取代中【zhōng】午成为新的压力点，不【bú】难得【dé】出结【jié】论，单纯依靠光伏发电，对负荷【hé】特【tè】性的调节效果【guǒ】仍比较【jiào】有【yǒu】限。
随着分布式光【guāng】伏的进【jìn】一步发展，未来配电网也会面【miàn】临类似的【de】情况，负荷和光【guāng】伏带来巨大的【de】峰谷差和快速【sù】的功率波动，完全依靠电网去【qù】解决用【yòng】户【hù】侧产生的问题，从效果【guǒ】和成本上分析【xī】，都【dōu】不尽【jìn】合【hé】理。今后，随着分布式【shì】光伏发【fā】电渗【shèn】透率的提高，电动【dòng】汽车充【chōng】电负荷的增长，利用储能【néng】，直接在用户端进行峰【fēng】谷调节、负【fù】荷特性优化【huà】、光伏消纳【nà】以及就地【dì】平衡和协【xié】同融【róng】合等【děng】，在效果、效率和灵活性等【děng】方面【miàn】具有更加显著的技术优势和应用【yòng】价【jià】值。
随着【zhe】分【fèn】布【bù】式光【guāng】伏【fú】的发展，像上述案例中的【de】项目也【yě】将越来越【yuè】多的出现在【zài】各投资企业的商业模【mó】式中，这【zhè】不仅【jǐn】是光伏行业的发展，也是我国【guó】电力体制的不断完善，而如何实现多种技术的融合发展将成为【wéi】下【xià】一阶【jiē】段突破的主要【yào】目标。
来源：光伏們
