屋顶光伏与储能一体化发电系统的设计分析
光储充一体化充电站系统方案
光储充一体化充电站系统方案一、应用背景：随着新能源汽车产业逐步发展，2014年我国开始出现私人购买新能源汽车，由此也开启我国新能源汽车元年。
2015年全国进入新能源汽车产业高速增长年，我国也在这一年成为新能源汽车市场。
销量方面,2023年,我新国新能源汽车销售688.7万辆，同比增长93.4%,占到全球销量的61.2%o连续八年销量位居全球第一能源汽车新车销量占汽车新车总销量的25.6%o位。
所以在电动汽车和充电桩发展不平衡的情况下，“光伏+储能+充电”一体化向环保、便捷、安全等方面逐步展开，成为电动车充电站建设的创新尝试。
光储充一体化电站能够利用储能系统在夜间进行储能，充电高峰期间通过储能电站和电网一同为充电站供电，既实现了削峰填谷，又能节省配电增容费用，同时能有效解决新能源发电间歇性和不稳定等问题。
同时，光储充一体化不仅能够解决在有限的土地资源里配电网的问题，而且根据需要与公共电网灵活互动且相对独立运行，尽可能地使用新能源，缓解了充电桩用电对电网的冲击。
在能耗方面，直接使用储能电池给动力电池充电，提高了能源转换效率。
二、光储充一体化的构成:光储充体化充电站的核由三部分组成——光伏发电、储能电池和充电桩。
光伏系统：在有限的土地资源下建设光储充一体化电站，利用附近屋顶和停车场雨棚铺设太阳能光伏板，所发绿电作为新能源汽车充电电能的补充，最大程度上利用清洁能源，实现节能减排。
储能系统：储能系统具备电池仓和设备仓，电池系统以单节电芯为最小单位构成电池模组、电池簇，根据现场实际需求配置电池容量；设备仓内放置储能变流器(PCS)、交流配电柜、直流配电柜、消防系统和EMS&动环监控柜等等。
储能系统于交流母线(ACBUS)接入系统，提高能源利用效率，使电能进行优化配置实现本地能源与用能负荷基本平衡，并根据运行需要与公共电网灵活互动且相对独立运行，缓解了充电桩用电对电网的冲击，解决城市快速充电基础设施建设的电网扩容问题。
典型屋顶光伏太阳能发电系统设计
相对湿度为 ７ ％ ， ７ 年平均总降水量为 １２． ｒ 年 １９５ ｍ， ａ
平 均 阴 天 日数 为 ２５ １天 ， 平 均 日照 时 数 为 ３． 年 １４ ． １８ ３小时 ， 降雪 日数 少 ， 均仅 为 １． 年 平 １３天。气 候状况如表 １ 所示 。
・
用。控制器的作用是使太 阳能发电系统始终处于最
１ 光伏发 电系统 组成
太 阳能 光 伏 发 电原 理 是 利 用 半 导 体 的 光 电效
应， 当带负电的 Ｎ型半导体和带正电的 Ｐ型半导体 结 合在 一起 时 ， 触 面就会形 成 电势 差 ， 接 成为太 阳能
电池 。太 阳光 照 射 到 Ｐ—Ｎ结 后 ， 导 体 中 的 空穴 半 由 Ｎ区向 Ｐ区移 动 ， 电子 由 Ｐ极 区 向 Ｎ区移 动 ， 形 成 电流。太 阳能光 伏 发 电系统 由太 阳能 电池 板 、 控
行计算 ， 单串太 阳能电池的个数为 ：
＝ ＝ ．， ８４ 取整 ９ 单串功率 ＝电池 板功 ，
率 ｘ个数 ， 单串功率为“ ７ Ｘ １５ ９＝１７ Ｗ， ５５ 按场地可
布置 １０块 太 阳能 电池 板 ， ２ ８ 共 ０路 。
目 ， 前 高效单晶硅太 阳能电池的光 电转换效率 ２ ５ 直流 柜配 置 ． 可达 ２ ％ ， ０ 大批量生产的单晶硅太 阳能 电池的光 电 光伏直流配 电柜 主要应 用在光 伏 电站 ， 用来 转换效率也已达 １％以上。设计可选用 Ｓ Ｐ ４ Ｄ— Ｐ一 １５ 型 电池 组件 。Ｓ ７Ｗ Ｄ—Ｐ Ｐ一１５ 型 电池 组 件 典 ７Ｗ
５ ＯＡ ．３
３ ．６ Ｖ ５ ＤＣ ５ ０ １ ｎ ３ ０ Ｖ， ｍｉ １ ４％
组件发 电效率 叼
重 量 尺 寸
