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1、光伏建筑一体化,（一）光伏建筑一体化简介,一、光伏与建筑物结合的形式,广义的光伏与建筑物结合有以下两种形式：一种是建筑与光伏系统相结合；另一种是建筑与光伏器件相结合。,光伏与建筑物结合的形式,1.建筑与光伏系统相结合（BAPV-Building attached photovoltaic）,即把封装好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。,attachedttt adj. 附加的, 固定的,meter mi:t n. 米, 公尺n. 计量器, 计时器vt. (用仪表)测量consumption knsmpn n. 消费, 消耗, 消费
2、量,光伏与建筑物结合的形式,BAPV的特点：可以作为独立电源供电或者并网的方式供电；由于其全部或基本不用蓄电池，造价大大降低，并且除了发电以外还具有调峰、环保和代替某些建材的多种功能，因而是光伏发电步入商业应用并逐步发展成为基本电源之一的重要方式。,光伏与建筑物结合的形式,2.建筑与光伏器件相结合（BIPV-Building integrated photovoltaic）,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。当BIPV系统参与并网时，不需设置蓄电池储能装置，但须有并网运行联入装置。,integrated intigreitidadj. 整合的, 综合的v. 使整合(
3、integrate的过去式及过去分词),光伏与建筑物结合的形式,BIPV的特点：光伏与建筑相结合的进一步目标是将光伏器件与建筑材料集成化，即可做建材，又可发电；例如，变化组件边框的型材即成为一种屋瓦型太阳电池组件，铺盖于屋顶檩条上，可省去普通屋瓦；墙体式组件可代替普通玻璃幕墙，也可安装在高速公路边，与隔音墙成为一体。光伏器件如能代替部分建材，则可进一步降低光伏发电成本，有利于推广应用，所以存在着十分巨大的潜在市场。,光伏与建筑物结合的形式比较,BAPV-Building attached photovoltaic,BIPV-Building integrated photovoltaic,光伏
4、与建筑物结合的形式比较,BAPV-Building attached photovoltaic,BIPV-Building integrated photovoltaic,光伏建筑一体化的由来,在20世纪80年代，光伏地面应用除了大量作为独立电源系统外，已经开始进入联网户用和商业建筑领域。进入90年代后，随着常规发电成本的上升和人们对环境保护的日益重视，一些国家纷纷实施、推广太阳能屋顶计划，比较著名的有德国十万屋顶计划、美国百万屋顶计划以及日本的新阳光计划等。“光伏发电与建筑集成化”（BAPV/BIPV）的概念也在1991年被正式提出，并很快成为热门课题。目前，人们认为光伏建筑一体化就是BIP
5、V。,你认为这个观点对吗？,光伏发电系统简介,光伏系统由以下三部分组成：太阳电池组件；充、放电控制器、逆变器、测试仪表和计算机监控等电力电子设备和蓄电池或其它蓄能和辅助发电设备。,光伏发电系统简介,光伏发电系统根据使用方式划分为独立发电和并网发电两种形式。独立发电系统就是光伏系统产生的电仅供自己使用；并网发电系统就是光伏系统与公共电网相连，光伏发电系统产生的电除自己使用外，还可向公共电网输出。,光伏发电系统简介,独立发电系统示意图,并网发电系统示意图,简单直流光伏水泵系统,大型光伏并网电站,光伏发电系统简介,独立发电系统示意图,并网发电系统示意图,光伏发电系统简介,独立发电系统,并网发电系统,
6、光伏与建筑物结合（BIPV）的主要形式,BIPV系统根据安装形式主要分为两种形式：光伏屋顶结构（PV-ROOF）和光伏墙结构（PV-WALL）两种形式。,BAPV,光伏与建筑物结合（BIPV）的主要形式,二、光伏与建筑物结合的特点,与建筑相结合的光伏系统，可以作为独立电源供电或者并网的方式供电，而并网发电是当今光伏应用的新趋势。,将现成的平板光伏组件安装在住房或建筑物的屋顶或外墙，引出端经过控制器及逆变器与公共电网相连接，由光伏方阵及电网并联向用户供电，这就形成了户用并网光伏系统。,由于其全部或基本不用蓄电池，造价大大降低，并且除了发电以外还具有调峰、环保和代替某些建材的多种功能，因而是光伏发
