太阳能光伏建筑一体化的设计要点
【摘要】光伏建筑一体化是光伏系统依赖或依附于建筑的一种新能源利用形式，其主体是建筑，客体是光伏系统。设计中要十分注意与建筑形式、结构形式和发电形式的配合，选择合适的光伏组件。【关键词】光伏建筑一体化建筑结构形式光伏方阵
1引言
能源是国民经济发展和人民生活水平提高的重要物质基础。太阳能是资源最丰富的可再生能源，具有独特的优势和巨大的开发利用潜力。充分利用太阳能有利于保持人与自然的和谐相处及能源与环境的协调发展。
太阳能光伏建筑一体化BIPV(Bui1ding Integrated Photovoltaias)，是在2006年9月30日深圳太阳能学会年会上首次提出。在这次会议上，建筑领域的代表，介绍了光伏建筑相关的另一个重要概念，“零能耗建筑”，一旦光伏建筑的发电量达到能够满足住户生活需求。则称之为“零能耗建筑”。由于建筑是一个复杂的系统，一个完整的统一体，如果要将新型太阳能技术融入到建筑设计中，同时继续保持建筑的文化特征，就应该从技术和美学两方面入手，使建筑设计与太阳能技术有机结合，由此产生了“一体化设计”的概念，“一体化设计”是指在建筑规划设计之初，就将太阳能利用纳入设计内容，使之成为建筑的一个有机组成部分，统一设计，施工，调试。
2光伏建筑一体化分类
根据光伏方阵与建筑结合形式的不同，BIPV可分为两大类：一类是光伏方阵与建筑的结合。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。另一类是光伏方阵与建筑的集成。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。如光电屋顶、光电幕墙和光电采光顶等。光伏方阵与建筑的结合是一种常用的BIPV形式，特别是与建筑屋面的结合。光伏方阵与建筑的集成是BIPV的一种高级形式，它对光伏组件的要求较高。光伏组件不仅要满足光伏发电的功能要求同时还要兼顾建筑的基本功能要求。
常见的与建筑结合的安装方式
3建筑设计要点
光伏建筑一体化是光伏系统依赖或依附于建筑的一种新能源利用形式，其主体是建筑，客体是光伏系统。因此，BIPV设计应以不损害和影响建筑的效果、结构安全、功能和使用寿命为基本原则，任
何对建筑本身产生损害和不良影响的BIPV设计都是不合格的设计。
BIPV的设计应从建筑设计入手，首先对建筑物所处地的地理气候条件及太阳能的资源情况进行分析，这是决定是否选用BIPV的先决条件；其次是考虑建筑物的周边环境条件，即选用BIPV的建筑部分接受太阳能的具体条件，如被其他建筑物遮档，也不必考虑选用BIPV；第三是与建筑物的外装饰的协调，光伏组件给建筑设计带来了新的挑战与机遇，画龙点睛的BIPV设计会使建筑更富生机，环保绿色的设计理念更能体现建筑与自然的结合。第四，考虑光伏组件的吸热对建筑热环境的改变。
太阳电池与建筑相结合，有时不可避免的会受到遮挡，树、广告牌、女儿墙、其他建筑。遮挡对于晶体硅电池发电量影响很大，对于非晶硅的影响会小得多。一块晶体硅电池组件被遮挡了1/10的面积，功率损失将达到50%；而非晶硅受到同样的遮挡，功率损失只有10%，这就是薄膜电池弱光发电性能的体现。如果太阳电池不可避免的会被遮挡，应当尽量选用非晶硅电池。同时，建议每一个BIPV项目都要经过专业的遮挡分析，长期处于阴影遮挡下的建筑，是不适合做BIPV的。
设计时我们应该采用专业生态环境分析软件对建筑所处环境模拟分析，合理布置电池板，使电池板始终在太阳的“光芒”下。分析时对系统所处位置采用按春分、夏至、秋分、冬至四个时间点。冬至、夏至是太阳的南北回归线，对于地球来说是太阳运行距离最远的两个端点，如果建筑在这两个时间点上不被遮挡，那么我们布置的电池板
将会长年接受阳光的照耀。