4000W屋顶光伏发电系统方案设计说明书模板
光伏发电是根据光生伏特效应原理，利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能。
不管是独立使用还是并网发电，光伏发电系统主要由太阳电池板(组件)、控制器和逆变器三大部份组成，它们主要由电子元器件构成，不涉与机械部件。
光伏发电系统分为独立光伏发电系统、并网光伏发电系统(1)独立光伏发电系统独立光伏发电也叫离网光伏发电。
主要由太阳能电池组件、控制器、蓄电池组成，若要为交流负载供电，还需要配置交流逆变器。
独立光伏电站包括边远地区的村庄供电系统，太阳能户用电源系统，通信信号电源、阴极保护、太阳能路灯等各种带有蓄电池的可以独立运行的光伏发电系统(2)并网光伏发电系统并网光伏发电就是太阳能组件产生的直流电经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电之后直接接入公共电网。
可以分为带蓄电池的和不带蓄电池的并网发电系统。
(1)背景一 XX 市家庭用户，屋面类型为水泥屋面。
主要电器设备为一盏功率为 60W 普通照明灯和一台功率为300W 电视机。
(2)用电量分析电灯和电视机每天平均使用 5 小时，每天用电量为： (60W+300W) x 5h=1800Wh (即 1.8 度) ,考虑到特殊情况的每天最大用电量为 2.5 度电。
(3)装机容量的确定据 XX 气象数据统计， XX 最 XX 续阴雨天气为 3 天，光伏发电在阴雨天连续提供的电量应达到： (3+1) X 2.5=10 (度)，因此本光伏发电系统的装机容量设定为 4000W，4000W 的光伏发电系统日均发电量约 11.2 度，用户电器按每天运行5 小时计算，可满足其正常使用4 天。
(4)系统介绍根据用户用电情况本工程选用离网光伏发电系统。
离网光伏发电系统构成：由太阳能电池组件、光伏控制逆变一体机、蓄电池组、交流配电柜、接地系统、电缆等组成。
电池组件方阵在有光照情况下，电池吸收光能，电池两端浮现异号电荷的积累，即产生“光生电压”，即“光生伏特效应”。
在光生伏特效应的作用下，太阳能电池的两端产生电动势，将光能转换成电能，。
2MW屋顶光伏储能发电项目
2MW屋顶光伏项目建议书目录第一章项目概况 (2)1.1编制依据 (2)1.2项目基本情况 (2)1.3太阳能资源 (4)1.3.1评估依据 (4)1.3.2评估结果 (4)第二章工程方案及设计 (5)2.1工程系统配置 (5)2.2电气设计 (10)2.4施工组织设计 (11)第三章项目发电效益评估 (12)3.1发电收益估算 (12)第四章节能减排 (13)4.1屋面绿色改造 (14)4.2项目环保节能意义 (14)4.3碳收益 (14)第一章项目概况1.1编制依据（1）《光伏发电工程可行性研究报告编制办法（试行）》（GD003-2011）（2）《国家发展改革委关于《开展分布式光伏发电示范区建设的通知》（国能新能〔2013〕296号）（3）财政部《关于分布式光伏发电按照电量补贴政策等有关问题的通知》（财建〔2013〕390号）（4）国家能源局《关于进一步落实分布式光伏发电有关政策的通知》（国能新能〔2014〕406号）（5）太阳能光伏发电及各专业相关的设计规程规范（6）太阳能电站有关设计规程规范《太阳光伏能源系统术语》（GB/T2297-1989）《光伏（PV）系统电网接口特性》（GB/T20046-2006）《光伏系统并网技术要求》（GB/T19939-2005）《光伏发电站接入电力系统技术规定》（GB/T19964-2005）《太阳光伏电源系统安装工程施工及验收技术规范》（CECS85-96）《光伏(PV)发电系统过电保护－导则》（SJ-249-11127）（7）发改委价格司（发改价格〔2013〕1638号文）1.2项目基本情况为响应国家新能源建设号召，加快国内光伏发电规模化应用。
