對光伏建筑一體化的認識

對光伏建筑一體化的認識一、光伏建筑一體化的簡介光伏建筑一體化，是應用太陽能發(fā)電的一種新概念，簡單地講就是將太陽能光伏發(fā)電方陣安裝在建筑的圍護構(gòu)造外外表來提供電力。根據(jù)光伏方陣與建筑結(jié)合的方式不同，光伏建筑一體化可分為兩大類：一類是光伏方陣與建筑的結(jié)合。另一類是光伏方陣與建筑的集成。如光電瓦屋頂、光電幕墻和光電采光頂?shù)?。在這兩種方式中，光伏方陣與建筑的結(jié)合是一種常用的形式，特別是與建筑屋面的結(jié)合。由于光伏方陣與建筑的結(jié)合不占用額外的地面空間，是光伏發(fā)電系統(tǒng)在城市中廣泛應用的最正確安裝方式，因而倍受關(guān)注。光伏方陣與建筑的集成是BIPV的一種高級形式，它對光伏組件的要求較高。光伏組件不僅要滿足光伏發(fā)電的功能要求同時還要兼顧建筑的根本功能要求。二、光伏與建筑相結(jié)合的方式根據(jù)光伏方陣與建筑結(jié)合的方式不同，太陽能光伏建筑一體化可分為兩大類：建筑與光伏器件相結(jié)合和建筑與光伏系統(tǒng)相結(jié)合。1、光伏建筑一體化與光伏器件相結(jié)合建筑與光伏的進一步結(jié)合是將光伏器件與建筑材料集成化。一般的建筑物外圍護外表采用涂料、裝飾瓷磚或幕墻玻璃，目的是為了保護和裝飾建筑物。如果用光伏器件代替局部建材，即用光伏組件來做建筑物的屋頂、外墻和窗戶，這樣既可用做建材也可用以發(fā)電，可謂物盡其美。對于框架構(gòu)造的建筑物，可把其整個圍護構(gòu)造做成光伏陣列，選擇適當光伏組件，既可吸收太陽直射光，也可吸收太陽反射光。目前已經(jīng)研制出大尺度的彩色光伏模塊，可以實現(xiàn)以上目的，使建筑外觀更具魅力。2、光伏建筑一體化與光伏系統(tǒng)相結(jié)合與建筑相結(jié)合的光伏系統(tǒng)，可以作為獨立電源或者以并網(wǎng)的方式供電當系統(tǒng)參與并網(wǎng)時，可以不需要蓄電池。但需要與電網(wǎng)的裝置，而與并網(wǎng)發(fā)電是當今光伏應用的新趨勢。將光伏組件安裝在建筑物的屋頂或外墻，引出端經(jīng)過控制器與公共電網(wǎng)相連接需要向光伏陣列及電網(wǎng)并聯(lián)向用戶供電，這就組成了并網(wǎng)光伏系統(tǒng)。三、光伏建筑一體化的種類根據(jù)光伏方陣與建筑結(jié)合的方式不同，太陽能光伏建筑一體化可分為兩大類：第一類是光伏方陣與建筑的結(jié)合。這種方式是將光伏方陣依附于建筑物上，建筑物作為光伏方陣載體，起支承作用。第二類是光伏方陣與建筑的集成。這種方式是光伏組件以一種建筑材料的形式出現(xiàn)，光伏方陣成為建筑不可分割的一局部。四、光伏建筑一體化的優(yōu)缺點1、優(yōu)點綠色能源。太陽能光伏建筑一體化產(chǎn)生的是綠色能源，是應用太陽能發(fā)電，不會污染環(huán)境。太陽能是最清潔并且是免費的，開發(fā)利用過程中不會產(chǎn)生任何生態(tài)方面的副作用。它又是一種再生能源，取之不盡，用之不竭。不占用土地。光伏陣列一般安裝在閑置的屋頂或外墻上，無需額外占用土地，這對于土地昂貴的城市建筑尤其重要；夏天是用電頂峰的季節(jié)，也正好是日照量最大、光伏系統(tǒng)發(fā)電量最多的時期，對電網(wǎng)可以起到調(diào)峰作用。太陽能光伏建筑一體技術(shù)采用并網(wǎng)光伏系統(tǒng)，不需要配備蓄電池，既節(jié)省投資，又不受蓄電池荷電狀態(tài)的限制，可以充分利用光伏系統(tǒng)所發(fā)出的電力。起到建筑節(jié)能作用。光伏陣列吸收太陽能轉(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)冷負荷，所以也可以起到建筑節(jié)能作用。因此，開展太陽能光伏建筑一體化，可以“節(jié)能減排〃。2、缺點雖然太陽能光伏建筑一體化有高效、經(jīng)濟、環(huán)保等諸多優(yōu)點，并已在世博場館和示范工程上得以運用，但光伏建筑還未進入尋常百姓家，成片使用該技術(shù)的民宅社區(qū)并未出現(xiàn)。這是由于太陽能光伏建筑一體化存有幾大問題〔1〕造價較高太陽能光伏建筑一體化建筑物造價較高。一體化設計建造的帶有光伏發(fā)電系統(tǒng)的建筑物造價較高，在科研技術(shù)方面還有待提升?！?〕本錢高太陽能發(fā)電的本錢高。太陽能發(fā)電的本錢是每度2.5元，比常規(guī)發(fā)電本錢每度1元翻倍?！?