光伏一体化的设计原则

        太阳能光伏发电系统建筑一体化的设计原则要求,运营系统既要保证建筑中光伏发电系统的长期运行可靠,又要充分满足用电设备的需要,使系统的配置实现合理、经济。工程建设与投产中使用尽量少的太阳能光伏系统组件,使太阳能光伏发电组件与建筑物有机合为一体,替代部分建筑材料,如屋面与立面墙体装饰材料,达到建筑节能的效果。协调光伏系统与建筑成本之间的关系,在满足正常需要,保证系统、建筑质量的前提下尽可能的节约建筑与安装成本投资,达到投入与产出最好的经济效益。随着美国、西班牙、德国等发达国家对本国光伏产业的政策优惠及扶持,全球光伏发电应用已进入快速增长的阶段。我国光伏产业近几年来持续发展,但是同发达国家相比还是存在很大差距,光伏发电应用市场发展较为缓慢,安装量较少,随着我国工业与信息化部2012年2月颁布的《太阳能光伏产业“十二五”发展规划》,我国的太阳能光伏发电系统应用及推广将会有较大的发展。随着光伏发电产业化进程和技术开发的发展,太阳能光伏发电系统与建筑一体化生态节能工程,其发展前景广阔,市场潜力巨大,其效率、性价比随着太阳能光伏技术日益发展将进一步得到提高,也将极大地推动中国太阳能光伏发电系统建筑一体化的快速发展。光伏方阵与建筑的结合。这种方式是将光伏方阵依附于建筑物上,建筑物作为光伏方阵载体,起支承作用。光伏方阵与建筑的集成。这种方式是光伏组件以一种建筑材料的形式出现,光伏方阵成为建筑不可分割的一部分。光伏方阵与建筑的结合是一种常用的形式。2008年奥运会体育赛事的国家游泳中心和国家体育馆等奥运场馆中,采用的就是光伏方阵与建筑结合的太阳能光伏并网发电系统,这些系统年发电量可达70万千瓦时,相当于节约标煤170吨,减少二氧化碳排放570吨。太阳能电池的能量主要来源于太阳光中的光子的能量,电池板单晶硅半导体中的空穴-电子对就会变得活跃起来,也就是光载流子。空穴带正电,电子带负电,在太阳能电池元件磁场的作用下,正负电荷分别向电池的负极和正极一定。电荷的定向移动就形成了电流。有了电能的产生,后续还需要电能的传递和储存设备,电能就能够被人们所利用。这就是光伏太阳能发电的主要原理,光伏元件形状、性能的多方面复合,提高了其发电性能。

zt1.png


         通过光伏发电组件与建筑物外表面的结合,更多的利用太阳能资源将其转化为电能,供给建筑物的能源消耗。通过光伏一体集成技术给建筑物提供了一定数量的清洁能源,其系统主要分为太阳能光伏屋顶一体集成系统、太阳能光伏遮阳板一体集成系统、太阳能光伏幕墙一体集成系统等等,目前的建筑物中使用较多的是位于屋顶的集成系统,因为在屋顶的光伏组件的太阳光的吸收率比较大,转化的太阳能具有较强的实用性。太阳能光伏建筑一体集成系统使用的为联网光伏发电系统,在联网发电系统中位于建筑物上的光伏组件产生的电流会通过逆变器转化为交流电传递至电网公司进行储存,在整个的建筑物中减少了庞大的具有污染的储存电能的蓄电池。整体上为建筑物省去了空间和管理储电设备的人力物力资源。当建筑物自身需要电能时我们可以通过电网得到更加稳定、充足的电流供给使用,而购买这些用电的价格变得非常优惠。联网光伏系统包括太阳能电池方阵、控制器、联网逆变器,简单的连接设备的使用为建筑物的光伏发电带来了很好的经济性能,其没有储电设备、转换设备而前期投资较少,而后期的用电回报是十分稳定的,在政策上、技术上也得到了很大的支持。光伏与建筑物的结合,是一举多得的好事,在技术方面主要考虑两方面的因素,光伏系统、光伏组件如何与建筑物进行更好的结合:(1)光伏系统与建筑物的结合是光伏建筑一体化首要的工作,要保证建筑物的位置高度以及电网设施可以保证建筑物光伏组件产生电流经过转化之后,通过逆变器可以及时的传递到电网,电网对建筑物的供电网络的设计要与光伏系统相辅相成。(2)光伏组件与建筑物的结合主要是将建筑材料和光伏组件的太阳能单晶硅电池板进行良好的结合使用。一般的建筑物的外墙选用瓷砖、涂料使用上、性能上都可以满足需求,而单晶硅电池板的铺设具有一定的技术难度,但是光伏组件依然可以做成外墙、遮光板,起到良好的装饰和保护的作用,又可以用来发电,具有一物多用的功效,在一定程度上减少了工程造价,具有很大的经济性。在技术上一物多用的组件必须同时具有发电性能、电气绝缘、隔热保温、防风阻燃等各种优良的性能。德国等发达国家已经研制将光伏组件做成窗户,建筑材料和光伏组件合二为一,增大对太阳能的利用率,同时也可以通过窗户控制太阳光的入射,从而让用户获得好的体验感。目前已经有了许多建筑材料和光伏组件的结合产品,半透明和透明光伏组件;双层玻璃超大尺寸光伏幕墙,隔音隔热外墙光伏构件等,越来越多的结合品的设计让光伏建筑一体化的进程越来越快,使用者的体验感也越来越强,光伏建筑一体化也越来越受到欢迎。太阳能光伏联网系统的关键技术是联网逆变器的设置,与传统的逆变器相比,除了具有基本的直流电和交流电的转化功能之外还具备了更好地安全保护性能,可以对电压、电频、相位等进行控制,具体的功能有跟踪控制最大功率,太阳能电池的输出电能回合太阳的强度、电池的温度密切相关。在联网逆变器的控制之下,可以对变化进行跟踪记录在技术上可以调节输出功率的大小,已得到太阳能最高效的利用,也可以在一定程度上保持输出电流和电压的稳定性。