太陽能光伏發(fā)電應(yīng)用與光伏建筑一體化-44頁PPT課件

1、太陽能發(fā)電應(yīng)用與光伏建筑一體化可再生能源建筑應(yīng)用技術(shù)的起步建筑是能耗主力軍目前我國建筑能耗驚人，建造和使用建筑直接、間接消耗的能源占到全社會總能耗的 46.7%，單位建筑面積能耗是發(fā)達(dá)國家的-倍。各地政府和眾多房地產(chǎn)開發(fā)商認(rèn)識到綠色生態(tài)建筑是建筑產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢和方向，2019年深圳、上海等城市已向建設(shè)部申請了一批綠色建筑項目，在生態(tài)城市建設(shè)和節(jié)能減排方面走在了全國的前列。太陽能、地?zé)崮艿瓤稍偕茉丛诮ㄖ洗笠?guī)模的應(yīng)用，探索了建筑產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展模式，改變了現(xiàn)有建筑的產(chǎn)業(yè)模式，是實現(xiàn)節(jié)能建筑、走低能耗建筑的必由之路。2%的屋頂年發(fā)電120TWH我國現(xiàn)有房屋建筑總面積400億平方米，如利用2%房屋

2、面積來進(jìn)行太陽能發(fā)電，可增加80GWp的發(fā)電能力，年發(fā)電量可達(dá)120TWh,占全國發(fā)電量的7.3%。從地源、空氣源等自然中收集能量滿足建筑能耗的需要，同樣具有技術(shù)可行性和廣闊的發(fā)展前景。太陽能光伏發(fā)電是緩解能源短缺的新路。 2019年，全球光伏行業(yè)進(jìn)入了一個前所未有的跳躍式發(fā)展年，整個光伏行業(yè)從源頭產(chǎn)品高純硅、硅片到終端產(chǎn)品的組件都出現(xiàn)了供不應(yīng)求的局面。世界范圍內(nèi)的能源短缺和人們環(huán)保意識的增強，使得太陽能被認(rèn)為是21世紀(jì)最重要的新能源。太陽能發(fā)電無污染、安全、壽命長、維護簡單、資源永不枯竭 等特點，使得太陽能產(chǎn)業(yè)自20世紀(jì)80年代以來得到了迅速發(fā)展。全球光伏電池的生產(chǎn)持續(xù)高速增長，每年以30%

3、-40%的速度遞增。 太陽電池和組件21世紀(jì)最重要的新能源太陽能2019年世界范圍內(nèi)太陽能發(fā)電累計安裝量已超過1600MW，根據(jù)歐盟的預(yù)測，到2030年，光伏發(fā)電將占到世界總發(fā)電量的5-20%，到本世紀(jì)末，太陽能將占到整個能源供應(yīng)的66%以上，其中太陽能發(fā)電占63%。 太陽能太陽能發(fā)電的未來預(yù)測加速發(fā)展的光伏市場 逐漸下降的組件價格 在能源和環(huán)境和雙重推動下，世界光伏市場呈現(xiàn)出高速、快速發(fā)展的態(tài)勢，近年來其發(fā)展速度更是高達(dá)30-40%，而其成本也在逐年下降接近常規(guī)能源。太陽能電力成為未來主流能源的趨勢正逐步顯現(xiàn)。太陽能電力將是未來主流能源 1837年，法國科學(xué)家皮庫雷爾將光伏電池放在陽光下，發(fā)

4、現(xiàn)有額外的電壓產(chǎn)生，這就是著名的“光生伏打效應(yīng)”。太陽電池接受光照時，由光產(chǎn)生的電子、空穴被內(nèi)部電場分離，在太陽電池的正面和背面之間產(chǎn)生電壓，由外電路接通，就會產(chǎn)生直流電流。 太陽能光伏發(fā)電的原理 光伏發(fā)電的最基本構(gòu)件是太陽電池。晶體硅太陽電池分為單晶硅太陽電池和多晶硅太陽電池兩種。將太陽電池封裝在鋼化玻璃上就成為太陽電池組件。單晶硅太陽電池和組件多晶硅太陽電池和組件太陽電池組件光伏建筑一體化BIPV組件兩層高透光玻璃尺寸定做表面顏色一般有深黑色和淡藍(lán)色微型接線盒BIPV組件特點:產(chǎn)生電能減少能量損失降低噪音用途:用于建筑幕墻的墻體和建筑物的屋頂光伏建筑一體化并網(wǎng)發(fā)電-中空、真空光伏玻璃組件獨

