分布式太阳能组件与金属围护系统结合方式研究讲义.docx

分布式太阳能组件与金属围护系统结合方式研究夏永信（山东万事达建筑钢品股份有限公司，山东 博兴 256500）摘要：分布式光伏发电系统是一种具有广阔发展前景的发电和能源综合利用方式，而金属围护系统在工业与民用建筑应用广泛，在介绍太阳能光伏组件的类型以及常见金属围护体系的基础上，对二者适合的结合方式进行了一定的研究探讨。关键词：分布式光伏组件；金属围护系统；结合方式；屋面；墙面文章编号：1007-497X （ 2016） -15-0006-05 中图分类号：TU231 文献标志码：B0 引言分布式光伏发电特指采用光伏组件，将太阳能直接转换为电能的分布式发电系统。它是一种新型的、具有广阔发展前景的发电和能源综合利用方式，倡导“就近发电、 就近并网、 就近转换、 就近使用” 的原则，不仅能够有效提高同等规模光伏电站的发电量，还有效解决了电力在升压及长途运输中的损耗问题。金属围护系统通过在国内建筑体系中多年的推广，金属墙面和屋面已经在工业与民用建筑中广泛使用。然而国内光伏行业产能发展过程中没有考虑与国内建筑相结合，因产能过剩，严重依赖国外市场的风险在欧美 “双反”时爆发，政府为挽救中国光伏产业，2012 年以来连续出台政策支持分布式光伏发电系统的发展。2013 年，国家能源局印发 《分布式光伏发电项目管理暂行办法》 ，为促进分布式发电的快速发展奠定了坚实的基础。近年来，分布式光伏发电爆发式增长，但与之相关的规划、 设计、 施工、 管理和运行的标准、 规范不健全，导致问题集中显现。另外工业与民用建筑的金属屋面系统，设计时往往并没有考虑给光伏系统预留足够的荷载设计余量；而且金属围护系统提供商担心增加分布式光伏系统后，频繁的光伏系统运维与检修对金属围护系统产生破坏，将损害金属围护系统的使用寿命，而抵制其附加应用。最终形成了分布式光伏发电系统仅在混凝土屋面上少量应用，而占有大量建筑面积的金属围护系统屋面、 墙面却鲜有应用。1 太阳能光伏组件随着科学技术的发展，光伏太阳能组件的种类层出不穷，太阳能转化率也在稳步提高。现根据工程实践情况，将能与建筑结合为一体、 特别是能够与金属围护系统结合使用的分布式光伏太阳能组件介绍如下。1.1 太阳能光伏组件分类太阳能电池有多种分类，按结晶状态可分为结晶系薄膜式和非结晶系薄膜式两大类，而前者又分为单结晶形和多结晶形. 按照结构分类：同质结太阳电池、异质结太阳电池、 肖特基结太阳电池、复合结太阳电池、液结太阳电池等。按照用途分类：空间太阳能电池、 地面太阳能电池、光敏传感器。按照工作方式分类：平板太阳能电池、 聚光太阳能电池。 根据所用材料的不同，太阳能电池还可分为：硅太阳能电池、 多元化合物薄膜太阳能电池、 聚合物多层修饰电极型太阳能电池、 纳米晶太阳能电池四大类，而多元化合物半导体薄膜形 又分为非结晶形 （a -Si ∶H，a -Si∶H∶F，a -SixGel-x∶H 等）、 ⅢⅤ族（ GaAs、 InP 等）、 ⅡⅥ族（ Cds系）和磷化锌（ Zn3P2）等。其中硅太阳能电池目前发展最成熟，在应用中居主导地位。按照组件可弯曲程度分类：柔性和刚性。而能够与金属围护系统结合作为分布式光伏发电系统应用的光伏组件，常见的是地面太阳能电池，多以单晶、 多晶、 薄膜电池为主，刚性和柔性组件均有应用。1.2 太阳能光伏组件产品特性对于金属围护系统结合的需要，根据太阳能光伏组件产品的可弯曲程度，或是组件封装的不同进行简单的产品特性分析。1.2.1 单玻常规、 透明有边框组件单玻常规、 双玻透明组件有框组件即为最常见的光伏组件。常规组件组成：玻璃、 EVA、 电池层、 背板、铝框、 接线盒等；透明组件组成：玻璃、 EVA、 电池层、透明背板、 铝框、 接线盒等。 晶硅电池和薄膜电池均为常见封装形式，不再累述，其特点是自身刚度好，在风荷载作用下性能稳定，而得到广泛应用。1.2.2 双玻无边框组件双玻光伏组件就是指由两片玻璃和太阳能电池片组成复合层，电池片之间由导线串、 并联汇集到引线端所形成的光伏电池组件。 太阳能电池片可以是晶硅电池也可以是薄膜电池，四周无铝合金边框。其主要特性如下：1）玻璃的透水率几乎为零，不需要考虑水汽进入组件诱发 EVA 胶膜水解的问题。传统晶体硅太阳能组件的背板有一定的透水率，透过背板的水汽使劣质的 EVA 树脂很快分解析出醋酸，而导致组件内部发生电化学腐蚀，增加了出现 PID 衰减和蜗牛纹发生的概率，其尤其适用于海边、 水边和较高湿度地区的光伏电站。2）玻璃是无机物二氧化硅，耐候性、 耐腐蚀性超过任何一种已知的塑料。紫外线、 氧气和水分导致背板逐渐降解，表面发生粉化和自身断裂。使用玻璃则一劳永逸地解决了组件的耐候问题，也结束了 PVF和 PVDF 哪个更耐候的争端，更不用提耐候性、 阻水性差的 P