从工商业到户用，分布式光伏的应用场景似乎大部分【fèn】都【dōu】与固定建【jiàn】筑物的屋【wū】顶相结合。如今，随着技术的成熟【shú】与商业【yè】模式的【de】不断探索【suǒ】，分布式光伏的应用【yòng】正【zhèng】逐渐多【duō】样化，在第【dì】二届分布式光伏嘉年华上，来自北京交通大【dà】学北京【jīng】交通大学新能源研究所的童亦【yì】斌副教授【shòu】介绍了【le】一个【gè】别具【jù】一格的案例【lì】——外墙分布【bù】式【shì】光伏及储能应用示范项目。
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锂电池储【chǔ】能装置、综合智【zhì】能【néng】监控，以及电力【lì】电子和锂电【diàn】池【chí】实验平【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【yào】是针对【duì】分布式光伏在城市建筑场景【jǐng】中的应用，北京交通大学的【de】情况【kuàng】具有很强的代表性。首先，北京【jīng】交通大学的【de】用电【diàn】负【fù】荷在这几年实【shí】现了【le】快速增长，从【cóng】2013年【nián】3000万度/年增长到【dào】2016年4000万度电，主要原因是空调的【de】推广使用【yòng】，配电系统增容压【yā】力大；其次【cì】，空调【diào】负荷快【kuài】速增长，配电系统短【duǎn】时容量超限和【hé】利用率普【pǔ】遍偏低的矛盾广泛存在。从【cóng】图四数据可以看出【chū】，夏季尖峰时【shí】段空调负【fù】荷【hé】超过30% ，部【bù】分变压器的负荷【hé】率接【jiē】近【jìn】90%，但年【nián】均【jun1】负荷率大多【duō】在【zài】30%左右；最后，由【yóu】于北京市对电动汽车采取的【de】鼓励【lì】措施，预【yù】计2018年之【zhī】后电动汽车充【chōng】电负荷开始快速增长，这将进一步增加【jiā】配电压力。与【yǔ】此同时，土地等条件约束，使【shǐ】得传统增【zēng】容方法的实【shí】施难度越来【lái】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
在这样的背【bèi】景【jǐng】下，“如何【hé】进一【yī】步【bù】发掘光伏的价【jià】值，利用分布式【shì】光伏发【fā】电和储能等新技术来解决这些困境，而不是简单地把线缆加粗、增加变压器等传【chuán】统方法，也就是说，光伏除了【le】可以赚一些【xiē】发电补贴，还【hái】可以发挥【huī】更多【duō】的应用【yòng】价值，这正是这一项目开展【zhǎn】的【de】目【mù】的所【suǒ】在”，童亦【yì】斌介绍【shào】道。
如【rú】果【guǒ】要充【chōng】分发挥光伏发电的技术优势，比简单的卖电复杂【zá】得多，涉【shè】及到电【diàn】子电力【lì】技【jì】术、储能技术、光伏【fú】发电技术，未【wèi】来还要考【kǎo】虑电动汽【qì】车的问题。
——变流器和多变换器分散接入系统控制技术
随着越来越多【duō】的分布式发电、储能接入到配电【diàn】网，渗透【tòu】率越来越【yuè】高，对【duì】传统配电网产生【shēng】严峻的挑【tiāo】战。高渗透接【jiē】入之后，首先要解决的是【shì】设备【bèi】及【jí】装置【zhì】之间【jiān】的【de】协同，把问题推给配电网，不仅效【xiào】果并不理【lǐ】想【xiǎng】，实施成本【běn】还可能非常高。接【jiē】下去的技术发展阶段是充【chōng】分融【róng】合，要实现电网、分布式能【néng】源和电动汽车充电等负荷有机融合的目标，需【xū】要【yào】多个【gè】专业方向、多个相关领【lǐng】域的合作。不【bú】论是【shì】光伏【fú】发【fā】电还是储能【néng】，都需【xū】要利【lì】用变流器接入配电网，我们则主要关注和【hé】研究变流器和多变换器分散接入系统【tǒng】的控制技术【shù】，保证供【gòng】电【diàn】可靠性和【hé】供【gòng】电质量。
——光伏发电和电动汽车充电融合技术
光伏发电和电动【dòng】汽车的融【róng】合是未来技术发展【zhǎn】的【de】一大趋势【shì】。童亦【yì】斌认为分布式光伏发【fā】电【diàn】和【hé】电【diàn】动汽车【chē】的普及是在未【wèi】来配网【wǎng】面临的【de】重大挑战，从北【běi】京交通【tōng】大学实验监测数据的分析结果不难发现，电动【dòng】汽【qì】车充电负荷高峰非常集中，在早上上【shàng】班高峰和中午【wǔ】上班的高峰。电动汽车无序充电，充【chōng】电高【gāo】峰与用电高【gāo】峰叠【dié】加【jiā】，造成“峰【fēng】上加峰”，严重【chóng】影【yǐng】响电能质量和供【gòng】电可靠性，增大线路网损【sǔn】。