本项目拟利用物流园屋面建筑屋顶建设分布式光伏发电系统，拟建设屋顶总面积约为2万平方米，规划总装机容量为2MWp，配4组200KWh储能，厂区内配置交流及直流充电桩。
本项目属新建光伏电站，采用“自发自用，余电上网”的运营模式，本次新建工程包括太阳能光伏发电系统及相应的配套设施。
光伏建筑一体化应用研究
光伏建筑一体化应用研究目录1. 内容概括 (2)1.1 研究背景及意义 (3)1.2 国内外光伏建筑一体化发展现状 (4)1.3 研究内容及目标 (5)2. 光伏建筑一体化技术概述 (6)2.1 光伏建筑一体化类型及特点 (7)2.1.1 墙体一体化 (8)2.1.2 屋顶一体化 (9)2.1.3 格构一体化 (11)2.1.4 其他一体化类型 (12)2.2 光伏材料及结构 (14)2.3 光伏系统设计与安装 (15)3. 光伏建筑一体化应用案例分析 (16)3.1.1 典型案例一 (18)3.1.2 典型案例二 (20)3.2 面临挑战的案例分析 (21)3.2.1 典型案例三 (22)3.2.2 典型案例四 (24)4. 光伏建筑一体化技术应用评估 (25)4.1 经济效益评估 (27)4.2 环境效益评估 (28)4.3 社会效益评估 (29)5. 光伏建筑一体化技术发展趋势 (31)5.1 技术发展方向 (32)5.2 政策法规支持 (33)5.3 未来展望 (35)6. 结论与建议 (36)6.2 未来研究方向 (39)6.3 政策建议 (40)1. 内容概括光伏建筑一体化的应用研究是探索将太阳能光伏系统整合到建筑结构中，从而实现可持续能源生产与高效空间利用的创新领域。
这一研究融合了工程学、材料科学、环境科学、建筑设计和结构力学等跨学科知识，旨在开发出既具有美观外观又具备高效发电能力的建筑产品。
的主要目标在于通过将光伏组件与建筑系统紧密结合，减少对额外光照面的需求，选项避光，减少空间占用，并且改善建筑物外观。
其应用不仅局限于传统的屋顶安装，还包括在墙体、幕墙玻璃和阳台等结构中集成光伏板，实现室内外空间的协同发电和保温隔热效果。
技术创新方面，的研究涉及柔性光伏材料的开发，以实现曲面和非平面结构的安装；高转换效率光伏组件的进步，提高光电转换效率，减少能量损失；智能发电系统的整合，比如的集成，以监测与控制能源生产和消费。
4000W屋顶光伏发电系统方案设计说明书
4000W屋顶光伏发电系统方案说明书一、系统方案（一）光伏发电简介光伏发电是根据光生伏特效应原理，利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能。
不论是独立使用还是并网发电，光伏发电系统主要由太阳电池板（组件）、控制器和逆变器三大部分组成，它们主要由电子元器件构成，不涉及机械部件。
光伏发电系统分为独立光伏发电系统、并网光伏发电系统（1）独立光伏发电系统独立光伏发电也叫离网光伏发电。
主要由太阳能电池组件、控制器、蓄电池组成，若要为交流负载供电，还需要配置交流逆变器。
独立光伏电站包括边远地区的村庄供电系统，太阳能户用电源系统，通信信号电源、阴极保护、太阳能路灯等各种带有蓄电池的可以独立运行的光伏发电系统（2）并网光伏发电系统并网光伏发电就是太阳能组件产生的直流电经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电之后直接接入公共电网。
可以分为带蓄电池的和不带蓄电池的并网发电系统。
（二）背景与系统介绍（1）背景一南宁市家庭用户，屋面类型为水泥屋面。
主要电器设备为一盏功率为60W普通照明灯和一台功率为300W电视机。