7、电步入商业应用并逐步发展成为基本电源之一的重要方式。,二、光伏与建筑物结合的特点,C、由于有光伏方阵和公共电网同时给负载供应电力，从而增加了供电的可靠性。,这类系统与独立光伏系统相比有如下特点。,A、并网系统中光伏方阵所发电力除供给负载外，若有多余，可反馈给电网。在阴雨天或在夜晚，负载可随时由电网供电。因此，光伏系统一般不必配备蓄电池作为储能装置。这样，可以降低系统造价，也可免除维护和定期更换蓄电池的麻烦。,B、独立光伏系统中光伏方阵所发出的有效电能要受蓄电池荷电状态的限制，在蓄电池额定容量充满后，光伏方阵所发出的多余电力就只能白白浪费，而且蓄电池的自放电和充电过程都要损耗部分电能，而并网系统
8、随时可从电网中存取，可以充分利用光伏方阵所发的电能。,光伏与建筑物结合的特点,F、夏季，由于空调、电扇等设备的开动，形成用电高峰，而这时也是光伏方阵发电最多的时期，并网光伏系统可以对公共电网起到一定的调峰作用。,D、由于设计并网光伏系统时不必考虑蓄电池的容量，确定光伏方阵的规模就不像确定独立光伏系统那样必须经过严格的优化设计，只要根据负载要求和经费情况经过适当计算就可决定。国外通常家庭户用并网光伏方阵规模为15KWp。,E、并网系统光伏方阵一般安装在闲置的屋顶或阳台上，可以就地供电，不占用土地，适合人口密集的城镇使用。,这类系统还有这些特点,三、光伏建筑一体化的应用领域,目前BIPV的应用主要
9、有大楼帷幕墙或外墙、大楼、停车场的遮阳棚、大楼天井、斜顶式屋顶建筑之屋瓦、大型建筑物屋顶/隔音墙等，个人住宅、商业大楼、学校、医院楼、机场、地铁站站台、公交车站以及大型工厂车间都是BIPV可应用的场所。,光伏建筑一体化的应用领域,大楼的帷幕墙或外墙,多晶硅拱肩玻璃组件,PV Installation in Europe,Solar Spandrel Wall Systems,光伏建筑一体化的应用领域,遮阳板,ORNL SOLAR SUMMIT OCT 24 BIPV,光伏建筑一体化的应用领域,遮阳棚,INSTALLED PV CANOPY,BIPV Completed in AmericaAs
10、pen, Colorado 8 kw Glass/Glass laminate City Central Park,CANOPY knpi n. 天篷, 遮篷, 苍穹,laminate lmineit v. 切成薄板(片),光伏建筑一体化的应用领域,斜顶式屋顶建筑之屋瓦,Frameless thin film modules applied to sleepers parallel with roof slope,sleepersli:p n. 睡眠者, 枕木, 卧铺, 爆冷门parallel prlel adj. 平行的, 相同的, 类似的, 并联的slope slup n. 倾斜, 斜坡,
11、 斜面, 斜线, 斜率,光伏建筑一体化的应用领域,大型建筑物应用：太阳方舟- Solar ark（JAPAN）,光伏建筑一体化的应用领域,大型建筑物应用：太阳方舟,太阳方舟全长315m，最高位置（两边）高37.1 米，中央高31.6m，底部宽13.7m，顶部宽4.3m，重量3000t。方舟由5046 块平板太阳电池组件组成，最大功率630kW，年发电量53 万kWh,预计每年可以减排95 吨CO2。方舟可以抵抗34m/s的风速和7 级的地震。方舟使用的是单晶硅太阳电池组件，每块重15kg，长宽厚分别是320mm、895mm、35mm。倾角与水平面成81。6 块太阳电池组件串联为一组，841 组
12、的组件并联。用了2 个额定功率为300kW 的功率调节装置，其输入电压是270V 的直流电，输出电压是440V 的交流电。,光伏建筑一体化的应用领域,大型建筑物应用：火车站,THE STILLWELL AVENUE STATION, Coney Island Kiss + Cathcart, Architects, NYC, NY,STILLWELL n. 史迪威 AVENUE vinju: n. 林荫道, 大街, 途径手段,光伏建筑一体化的应用领域,大型建筑物应用：火车站,光伏建筑一体化的应用领域,大型建筑物应用：深圳国际园林花卉博览园1MWp 并网光伏电站,光伏建筑一体化的应用领域,大型建
13、筑物应用：深圳国际园林花卉博览园1MWp 并网光伏电站,“十五”期间，中国科学院电工研究所承担了国家863 项目 与建筑结合的兆瓦级并网光伏发电关键技术研究课题。,光伏建筑一体化的应用领域,大型建筑物应用：深圳国际园林花卉博览园1MWp 并网光伏电站,在此基础上，由深圳市政府投资，中国科学院电工研究所北京科诺伟业科技有限公司研制建设了深圳国际园林花卉博览园1MWp 并网光伏电站，电站容量为1MW，已于2004 年8 月并网发电。,光伏建筑一体化的应用领域,大型建筑物应用：深圳国际园林花卉博览园1MWp 并网光伏电站,这是目前中国建成的最大光伏并网系统，这是一个低压用户端并网系统，安装在四个建筑
