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1、光伏建筑一体化,试讲人：徐鹏光伏材料系,光伏建筑一体化,一、光伏建筑的概念 1.1光伏建筑的概念 1.2光伏建筑的优越性 1.3光伏建筑的基本要求二、光伏建筑一体化系统分类 2.1按照光伏系统储能方式分类 2.2按照光伏与建筑相结合的类型分类 2.3按照光伏组件的类型分类三、光伏建筑一体化系统的主要部件四、光伏建筑工程的实例五、前景及展望,一、光伏建筑一体化的概念,光伏建筑是利用太阳能发电的一种新形式，通过将太阳能电池安装在建筑的围护结构外表面或者直接取代外围护结构来提供电力，是太阳能光伏系统与现代建筑的完美结合。地面光伏系统最初只用于偏僻无电网地区，如游牧、孤岛等。直到20世纪80年代末，光
2、伏地面系统逐渐流行，开始应用一些独立用户、联网用户和商业建筑中。1991年，世界能源组织（IEA）提出了光伏建筑的具体概念，以为着光伏发电进入了在城市大规模应用阶段。,1.1光伏建筑一体化的概念,1.2光伏建筑的优越性,光伏发电本身具有很多独特的有点，如清洁、无污染、无噪声、无需消耗燃料等。光伏建筑一体化是建筑与光伏相结合，从建筑学、光伏技术和经济学等方面来分析，光伏发电和建筑相结合有如下优点：1.实现光伏建筑一体化，可有效地减少城市建筑物的常规能源消耗。2.可就地发电，就近使用，一定范围内减少了电力运输过程产生的费用。3.有效利用建筑物的外表面面积，节省了土地资源。4.利用建筑物的外围护结构
3、作为支撑，或直接代替外围护结构，减少了部分建筑材料费用。,5.由于光伏阵列一般安装在屋顶，或朝南的外墙上，直接吸收太阳能，避免了屋顶温度和墙面温度过高，降低了空调负荷，并改善了室内环境。6.白天是城市用电的高峰期，利用此时充足的太阳辐射，除提供自身建筑的用电外，还可以向电网供电，缓解高峰电力需求，具有极大的社会效益和经济效益。7.使用光伏组件作为新型建筑围护材料，给建材选择带来了全新体验，增加了建筑物的美观。8.光伏发电没有噪声、没有污染排放、不耗任何燃料，安装在建筑表面，也不给生活带来不方便，体现了绿色环保。9.利用太阳能，避免了传统化石燃料带来的温室效应和空气污染,1.3光伏建筑的基本要求
4、,光伏器件作为建材具备坚固耐用、保温隔热、防水防潮等特点。此外，还要考虑其他因素。,基本要求,整体性要求,美学要求,技术要求,其他一些要求,整体要求,太阳能系统包含的所有内光伏建筑一体化不是光伏发电系统和建筑物的简单叠加，而建筑从开始设计之初，即将容作为不可或缺的设计元素加以考虑，巧妙的将太阳能系统给的各个件融入到建筑中，成为建筑物不可或缺的一部分。,美学要求,不同类型的光伏组件在外观上有很大的差别，不同的建筑设计方面也有很大不同。如能将光伏组件很好的融入建筑，不仅能丰富建筑设计，还能增加建筑物的美感，提升建筑物的品味。,技术要求,（1）考虑建筑物的周边环境，尽量远离或避开遮阴物（2）兼顾建筑
5、物的前提下，确定最优的太阳能电池组件朝向及倾角（3）电学性能相匹配（4）合理设计尽量减少电缆长度,其他要求,1.建筑对光伏组件的力学要求光伏组件作为建筑的外围护结构，需要满足建筑的安全性需要，就必须具备一定的抗风压和抗冲击能力。2.光伏组件对通风的要求不同材料的太阳能电池对温度的敏感程度不同。如晶体硅太阳能电池的效率会随温度的升高而降低。温度对非晶硅太阳能电池效率的影响较弱。3.建筑隔热、隔声要求4.建筑物对光学组件表面反光性能要求（防止光污染）,二、光伏建筑一体化的分类,光伏建筑一体化系统的分类方法有很多，如按照光伏系统的储能方式、与建筑相结合类型、光伏组件类型等。以下逐一介绍。,a.光伏与
6、建筑直接镶嵌型（BAPV： Building Attached Photovoltaic)即在现有的建筑屋面或新建的屋面或墙面上直接把光伏板镶嵌在上面，使得光伏与建筑相结合。如与建筑屋顶相结合 分布式家庭电站 与建筑外墙相结合,2.1按照光伏系统与建筑相结合的类型分类,b.建筑构建型（BIPV：Building Integrated Photovoltaic)是将光伏板与新建的建筑屋面或墙面有机结合，使得光伏板成为建筑围护结构的一部分。如光伏组件与屋顶瓦片相结合 光伏组件与建筑幕墙相结合 光伏组件与天窗、采光顶相结合等等,德国奥迪物流中心上的非晶硅光电幕墙面积为400平方米，发电量为16.4K