BIPV建筑说到底就是一个建筑，它是建筑师的艺术品，而对于建筑物来说光线就是他的灵魂，因此建筑物对光影要求甚高。但普通光伏组件所用的玻璃大多为布纹超白钢化玻璃，其布纹具有磨砂玻璃阻挡视线的作用。如果BIPV组件安装在大楼的观光处，这个位置需要光线通透，这时就要采用光面超白钢化玻璃制作双面玻璃组件，用来满足建筑物的功能。同时为了节约成本，电池板背面的玻璃可以采用普通光面钢化玻璃。
4结构安全性与构造设计要点
光伏组件与建筑的结合，结构安全性涉及两方面：一是组件本身的结构安全，如高层建筑屋顶的风荷载较地面大很多，普通的光伏组件的强度能否承受，受风变形时是否会影响到电池片的正常工作等。二是固定组件的连接方式的安全性。组件的安装固定不是安装空调式的简单固定，而是需对连接件固定点进行相应的结构计算，并充分考虑在使用期内的多种最不利情况。建筑的使用寿命一般在50年以上，光伏组件的使用寿命也在20年以上，BIPV的结构安全性问题不可小视。构造设计是关系到光伏组件工作状况与使用寿命的因素，普通组件的边框构造与固定方式相对单一。与建筑结合时，其工作环境与条件有变化，其构造也需要与建筑相结合。如隐框幕墙的无边框、采光顶的排水等普通组件边框已不适用。
当光伏组件与建筑集成使用时，光伏组件是一种建筑材料，作为建筑幕墙或采光屋顶使用，因此需满足建筑的安全性与可靠性需要。
光伏组件的玻璃需要增厚，具有一定的抗风压能力。同时光伏组件也需要有一定的韧性，在风荷载作用时能有一定的变形，这种变形不会影响到光伏组件的正常工作。
当光伏电池作为一种建筑维护材料，我们必须首先对其强度和刚度做详细的分析检查。
整个系统的结构安全校核应包括但不限于以下方面：
（1）电池组件（面板材料）强度及刚度校核；
（2）支撑构件（龙骨）的强度及刚度校核；
（3）电池组件与支撑构件的连接计算；
（4）支撑构件与主体结构的连接计算。
5发电系统设计要点
BIPV则是根据光伏方阵大小与建筑采光要求来确定发电的功率并配套系统。光伏组件设计，涉入电池片的选型(综合考虑外观色彩与发电量)与布置(结合板块大小、功率要求、电池片大小进行)；组件的装配设计(组件的密封与安装形式)。光伏发电系统的设计，即系统类型(并网系统或独立系统)确定，控制器、逆变器、蓄电池等的选型，防雷、系统综合布线、感应与显示等环节设计。
普通光伏系统的大部分连接线都是敞开在大气中，空气对流充分，温度低。BIPV建筑系统中的连接线大多都在幕墙立柱、横梁等密闭结构中，其温度远远高于普通光伏系统电线所处的环境温度，这对BIPV建筑系统中电线的要求也高很多。普通系统中，一般使用普通的聚氯乙稀铜线就能满足要求。但在BIPV系统中，建议使用光伏
专用电线：双层交联聚乙烯浸锡铜线。另外考虑到温度对电阻的影响，BIPV建筑系统中选用的电线直径应该要比普通光伏系统大一些。
在设计BIPV建筑时要考虑电池板本身的电压、电流是否方便光伏系统设备选型，但是建筑物的外立面有可能是一些大小、形式不一的几何图形组成，这会造成组件间的电压、电流不同，这个时候可以考虑对建筑立面进行分区及调整分格，使BIPV组件接近标准组件电学性能，也可以采用不同尺寸的电池片来满足分格的要求，以最大限度地满足建筑物外立面效果。另外，还可以将少数边角上的电池片不连接入电路，以满足电学要求。
6光伏方阵与光伏组件的设计要点
影响光伏发电的有两个方面。一是光伏组件可能接受到的太阳能，二是光伏组件的本身的性能。由于太阳能发电的全部能量来自于太阳，因而太阳能电池方阵所能获得的辐射量决定了它的发电量。而太阳辐射量的多少与太阳高度、地理纬度、海拨高度、大气质量、大气透明度、日照时间等有关。一年当中四季的变化，一天当中时间的变化，到达地面的太阳辐射直散分量的比例，地表面的反射系数等因素都会影响太阳能的发电，但这些因素对于具体建筑而言是客观因素几乎只能被动选择。对于光伏组件而言，光伏方阵的倾角、光伏组件的表面清洁度、光伏电池的转换率、光伏电池的工作环境状态等是我们在设计过程中应该考虑的。对于某一具体位置的建筑来说，与光伏方阵结合或集成的屋顶和墙面，所能接受的太阳辐射是一定的。为获得更多的太阳能，光伏方阵的布置应尽可能地朝向太阳光入射的方
