1.BIPV(光伏建筑一體化)現(xiàn)狀
BIPV(
光伏建筑一體化)的說法，最早起源于外國，由于其在
太陽能的利用技
術(shù)方面，有著深厚的歷史技術(shù)底蘊(yùn)，尤其突出體現(xiàn)于BIPV普遍用于幕墻建筑結(jié)構(gòu)。如德國較為有名氣的某某幕墻公司，已經(jīng)將雙玻璃組合的光伏模組直接安裝于幕墻的外
圍護(hù)結(jié)構(gòu)上。有許多建筑外型給人一種耳目一新的全新視角。他們采用的這種做法，既能夠保證建筑物幕墻的安全性能，又能夠?qū)μ柲茉吹睦�，是一種
綠色能源建筑。
我國生產(chǎn)的
光伏組件占世界較大的份額，國內(nèi)也有一些光伏電站的示例。但真正能夠與國外所謂提出的光伏BIPV的示范工程，卻是少之又少。這其中有二方面原因。其一，光伏組件及
光伏系統(tǒng)的生產(chǎn)公司，他們?nèi)鄙僭谀粔ㄖO(shè)計(jì)方面的技術(shù)，對(duì)幕墻的安全要求也知者甚少。其二，作為幕墻公司，他們對(duì)
光伏發(fā)電的應(yīng)用概念較為模糊，也沒有做更深層次的研究。正因?yàn)檫@兩種原因，國內(nèi)未有較好的示例工程，可供業(yè)界同行共享技術(shù)。
2.光伏幕墻及光伏采光頂的建造概況
光伏建筑一體化在設(shè)計(jì)時(shí)，通常將建筑物所在當(dāng)?shù)氐慕?jīng)緯度，結(jié)合當(dāng)?shù)貧庀蠊记闆r，尋找日照發(fā)電最佳角度。一般
太陽能光伏系統(tǒng)的方陣采用正南方安裝，其太陽能年采集能量最高。光伏幕墻在設(shè)計(jì)時(shí)，還須考慮
風(fēng)壓，
抗震，
風(fēng)荷載所處的
標(biāo)高以及
密封性能的問題，選擇合適的安裝角度和方向。光伏幕墻采光頂是最佳的安裝結(jié)構(gòu)形式。
光伏建筑一體化在應(yīng)用中，也應(yīng)考慮陰雨天對(duì)室內(nèi)側(cè)光線的影響，可以從組件的
透光率，設(shè)計(jì)在10%一50%不等，通過組件中
晶體硅電池片的排列間隔，而達(dá)到合適的透光率。一些場(chǎng)合也可用
非晶硅加工成建筑組件，這需要考慮組件的安全性能是否達(dá)到
建筑幕墻部位的設(shè)計(jì)要求而定。光伏采光頂采用橫隱豎明的結(jié)構(gòu)形式，更便于屋面的
排水。由于光伏幕墻是特殊建筑其中一種表達(dá)形式，有必要考慮通風(fēng)降溫的實(shí)際間題。設(shè)計(jì)時(shí)，將外裝飾與幕墻結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)結(jié)合，使光伏建筑一體化更富有生機(jī)，更能本現(xiàn)現(xiàn)代建筑的環(huán)保綠色設(shè)計(jì)理念。
光伏幕墻本身具有符合幕墻的建筑規(guī)范，又能夠利用太陽能將太陽光轉(zhuǎn)換成直流電能，通過逆變器變換成交流電源，或通過控制器整流穩(wěn)壓成直流電能。其發(fā)電系統(tǒng)有獨(dú)立電網(wǎng)系統(tǒng)和并網(wǎng)系統(tǒng)以及帶蓄能的獨(dú)立電網(wǎng)系統(tǒng)等形式進(jìn)行設(shè)計(jì)配置于光伏建筑一體化中。由于蓄電池的使用壽命和維護(hù)的問題，往往并網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用于光伏幕墻更具優(yōu)勢(shì)，并網(wǎng)系統(tǒng)的建造價(jià)格比帶蓄能的獨(dú)立電網(wǎng)系統(tǒng)要低，而且并網(wǎng)系統(tǒng)的年發(fā)電量比獨(dú)立電網(wǎng)系統(tǒng)要多。帶蓄能的獨(dú)立電網(wǎng)系統(tǒng)具有應(yīng)急發(fā)電功能。這是兩者的優(yōu)缺點(diǎn)。
3.雙玻璃光伏產(chǎn)品的技術(shù)性能參數(shù)及設(shè)計(jì)
a.雙玻璃光伏組件可按下列規(guī)定進(jìn)行計(jì)算:
作用于雙玻璃光伏組件上的風(fēng)
荷載和
地震作用可按下列公式分配到兩片玻璃上:
