1 工程概况

天津属于暖温带地区，年平均气温为 11. 5℃，通过国家气象局最近 10 年的日照统计数据可知，天津的年均日射量为4. 073k W·h /m2、年日照时间为2 778h、年平均日照率为 63% 。因此，采用太阳能光伏发电系统是可行的。

中新天津生态城公屋展示中心工程位于天津市中新天津生态城 15 号地公屋项目内。总建筑面积 3 467m2，其中地上两层，3 013m2; 地下一层，454m2，建筑总高度 15m。建筑功能一部分为公屋展示、销售; 另一部分为房管局办公和档案储存。本工程的设计目标为零能耗的绿色公共建筑。通过被动式设计使建筑物耗能达到合理的极限，通过主动式设计提高设备能源使用效率，预估年建筑能耗约为252. 8k W·h /a，单位面积建筑能耗约为 72. 9k W·h / ( m2·a) 。建筑效果如图 1 所示。


2 光伏发电系统总体框架

装设光伏组件的区域主要包含: 屋顶弧形架构区、屋顶东西两侧三角区、建筑东南侧停车棚和西南侧停车棚顶部。采用高转换效率HIT 型光伏组件，尺寸为 798～1 580mm，峰值功率为 210Wp，组件转换效率为16.7% ，电池转换效率为 18.9% ，重量约15kg，总装机容量292.95kWp，总发电量约295MW·h/a，高于年建筑能耗12.3% ，预计可达到建筑零能耗的目标。光伏发电系统与市电并网运行，多余的光伏电能反馈到市电电网。设置有648k W 的锂电池储能装置，用于平滑光伏馈电功率，并为较重要负荷提供备用电源。

本项目作为零能耗建筑，光伏发电全年的发电量应大于负荷能耗的 10% 以上。但天津属华北地区，季节差异较大，夏季及春秋季，光伏发电量大于负荷用电量; 冬季，光伏发电量小于负荷用电量。通过光伏发电系统的并网技术措施，即可实现从电网取电，也可向电网馈电的并网形式。即: 夏季及春秋季多余的电量馈向电网，冬季从电网取电。一年的光伏发电总量大于建筑能耗的总量，从而真正实现零能耗建筑。
在此并网系统中，主要依据两方面来确定蓄电池的容量，一方面为智能控制系统工作站、计算机网络设备、服务器及对外窗口办公计算机提供 2h 的应急电源，另一方面为了稳定光伏发电上网的相对恒功率输出的需要，取两者中的较大容量，最终确 定 为648k Wh。光伏发电系统框图见图 2。