向，如建筑的南面、西南、东南面等。
用于BIPV的光伏组件，由于其安装朝向与部位的要求，在不可能作为建筑外装饰的主要材料的前提下，光伏组件的颜色与质感需与整座建筑协调。
在光伏组件与建筑集成使用时，如光电幕墙和光电采光顶，通常对它的透光性会有一定要求。这对于本身不透光的晶体硅太阳电池而言，在制作组件时采用双层玻璃封装，同时通过调整电池片之间的空隙来调整透光量。
普通光伏组件并没有像中空玻璃一样的隔热空气层，只是简单地安装在建筑物上或者支撑构件上，和建筑物并没有形成统一的整体。这时的光伏组件作为BIPV组件来使用往往会将大量的热量带入室内，造成耗能和节能相矛盾的情况，同时也不能满足建筑的隔音要求。这时可以将普通光伏组件做成中空Low-E玻璃的形式，这样既能隔热又能隔音。
目前市场上大部分的光伏组件的为用于光伏电站和与光伏电子产品配套，规格相对比较单一，不能适应建筑多样化与个性化的要求。用于BIPV的光伏组件，需要结合建筑的不同要求，进行专门的设计与生产。
7与智能建筑的结合
在现代飞速发展的智能建筑（IB）中，楼宇自动化系统（BAS）是一个重要组成部分。对于BIPV系统，其本质上是属于楼宇设备的范畴，但在目前关于BAS的资料文献中还没有被纳入其中。根据以
后的发展情况，BIPV系统应当纳入BAS中，在实际建筑施工中应当预留光伏阵列的铺设装置；在综合布线系统（PDS）中，应当预设光伏设备的接入端口和线路匣，为以后光伏组件与楼宇设备的结合作准备。随着光伏组件的广泛应用和价格大幅度下降，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IB内容的一个重要补充。
8结束语
光伏系统和建筑是两个独立的系统，将这两个系统相结合，所涉及的方面很多，要发展光伏与建筑集成化系统，并不是光伏制作者能独立胜任的，必须与建筑材料、建筑设计、建筑施工等相关方面紧密配合，共同努力，并有适当的政策支持，才能成功。
可以预计，光伏与建筑相结合是未来光伏应用中最重要的领域之一，也是建筑领域的一个重要发展方向，其发展前景十分广阔，并且有着巨大的市场潜力。
光伏建筑一体光伏建筑一体化化（BIPV BIPV）） 行业行业研究研究研究报告报告报告 2008-9-10
目录 一、BIPV行业概述 (3) （一）BIPV概念 (3) （二）BIPV系统原理 (3) （三）BIPV实现形式 (4) （四）BIPV关键技术 (5) （五）BIPV优越性 (6) （六）BIPV应用领域 (6) 二、BIPV行业国内外发展状况 (7) （一）BIPV行业国外发展状况 (7) （二）BIPV行业国内发展状况 (8) （三）国内外涉足BIPV主要企业 (10) 三、上游光伏电池行业分析 (11) （一）太阳能光伏行业介绍 (11) （二）光伏行业发展状况 (13) 四、BIPV下游市场需求分析 (16) （一）BIPV国际市场需求 (16) （二）BIPV国内市场需求 (16) 五、BIPV国内外产业政策 (17) （一）国外光伏发电产业政策 (17) （二）我国并网光伏发电的政策 (17) （三）我国BIPV相关政策法规 (18) 六、BIPV行业发展前景展望 (20) （一）影响行业发展有利和不利因素 (20) （二）BIPV市场前景 (22)
