光伏建筑一体化研究及应用现状

1、光伏建筑一体化研究及应用现状【摘要】目前全球人口急剧增长，而居民的生活质量 也在不断提高，对能源的需求越来越大，现在全世界面临的 问题就是能源短缺问题，我们也在积极开发新型能源以缓解 能源短缺问题。太阳能是一种在任何地方都能使用的能源， 并且太阳能电池板的安装和使用也越来越简单，建筑可以和 太阳能光伏发电很好的结合在一起，为节省城市能源做出了 巨大贡献，一般将太阳能电池构件安装在建筑物顶部，将其 与供电网相连，就构成了用户并网光伏发电系统。本文将就 光伏建筑一体化研究及其现状展开探讨。【关键词】太阳能；建筑；光伏建筑一体化化研究与应 用引言：我国有三大耗能大户，即工业、建筑和交通，而 我国 9

2、9%以上的建筑都是高耗能建筑，数据显示，发达国家 单位采暖耗能仅为我国的三分之一，因此我们必须采取措施 做好建筑节能工作，才能保证节能减排工作的顺利进展。光 伏一体化建筑的概念在上世纪九十年代初被提出，是太能能 发电的一种新概念，也就是将建筑和光伏发电系统结合起 来，利用太阳能为建筑提供所需电能，还能够为电网供电， 这是一种建筑节能的重要方式。1、光伏建筑一体化的概念和应用在 1986 年，世界能源组织提出了 BIPV 也就是太能能光 伏建筑一体化概念，光伏建筑一体化有两种形式：第一种是 BAPV ，也就是在现有建筑物上以附着方式安装光伏发电系 统，建筑功能和发电系统功能没有冲突；第二种是 B

3、IPV ， 也就是在建筑物设计、施工和安装的过程中同时进行光伏发 电系统的设计和安装，这种光伏发电系统同时具备建筑材 料、建筑构件和发电的功能。光伏建筑一体化的应用形式主 要由以下几种：1.1 光伏幕墙 现今的建筑越来越美观，而现在建筑物设计也非常重视 外观因素，因此近年来幕墙建筑数量越来越多，同时也出现 了幕墙的节能问题。现在主要节能方式是使用节能玻璃，例 如中空玻璃或者 Low-E 玻璃等，但是这种方法“治标不治 本”，建筑能耗问题无法从根本上得到解决，而随着光伏建 筑一体化的出现，人们开始将其应用于幕墙建设。光伏幕墙 既美观、安全，还要具备发电功能，这也是越来越多建筑厂 商重视光伏幕墙的

4、原因，但是光伏幕墙也有缺点：首先，光 伏幕墙主要是将太阳能电池片夹在两片厚玻璃之间，太阳照 射会造成电池温度上升，而光伏组件的最佳安装角度并不是 垂直的，对发电效率造成了影响；第二，光伏幕墙性价比较 低，成本较高，对建筑施工技术要求也较高，同时其要和建 筑设计、施工、使用同步进行，建筑施工进度会对其产生影响。1.2 光伏屋顶如果屋顶是平屋顶，光伏屋顶的布置方式有两种：第一 种是嵌入式，光伏构件不仅是一种建筑构件，还可以用来发 电，因此可以节约一定的屋面建筑材料，但是嵌入式光伏屋 顶的自洁能力很差，会对发电效率造成一定影响，要提高发 电效率就必须对屋顶进行定期清洁；第二种是支架式，也就 是将太阳

5、能构件放置在屋顶上，光伏构件倾斜一定角度用以 接受太阳辐射，还要调整其方位角、倾斜角和间距，以保证 发电效率，这种方式成本低廉，并且布置比较方便，但是光 伏构件无法和屋顶很好的融合，因此建筑物美观会受到影 响。如果屋顶是斜屋顶，那么光伏屋顶的布置方式有如下两 种：嵌入式和铺设式，嵌入式和平屋顶相似，成本较高，但 是功能较多，可以防水保温，性能可靠；铺设式的屋顶起到 防水保温的作用，光伏构件只用来发电，实际上是一种双层 屋面，因此在一定程度上造成了材料浪费。1.3 光伏遮阳板很多地区都普遍使用遮阳板，防止阳光辐射造成室内温 度升高，节省空调所用能源。如果将光伏技术和遮阳板相结 合，还能够实现诸如

6、遮阳、发电等多种功能。光伏遮阳板有 三种形式，即：光伏挡板建筑遮阳、光伏垂直建筑遮阳和光 伏水平建筑遮阳，第一种方式光伏构件要设置在幕墙或者窗 口位置；第二种一般在建筑主体结构柱处设置遮阳板，在遮 阳板两边设置光伏构件，发电效率较高；第三种一般在窗间 墙处设置遮阳板，在遮阳板上方设置光伏构件，发电效率也 较高。目前出现了一种新的光伏建筑遮阳形式：电子树，使用 钢结构作为支撑结构，将太阳能电池板作为顶棚，整体外观 和大树相似，既美观又能够利用太阳能发电，例如伦敦的 White City 购物中心就采用了电子树形式。2、光伏建筑一体化在我国的应用 我国在太阳能利用领域起步较晚，相对于发电国家仍然

7、比较落后，由于面临能源短缺危机，我国也鼓励发展风能、 太阳能等清洁可再生能源， 2006 年我国颁布了 可再生能源 法，2009 年为了促进可再生能源法的贯彻实施，又颁 布了一系列法规方针，并且国家还划拨资金以补贴可再生能 源项目，正是由于这种重视才促进了光伏建筑一体化的顺利 发展。上海在 2002 年建成了建筑一体化发电系统，北京在 2003 年建成了太阳能示范建筑，不仅保证了建筑物的美观、 使用和安全，还能够节省能源，促进了太阳能技术的不断发 展。目前杭州正在建设屋顶并网光伏电站，将会成为杭州集 公交、高铁、地铁于一体的交通枢纽，还是建筑一体化光伏 电站，预计每年可发电超过 920 万千瓦

8、时，每年能够减少二 氧化硫排放 66 吨，减少二氧化碳排放 8095 吨，减少粉尘排 放 32 吨。我国现有的光伏建筑一体化项目将鼓励更多城市采用 光伏建筑一体化能源模式，并且随着技术的不断进步，我国 必将在政策、资金方面加强支持，促进更多的乡镇应用太阳 能光伏发电技术。3. 光伏建筑一体化的缺陷 首先，光伏建筑成本较高，这也是造成光伏建筑一体化 发展困难的主要因素，国外发达国家已经在政策上予以激励 并且给予资金支持，但是我国缺少可行的激励政策和完善额 法律法规；其次，我国缺少自主创新力量和研发力量，虽然 我国越来越重视光伏建筑，并且投入了更多资金，但是关键 设备和核心技术仍然依靠进口，非常不利于我国光伏产业的 发展。结束语 综上，光伏建筑一体化充分的体现了绿色和清洁的理 念，又能够保障城市供电，因此兼具适用性和美观性，应用 价值很大，我国的光伏建筑一体化技术仍然有广阔的发展前 旦 景。参考文献1 郭顺智， 田智华， 李笑.光伏建筑一体化设计与运行分析J.建筑节能.2014, (07): 40.2 叶雪华 .杭州地区太阳能光伏建筑一