7、W。（BAPV),光伏屋顶和遮阳棚（BIPV）,分布式家庭电站（BAPV),2.2按照光伏系统的储能方式分类,按照储能方式的不同，光伏系统可以分为以下三种。,a.独立系统（stand-alone system),b.并网系统（grid-connected system),c.混合系统（hybrid system) 混合系统，顾名思义就是除了太阳能，还包含其他新能源的利用，比如风能，地热能等。,2.3按照光伏组件类型分类,目前，应用光伏建筑领域最多的依然是太阳能电池组件。单随着薄膜技术的成熟，应用在建筑具有独特的优势。光伏建筑使用的光伏组件主要分为以下几类。1.刚性晶体硅太阳能电池组件刚性晶体硅
8、太阳能电池组件通常以玻璃为上盖板材料，背板材料可以是Tedlar(聚氟乙烯）或玻璃等，因此构成了不透光和透光两种类型的组件。应用刚性晶体硅太阳能电池组件的光伏建筑数不胜数。2.刚性薄膜太阳能电池组件非晶硅太阳能电池组件是薄膜太阳能电池领域应用最广的，相关应用实例非常丰富，在国内也有不少应用。,3.柔性薄膜太阳能电池组件柔性薄膜太阳能电池一般以聚合物或不锈钢等材料为衬底，薄膜以物理或化学的方法沉积到衬底上，在制备电极引出到此案，经封装后成为组件。,三、光伏建筑一体化系统主要部件,光伏发电系统通常包括太阳能电池组件、蓄电池（组）、充放电控制器。若有交流负载或并入电网，则需要配置不同的逆变器。3.1
9、太阳能电池组件太阳能电池组件是光伏发电系统中的核心部分，也是光伏发电系统中价值最高的部分。太阳能电池组件的质量和价格直接决定整个系统的质量和成本。作用：将太阳的辐射转换为电能，或直接供负载使用，或送往蓄电池存储起来，或传输到公共电网。太阳能电池片的类型主要有：单晶硅组件(monocrystallinesilicon、多晶硅组件(multicrystalline silicon,mc-si)、非晶硅薄膜电池(amorphous silicon,a-si)组件、CuInGaSe2电池组件、CdTe电池组件等。,3.2蓄电池,对于独立光伏系统，使用蓄电池将光伏系统产生的电能暂时存储起来。而且选择蓄电
10、池容量时，要考虑连续阴雨天数。目前使用最多的电化学类蓄电池包括铅酸电池和镍镉电池。对于蓄电池而言，主要满足一下要求：1. 寿命长 2. 自放电率低 3. 具有深度循环放电性能4.充放电循环寿命长 5. 对过充电、过放电耐受能力强6.具有较高的充放电率7.地运行维护费用,3.3充放电控制器,充放电控制器是独立系统中最基本的控制电路，也是必不可少的电路。作用：控制整个系统的工作状态，并对蓄电池过充电和过放电保护。在光伏系统中使用的控制器必须具备以下几个功能：1.防电池过充、过放的功能2.提供负载控制的功能3.提供系统工作状态信息给使用者和操作者功能4.提供备份能源控制接口功能5.将光伏系统富余的电
11、能给负载消耗的功能6.提供给中借口（如监控）的功能,3.4逆变器,太阳能电池产生的电是直流电，但是许多负载需要的是交流电，因此需要转换装置。逆变器的功能就是将直流电转换成为交流电，是“逆向”整流的过程。光伏发电系统对逆变器的要求如下：1.要求具有较高的效率2.要求具有较高的可靠性3.要求直流输入电压有较宽的适应范围4.在大中容量光伏发电系统中，逆变电源的输出应为失真度较小的正弦波。,四、光伏建筑工程的实例,为了迎接2006年世界杯，改建的柏林火车站，光电屋顶做在两个弧形部分，深色部分就是光电池。总面积3311平方米，总装机容量325千瓦。,柏林火车站内部效果，光伏发电与自然采光融合一体,光伏屋
12、顶或墙体系统,光伏发电与建筑结合的传统形式多采用太阳能光电支架结构，近年来则直接将光伏组件整合在建筑的屋顶及墙体中，形成太阳能瓦和太阳能墙。最著名的光伏瓦屋面是蓝天组设计的德国宝马世界屋面。作为建筑的第五立面，宝马世界的屋顶安装了3660块太阳能板，面积约为8000平方米。,日本Sanyo太阳光电公司运用简单的建筑意象设计，以圣经上的诺亚方舟神话，完美的表达太阳光电于能源秏竭危机中所扮演的任务及角色。,五、前景及展望,随着世界能源日趋紧张，可再生能源应用已成为全世界面临的重大课题。太阳能光伏产业及光伏建筑一体化这个昔日备受嘲讽的领域，将是未来世界各国经济发展的重要方向之一。随着“低碳经济”时代的到来，可以预见，太阳能光伏建筑一体化将迎来更加广阔的发展空间。,谢谢！,