行业概述 概述 一、BIPV行业 概述 概念 （一）BIPV概念 光伏建筑一体化(Building Integated Photovoltaies，简称BIPV)指在建筑外围护结构的表面安装光伏组件提供电力，同时作为建筑结构的功能部分，取代部分传统建筑结构如屋顶板、瓦、窗户、建筑立面、遮雨棚等，也可以做成光伏多功能建筑组件，实现更多的功能，如光伏光热系统、与照明结合、与建筑遮阳结合等。 图1：BIPV示意图 系统原理 （二）BIPV系统原理 BIPV系统有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。独立发电和并网发电发电系统的原理如图所示。
太阳能光伏建筑一体化 （一）前言 1. 1金融危机促进发展新能源-太阳能光伏建筑一体化 2008年世界金融危机使全球资产面临重新溢价，金融版图随之悄然改写，与之相伴的还有国际油价的跌宕起伏。伴随金融危机恐慌心理的蔓延，影响金融危机的因素扩大。能源安全，作为世界各国政府密切关注及深入研究的课题亦被提上议事日程，世界各国从保护国家安全角度，制定和调整本国的能源战略。为了对付世界性的能源、环境、金融等危机的影响，各国政府高度重视可再生清洁新能源，并把太阳能发电作为首选发展方向。 新能源规划有三个方面的意义，第一是应对当前的金融危机，扩大内需、拉动投资、增加就业，第二个是应对气候变化，调整能源结构，持续能源的可持续发展。第三个是抢占未来经济发展的制高点，提升中国能源的国际竞争力”。这项“金太阳”工程的的重点内容将是以国家财政补贴的形式，支持国内光伏市场的启动。把新能源的发展提高到前所未有的“战略高度”。这一系列行动，不仅在中国，而且在全世界范围内产生了极其明显的连动效应，引发了全国各地政府和企业界“光伏
积极性”空前高涨。一场“太阳能建筑一体化”风暴正在全国各地掀起。在创建节约型社会的主题带动下，各地政府、企业界纷纷聚焦“太阳能光伏建筑一体化”，一场能源产业的革命已经在爆发边缘，开创太阳能光伏建筑一体化春天。
中国将进一步把太阳能光伏建筑一体化技术作为能源技术发展的优先主题，大力提高一次能源和终端能源利用技术水平。提升能源装备制造水平，加强能源领域前沿技术研究和基础科学研究，探索太阳能光伏建筑一体化新能源的新途径，大力推进先进适用太阳能光伏建筑一体化 1.2 四万亿救市计划是光伏建筑一体化新能源逆势上扬的强大动力 为了应对金融危机给国内产业带来的不利影响，中国制定了高达4万亿元的投资计划，同时推出了“十大措施”。“加强生态环境建设、支持重点节能减排工程”成为其中亮点，政府在4万亿救市计划中着重强调节能环保领域，无疑是给光伏建筑一体化再生能源、太阳能光伏企业提供了广阔的市场机遇。光伏建筑一体化产业将会逆势上扬。 1．3推动光伏建筑一体化应用是落实扩内需、调结构、保增长的重要着力点。推动光伏建筑一体化应用是促进我国光电产业健康发展的现实需要。三文件为推动光电建筑应用、拓展国内应用市场、创造稳定的市场需求、促进我国光电产业健康发展提供了可靠的政策依据。三文件优先支持技术先进、产品效率高、建筑一体化程度高、落实上网电价分摊政策的示范项目，从而不断促进提高光电建筑一体化应用水平，增强产业竞争力。对推动光伏
光伏建筑一体化(BIPV)系统设计与应用 来源:2010年会论文集作者:肖坚伟,郑鸿生日期:2010-4-22 页面功能【字体：大中小】【打印】 【关闭】【评论】 本文作者：肖坚伟,郑鸿生 引言 随着财政部于⒛09年3月印发《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法》及财政部、科技部、国家能源局于2009年7月《关于实施金太阳示范工程》的通知,表明国家在贯彻实施《可再生能源法》,落实国务院节能减排战略部署,加快太阳能光电技术在城乡建筑领域的应用。 