光伏發(fā)電與建筑一體化設計

光伏發(fā)電與建筑一體化設計一太陽能光伏發(fā)電概述二建筑光電一體化系統(tǒng)〔BIPV〕三光電一體化的做法四總結(jié)一太陽能光伏發(fā)電概述1.1太陽能電池的工作原理光伏技術(shù)可直接將太陽的光能轉(zhuǎn)換為電能，用此技術(shù)制作的光電池使用方便，特別是近年來微小型半導體逆變器迅速開展，促使其應用更加快捷。1.2太陽能電池的種類與特點單晶硅單晶硅效率最高，商業(yè)化生產(chǎn)單晶硅效率達16~18%，實驗室效率達30%，但生產(chǎn)工藝復雜，本錢居高不下多晶硅多晶硅電池效率較高，商業(yè)化生產(chǎn)單晶硅效率達14~16%，實驗室效率達20.3%，生產(chǎn)本錢較低，適合大規(guī)模生產(chǎn)薄膜電池非晶硅電池是第一個商業(yè)化生產(chǎn)的薄膜太陽電池。本錢較低，目前非晶硅太陽能電池及組件到達的最好的穩(wěn)定轉(zhuǎn)化效率約為10~12%;商業(yè)化生產(chǎn)穩(wěn)定效約為6~7%1.3太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)獨立式太陽能發(fā)電系統(tǒng)

在獨立式系統(tǒng)中(Stand—alonlesystems)，白天產(chǎn)出的多余電能儲存在電池組中以備夜間及昏暗多云天氣時使用

并網(wǎng)式太陽能發(fā)電系統(tǒng)當有電網(wǎng)時，就不需電池組儲能了。晴朗的白天，多余的光電能出售給公用事業(yè)系統(tǒng)；夜間，電網(wǎng)那么釋放電能。實際上，電網(wǎng)相當于一個大蓄電池，它可使光電系統(tǒng)所有者和許多電力公司都受益，因為時常是酷熱晴朗的夏日最需要電網(wǎng)，而夜間電力公司就有足夠的儲存能量去出售。亞洲最大的太陽能電站——深圳國際園林花卉博覽園的1兆瓦光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)1.4多云天，光電能輸出能量的規(guī)那么1．局部多云天，可到達晴天能量的80％；2．在煙霧蒙蒙的情況下，可有晴天時50％．的能量；3．天空云層極厚時，可有晴天時30％的能量輸出。1.5光伏發(fā)電的特點1．可持續(xù)性(可再生性)，2．無污染3．對人與地球無害；4．高級能源，用途廣泛；5．安靜無噪聲；6．直接向需求地供能(無需能量傳輸)；7．在需求頂峰——炎熱晴朗的夏季，是最正確使用的能源；8．對創(chuàng)造建筑圍護材料有額外的好處(即取代傳統(tǒng)建材)；9．高度可靠性；10．沒有運動部件；11．不需維護；12．模數(shù)化(尺寸可因需要而定)；13．運行本錢低；二建筑光電一體化系統(tǒng)〔BIPV〕光電系統(tǒng)為建筑供能有很多種方式：從遠離建筑的光電場到作為建筑結(jié)構(gòu)的一局部。一些公用事業(yè)公司通過大型中心光電場以增大他們的電能，而另一些電力公司那么通過建立靠近用戶的小型光電場到達這個目的。有的光電陣列集電板布置在毗鄰建筑的地方，有的被置于屋頂上，或者干脆整個結(jié)合到建筑的圍護結(jié)構(gòu)中。在這種情況下，建筑光電一體式系統(tǒng)就應運而生，簡稱BIPV。BIPVisnewforconstructionworkerstoo.2.1光電構(gòu)件光電組件有很多型號、樣式和顏色。多晶硅元件是美麗的藍色，與晶狀結(jié)構(gòu)形成迷人的圖案。大多數(shù)薄膜光電組件是深褐色的，其中一些很柔軟，適合用于曲形外表目前已有金色、紫色、綠色的組件問世。光電構(gòu)件2.2光電陣板的朝向和傾角

要想最大限度地獲取太陽輻射，必須使集電器與太陽輻射方向垂直。由于太陽的運行軌跡每天和每年都在變化，所以只有雙軸跟蹤式集電器才能在全年最大限度地到達要求。然而只有在枯燥氣候中雙軸跟蹤集電器才是比較好的，因為它有著大局部的直射光，甚至這里也有10％一20％的太陽輻射為漫射。在大多數(shù)晴朗潮濕氣候條件下，大約只有50％的太陽輻是直接射入；而在多云的天氣中，80％或更多的輻射是漫射。通常，選擇最正確朝向為正南方，但這樣會損失從東南20。到西南20。范圍的小局部輻射。然而，日負荷能力會影響到建筑的實際朝向。比方小學上課時間為清晨到下午這段時間，光電陣板朝向為東南30。較為適宜，如果早晨有霧的話，朝向西南那么較適宜。隨著光電組件價格不斷下降，對朝向和傾角的選擇將會變得不那么重要。把它設在屋頂及南立面上都是可以的。同時東西立面也是可供利用的，這樣可以獲得高達最正確南向輸入能量的60％。三光電一體化的做法3.1用光電設備作屋面板