5、立太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計原理在太陽照射下，太陽電池方陣產(chǎn)生電流經(jīng)過控制器調(diào)整，儲存在蓄電池中；通過控制器和逆變器來滿足用戶用電的需要。并網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計原理白天發(fā)出的電通過逆變器賣給公共電網(wǎng)，當(dāng)需要用電時再從公共電網(wǎng)買電使用。太陽能光伏發(fā)電的廣泛應(yīng)用體現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展能源和循環(huán)經(jīng)濟的理念，將調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，保障能源安全在改善和保護地球環(huán)境和確保人類社會的可持續(xù)發(fā)展中占據(jù)日益重要的地位。并網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)造白天發(fā)出的電通過逆變器賣給公共電網(wǎng)，當(dāng)需要用電時再從公共電網(wǎng)買電使用。BIPV將對現(xiàn)代建筑產(chǎn)生重大影響 在世紀(jì)的新能源技術(shù)中有兩大能源優(yōu)先發(fā)展：太陽光伏發(fā)電與核聚變。 太陽光伏發(fā)電是

6、到目前為止最長壽、最清潔的發(fā)電技術(shù)。 光伏發(fā)電對世界能源需求將會做出重大貢獻(xiàn)的兩個領(lǐng)域是提供住戶用電和用于大型中心電站的發(fā)電。 前者將對現(xiàn)代建筑的發(fā)展產(chǎn)生重大的影響。太陽光伏發(fā)電系統(tǒng)只涉及到半導(dǎo)體封裝器件，不消耗常規(guī)能源，無運動機械部件，無污染，無噪聲，維護方便，發(fā)電容量可任意選擇。 BIPV的基本組成形式 光伏建筑一體化（）提出了“建筑物產(chǎn)生能源”的新概念，即建筑物與光伏發(fā)電的集成化，在建筑物的外圍護結(jié)構(gòu)表面上布設(shè)光伏陣列產(chǎn)生電力。 系統(tǒng)可以劃分為兩種形式：光伏屋頂結(jié)構(gòu)（）和光伏幕墻結(jié)構(gòu)（）。系統(tǒng)一般由光伏陣列（電池板）、墻面（屋頂）和冷卻空氣流道、支架等組成。 對于一個完整的系統(tǒng)，還應(yīng)該有

7、另外一些設(shè)備：負(fù)載、蓄電池、逆變器、系統(tǒng)控制、濾波保護等裝置。當(dāng)一個系統(tǒng)參與并網(wǎng)時，則不需蓄電池，但需有與電網(wǎng)的聯(lián)入裝置。 光伏與建筑的基本結(jié)合方式光伏與建筑的結(jié)合有兩種方式： 建筑與光伏系統(tǒng)相結(jié)合把封裝好的的光伏組件（平板或曲面板）安裝在居民住宅或建筑物的屋頂上，再與逆變器、蓄電池、控制器、負(fù)載等裝置相聯(lián)。光伏系統(tǒng)還可以通過一定的裝置與公共電網(wǎng)聯(lián)接。 建筑與光伏器件相結(jié)合建筑與光伏的進(jìn)一步結(jié)合是將光伏器件與建筑材料集成化。目前已經(jīng)研制出大尺度的彩色光伏模塊，既是發(fā)電器件又是建筑材料，可使建筑外觀更具魅力。 光伏與建筑結(jié)合的安裝方式采用普通太陽電池組件，安裝在傾斜屋頂原來的建筑材料上采用特殊太

8、陽電池組件，作為建筑材料安裝在傾斜屋頂上采用普通太陽電池組件，安裝在平屋頂原來的建筑材料上采用特殊太陽電池組件，作為建筑材料安裝在平屋頂上采用普通或特殊太陽電池組件，作為幕墻安裝在南立面上采用特殊太陽電池組件，作為建筑幕墻安裝在南立面上采用特殊太陽電池組件，作為天窗材料安裝在天窗上采用普通或特殊太陽電池組件，作為遮陽板安裝在建筑上不同類型的太陽電池組件在建筑物上的適用程度太陽電池類型適用性斜屋頂平屋頂墻面窗戶遮陽圍欄標(biāo)準(zhǔn)組件，有金屬框架，表面為玻璃，背面為不透明背板+000標(biāo)準(zhǔn)組件，無金屬框架，表面為玻璃，背面為不透明背板+0雙層玻璃組件，有一定比例的透明度00+兩面受光太陽電池制作的雙層玻璃