入列国家金太阳示范工程的275个项目中有部分涉及到BIPV建筑,那么在建的或未建成的示范项目中的实际应用值得业界同行共同借鉴和规范。 1 BIPV定义及外延 光伏建筑一体化(BIPV)技术即将太阳能发电(光伏)产品集成到建筑上的技术。BIPV 即Building Integrated Photovoltaic,其外延就是①不但具有外围护结构的功能,保证建筑安全防护要求; ②同时又能产生电能供使用;③在以前两点的基础上结合建筑结构风格进行优化设计,使整体的装 饰效果更协调。 2 BIPV建筑安全 2.1 组件安全 BIPV组件作为建筑体一部分,须按《建筑玻璃应用技术规程》和《玻璃幕墙工程技术规范》等要求进行设计,其必须符合建筑安全玻璃管理规定。现有的BIPV组件在封装材料上有采用PVB封装的和采用EVA封装的,这两种不同材料封装的BIPV组件在建筑安全上的级别是不同的。 《玻璃幕墙工程技术规范》第3.4.6项明文规定:“ 玻璃幕墙采用夹层玻璃时,应采用干法加工合成,其夹片宜采用聚乙烯醇缩丁醛(PVB)胶片”,因此PⅤB封装的BIPV组件在安全性能上比EVA 封装的BIPV 组件要高。` 如:《建筑安全玻璃管理规定》第六条,建筑物需要以玻璃作为建筑材料的下列部位必须使用安
宁波市民用建筑太阳能热水系统与建筑一体化设计、安装及验收实施细则
宁波市民用建筑太阳能热水系统与建筑一体化设计、安装及验收实施细则 时间:2010-7-2 10:39:13 阅读:47次编辑:nbghzx 来源 １总则 1.0.1 为规范宁波市民用建筑太阳能热水系统与建筑一体化设计、安装及验收，推动太阳能热水系统这一绿色能源体系的广泛应用，制定本实施细则。 1.0.2 本实施细则适用于宁波市新建、改建、扩建的公共建筑及居住建筑分户式和集中式太阳能热水系统。在既有居住建筑及其它民用建筑上设置太阳能热水系统，可参照执行。 1.0.3 新建十二层及以下的居住建筑及有热水系统要求的公共建筑，建设单位应为全体用户配置太阳能热水系统，并做好太阳能热水系统与建筑的一体化工作。其它民用建筑推广应用太阳能热水系统。 1.0.4 当在既有建筑上增设或改造已经安装的太阳能热水系统时，应进行建筑结构安全性复核，并应满足建筑、结构及其它相应的安全性要求。 1.0.5 当在建筑物上安装、设计太阳能热水系统时，应进行日照模拟分析，不得降低相邻建筑物
的日照标准，其中小高层及高层住宅区域规划设计及进行日照分析时，宜为太阳能热水系统的应用预留条件。 1.0.6 民用建筑太阳能热水系统的设计、安装及验收，除应符合本实施细则外，尚应符合国家、省现行的有关标准的要求。 3 基本规定 3.0.1 太阳能是一种可再生的绿色能源，民用建筑的生活热水制取应优先采用太阳能热水系统。 3.0.2 太阳能热水系统设计应遵循因地制宜的原则，需建立在宁波本地区可靠的气候资料基础上（太阳逐时辐射模型），可采用宁波市典型气象年数据文件中的辐射数据（详附录A）。 3.0.3 高层类（12层以上）住宅及公共建筑宜在条件许可的前提下，尽量选取合理的太阳能热水系统制取生活热水。也可以采用栏板式、阳台式集热器制取生活热水，但应保证集热器能充分地采集阳光。 3.0.4 新建建筑太阳能热水系统应纳入建筑工程设计，统一规划、同步设计、同步施工、同步验收，与建筑工程同时投入使用，不得采用管道预留、用户自理的方式。
毕业论文 题目太阳能光伏发电与建筑一体化学院光伏学院 专业光伏材料应用与加工技术 姓名代承林