〕不穩(wěn)定太陽能光伏發(fā)電不穩(wěn)定，受天氣影響大，有波動性。這是由于太陽并不是一天24小時都有，因此如何解決太陽能光伏發(fā)電的波動性，如何儲電也是亟待解決的問題。五、光伏建筑一體化的建筑形式可以說光伏建筑一體化適合大多數(shù)建筑，如平屋頂、斜屋頂、幕墻、天棚等等形式都可以安裝。平屋頂，從發(fā)電角度看，平屋頂經(jīng)濟性是最好的：1、可以按照最正確角度安裝，獲得最大發(fā)電量;2、可以采用標準光伏組件，具有最正確性能;3、與建筑物功能不發(fā)生沖突。4、光伏發(fā)電本錢最低，從發(fā)電經(jīng)濟性考慮是的最正確選擇。斜屋頂，南向斜屋頂具有較好經(jīng)濟性：1、可以按照最正確角度或接近最正確角度安裝，因此可以獲得最大或者較大發(fā)電量;2、可以采用標準光伏組件，性能好、本錢低;3、與建筑物功能不發(fā)生沖突。4、光伏發(fā)電本錢最低或者較低，是光伏系統(tǒng)優(yōu)選安裝方案之一。其它方向（偏正南）次之。光伏幕墻，光伏幕墻要符合BIPV要求：除發(fā)電功能外，要滿足幕墻所有功能要求：包括外部維護、透明度、力學、美學、平安等，組件本錢高，光伏性能偏低;要與建筑物同時設計、同時施工和安裝，光伏系統(tǒng)工程進度受建筑總體進度制約;光伏陣列偏離最正確安裝角度，輸出功率偏低;發(fā)電本錢高;為建筑提升社會價值，帶來綠色概念的效果。光伏天棚，光伏天棚要求透明組件，組件效率較低;除發(fā)電和透明外，天棚構(gòu)件要滿足一定的力學、美學、構(gòu)造連接等建筑方面要求，組件本錢高;發(fā)電本錢高;為建筑提升社會價值，帶來綠色概念的效果。六、光伏建筑一體化的開展方向隨著?京都議定書？的正式生效，如何實現(xiàn)環(huán)境保護的可持續(xù)開展成為全球最強的呼聲。中國作為開展中國家，能源消耗逐年以驚人的速度增長，而建筑作為能耗大戶（興旺國家的建筑能耗一般占到全國總能耗的1/3以上），其節(jié)能效益那么變得尤其重要，BIPV因此成為21世紀建筑及光伏技術(shù)市場的熱點。據(jù)?2021-2021年中國光伏建筑一體化〔BIPV〕行業(yè)市場前瞻與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告?數(shù)據(jù)顯示，太陽光發(fā)電是21世紀科學技術(shù)的前沿陣地，世界各地的政府均支持太陽光發(fā)電事業(yè);從國內(nèi)來看，“十一五〃時期，國家重點在北京、上海、江蘇、山東、廣東等地區(qū)開展城市建筑屋頂光伏發(fā)電試點。02021年止，全國建成約1000個屋頂光伏發(fā)電工程，總?cè)萘?萬千瓦。預計到2021年，全國將建成2萬個屋頂光伏發(fā)電工程，總?cè)萘?00萬千瓦。BIPV作為龐大的建筑市場和潛力巨大的光伏市場的結(jié)合點，必將存在著無限廣闊的開展前景。可以預計，光伏與建筑相結(jié)合是未來光伏應用中最重要的領域之一，其開展前景十分廣闊，并且有著巨大的市場潛力。未來研究重點是建筑物空氣溫度調(diào)節(jié)消耗著大量的能量。在我國，它要占到建筑物總能耗的約70%。用空調(diào)機和燃煤來控制室溫不僅消耗能量，帶來外界的環(huán)境污染，而且并不能給室內(nèi)人員帶來安康的環(huán)境〔雖然暫時它是舒適的〕。在太陽能用于采暖方面，除造價較高的被動式太陽房有一些示范型建筑外，還沒有大規(guī)模的采用。主動式太陽能供能由于本錢更高，與我國的經(jīng)濟開展也是遠不相適應。因此，建筑供能的主動與被動相結(jié)合的思想及太陽能與常規(guī)能源相結(jié)合的思想。按照房間的功能，采用不同方案的配合及穿插，這樣可以大大降低太陽能用于建筑供能的一次投資和運行本錢，使得整個方案在商業(yè)化的意義下具有可操作性。被動采暖與降溫的意義在于使建筑本身能量負荷大大降低〔節(jié)能率約70%〕，使其所要求主動供能裝置提供的能量大大降低。也就是說，它將對昂貴裝置的要求降低。另外，被動供能是巧妙利用自然條件的變化來調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。我們認為，建筑物內(nèi)空氣溫度調(diào)節(jié)技術(shù)開展方向不應當是改變自然環(huán)境來滿足人的要求，而是應當盡量巧妙地利用并順應自然界來滿足人們對安康和舒適的要求。研究空調(diào)的目的應當是盡量減少人工環(huán)境，而不是相反。主動供能的意義在于保障建