9、組件，有一定的透明度000+表面玻璃，背面為透明TPT薄膜，有一定比例的透明度0+配合顧客需要而設(shè)計的組件 （如不同形狀的組件）+“+”表示高適用性，“0”表示低適用性，“-”表示不適用光伏建筑一體化的優(yōu)點（一） 并網(wǎng)系統(tǒng)光伏陣列一般安裝在閑置的屋頂或墻面上，無需額外用地或增建其他設(shè)施，適用于人口密集的地方使用。這對于土地昂貴的城市建筑尤其重要。 可原地發(fā)電、原地用電，在一定距離范圍內(nèi)可以節(jié)省電站送電網(wǎng)的投資。對于并網(wǎng)戶用系統(tǒng)，光伏陣列所發(fā)電力既可供給本建筑物負(fù)載使用，也可送入電網(wǎng)。在陰雨天、夜晚或光強很小的時候，負(fù)載可由電網(wǎng)供電。由于有光伏陣列和公共電網(wǎng)共同給負(fù)載供應(yīng)電力，增加了供電的可靠性

10、。 夏季，處于日照時，由于大量制冷設(shè)備的使用，形成電網(wǎng)用電高峰。而這時也是光伏陣列發(fā)電最多的時候。系統(tǒng)除保證自身建筑用電外，還可以向電網(wǎng)供電，從而緩解高峰電力需求。光伏建筑一體化的優(yōu)點（二） 由于光伏陣列安裝在屋頂和墻壁等外圍護結(jié)構(gòu)上，吸收太陽能，轉(zhuǎn)化為電能，大大降低了室外綜合溫度，減少了墻體得熱和室內(nèi)空調(diào)冷負(fù)荷，節(jié)省了能源，保證了室內(nèi)的空氣品質(zhì)。 避免了由于使用一般化石燃料發(fā)電所導(dǎo)致的空氣污染和廢渣污染，這對于環(huán)保要求嚴(yán)格的今天與未來更為重要。 由于光伏電池的組件化，光伏陣列安裝起來很簡便，而且可以任意選擇發(fā)電容量。 在建筑圍護結(jié)構(gòu)上安裝光伏陣列，可以促進(jìn)部件的大規(guī)模生產(chǎn)，從而能夠進(jìn)一步降低

11、部件的市場價格，這對于系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用有著極大的推動作用。 BIPV系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 在能源和環(huán)保壓力的促進(jìn)下，太陽能光伏技術(shù)已逐步成為國際社會走可持續(xù)發(fā)展道路的首選技術(shù)之一。事實已經(jīng)證明，對于幾個千瓦以下的系統(tǒng)，采用太陽光伏發(fā)電是最為理想的。光伏（）技術(shù)除傳統(tǒng)的單獨用戶及特殊領(lǐng)域應(yīng)用外，正在向高水平和大規(guī)模方向發(fā)展。的并網(wǎng)發(fā)電已成為近年來應(yīng)用的主要方向和熱點。聯(lián)合國能源機構(gòu)最近發(fā)布的調(diào)查報告顯示，將成為世紀(jì)的市場熱點，太陽能建筑業(yè)將是世紀(jì)最重要的新興產(chǎn)業(yè)之一。 光伏玻璃與建筑結(jié)合注意事項1、朝向方向為正南2、傾角合適的角度3、連線隱蔽、最短4、協(xié)調(diào)顏色、布局5、安裝安全、可靠6、匹配電壓、電流北

12、京奧運工程“水立方”太陽能光伏屋頂電站的安裝方式線纜橋架BIPV案例分析（一）在英國的東北部港市森德蘭的附近的國際太陽辦公室 是一棟位于 Doxford 國際的商務(wù)中心的新建的大樓。 由于將光伏系統(tǒng)與建筑有機的結(jié)合，以及整個大樓低能耗設(shè)計，在該項目獲得 2000 年英國的建筑藝術(shù)最高獎項。光伏系統(tǒng)功率: 73 kWp BIPV組件: 多晶硅組件BIPV方陣組成: 兩個大的方陣 35.6 KWp, 兩個小的方陣 0.94kWp逆變器: 兩臺35kw三相集中型逆變器 ，兩臺0.85 單相組串式逆變器國際太陽辦公室整個建筑面積為4600m2，大樓共分3層，6個區(qū)域，南立面共安裝BIPV組件73KWp