（2）用电量分析电灯和电视机每天平均使用5小时，每天用电量为：（60W+300W）x 5h=1800Wh（即1.8度）,考虑到特殊情况的每天最大用电量为2.5度电。
（3）装机容量的确定据南宁气象数据统计，南宁最大连续阴雨天气为3天，光伏发电在阴雨天连续提供的电量应达到：（3+1）X 2.5=10（度），因此本光伏发电系统的装机容量设定为4000W，4000W的光伏发电系统日均发电量约11.2度，用户电器按每天运行5小时计算，可满足其正常使用4天。
（4）系统介绍根据用户用电情况本工程选用离网光伏发电系统。
离网光伏发电系统构成：由太阳能电池组件、光伏控制逆变一体机、蓄电池组、交流配电柜、接地系统、电缆等组成。
电池组件方阵在有光照情况下，电池吸收光能，电池两端出现异号电荷的积累，即产生“光生电压”，即“光生伏特效应”。
浅谈光储充一体化电站建设方案
浅谈光储充一体化电站建设方案摘要：针对目前用地紧张、配电设施建设困难的情况，发展光伏、储能等新能源与充电桩结合建设模式具有现实意义，本文对光伏、储能和充电桩一体化建设的系统构成、设备选型等进行了分析研究。
关键词：光储充；储能电池；充电桩Abstract：In view of the current shortage of land and difficulties in the construction of power distribution facilities，it is of practical significance to developthe construction mode combining photovoltaic，energy storage and other new energies with charging piles. In this paper，the system composition and equipment selection of integrated construction of photovoltaic，energy storage and chargingpiles are analyzed and studied.Key words：optical storage；energy storage battery；charging piled and studied.引言目前，随着城市化发展和汽车制造技术的发展，交通运输设施建设越来越完善，人民生活水平越来越高，汽车保有量越来越大，与此同时，汽车尾气排放给大气带来的污染也越来越严重。
因此，电动汽车的保有量也在各个国家的大力支持下迅速升高，但这也带来了电动汽车数量的增加和汽车充电设施的建设不完善的矛盾，这也限制了电动汽车的发展。
汽车充电设施的建设主要依托于传统电网，但是充电设施的大量建设给传统电网带来了沉重的压力，同时由于电动汽车接入的随机性给传统电网带来了一定的风险。
小型独立光伏发电系统的分析与设计
小型独立光伏发电系统的分析与设计一、本文概述随着全球能源危机的日益加剧，可再生能源的开发和利用受到了广泛关注。
其中，光伏发电作为一种清洁、可再生的能源形式，具有巨大的发展潜力。
小型独立光伏发电系统作为一种将太阳能转化为电能的系统，具有独立性、灵活性、环保性等优点，特别适用于偏远地区、家庭及小型商业场所等场合。
本文旨在全面分析小型独立光伏发电系统的设计与应用。
我们将对光伏发电的基本原理进行介绍，包括光伏效应、太阳能电池的工作原理等。
我们将详细探讨小型独立光伏发电系统的设计要点，包括太阳能电池的选择、储能系统的设计、逆变器的选型等。
我们还将对系统的性能评估与优化进行探讨，以提高系统的发电效率和稳定性。
通过本文的阐述，我们希望能够为小型独立光伏发电系统的设计与应用提供有益的参考和指导，推动其在实际应用中的普及和发展。
