太陽能光伏建筑一體化的研究設計

1、太陽能光伏建筑一體化的研究設計 【摘 要】本文介紹了關于太陽能光伏建筑一體化的研究設計，從我國發(fā)展光伏建筑一體化的現狀，討論了光伏建筑一體化的設計要素，并依據相關的規(guī)范，探討研究設計中的有關事項，為我國太陽能光伏建筑一體化的發(fā)展前景提供更好的條件。 【關鍵詞】太陽能；光伏建筑一體化；研究設計；孤島效應 隨著社會經濟的發(fā)展，全球的能源也在日益的短缺中，故此我國也更加注重再生能源的開發(fā)。因此，太陽能光伏建筑一體化也應運而生，它不僅是一種新能源的利用方式，更是直接把太陽能對建筑的輻射能直接轉化為電能的發(fā)電方式，不僅可以滿足該建筑的用電需求，還是節(jié)約能源的好辦法。以下本篇來就來研究太陽能光伏建筑一體化

2、的設計方法。 1.太陽能光伏建筑一體化原理和發(fā)展前景 1.1光伏建筑一體化的設計原理 太陽能光伏建筑一體化其實就是一個發(fā)電系統(tǒng)，其原理也就是將光伏電池（太陽能電池）安裝在建筑物中或是與建筑物相結合的方式，從而會產生光電效應，此時就可以直接將太陽能的可再生輻射能源直接轉化成電能，電能再經過配套的逆變控制器轉換，從而使這種發(fā)電方式產生的電能可以直接滿足該建筑的用電量。當然，如果用電量富余的情況下，還可以將其送給市政電網中，以此來滿足對于可再生電能的開發(fā)和利用。 1.2光伏建筑一體化系統(tǒng)的發(fā)展前景 光伏建筑一體化系統(tǒng)不僅能提高經濟效益，還能實現低碳、環(huán)保、綠色、可持續(xù)發(fā)展的社會理念，對于部分電量短缺

3、的地區(qū)也是很有益處的，還可以提高我國的電力水平。在建筑物的外圍使用光伏發(fā)電的一體化系統(tǒng)，設置光伏陣列來產生電力，不僅可以滿足建筑的用電需求，還可以增加建筑的經濟效益，帶來更好的經濟收益。在我國開展光伏建筑一體化的發(fā)電項目，不僅清潔環(huán)保，而且低成本高效益，作為一種新的發(fā)電能源，不僅可以改善我國目前的用電狀態(tài)，還能減少我國的資源浪費，使得再生的太陽能發(fā)電得到充分的使用，增強我國的電力開發(fā)水平。 2.太陽能光伏建筑一體化的設計需求 2.1光伏建筑一體化的設計步驟 在研究太陽能光伏建筑一體化的開發(fā)中，應該遵循一定的設計步驟，不僅包括對當地資源的可行性研究，還應該對太陽能光伏組件和電池的容量進行科學的判

4、斷和研究計算，保證光伏建筑一體化在設計階段的完整性。其設計步驟如下圖所示： 1 確定太陽能電池安裝的可行性 2 計算太陽能電池的安裝面積 3 計算所需太陽能電池的容量 4 計算用戶的用電量 5 系統(tǒng)設計完成 2.2 太陽能光伏建筑一體化建設中要點 在光伏建筑的一體化設計中，應該注重與周邊建筑環(huán)境的協(xié)調，要在保持建筑環(huán)境的基礎上進行設計操作；對于建筑的光伏發(fā)電設計中，還應該不影響建筑的結構，而且還要在工程造價允許的范圍之內設置太陽能電池板；而且，在實際的施工當中，如果太陽能電池的發(fā)電容量小就應該結合逆變器和控制器，使得電量資源得到充分的應用。 2.3設置光伏一體化的建筑位置 在太陽能光伏建筑一體

5、化的建設中，對于地點的選擇也有依據，應該根據實際的情況去決定可以鋪設太陽能電池的數量，并且還要確定好太陽能電池板的安裝位置。并且還要在不影響建筑美觀的情況下，結合建筑內用電的實際狀況，計算出最佳的太陽能電池板數量，以確保一體化的光伏建筑可以滿足人們的用電需求。 3.光伏建筑中太陽能光伏方陣的設計需求 3.1系統(tǒng)中的光伏組件技術 太陽能光伏方陣中的設計中，應該考慮到天氣的因素，盡可能的加大光伏方陣的面積，并且還要提高光伏方陣的使用壽命。光伏組件的選擇，應該選取壽命在大于20年的組件，并且工作環(huán)境中應該經受住45度的溫度，光伏組件應該以相同顏色，且無外表損傷的方式放置，組件中電池的排列也應該整齊無