4.部分節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)
系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到安全、密封性能、便于維修的實(shí)際情況，將雙玻璃光伏組件設(shè)計(jì)成隱框安裝型式是很好的一種組合形式。也就是將組件的引出線從組件邊緣面通過定制的引線盒引出正、負(fù)兩極并配置決速接駁插頭。組件的申、并聯(lián)電纜從隱框結(jié)構(gòu)幕墻骨架的
鋁型材的外側(cè)面或上下側(cè)面白洲曹走線并匯急到各個(gè)單元的接線匯流盒配套旁路二極管和防反充二極管，最后各個(gè)匯流盒匯總到直流柜完成直流電的輸人。連接完畢后有
扣板蓋住并邊緣打
密封膠達(dá)到隱蔽安裝的目的。這樣既保證了組件連接密封性達(dá)到IP65的
防水要求，又不影響幕墻屋頂視覺外觀，這是一種比較完善的組合結(jié)構(gòu)。圖2一圖5分別是采光頂設(shè)計(jì)部分圖片。
5.應(yīng)用于光伏幕墻并網(wǎng)發(fā)電的系統(tǒng)
的案例
光伏幕墻電氣系統(tǒng)須達(dá)到的要求:
電氣的配置須符合GII50303、GII50168,GR50169標(biāo)準(zhǔn)的要求。
防雷接地設(shè)計(jì)須考慮防直擊雷和防感應(yīng)雷的要求進(jìn)行配置，并網(wǎng)系統(tǒng)還須考慮過/欠電壓頻率保護(hù)、防孤島效應(yīng)、恢復(fù)并網(wǎng)、短路保護(hù)、隔離保護(hù)、逆向功率保護(hù)設(shè)計(jì)也要考慮符合
GBIT19939-2005、即T11127－1997的規(guī)定。
6.某個(gè)光伏采光頂并網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行效果分析
光伏采光頂電站從建成日起，到目前為止，運(yùn)行平穩(wěn)，各項(xiàng)工作參數(shù)均正常，能夠達(dá)到預(yù)定的目的。以下圖8一12是該電站某天采集的數(shù)據(jù):
整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)由三個(gè)子系統(tǒng)組成，從上面的曲線圖可以看出:從6:45－19:45組件一直發(fā)電工作13個(gè)小時(shí);經(jīng)過系統(tǒng)轉(zhuǎn)正常送電至用戶端從7:35－18:50累計(jì)11小時(shí)15分;整天累計(jì)發(fā)電16度;電壓變化在士5%以內(nèi)，頻率變化在正負(fù)0.18%以內(nèi);最高發(fā)電功率發(fā)生在13:30分，達(dá)到282０ W。從采集到的數(shù)據(jù)可以看出該電站發(fā)電效率隨著太陽輻照的
強(qiáng)度的增加而提高，也隨著當(dāng)?shù)亍?dāng)天的天氣情況的變化而變化。最高峰時(shí)間出現(xiàn)在12:00－14:00之間，工作電壓和頻率都在額定的范圍內(nèi)。
7.國內(nèi)外BIPV的應(yīng)用情況
8.結(jié)束語
太陽能是我國分布最廣的
可再生能源資源。可以利用邊遠(yuǎn)土地資源，還可以利用大量的屋頂和墻面資源，有效地增加能源供應(yīng)。光伏發(fā)電不消耗化石能源資源和水資源不產(chǎn)生污染，也役有溫室氣體排放。既適合分散使用，也可以集中建設(shè)大型光伏發(fā)電站，為未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展前景的可再生能源打下基礎(chǔ)。
充分利用好國家的各種優(yōu)惠政策，加快光伏新型幕墻的發(fā)展，符合我國節(jié)能減排的社會(huì)責(zé)任要求。
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【５】沈輝、曾祖勤，
太陽能光伏發(fā)展技術(shù)，化學(xué)工業(yè)出版社，2005
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