我们也期待通过本文的探讨，激发更多研究者和工程师对可再生能源领域的兴趣和研究热情，共同为构建绿色、可持续的能源体系做出贡献。
二、光伏发电技术基础光伏发电，又称太阳能发电，是一种利用光生伏特效应将太阳能直接转换为电能的发电方式。
其基本原理是，当太阳光照射到光伏电池上时，光子与电池内的半导体材料相互作用，使得电子从原子中逸出，形成光生电流。
这个过程不涉及任何机械运动或其他形式的中间能量转换，因此光伏发电是一种清洁、高效且静音的能源转换方式。
光伏发电系统的核心组件是光伏电池（也称为太阳能电池），它通常由硅、硒、铜等半导体材料制成。
光伏电池的性能主要受到其转换效率、耐久性、制造成本等因素的影响。
转换效率指的是光伏电池将光能转换为电能的效率，它受到电池材料、结构、制造工艺等多种因素的影响。
耐久性则关系到光伏电池的使用寿命和维护成本，而制造成本则直接决定了光伏发电的经济性。
除了光伏电池，光伏发电系统还包括了逆变器、储能装置、支架等其他组成部分。
逆变器的作用是将光伏电池输出的直流电转换为交流电，以适应大多数电力系统的需求。
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屋顶光伏与储能一体化发电系统的设计分析
随着社会持续发展，能源消耗量日益增加。随之，环境污染日益加重，必须
开发利用各种清洁能源，减少能耗量，降低对周围环境的污染程度。作为一种重
要的可持续再生能源，太阳能的应用在世界范围内不断扩大，光伏系统在我国的
应用也逐渐增多，发挥着不可替代的作用，在缓解日益加重能源危机的基础上，
也满足了用户的用电需求。因此，本文作者对屋顶光伏与储能一体化发电系统设
计这一课题予以了探讨。
标签：屋顶；光伏；储能；一体化；发电系统；设计；分析
0 引言
随着社会经济持续发展，人们的生活水平日渐提高，传统能源已经无法满足
他们的客观需求，其供应日渐紧张，加上传统能源不具备可再生性，大大加重了
人类社会在经济可持续发展方面的担忧。面对这种情况，迫切需要开发、利用各
种新能源，尤其是可再生能源，取代那些资源有限、严重污染周围环境的常规能
源，缓解日益加重的能源危机。太阳能属于重要的定性清洁能源，具有独特的优
势，已成为社会大众关注的焦点，具有非常广阔的应用前景。为此，需要全方位
分析各种主客观影响因素，优化设计屋顶光伏与储能一体化的发电系统，使其更
好地发挥自身作用。
1 屋顶光伏发电系统概述
就屋顶光伏发电系统而言，由多种元素组合而成，比如，计量装置、光伏组
件、并网逆变器，各自发挥着不同的作用。当下，晶体硅太阳能电池组件、非晶
硅薄膜电池组件是光伏组件的核心组成要素。前者具有多样化的优势，比如，较
长的使用寿命，较强的抗风和抗冰雹能力，光电的转换率可以到14%—17%；而
后者是由半导体材料组成，只有几微米厚，其光电转换率为6%—6.5%，能够附
在各类廉价的基片上，比如，玻璃。如果发电量、功率相同，非晶硅太阳能薄膜
电池成本远远低于晶体硅太阳能电池，已成为新时期最有可能实现发电成本和上
网电价的一种新技术。
就屋顶光伏发电系统而言，把太阳能电池组件准确安装在屋顶合理的位置，
这样在有太阳照射的时候，逆变器就会把光伏组件发出的直流电顺利转换为正弦
交流电，可以直接用于电源驱动负荷，还可以把它切换到外面的公用电网中，实
现小型光伏系统并网运行。在夜晚或者阴雨天的时候，太阳能电池组件没有产生
电能或者所产生的电能无法满足负载需求的时候，可以发挥电网的作用进行供
电，确保电力系统处于安全、稳定运行中。
2 光储一体化发电系统设计
2.1 太阳能资源分析
以杭州某项目为例，处于经济开发区，和市区距离为40千米。由于杭州属
于亚热带季风气候，年平均气温为16.2摄氏度，气候温和、湿润，降水又充沛，