6、斑，還應做好防冰雹、防沙塵等措施。 3.2如何確定太陽能光伏方陣的最佳傾角 在太陽能光伏建筑一體化的設計中，應該考慮到光伏方陣角度對光伏系統(tǒng)的影響，太陽輻射的多少直接影響發(fā)電量，故此可以設置相對的傾角來提高光伏建筑的發(fā)電率。由于我國是在北半球，故此可以選擇30度的傾角來進行太陽能光伏方陣的安裝，提高一體化光伏建筑的發(fā)電量。 3.3太陽能光伏電路的設計 一體化的太陽能光伏建筑發(fā)電系統(tǒng)，就是利用太陽的輻射來進行發(fā)電的，因此在設計光伏電路的時候，需要考慮到太陽照射的因素，因此可以設計一個等效電路來實現對太陽能量的連接和轉換。具體的電路設計如下： 3.4太陽能光伏建筑中電池組件的大小 在太陽能光伏建筑

7、一體化設計中，應該考慮到電池組件的大小，并參照電池組件的技術要求來制定設和系統(tǒng)需求的電池組件規(guī)格，并將其安裝在太陽能的光伏組件中。只有將電池組件的大小設置成功，才可以提高太陽能光伏建筑的發(fā)電量，提高我國對再生能源的利用率。 4.設計光伏建筑一體化中的附屬設施 在光伏建筑一體化的設計中，還應該對交流配線系統(tǒng)和直流配線系統(tǒng)的運行進行監(jiān)控和檢測，還有確保系統(tǒng)的防雷、以及接地系統(tǒng)的安全，因此對于系統(tǒng)中的附屬設施也應該有明確的設計目標才行。 4.1設計交、直流配電系統(tǒng) 太陽能光伏建筑一體化設計中，交流配電系統(tǒng)的安全也關系到整個系統(tǒng)的正常運行，因此可以設置漏電保護、電隔離等裝置，方便對交流配電系統(tǒng)的故障維

8、護。在光伏建筑一體化中對于直流配電系統(tǒng)的設計，使用不同線徑的電纜，用串聯(lián)和并聯(lián)的方式分別滿足電網對電壓的需求和負載對發(fā)電功率的需求，建設外部環(huán)境對系統(tǒng)的影響，從而提高光伏建筑一體化發(fā)電系統(tǒng)的運行安全。 4.2輔助配套設施的設計需求 光伏建筑一體化建設中，對于輔助的配套設施，應該對其進行設計和選型，不僅要滿足系統(tǒng)的使用需求，還應該有體積小、使用簡便、壽命長，并具有防雷電、冰霜等一系列惡劣氣象條件，以此來提高用電的安全，并確保光伏建筑一體化系統(tǒng)的安全運行。 5.設計光伏建筑一體化中逆變控制器 在太陽能光伏建筑一體化中，逆變控制器就是負責逆變、保護與控制的功能，可以將直流電轉化為交流電，也可以將交流

9、電的電壓、頻率等同時進行控制，在整個光伏建筑一體化中還有與防治“孤島效應”的功能，保證了光伏系統(tǒng)的安全。 5.1逆變控制器的設計需求 在對逆變控制器的設計中，應該保證其使用的壽命在20年以上，而且逆變控制器還應該滿足光伏方陣的最大使用功率，不管是光照、電壓、溫度怎么變化波動，都要確保逆變控制器可以正常運行。還需要具有防雷、防短路、防電壓異常的功能，必須確保其對電流轉換率在90%，確保電能質量及電網和建筑的安全運行。 5.2防孤島效應設計 在光伏建筑一體化的設計中，應該做好一切的保護措施，因此逆變控制器還應該有防孤島效應的功能。在孤島效應發(fā)生時，應該及時斷開電網，確保光伏建筑一體化發(fā)電系統(tǒng)的安全，減少對供電質量的影響，提高光伏發(fā)電的安全性，為我國太陽能光伏建筑一體化的建設提供有力的保障。 6.結論 由上可知，太陽能光伏建筑一體化不僅是將太陽能充分的利用，更是將發(fā)電產品集成到建筑應用上的新技術，利用太陽能光伏建筑一體化不僅具有經濟效益，還具有能源效益，可以節(jié)省我國的用電資源，提升我國對再生能源利用的形象，值得在實際的建筑開發(fā)中應用推廣。 參考文獻： 1陳維.戶用光伏建筑一體化發(fā)電系統(tǒng)及太陽能半導體照明技術研究d.中國科學技術大學.2006，（09）. 2田瑋.光伏建筑的性能優(yōu)化及其與城市微氣候的相互影響d.天津大學.2009，（12）. 3單竹杰.