14、的屋顶和一个山坡上。与建筑物结合的太阳能光伏发电系统在我国是新兴的高技术产业，深圳国际园林花卉博览园1MWp 并网光伏电站，填补了我国在兆瓦级并网光伏系统设计和建设上的空白，成为我国在光伏系统与建筑相结合树立了典范，具有良好的示范效果。,四、光伏建筑一体化的应用前景,BIPV建筑是清洁能源产品与建筑完美结合的产物。随着光伏组件的广泛应用和价格的大幅度下降，未来实现智能化的建筑物必定要配装BIPV系统，同时这也是对智能楼宇内容的一个重要补充。BIPV通过智能能量管理优化系统来检测与控制其发电情况。当太阳能产生的电能减少时，自动减少峰值功率的消耗。太阳能发电的降低有多种因素，例如阴雨天气。遇到天气
15、变化，智能系统会自动地相应减少楼宇内部能量消耗，以至于不用BIPV系统的发电而从电网购电。由于价格、法规等因素，BIPV系统在短期内还难以大规模普及。随着常规能源的日益枯竭，在能源紧张和环保的双重压力下,太阳能光伏技术无疑是走可持续发展道路的首选技术之一。实际上,国际社会对这一点上早有共识，BIPV技术和市场的发展关键是要有具体、可操作性强的政策和法律法规出台并实施。,四、光伏建筑一体化的应用前景,中国的屋顶计划为2010年以前安装光伏电池50MW，2020年以前将会有更大规模的BIPV项目，累计装机容量将达到700 MW。我国现有大约400亿m2的建筑面积,屋顶面积40亿m2，加上南立面，可
16、利用面积大约为50亿m2。如果20%用来安装太阳电池，可以装100 GW。仅上海市就有2亿m2的屋顶，假设1/10的屋顶用作光伏并网发电，每年可获得3447亿kWh电。因此，BIPV是未来光伏应用中最重要的领域之一，其发展前景十分广阔，并且有着巨大的市场潜力。,国内相关政策、法规,2006年1月1日起施行的民用建筑节能管理规定第七条指出，鼓励民用建筑节能的科学研究和技术开发，推广应用节能型的建筑、结构、材料、用能设备和附属设施及相应的施工工艺、应用技术和管理技术，促进可再生能源的开发利用；第十一条指出，新建民用建筑应当严格执行建筑节能标准要求，民用建筑工程扩建和改建时，应当对原建筑进行节能改造
17、。2007年8月国家发改委发布的可再生能源中长期发展规划，按照规划要求，在经济较发达、现代化水平较高的大中城市，建设与建筑物一体化的屋顶太阳能并网光伏发电设施，首先在公益性建筑物上应用，然后逐渐推广到其它建筑物，同时在道路、公园、车站等公共设施照明中推广使用光伏电源。“十一五”时期，重点在北京、上海、江苏、广东、山东等地区开展城市建筑屋顶光伏发电试点。到2010年，全国建成1000个屋顶光伏发电项目，总容量5万千瓦。到2020年，全国建成2万个屋顶光伏发电项目，总容量100万千瓦。,国内相关政策、法规,2007年9月科技部、国家发改委发布的可再生能源与新能源国际科技合作计划指出，重点支持以下领
18、域的基础科学与应用技术研究：（1）太阳能发电与太阳能建筑一体化太阳能光热发电和光伏发电系统，薄膜太阳能电池和其它新型太阳能电池，太阳能综合建筑，低成本、低污染太阳能高纯硅材料生产技术，太阳能热利用技术工业应用等。（2）生物质燃料与生物质发电非粮能源作物、纤维素原料乙醇、能源林业植物、生物柴油、生物质成型燃料、生物质气化、沼气及发电等。（3）风力发电风能资源评估，大型高效风电机组，海上风电机组及风电场建设等。（4）氢能及燃料电池制氢（太阳能、核能等）、储氢和输氢技术，新型燃料电池与燃料电池汽车技术等。（5）天然气水合物开发天然气水合物勘探、开发、储运、利用技术等。,国内相关政策、法规,2008年
19、3月18日国家发改委发布可再生能源发展“十一五”规划，其中涉及BIPV的内容如下：启动光伏发电城市应用工程。在太阳能资源较好的大中城市开展光伏屋顶、阳光照明等光伏发电应用，在新建别墅等高档住宅区和城市标志性建筑上安装光伏发电系统，在封闭管理的住宅区、旅游景区以及城市交通照明和景观亮化工程，提倡应用光伏发电照明。在“北京奥运会”、“上海世博会”、“广州亚运会”的主要标志性建筑区和建筑物上成规模地安装光伏系统。到2010年，城市太阳能光伏系统应用达到5万千瓦。对于列入国家无电地区电力建设、光伏发电屋顶计划、标志性建筑和并网光伏电站试点示范工程的项目，中央财政给予补助，并由政府核定电价，超出当地燃煤发电标杆电价部分，纳入可再生能源发电费用分摊机制。,国内相关政策、法规,表：太阳能发电重点领域和区域,