四季分明，光照充足，有着丰富的太阳能资源，年平均太阳总辐射量为
4270—4700/平方米内，日照时数在1900—2200小时之间，日照百分率
42%—48%，有着独特的太阳能资源条件。
2.2 站址条件分析
以光伏方阵安装位置条件为例，在全方位勘测现场基础上，光伏方阵被安装
在项目业主公司的三号楼东侧楼顶。就该地块而言，属于整片厂区的最高点，四
周并没有山林、高楼这样的遮挡物，属于朝南、东西走向，根据现场各方面的实
际情况，非常适宜安装光伏组件，可以在建筑物顶部安装62kWp左右的光伏组
件。就该项目而言，是用水泥作为其中的承重块，使直通管的左右两端和女儿墙
相互连接，促使方阵处于统一的有机整体中，具有较强的承受力，楼顶的最大承
重可以达到152kg/m2，能够很好地承受来自光伏组件、支架的重量。相应地，
图1是光伏组件方阵安装位置、储能电站基地的示意图。
2.3 项目规模、系统接入设计
以电网接入为例，就该系统而言，所选择的并网接点为电网0.4kV低压侧，
主要给项目业主公司三号楼的二到四层楼供电，平均负荷为220kW，最高的负
荷可以达到310kW。针对系统运行情况，需要对并网接口的五号变电所进行适
当的改造，适当增设并网切换屏、离网切换屏，可以在10kV变压器0.4kV低压
侧、储能系统并网侧的合理位置设置逆功率保护装置，确保相关系统处于安全、
稳定运行中，避免系统故障的频繁发生，增加设备的运营成本。
2.4 设备选型、施工设计
以太阳电池组件选型为例，太阳电池组件是光伏系统主要的发电来源。光伏
组件具有多样化的类型，比如，多晶硅组件、单晶硅组件。结合各方面情况，该
系统主要采用的是S—180C（190Wp）单晶硅组件，具有较长的使用寿命，能够
在恶劣的环境中长期运作。以电缆敷设方案为例，对于储能基站、变电所来说，
其间的主电缆采用的是3×240+2×120的嵌装电缆，四进三出。就楼顶而言，其
光伏输出主电缆经过垂直桥架铺设到对应2、3号厂房之间的空桥架，在进入2
号厂房之后，对应的架空架需要向西铺设，并沿着电力的主电缆路线，进入到对
应的基站中。
2.5 经济评价
在光伏发电系统方面，综合分析各方面因素，光伏方阵只适合安装57KWp，
但每年的发电量可以达到五万kW·h，按照工业用电价格进行计算，每年会有4.3
万元的收益，那么，25后将有107.5万元的收益，即4.3×25=107.5万元。就储
能系统而言，削峰填谷是其核心功能，在降低用电成本的基础上，还能合理调整
电网的峰频、平滑负荷。根据该地区峰谷电价格以及时间段来说，每度电可以省
下来0.3923元，如果一年按照300天工作日计算，一年用电量为60万度，即
0.3923×600，000=235，380元，一年就节约235，380元。就系统总效益来说，
在安装光储一体化系统之后，每年有23.538万元的储能系统收益，4.3万元的光
伏发电收益，系统总效益也是非常可观的。相应地，表1是该地区光伏发电量估
算中中和效率系数。
3 结语
总而言之，优化设计屋面光伏和储能一体化系统至关重要。在设计过程中，
要综合考虑各方面主客观影响因素，采取适宜的措施，优化设计，使其更好地发
挥自身作用，提高太阳能利用率，具有较好的节能减排作用，能够优化电源结构
等，改善周围环境，拥有较好的“经济、社会、生态”三效益。
参 考 文 献
[1] 吴水源.光伏建筑中的智能供电系统研究与设计[D].武汉纺织大学，2012.
[2] 林阿依.屋顶光伏与储能一体化发电系统设计研究[D].华北电力大学，
2015.
[3] 左佰周.小户型太阳能瓦片屋顶光伏发电系统研究[J].科技经济市场，
2014，10：12-14.
[4] 廖世凯，李琛.太阳能屋顶光伏发电系统设计及效益分析[J].通信电源技
术，2014，06：65-67.