摘要：随着世界能源危机的日益显现，节能建筑是世界建筑发展的趋向，洁净能源，尤其是太阳能的合理、高效利用是未来建筑设计的重要内容。其中，代表太阳能应用最尖端、最有潜力的光伏发电将是节能建筑的主角。联合国能源机构的调查报告显示，太阳能光伏建筑一体化业将是21世纪最重要的新兴产业之一。本论文尝试从技术性和美学性两方面入手，提出在建筑方案阶段就将光伏板纳入构思中，根据光伏板对光照的要求，利用光伏板特殊的颜色、肌理、构造与建筑进行整合，使之成为建筑物的一个有机组成部分。在总结了大量国外成熟的光伏建筑一体化设计实例的基础上，从当前世界金融危机促进太阳能光伏建筑一体化发展的观点入手，论述了太阳能光伏建筑一体化的定义、原理、类型、方式点和要求，介绍了薄膜光电池在太阳能光伏建筑一体化的发展及优势，列举了一些国内外案例，光伏建筑一体化太阳能将成为功效最佳、价格最低廉的替代新能源，太阳能光伏建筑一体化发展任重道远。 关键词：太阳能；光伏建筑；光伏屋顶；光伏幕墙；光伏LED；一体化
目录 （一）光伏发电与建筑一体化的发展道路与影响 (2) （二）太阳能光伏建筑一体化(BIPV) (2) 2．1太阳能光伏建筑一体化的定义与原则 (2) 2．2太阳能光伏建筑一体化原则 (2) 2．3为什么要光伏与建筑一体化 (3) 2．4光伏建筑一体化的类型 (3) 2．5光伏建筑一体化的方式 (4) 2．6 光伏建筑一体化的10种形式 (6) 2．7 光伏建筑一体化的系统工作原理 (6) （三）光伏建筑系统的设计，施工及维护 (7) 3.1光伏建筑系统的设计计算 (7) 3.2太阳能光伏建筑系统的安装 (8) （四）非晶硅薄膜电池在光伏建筑一体化中的优势 (9) 4．1 薄膜太阳能电池的优越性 (9) 4．2 新型薄膜太阳能电池发展尤为迅速 (9) 4．3 非晶硅薄膜电池 (10) (五) 国内相关工程介绍 (10) 5.1 德国柏林火车站 (10) 5.2 威海市民文化中心 (10) 5.3 青岛客运中心 (10) 5.4 北京奥体中心体育场 (11) 5.5 北京辉煌净雅大酒店LED多媒体动态幕墙 (12) （六）光伏建筑一体化太阳能将成为功效最佳，价格最低廉的替代新能源 (12) （七）太阳能光伏发电与建筑一体化的发展任重道远 (12) 致谢 (13) 参考文献 (14)
学生毕业设计（论文） 题目光伏建筑一体化 学院 专业 班级 姓名 学号 指导教师 完成日期 引言 太阳能光伏建筑一体化（BIPV）系统，是应用太阳能发电的一种新概念，简单地讲就是将太阳能光伏发电阵列安装在建筑的围护结构外表来提供电力。这和系统有诸多优点，如有效利用建筑外表面、无需额外用地或者加建其他设施、节约外饰材料（玻璃幕墙等）、外观更有魅力、缓解电力需求、降低夏季空调负荷、改善室内热环境等。光伏建筑一体化系统是目前世界上大规模利用光伏技术发电的重要市场，一些发达国家都将光伏建筑一体化作为重点项目积极推进。近年来，国外推行在用电密集的城镇建筑物上安装光伏系统，并采用与公共电网并网的形式，极大地推动了光伏并网系统的发展，光伏与建筑一体化已经占据了整个太阳能发电量的最大比例。 光伏应用技术作为一种新型的技术，在建筑学上已经成为一种新的可行的选择。光伏应用技术利用太阳光这种巨大的可再生能源来产生电力，其光伏转换构件既可以安装在建筑
物上，又可以作为多功能建筑材料构成实际的建筑物部件，光伏建筑的产生是建筑物设计领域超越能源意识的新型设计意识，对人类生态环境起着重要作用。 光伏并网和建筑一体化的发展，标志着光伏发电由边远地区向城市过渡，由补充能源向替代能源过渡，人类社会向可持续发展的能源体系过渡。太阳能光伏发电将作为最具可持续发展特征的能源技术进入能源机构其比例将愈来愈大并成为能源主体构成之一。 摘要：本文介绍了光伏发电原理，并对光伏发电系统的种类分别进行总结，针对不同发电系统的特点，指出了其不同的适用环境；通过对光伏与建筑结合方式的总结，系统的概括了所有光伏建筑的结合方式，并对其优劣进行对比；总结了光伏建筑的优点，分析了世界各国的光伏建筑发展情况；最后对光伏建筑前景进行了分析。 