1.光伏空调系统对建筑节能的重大意义

       在我国，建筑能耗已经与工业耗能、交通能耗共同构成了三大主要能耗。目前我国建筑总能耗约占社会终端能耗的20.7%，建筑能耗中空调和采暖能耗又占了大部分。降低建筑能耗有多种方式，如改善建筑的围护结构，采用节能设备及灯具，以及利用可再生能源等。其中，前两者节能潜力有限，不能从根本上解决能耗问题，而可再生能源的潜力是巨大的。因此，找到新可再生能源，以及减少暖通系统能耗，可以有效改善建筑能耗。

       太阳能作为一种可再生能源，以其清洁、廉价和取之不尽的特点而受到各国学者的广泛关注，使用太阳能来替代或部分替代常规能源已经成为了当下的研究热点。太阳能的大范围利用将对缓解紧张的能源局势，减少常规能源消耗，促进建筑节能，降低CO2排放起到至关重要的作用。太阳能发电虽受昼夜、晴雨、季节的影响，但可以分散地进行，所以它很适合于和建筑结合在一起。

       在太阳能的主要利用方式中，太阳能光伏利用直接将太阳能转变为电能加以利用。炎热的夏季是用电的高峰季节，其中空调耗电占据了一大部分，由于电力资源的相对不足，近几年在上海、杭州等华东地区，已多次出现了拉闸限电的情况，因此，若将太阳能转换成电能加以利用，将能一定程度地缓解电能供应不足。所以从这个意义上讲，将太阳辐射能直接转换成电能加以利用是太阳能利用最理想的形式。利用光伏发电驱动空调进行制冷和采暖，可以减少一大部分建筑耗电，光伏和空调结合为一个系统具有很多优点。在夏季，太阳能电池的发电功率和建筑物的负荷有较好的匹配关系，空调可以最大限度的利用太阳能为室内供冷。冬季室内热负荷晚上要比白天大，独立系统中配置的蓄电池可以将白天多余的电量储存下来用于晚上为室内供热。光伏空调系统的大规模使用可以在用电高峰时段减小电网的压力，并对节能减排有重要意义。

       2.高效光伏变频离心机的开发

       空调作为建筑耗能的大户，每年都消耗了大量的电能，空调的节能很有必要，也是大势所趋，早在十年前，日本就已经普及高效节能的变频空调，近年来国内各大空调厂家相继研发推出了变频空调，尤其是以永磁同步电机驱动的变频空调，把节能标准推上了新的台阶，但一般都是针对家用空调或者家用中央空调，而对于大型中央空调行业内仅格力电器开发了使用永磁同步电机的高效变频离心机。

       英利集团响应国家节能减排号召，与格力电器合作，将新能源太阳能与高效变频离心机结合起来，研发出的一种能直接利用太阳能直流电的变流技术，在此基础上制造新一代高效变频离心机，可直接使用太阳能供电，与太阳能直流系统对接，省去并网逆变器，降低投资成本和提高太阳能利用率。通过长期的运行和测试，对系统的能效、可靠性等进行综合研究，从而开发出高能效、高可靠性、高技术含量的新产品，达到进一步优化建筑能源配置、降低建筑能耗、减少二氧化碳排放量的目的。

       格力电器作为一家专注于空调产品的大型电器制造商，格力电器致力于为全球消费者提供技术领先、品质卓越的空调产品。在全球拥有珠海、重庆、合肥、郑州、武汉、巴西、巴基斯坦、越南8大生产基地， 8万多名员工，至今已开发出包括家用空调、商用空调在内的20大类、400个系列、7000多个品种规格的产品，能充分满足不同消费群体的各种需求；拥有技术专利4000多项，其中发明专利710多项，自主研发的超低温数码多联机组、高效永磁同步变频离心式冷水机组、多功能地暖户式中央空调、1赫兹变频空调、超高效定速压缩机、R290环保冷媒空调等一系列“国际领先”产品，填补了行业空白。 

       在激烈的市场竞争中，格力空调先后中标2008年“北京奥运媒体村”、2010年南非“世界杯”主场馆及多个配套工程、2010年广州亚运会14个比赛场馆、2014年俄罗斯索契冬奥会配套工程等国际知名空调招标项目，在国际舞台上赢得了广泛的知名度和影响力，引领“中国制造”走向“中国创造”。