理想屋頂應為斜頂，同時用光電板覆面。斜坡式屋頂還較易防水。淺坡式屋頂并不適合安裝光電板，因為它們離理想的朝向與傾角相差太遠，而且也太易積灰積雪。較陡的角度可使光滑的光電陣板上雨雪很容易滑落。光電板作為屋面的天窗光電板作為中庭屋面在平屋頂上，附加支撐可以獲得理想的傾角，但同時也失去了光電板與建筑的整體性。鋸齒形的高側(cè)窗要比平屋頂好得多，因為南向坡被建筑光電一體化設備占據(jù)了，北向玻璃窗就可以用于晝光照明。南向的光電板也可選用半透明的，這樣高側(cè)窗可在采集南面晝光的同時采集太陽輻射，產(chǎn)生電能。如果光電板與屋頂成為一體，那么其下面需要通風以降溫。在冬天，可以收集這些余熱以采暖。光電屋蓋板和瓦很適用于大多數(shù)傳統(tǒng)屋面。除了為每個單元供電之外，它們與傳統(tǒng)作法沒什么不同。與OM系統(tǒng)結(jié)合3.2用光電設備作建筑立面

不但南立面可用光電設備作立面，東立面、西立面也可以，并且能產(chǎn)生相當多的電能。如果建筑有凸窗欞的話，必須保證窗欞較薄，使光電板不至于產(chǎn)生太多陰影。如果建筑較低部位被遮擋，例如在高密集城區(qū)或場地內(nèi)有大量樹木的常見情況下，那么只能在較高部位安裝光電設備。3.3玻璃窗與光電設備

有兩種典型的光電玻璃窗系統(tǒng)。一種是半透明的，更像淺色玻璃窗另一種是由透明玻璃窗上安裝不透明光電元件，這些元件排列的間距決定了玻璃窗的透光率，就像我們在玻璃窗上涂上井字紋一樣以上任何一種光電玻璃窗體系都能選擇一定的透明度。當然，透過的光越多，產(chǎn)生的電能就越少。因為大量玻璃窗是現(xiàn)代建筑的特征之一，所以即使非常透明的光電設備仍能產(chǎn)生大量能量。目前，一種僅用紅外輻射發(fā)電的光電玻璃窗正在研制中。這樣，既可以發(fā)電又可降低晝光溫度，這正是多數(shù)向南的辦公大樓需要的。

3.4光電幕墻

多個太陽能光電池經(jīng)加固處理，鑲嵌在特殊的透明度極高的低鐵玻璃中，彼此之間經(jīng)過其反面的導線相連，從而構(gòu)成了一個整體的光電板。此幕墻表達了智能化特點，把太陽能光電技術(shù)集成到幕墻中不占有建筑面積，且太陽能光電板優(yōu)美的外觀，具有特殊的裝飾效果，更賦予建筑物鮮明的現(xiàn)代科技色彩。

3.5光電系統(tǒng)與遮陽設備

對于光電系統(tǒng)來說，建筑遮陽設備是重要的可利用裝置，因為它提供了適當?shù)膬A角。遮陽系統(tǒng)中的光電板，既可是半透明的，也可是大范圍的透明玻璃窗。光電系統(tǒng)既可整體組合于入口雨篷中，也可組合于在一些獨立式遮陽結(jié)構(gòu)中就目前而言，雖然把光電板用于露天停車場遮陽上的費用過高，但遮陽結(jié)構(gòu)與光電發(fā)電器相結(jié)合，就會物有所值。隨著電力汽車的數(shù)量增加，這些結(jié)構(gòu)會成為理想的“充電站〞3.6優(yōu)秀實例四總結(jié)4.1建筑光電一體化系統(tǒng)有如下特點：

1．減少電流輸送過程的能耗這局部費用有時高達總電價的25％2．防止了放置光電陣板的額外占用珍貴空間；3．省去了建筑圍護結(jié)構(gòu)局部的費用；4．與建筑結(jié)構(gòu)合一．省去了獨為光電設備提供的支撐結(jié)構(gòu)；5．使用新型建筑維護材料，發(fā)揮美學潛力；6．以不破壞環(huán)境的方式生全部、至少是絕大局部建筑所需的電力4