该项目的目标【biāo】主要是针对配电容量和供电质量【liàng】的【de】约束，在已经建【jiàn】设【shè】电动汽车充电有序引导的系【xì】统前【qián】提下，研究【jiū】如何利用光伏发【fā】电和【hé】储能，一方面解【jiě】决光伏发电自身【shēn】的问题，另【lìng】外一方面【miàn】解决充电的问题【tí】。
童亦斌介【jiè】绍，由于学校既有建筑【zhù】屋【wū】顶资【zī】源【yuán】有限，最多只能建【jiàn】设约350kWp光伏发电，这就促使我们探【tàn】索一些新的分布式光【guāng】伏建设方式，在拓展光伏发电建设条件【jiàn】的基【jī】础上，进一【yī】步面增加【jiā】光【guāng】伏发电的附加【jiā】价值。通【tōng】过多种方【fāng】案【àn】对比，最后选【xuǎn】择了学【xué】校的一栋宿舍楼【lóu】，其光照条件非常好，由【yóu】于外【wài】墙比较难看，考虑【lǜ】在南【nán】立面安装光伏【fú】电池，不仅可以改善和美化【huà】建筑外观，同时还【hái】能发电，并起到很好的【de】科普宣传效果。
和屋顶光伏一【yī】样，BAPV的设计方案也需要【yào】兼顾外观、实施【shī】难度、成本和【hé】发电效率等因【yīn】素，但外观的重要性会【huì】特别受到关【guān】注【zhù】。在这个项目的设计中，我们【men】比【bǐ】选了多个方案，而【ér】真正【zhèng】打动用【yòng】户的【de】，是利用光伏电【diàn】池板【bǎn】遮盖凌乱的空调【diào】室外机。在总体方案确定后，就需要对框梁【liáng】的荷载进行认真校核【hé】，对【duì】墙体混凝【níng】土的【de】强【qiáng】度进行检测，以【yǐ】确【què】保光伏电池【chí】板安【ān】装后的安全。在支架设【shè】计上，首先考虑安【ān】全，采取【qǔ】螺栓【shuān】锚固和拉索紧固结合【hé】的方【fāng】式；其次是要满足外【wài】观【guān】设计【jì】的要求；最后在这【zhè】个项目则是考虑【lǜ】空调安装维护需求、夏季空调【diào】出风温度对发电效率【lǜ】的影响，以及支架重量和悬臂长【zhǎng】度对【duì】墙体【tǐ】载荷和承载【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【jià】设计：单【dān】一固定倾角（14.5°）、螺栓锚固【gù】+拉【lā】索、空调【diào】的影响【xiǎng】（安【ān】装、检修和排风）
- 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
这个项目9-21并网发电，截止到9-21已经累计发电【diàn】15.0万kWh，由【yóu】于倾角没有采【cǎi】取发电效率最高【gāo】的设计（主要是荷载和【hé】强度约束），发电量略低于屋顶【dǐng】光伏发电系统。宿舍楼光伏【fú】渗透【tòu】率较【jiào】高【gāo】（＞40%），对负荷特性产生很【hěn】大的调节作用，中午时段削峰【fēng】效果明【míng】显【xiǎn】（大于30%），多点分散接入【rù】情况下【xià】，系【xì】统仍【réng】能【néng】稳定【dìng】运行，达到了预期效果。另外，监【jiān】测结【jié】果也发【fā】现，光伏高渗【shèn】透率接入【rù】情况下，日峰谷差相比之前有所【suǒ】增大【dà】（增【zēng】大约20%），下午时【shí】段取代中午成为新的压力点，不难得出结论，单纯依【yī】靠【kào】光伏发电【diàn】，对负荷【hé】特【tè】性的调节效果【guǒ】仍【réng】比较有限【xiàn】。
随着【zhe】分布【bù】式光伏【fú】的进一步发展，未【wèi】来配电网也会面临类【lèi】似的情况【kuàng】，负荷和【hé】光伏带来巨【jù】大的峰谷【gǔ】差【chà】和快速的功【gōng】率波动，完全依靠电网去解【jiě】决用户侧产【chǎn】生的【de】问题，从【cóng】效【xiào】果和成本上【shàng】分【fèn】析，都【dōu】不尽合理。今后，随着分布式光伏发电渗透率的提高，电动汽车【chē】充电【diàn】负荷的【de】增长【zhǎng】，利用储能，直接在用户端进行峰谷调节、负荷特【tè】性优【yōu】化、光【guāng】伏消【xiāo】纳以及就地平衡和协同融合等【děng】，在【zài】效果、效【xiào】率和灵活性等方面具有更加显著的技术【shù】优势和应用价值。
随着分布式光伏【fú】的【de】发【fā】展【zhǎn】，像上述案例中的项【xiàng】目也将越来越多的出现在各投资企业的商业【yè】模式中，这不仅是光伏行业的发展，也是我【wǒ】国【guó】电【diàn】力体制的【de】不断完善，而如何实现多种【zhǒng】技术【shù】的【de】融合发展将【jiāng】成【chéng】为下【xià】一阶段突破的主要【yào】目【mù】标。
来源：光伏們