       3.技术方案

       变频空调的变频器都是交-直-交的形式，即把电网380V的交流电整流成直流电，然后在再逆变成所需要的电压和频率。变频空调的变频器与光伏系统的并网逆变器原理相同，技术相似，可进行技术研究和创新，把太阳能直接利用驱动空调机组运行，省去复杂的光伏电站建设，适合某些建设光伏电站受限的建筑应用；同时也可与光伏电站并网运行，在空调机组停止运行时，也能进行光伏发电并网运行，起到并网逆变器的作用，最大程度地减少投资成本。

       把格力电器开发的高效变频离心机与光伏系统相结合，能进一步节省电能，在用电高峰时基本能自给自足，具有广阔的应用前景，示范意义重大。经测算，太阳能直流电经逆变后直接驱动变频压缩机，通过算法研究攻关，解决了太阳能直流电直接驱动相关应用问题，省去光伏逆变上网的逆变损耗及进空调的整流环节损耗，提高光伏能利用率约5％。再加上离心机的变频器在机组不工作时可以反向给市网送电，省去了客户再单独配备并网逆变器的投资以及场地安装费用，大大简化以及优化了整个系统。

       4.效益分析

       （1）经济效益

       基于变流装置的变频调速具有显著的节能效果，带来非常可观的经济效益。光伏装置未启动时，变频器完全由工频电网供电，变频器通过四象限模块整流,效率可达98%，功率因数0.99。光伏装置装机容量为400KW，在珠海地区发电功率可达340KW。光伏发电部分的输出功率不能满足空调机组运行功率需求时，四象限变流器从公用电网取电，补足所需功率；光伏发电部分的输出功率大于空调机组运行功率需求时，多余能量可通过四象限变流器经逆变送回电网或供给本地其他用电设备，省去了专门的并网逆变器，降低投资成本和提高太阳能利用率。以珠海为例，一台400kW太阳能变频离心机每年4～10月份投入工作，每天工作8小时，太阳能发电功率340kW，则可省电57.12万千瓦时，若商业用电电价为0.9678元/度（1～10KV），则一年可节省55.28万元，经济效益非常可观，而且白天日照比较充足，可以避开用电高峰期。

       （2）社会效益

       其一，空调是用电大户，天气越热用电越多，耗电量与气候密切相关，与太阳能光照强度正相关，如能普及太阳能变频离心机，则能大大缓解社会的用电压力，推进工业化进程。

       其二，太阳能高效变频离心机是基于格力世界领先的双级高效永磁同步变频离心式冷水机组开发的，该机组已领先同行业尤其是国外知名品牌，若与太阳能光伏及变流技术相结合，则在技术上进一步领先对手，有利于抢夺制冷技术话语权、抢占市场资源、提高产业竞争力、维护民族品牌利益。

       其三，推动产业的升级和节能事业的发展，在国家对光伏产业的大力投入下，我国光伏事业发展迅猛，光电建筑一体化是大势所趋，太阳能变频离心机与光电建筑一体化工程紧密结合，是光电建筑一体化暖通方案的最理想选择，市场需求巨大，是产业升级的基础，光电建筑暖通一体化，将是未来的选择，节能意义巨大。

       （3）环境效益

       环境效益显著，以珠海为例，一台400kW太阳能变频离心机每年可省电57.12万千瓦时，可省燃油14.41万升或节省标准煤199.48吨，这也意味着少排放552.45吨二氧化碳，6.54吨的二氧化硫和2.39吨氮氧化物，同时减少因火力发电产生的150.72吨粉尘，节约221636万升净水，实现了最佳的节能减排和保护环境。

       5.总结

       综上，光伏变频离心机系统结合传统中央空调以及新能源光伏产业，通过关键技术的突破，达到了以下目标：（1）解决太阳能直流电直接驱动空调相关应用问题，提高光伏能利用率约5％；（2）直接对光伏直流母线进行MPPT控制，自动寻找到光伏电池的最大功率点，最大限度利用光伏电池；（3）全直流并网，实现公用电网、光伏系统与空调机组的无缝对接，能量在公用电网，光伏系统，和空调机组三者之间的自由流动；（4）实现光伏与空调一体化监控和自动化管理，达到无人值守和集中监控的目标。

       因此，无论从经济、节能、环保、系统可靠简便的角度上看，格力光伏变频离心机系统都是客户理想的选择。