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光伏建筑一体化

  1)光伏建筑一体化相关介绍

 

   光伏建筑一体化BIPV(Building Integrated Photovoltaic),是应用太阳能发电的一种新概念,简单地讲就是将太阳能光伏发电方阵安装在建筑的维护结构外表面来提供电力。由于光伏方阵与建筑的结合不占用额外的地面空间,是光伏发电系统在城市中广泛应用的最佳安装方式,因而倍受关注。

 

   光伏与建筑的结合有如下两种方式,都可以通过逆变器、控制装置等成发电系统。

 

  (1) 一种是建筑与光伏系统相结合,把封装好的的光伏组件(平板或曲面板)安装在居民住宅或建筑物的屋顶上,组成光伏发电系统。

 

  (2) 另外一种是建筑与光伏器件相结合,是将光伏器件与建筑材料集成化,即光伏建筑一体化(BIPV),如将太阳能光伏电池制作成光伏玻璃幕墙、太阳能电池瓦、太阳能防水卷材等,集实用与装饰美化为一体,达到节能环保效果,是今后的发展光伏建筑一体化的趋势。

 

   根据光伏组件与建筑结合形式的不同,BIPV可分为两大类:一类是光伏组件与建筑的结合。将光伏组件依附于建筑物上,建筑物作为光伏组件载体,起支承作用(如图1光伏组件与屋面的结合,图2光伏组件与墙面的结合)。另一类是光伏组件与建筑的集成。光伏组件以一种建筑材料的形式出现,光伏组件成为建筑不可分割的一部分,如光电瓦屋顶、光电幕墙和光电采光顶等。如图3~图4。

          

     图1光伏方阵与建筑屋顶的结合               图2光伏方阵与建筑墙面的结合

 

   光伏组件与建筑的结合是一种常用的BIPV形式,特别是与建筑屋面的结合。光伏组件与建筑的集成是BIPV的一种高级形式,它对光伏组件的要求较高,不仅要满足光伏发电的功能要求,同时还要兼顾建筑的基本功能要求。

          

图3光伏组件与建筑屋顶的集成(光电瓦屋顶)      图4光伏组件与建筑的集成(光电采光顶)

                 

                  图5光伏组件与建筑的集成(光电透明幕墙)

 

   从光伏组件与建筑墙面、屋顶的结合来看,主要为屋顶光伏系统和墙面光伏系统。而光伏组件与建筑的集成来讲,主要有光电幕墙、光电采光顶、光电遮阳板等形式。目前光伏建筑一体化主要有八种形式,如表1。 

 

2)光伏建筑一体化应用优势

 

  (1) 建筑物能为光伏系统提供足够的面积,不需要另占土地,还能省去光伏系统的支撑结构;太阳电池是固态半导体器件,发电时无转动部件、无噪声,对环境不造成污染;

 

  (2)可就地发电、就地使用,减少电力输送过程的费用和能耗、省去输电费用;自发自用,有削峰的作用,带储能可以用作备用电源。分散发电,避免传输和分电损失(5-10%),降低输电和分电投资和维修成本;舒缓白天用电高峰期电力需求,解决电力紧张地区及无电少电地区供电情况;

 

  (3)因日照强时恰好是用电高峰期,BIPV系统除可以保证自身建筑内用电外,在一定条件下还可能向电网供电,舒缓了高峰电力需求,解决电网峰谷供需矛盾,具有极大的社会效益;

 

  (4)不需燃料,不产生废气,无余热,无废渣,无噪音污染。杜绝了由一般化石燃料发电所带来的严重空气污染,这对于环保要求更高的今天和未来极为重要;

 

  (5)玻璃中间采用各种光伏组件,色彩多样,并使建筑物具有丰富的艺术表现力。

 

  3)光伏常见名词术语

 

  ◆建材型:太阳能电池与建筑材料复合在一起成为不可分割的建筑构件或建筑材料。

  ◆构件型:指与建筑构件组合在一起或独立成为建筑构件的光伏构件。

  ◆安装型:指在平屋顶上安装、坡屋面上顺坡架空安装以及在墙面上与墙面平行安装等形式。

  ◆光伏组件:即太阳能光伏电池

  ◆光伏阵列:由单个光伏电池通过串并联方式排列组成

  ◆逆变器:将直流电转换为交流电的设备

  ◆并网器:并网系统中用的逆变器,也叫并网逆变器

  ◆汇流器(汇流箱):将多组光伏电池的输出汇集

  ◆负载:分为直流负载、交流负载

  ◆输出波形:逆变器输出有方波和正弦波2种,目前输出方波的很少,基本都为正弦波