13、，太陽能每年可以產(chǎn)生55100KWh電力，這部分電力能夠滿足整個大樓1/3電力的需求BIPV案例分析（一）國際太陽辦公室BIPV組件安裝在建筑物的南立面，兼顧建筑與太陽電池組件整體性和發(fā)電量最大化，BIPV方陣與水平面之間的夾角為600。BIPV方陣通過防雨措施安裝在南立面的鋼結(jié)構(gòu)上。為了降低風(fēng)阻和提高視覺效果，BIPV方陣左右排列并偏移正南50，但同時會損失一部分能量。BIPV案例分析（一）國際太陽辦公室352件單體BIPV組件通過串聯(lián)和并聯(lián)的方式得到約定的電壓和電流值后接入并網(wǎng)逆變器的直流輸入端。整個系統(tǒng)共配備2臺35KW和2臺0.85W并網(wǎng)逆變器，連接系統(tǒng)的導(dǎo)線全部放置在方陣背后的線槽中

14、，太陽能產(chǎn)生的電力100%被利用。BIPV案例分析（一）國際太陽辦公室為了確保大樓夏天熱量產(chǎn)生和冬天熱量的損失，BIPV與建筑物之間作了隔熱層，采用兩層中空密封玻璃，建筑物內(nèi)有良好的通風(fēng)系統(tǒng)，溫度較高時，通風(fēng)系統(tǒng)工作。BIPV案例分析（一）國際太陽辦公室香港科學(xué)公園BIPV光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，太陽能發(fā)電系統(tǒng)功率為200KW。BIPV案例分析（二）香港科學(xué)公園BIPV光伏玻璃與建筑結(jié)合方式BIPV案例分析（二） 香港科學(xué)公園BIPV，光伏并網(wǎng)系統(tǒng)，年發(fā)電250MWhBIPV案例分析（二）光伏組件與建筑墻體結(jié)合，采用并網(wǎng)發(fā)電方式，提供大樓部分電力。BIPV案例分析（二）光伏玻璃安裝在樓層之間，光伏系

15、統(tǒng)并網(wǎng)發(fā)電。BIPV案例分析（二）尚德光伏研發(fā)中心大樓1000KW光伏電站1MW的太陽能光伏電站，每年可替代標(biāo)煤546噸，減排980噸，運行25年共可替代標(biāo)煤13650噸，減排24500噸，具有巨大的環(huán)境和社會效益。 大樓建筑面積研發(fā)中心115000平米、活動中心4500平米 本系統(tǒng)的太陽能電池方陣共由4060塊Ac系列常規(guī)組件和4085塊BIPV組件構(gòu)成，方陣的總額定功率為1MWp。 名稱功率/Wp數(shù)量/pcs總功率/kWp常規(guī)組件1704,050688.5幕墻組件742039150.9782046159.6合計8145999 常規(guī)組件以最佳傾角安裝，BIPV組件垂直安裝。系統(tǒng)擬采用多子方陣

16、、分路逆變、集中升壓并入電網(wǎng)的形式，即針對不同安裝區(qū)域分別選擇適合的逆變器就近逆變輸出，這樣不僅有利于提高系統(tǒng)的可靠性，而且可以有效減少直流輸電線路的損耗。 并網(wǎng)逆變器的輸出經(jīng)升壓變壓器升壓為10KV的高壓后饋入適合的公共電網(wǎng)接入端口。通常，并網(wǎng)接入點的公共電網(wǎng)端口的容量應(yīng)遠(yuǎn)大于太陽能系統(tǒng)的總輸出容量。 尚德光伏研發(fā)中心大樓1000KW光伏電站無錫機場航站樓800KW屋頂光伏并網(wǎng)電站組件連接線（將由裝飾鋁板覆蓋）方陣匯接箱方陣連接線800KW的太陽能光伏電站年凈發(fā)電量920625.2 KWh,使用壽命以最低25年計算，共可產(chǎn)生電量23527087.5 KWh 800KW的太陽能光伏電站，每年可

17、替代標(biāo)煤437噸，減排784噸，運行25年共可替代標(biāo)煤10925噸，減排19600噸，具有巨大的環(huán)境和社會效益。 無錫（國家）工業(yè)設(shè)計園300KW屋頂光伏并網(wǎng)電站國外應(yīng)用案例建于1993年，位于英國諾丁漢郡斯韋爾小城中部。該住宅在能源、水、下水及廢水處理等方面被設(shè)計成自給自足的方式，除了電話，其它方面無須連接市政管網(wǎng)，而且，該住宅利用太陽能產(chǎn)生的能源除自己使用外，多余部分還可以輸入到國家電網(wǎng)。其總造價和一般普通住宅造價相當(dāng)。該住宅的電力是通過36個60W的多晶硅太陽電池組成的太陽能發(fā)電系統(tǒng)獲得的，系統(tǒng)通過控制逆變器與國家電網(wǎng)相連。整個發(fā)電系統(tǒng)只占住宅總造價的10%，最少能保證使用20年以上。住

