太阳能光伏建筑的一体化文献综述.docVIP

太阳能光伏建筑的一体化简介 摘要：本文从太阳能光伏技术应用的现实意义出发，重点分析了光伏建筑一体化( B I P V)的应用特点、相关要求、建筑与结构的设计要点及发电量计算，阐述了光伏技术的应用现状及发展前景 前言：能源问题越来越成为世界关注的热点问题，严峻的能源紧张状况已经危及我国未来国民经济安全运行，引起党和国家的高度重视。太阳能的光伏发电技术是利用光电转换的原理让太阳辐射光能通过半导体的媒介转化成电能，从而使能源的运用更加灵活。从长远看，太阳能的光伏发电技术为城市居住建筑提供了更加广阔的前景，但是在初期的投资高、转化的效率低；就目前来看，太阳能的光伏发电技术和建筑物相结合来研究得最多的是建筑的光伏一体系统简称 BIPV 系统[1]。 BIPV将太阳能的发电机组完美地集结在建筑物的屋顶或者墙面上，其工作的原理和普通的光伏发电系统完全一致，唯一的区别在于太阳能的组件既可以被当作系统的发电机，又可以当作建筑物的外墙材料。B I P V系统的发电原理是利用光伏电池的半导体P N结特性，电池片可以吸收阳光将其转成直流电能并输出，将电池封装后成为光伏组件，再将电池组件应用到建筑上，使光伏组件成为光伏建筑的一部分，让光伏组件再结合其它相配套的配电柜、逆变器、变压器等电器设备，便可以输出人们需求的的交流电[2]。 近年来，随着中国绿色建筑的小断发展，光伏建筑一体化系统建筑物小断的涌现，但更多只是在地标性工程或示范工程的应用比较广泛，如上海世博会主题馆、高铁上海虹桥站主站楼、深国际园林花卉博览会等等。 一、光伏建筑一体化系统建筑设计要求 1、一般规定 光伏建筑一体化系统中光伏组件与建筑的集成结合方式，有光电屋顶、光电幕墙、光电采光顶和光电遮阳板等。系统设计需结合建筑、结构等相关专业要求，共同确定系统各组成部分在建筑中的安装位置。安装在建筑物上的光伏组件，满足建筑的使用功能及节能要求、结构安全及使用要求、以及电气安全等要求，并配置带电警告标识及电气安全防护设施，以免出现小必要的触电事故。 图一、光伏系统组成框图 此外，光伏建筑一体化系统规划设计需进行太阳能辐射建筑物、电网等方面的评估。在建筑物上安装该系统小能降低建筑物本身或者是周围相邻建筑物的日照标准;避免周围环境景观、绿化种植及建筑自身的构件投影遮挡投射到光伏组件上的阳光；避免光伏组件对建筑本身或者是周围建筑物群体的二次辐射造成光污染[3]。 2、建筑专业设计要求 安装光伏组件的建筑部位在冬至日全天日照应小低于3h；并在安装光伏组件的部位采取安全防护措施；满足其所在部位的建筑防水、排水、雨水、隔热及节能等功能要求。 除了以上技术要素之外，光伏建筑一体化系统设计另一至关重要是满足建筑的美学要求，介绍如下两点： （1）建筑物的光影效果，普通光伏组件一般为阻挡视线的布纹超白钢化玻璃，现代建筑屋顶或外墙幕墙如安装光伏组件，对采光会有一定的需求，此时可以采用光面超白钢化玻璃，外加电池板背面的采用普通光面钢化玻璃制作双面玻璃组件(节约成本)，即可满足建筑物的功能。 （2）光伏组件背面的接线盒及其连接线一般情况下采用明装，容易破坏建筑物的整体协调感，光伏建筑一体化系统中一般将接线盒省去或隐藏起来，此时需考虑旁路二极管保护，可将旁路二极管和所有连接线隐藏在幕墙结构中，同时需做好防雨水侵蚀和防晒措施[4]。 3、结构专业设计要求 根据光伏建筑一体化系统的类型，对光伏组件的安装结构、支撑光伏系统的主体结构或结构构件及相关连接件进行相应结构设计。结构设计应与工艺和建筑专业相配合，合理确定光伏组成部分在建筑中的位置。光伏建筑结构荷载取值应符合《建筑结构荷载规范》(GB50009-2010)的规定。 二、光伏建筑一体化系统的设计原则及步骤 光伏建筑一体化系统的设计在收集当地气候参数的基础上，根据建筑物的使用功能、电网条件、负荷性质和系统运行方式等因素，确定系统为安装型、建材型或构件型。光伏组件的倾角、数量、安装位置及阴影的设计要和建筑物设计同时进行，因其对光伏建筑一体化的外观影响校大，应尽量做到相互平衡、协调、一体化的设计。简单设计步骤如下： （1）设计之前收集当地的太阳能辐射以及温度变化等气象数据，当地气象部门太阳能辐射量一般只有水平面的数据，需要根据理论计算换算出光伏板表面的实际辐射量。 （2）建筑设计和电力负荷的确定，决定光伏组件的类型、规格、数量、安装位置、安装方式和可安装面积的场地，同时光伏组件规格及安装面积、安装位置也决定了光伏系统的最大安装容量。 （3）系统的直流汇线箱、逆变器、测量和数据采集系统的设计[5]。 三、太阳能光电技术在建筑上应用的设计 以下我将通过介绍在南京地区应用太阳能光电技术，从系统原理、主要设备技术要求、设备安装