光伏发电技术与现代建筑的结合.doc

1、1光伏发电技术与现代建筑的结合摘要：本文介绍了太阳能光伏发电系统在现代建筑的应用领域及技术经济比较，并着重介绍了太阳能光伏幕墙的应用。 关键词：光伏发电 BIPV 光伏幕墙 Abstract: This article describes the solar photovoltaic power generation system, and focuses on the application of solar photovoltaic curtain wall applications in modern architecture and the technical and economic

2、.Keywords: photovoltaic power generation BIPV PV curtain wall 中图分类号：TM615 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012） 1 前言 随着人们对环境污染和化石燃料储量逐渐枯竭的日益重视，大力开发利用可再生能源，逐渐改变能源的消费结构，在能源供应方面必须实施可持续发展的战略决策。已成为人们的共识。有人提出“21 世纪建筑”的特点之一是“建筑物产生能量” ，在可再生能源迅速发展的今天，这个观念已经成为现实。 近年来，太阳能光伏发电应用的规模及范围正在迅速扩大，其中与建筑行业相结合已成为当前的热门领域，随着太阳电池价格

3、的不断下降和制造技术的飞速发展，光伏发电与建筑相结合必将成为光伏应用最重要的领域之一。 22 太阳能景观照明技术 2.1 系统组成：太阳能照明设备主要由照明灯具、光源和控制系统组成。 太阳能照明灯具主要有太阳能草坪灯、庭院灯、景观灯和高杆灯等。这些灯具以太阳光为能源，白天充电，晚上使用，无需进行复杂昂贵的管线铺设，而且可以任意调整灯具的布局。其光源一般采用 LED 或直流节能灯，使用寿命较长，又为冷光源，对植物生长无害。太阳能亮化灯具是一个自动控制的工作系统，只要设定该系统的工作模式（光控或计时控制）就能自动工作，同时充电及开关过程可以由微电脑智能控制，自动开关，无需人工操作，工作稳定可靠，节

4、省电费，免维护。 2.2 太阳能照明成本分析 近年来我国太阳能电池的生产能力猛增，其产品价格也由“七五”初期的 80 元/瓦，下降到目前的 35 元/瓦以下。使得推广使用太阳能光伏应用产品的价格瓶颈得到基本解决，不再因太阳能光伏产品的高价而制约其产品的推广，使可望不可及变为迅速普及。预计到本世纪二三十年代,太阳能发电成本有可能降低到常规电价的水平。 采用太阳能灯光亮化工程，每年可节省大量的资金，既亮化了城市，又生态地发展了城市，并充分地利用了能源，是目前世界上最合理的发展方向。 以太阳能庭院灯为例：每盏 30004000 元，比普通庭院灯大约贵一倍，但是如算上电气管线、配电设施的投资再加上 3

5、5 年的电费和日常维护费，其成本也基本相当。 33 BIPV（光伏与建筑一体化） 光伏与建筑一体化（BIPV）提出了“建筑物产生能源”的新概念，即通过建筑物，主要是屋顶和墙面与光伏发电集成起来，使建筑物自身利用绿色、环保的太阳能资源生产电力。 BIPV 系统可以划分为光伏屋顶和光伏幕墙结构两种形式。光伏与建筑的结合有两种方式：一种是建筑与光伏系统相结合：把封装好的的光伏组件安装在居民住宅或建筑物的屋顶上，再与逆变器、蓄电池、控制器、负载等装置组成一个发电系统；另外一种是建筑与光伏器件相结合：建筑与光伏的进一步结合是将光伏器件与建筑材料集成一体，用光伏组件代替屋顶、窗户和外墙，形成光伏与建筑材料