18、宅年耗電3115KWh，其中1615KWh來自太陽能發(fā)電。英國 “零能耗住宅”系統(tǒng)類型不同規(guī)模光伏系統(tǒng)上網(wǎng)電價，歐元/kWh100kWp建筑屋頂0.5740.5460.540建筑幕簾0.6240.5960.590地面系統(tǒng)0.457德國2019年1月實施的新能源法的光伏上網(wǎng)電價 國外的政策扶持（一）德國年首先開始實施“一千屋頂計劃”，在私人住宅屋頂上推廣容量為 的戶用聯(lián)網(wǎng)光伏系統(tǒng)。德國政府2000年首先頒布可再生能源法，德國政府的“十萬個光伏屋頂計劃”保證私人的太陽光發(fā)電系統(tǒng)用不完的電，可以上電力網(wǎng)賣給國家電力公司；目前世界上最大的太陽能屋頂光伏系統(tǒng)安裝在新慕尼黑貿(mào)易展覽中心。日本日本很重視光伏

19、與建筑相結(jié)合的技術(shù)。世紀(jì)年代，政府資助一些大學(xué)、研究所和公司進(jìn)行開發(fā)研究。日本政府在“陽光規(guī)劃”執(zhí)行后，2000年又推出新陽光規(guī)劃，對光伏屋頂系統(tǒng)實行強有力的補貼政策，使居民光伏屋頂系統(tǒng)最近5年平均年增產(chǎn)率為96.7%，成為目前世界光伏發(fā)電的最大市場。美國年月，美國能源部和國立再生能源實驗室簽定五年合同，實施“：”計劃，耗資 萬美元發(fā)展與建筑相結(jié)合的光伏產(chǎn)品，即建筑幕墻光伏器件和大型屋頂光伏組件等。年，美國宣布將實施“百萬太陽能屋頂”計劃，到年要在全國范圍的住宅、商業(yè)建筑、學(xué)校和聯(lián)邦政府辦公樓屋頂上安裝萬套太陽能系統(tǒng)，包括光伏系統(tǒng)和太陽能集熱器，可以供應(yīng)電力和熱水。為此，財政年度美國政府的光伏

20、研究經(jīng)費增加了。 國外的政策扶持（二）1.可再生能源法 2019年1月1日，可再生能源法正式實施。確立了可再生能源總量目標(biāo)制度、可再生能源并網(wǎng)發(fā)電審批和全額收購制度、可再生能源上網(wǎng)電價與費用分?jǐn)傊贫?、可再生能源專項資金和稅收、信貸鼓勵措施。2.可再生能源發(fā)電價格和費用分?jǐn)偣芾碓囆修k法 2019年1月4日，可再生能源發(fā)電價格和費用分?jǐn)偣芾碓囆修k法公布。提出可再生能源發(fā)電價格實行政府定價和政府指導(dǎo)價兩種價格。風(fēng)力發(fā)電項目的上網(wǎng)電價實行政府指導(dǎo)價；太陽能發(fā)電、海洋能發(fā)電和地?zé)崮馨l(fā)電項目實行政府定價；生物質(zhì)發(fā)電項目實行政府定價，由國務(wù)院價格主管部門制定標(biāo)桿電價，電價標(biāo)準(zhǔn)由各省2019年脫硫燃煤機組標(biāo)桿上網(wǎng)電價加補貼電價組成。補貼電價標(biāo)準(zhǔn)為每千瓦時0.25元。中國相關(guān)扶持政策（一）3.可再生能源發(fā)電有關(guān)管理規(guī)定2019年2月7日，國家發(fā)改委正式發(fā)布的可再生能源發(fā)電有關(guān)管理規(guī)定（以下簡稱規(guī)定），作為中國可再生能源法和可再生能源發(fā)電價格和費用分?jǐn)偣芾碓囆修k法的配套法規(guī)，規(guī)定所稱可再生能源包括：風(fēng)力發(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電（包括農(nóng)林廢棄