变电站BIPV光伏建筑一体化设计

《建筑节能与可再生能源利用通用规范》GB55015-2021明确规定，新建建筑应安装太阳能系统。虽然太阳能系统不仅仅是太阳能光伏发电系统，但由于各地相继发布了新建建筑的太阳能光伏系统配置要求，变电站建筑设计光伏发电系统成为一步到位的解决方案。BIPVorBAPV建筑光伏系统是指安装在建筑物上，利用太阳能电池的光伏效应将太阳辐射能直接转换成电能的发电系统。相关资料中，经常出现热门词汇——BIPV。PV就是光伏，英语photovoltaic的缩写。BIPV，即建筑集成光伏发电系统，指光伏发电设备作为建筑材料或构件，在建筑上应用的形式，也称光伏建筑一体化。相对BIPV，还有一个词汇BAPV，即建筑附加光伏发电系统，指光伏发电设备不作为建筑材料或构件，在已有建筑上安装的形式。BIPV是现阶段建筑光伏系统的发展潮流，新建变电站工程应该采用这种模式。如果仍采用BAPV，那实在是太low了。BIPV的主要形式是光伏屋面（光伏瓦）、光伏幕墙、光伏栏板、光伏雨棚等。现阶段变电站通用设计外墙普遍采用幕墙，用BIPV光伏幕墙取代，应该是最优解决方案。建筑光伏设计相关标准《光伏发电站设计规范》GB50797-2012《光伏发电站施工规范》GB50794-2012《建筑光伏系统应用技术标准》GB/T51368-2019《建筑用光伏遮阳板》GB/T37268-2018《光伏支架结构设计规程》NB/T10115-2018《建筑用光伏构件通用技术要求》JG/T492-2016《建筑用光伏遮阳构件通用技术条件》JG/T482-2015《太阳能光伏发电系统与建筑一体化技术规程》CECS418-2015《建筑一体化智能光伏系统技术规程》T/CECS941-2021《光伏组件屋面工程技术规程》T/CECS902-2021……上面只是列了部分光伏建筑设计标准。除了上面列出的国家标准和行业标准、团体标准，还有地方标准。如浙江省有《建筑太阳能光伏系统应用技术规程》DB33/1106-2015。虽然光伏设计标准很多，但土建设计相关内容基本上是天下文章一大抄，而且结构设计方面，和现行结构设计国家标准存在一定程度的脱节。所以，不能简单按照上述标准进行设计，还需满足现行国家标准要求，特别是通用规范的规定。亟待修订的《光伏发电站设计规范》GB50797-2012GB50797-2012的初衷是想把光伏发电站定义为不同于火力发电厂和变电站的新一类电站，比如水电站那样，但显然没有做到。规范中消防标准套用的是GB50229-2006相关条款。在《火力发电厂与变电站设计防火标准》GB50229-2019发布后，是否应执行GB50229-2019呢？笔者认为应该相应修订。但《火力发电厂与变电站设计防火标准》GB50229-2019适用范围并不包括光伏发电站，《光伏发电站设计规范》GB50797-2012也没说消防执行GB50229，而是有自己的独立条文，虽然基本抄至GB50229。2019年9月住建部发布了《光伏发电站设计规范》GB50797征求意见稿，明确光伏电站的升压站消防执行GB50229，电化学储能系统设计执行《电化学储能电站设计规范》GB51048。但这征求意见稿一直未落地。现在看来，还要继续修订，至少要把“规范”改为“标准”，再增加通用规范的相关内容。等待落地的《电化学储能电站设计标准》GB51048-202X光伏发电站要充分发挥效率，通常需要配备储能系统，而储能系统一般采用电化学储能。《光伏发电站设计规范》GB50797征求意见稿明确电化学储能系统设计执行《电化学储能电站设计规范》GB51048，但GB51048却在修订中，又进入一个死循环！变电站内有蓄电池室，是否可兼作光伏电站的储能系统？笔者认真思考了这个问题：如果蓄电池不扩容，那变电站每天需要出一次事故才行，从而腾出容量，存储光伏发电；如果蓄电池扩容，对站用直流电系统改造后，光伏储能应该可以和站用直流电共用，但似乎不仅不省钱，还会影响站用直流系统的可靠性。所以，笔者建议储能系统独立设置。光伏幕墙设计虽然光伏电设计的相关标准并不完善，但并不影响变电站建筑光伏幕墙的土建设计。说白了，对土建设计来说，光伏幕墙跟普通幕墙的区别仅仅是玻璃选型的不同！即把普通幕墙玻璃换成光伏玻璃即可。至于布线什么的，那是电气专业的事。不要跟我说，幕墙不会设计！归根到底，幕墙设计其实就是外墙的抗风设计，用大学教科书的知识就可以解决，是结构设计的基本功。如果你实在不想动手，可以借口说没有幕墙设计资质，找专业的幕墙公司进行设计。不，直接找BIPV光伏幕墙厂家，设计施工一条龙，好简单！不过，建筑设计还需注意一点，光伏幕墙下方的建筑出入口需设计雨棚、挑檐等防护措施。BIPV设计标准图集BIPV光伏幕墙设计其实还有国家标准图可用：16J908-5《建筑太阳能光伏系统设计与安装》19CJ92-1《建筑铜铟镓硒薄膜光伏系统设计与安装》依样画葫芦，就可以完成光伏幕墙的建筑设计，应对可研、初设还是绰绰有余的。注意一点，光伏幕墙设计对光伏玻璃有一定的要求。光伏玻璃通常为夹层玻璃。用作光伏幕墙的光伏夹层玻璃，应采用干法加工合成，其胶片宜采用聚乙烯醇缩丁醛胶片（PVB）或离子性中间层胶片（SGP）。用EVA层压的光伏构件需要采用特殊的结构，防止玻璃自爆后因EVA强度不够