6、集成产品，既可以当建材，又能利用绿色太阳能资源发电，可谓两全其美，而且可以降低 BIPV系统造价。 3.1 光伏与屋顶相结合 建筑物屋顶作为吸收太阳光部件有其特有的优势，日照条件好，不易受遮挡，可以充分接受太阳辐射，系统可以紧贴屋顶结构安装，减少风力的不利影响，并且，太阳电池组件可替代保温隔热层遮挡屋面。此外与屋面一体化的大面积太阳电池组件由于综合使用材料，不但节约了成本，单位面积上的太阳能转换设施的价格也可以大大降低，有效的利用了屋面不再局限于坡屋顶，利用光电材料将建筑屋面做成的弧形和球形可以吸收更多的太阳能。 3.2 光伏与幕墙相结合 对于高层建筑来说，外墙是与太阳光接触面积最大的外表面。

7、为了4合理的利用墙面收集太阳能可采用各种墙体构造和材料，包括与太阳电池一体化的玻璃幕墙、透明绝热材料以及附加与墙面的集热器等。此外，太阳能光电玻璃也可以作为建筑物的外围护构件，太阳能光电玻璃将光电技术融入玻璃，突破了传统玻璃幕墙单一的围护功能，把以前被当作有害因素而屏蔽在建筑物表面的太阳光，转化为能被人们利用的电能，同时这种复合材料不多占用建筑面积，而且优美的外观具有特殊的装饰效果，更赋予建筑物鲜明的现代科技和时代特色。 4 BIPV 成功案例国家体育馆 100KW 光伏发电系统 国家体育馆 100 千瓦太阳能光伏电站，作为国家科技示范项目，是北京地区最大的太阳能光伏电站之一，也是奥运工程中首

8、个安装太阳能发电系统的工程。国家体育馆将安装 1124 块太阳能电池，全部采用从德国进口的最高级太阳能电池玻璃幕墙。 在设计上注重了太阳能发电系统与建筑美观的结合，单晶硅太阳能电池板，将分别安装在屋顶采光窗和南立面的约 1300 平米玻璃幕墙上，它们不仅是建筑物遮阳、采光、挡雨的维护结构，而且还能发电，日均发电量 212 千瓦时，为地下车库提供近 2 万平方米的照明电力，避开了白天电网的用电高峰，光伏组件与雄伟的建筑外观融为一体，既节约了能源，又十分环保，向公众直观地展示了太阳能光电利用技术。 国家体育馆光伏发电系统综合效益预测如下： a.环境效益 国家体育馆 100 千瓦并网光伏系统每年的发

9、电能力约为 9.7 万 KWh。设计寿命按 25 年计算，寿命期内可产生约 243 万 KWh 的电能，与火力发5电相比，相当于节约标准煤约 952 吨，减排 CO2 421 吨、SO3 19 吨、粉尘 12 吨和灰渣 25 吨。 b.社会效益 将光伏发电系统与建筑物结合具有多方面的优点，如：无污染、不需占用宝贵的土地资源、不需要能量贮存设备、在用电地点发电避免或减少了输配电的损失。对环境保护，发展可再生能源，走可持续发展之路起了很好的模范作用。 c.经济效益 国家体育馆 100 千瓦并网光伏系统总投资 1225 万元，发电成本 3.96元/KWh. 本项目建成后，将替业主单位减少电费开支，节

10、约运营成本。 此外，与常规能源发电方式相比，光伏发电系统的运行采用自动控制方式，维护和运营成本较低。 5 结束语 太阳能资源是我国分布最广的新能源之一，既可以利用边远空旷的土地资源，也可以利用城市中林立高楼大厦的屋顶和外墙，来实现太阳能资源的利用。虽然目前的造价还不足以让光伏与建筑一体化技术得到普及，但随着石油等不可再生能源的日益枯竭，和全社会在在绿色环保意识上的提高，光伏发电技术市场发展潜力巨大，光伏与建筑一体化也必将在未来社会更加普及。 参考文献： 1 上海交通大学. DGJ08-2004A-2006 民用建筑太阳能应用技术规程（光伏发电分册）S. 上海市建设和交通委员会，2006. 62 周志敏，纪爱华. 太阳能光伏发电系统设计与应用实例M. 电子工业出版社.2010 年 7 月. 3 谢建，马勇刚. 太阳能光伏发电工程实用技术M.2010 年 8 月. 化学工业出版社.