关键词：半导体；光伏建筑一体化；太阳电池；光伏幕墙 目录 摘要 (2) 1 引言 (2) 2光伏建筑一体化原理 (3) 2.1太阳电池原理 (3) 2.2光伏发电系统 (3) 2.3 BIPV建筑一体化 (4) 3光伏与建筑相结合的形式 (5) 3.1建筑与光伏系统的结合 (5) 3.2建筑与光伏组件的结合 (6) 4 BIPV系统的发展前景 (8) 4.1.光伏建筑一体化的优点 (8) 4.2世界各国的光伏建筑发展情况 (8) 5总结 (10) 6 致谢 (11) 7 参考文献 (11) 2光伏建筑一体化原理 2.1 太阳电池原理 半导体根据导电机理的不同可分为P型半导体和N型半导体。当太阳光照射到半导体时，半导体中的电子被激发而移动，失去电子的地方就形成空穴。P型半导体和N型半导体结合
建筑光伏一体化 1. 生态驱动设计理念向常规建筑设计的渗透：建筑本身应该具有美学形式，而PV系统与建筑的整合使建筑外观更加具有魅力。建筑中的pv板使用不仅很好的利用了太阳能，极大的节省了建筑对能源的使用，而且还丰富了建筑立面设计和立面美学。BIPV设计应以不损害和影响建筑的效果、结构安全、功能和使用寿命为基本原则，任何对建筑本身产生损害和不良影响的BIPV设计都是不合格的设计。 2. 传统建筑构造与现代光伏工程技术和理念的融合；引入建筑整合设计方法，发展太阳能与建筑集成技术。建筑整合设计是指将太阳能应用技术纳入建筑设计全过程，以达到建筑设计美观、实用、经济的要求。BIPV首先是一个建筑，它是建筑师的艺术品，其成功与否关键一点就是建筑物的外观效果。建筑应该从设计一开始，就要将太阳能系统包含的所有内容作为建筑不可或缺的设计元素加以设计，巧妙地将太阳能系统的各个部件融入建筑之中一体设计，使太阳能系统成为建筑组成不可分割的一部分，达到与建筑物的完美结合。 3.关注不同的建筑特征和人们的生活习惯；合适的比例和尺度:PV板的比例和尺度必须与建筑整体的比例和尺度相吻合，与建筑的功能相吻合，这将决定PV板的分格尺寸和形式。PV板的颜色和肌理必须与建筑的其他部分相和谐，与建筑的整体风格相统一例如，在一个历史建筑上，PV板集成瓦可能比大尺度的PV板更适合，在一个高技派的建筑中，工业化的PV板更能体现建筑的性格。 4.保温隔热的围护结构技术与自然通风采光遮阳技术的有机结合；精美的细部设计:不只是指PV屋顶的防水构造，而要更多关注的是具体的细部设计，pv板要从一个单纯的建筑技术产品很好的融合到建筑设计和建筑艺术之中。 5光伏系统和建筑是两个独立的系统，将这两个系统相结合，所涉及的方面很多，要发展光伏与建筑集成化系统，并不是光伏制作者能独立胜任的，必须与建筑材料、建筑设计、建筑施工等相关方面紧密配合，共同努力，才能成功。 6建筑的初始投资与生命周期内光伏工程投资的平衡；综合考虑建筑运营成本及其外部成本。建筑运营体现在建筑物的策划、建设、使用及其改造、拆除等全寿命周期的各种活动中，建筑节能技术、太阳能技术以及生态建筑技术对与建筑运营具有重要影响。不仅要关注建筑初期的一次投资，更应关注建筑的后期运营和费用支出，不但要满足民众的居住需求，也要关注住房使用的耗能支出。另外，还应考虑二氧化碳排放等外部环境成本的增加等
太阳能光伏建筑一体化的设计要点 【摘要】光伏建筑一体化是光伏系统依赖或依附于建筑的一种新能源利用形式，其主体是建筑，客体是光伏系统。设计中要十分注意与建筑形式、结构形式和发电形式的配合，选择合适的光伏组件。【关键词】光伏建筑一体化建筑结构形式光伏方阵 1引言 能源是国民经济发展和人民生活水平提高的重要物质基础。太阳能是资源最丰富的可再生能源，具有独特的优势和巨大的开发利用潜力。充分利用太阳能有利于保持人与自然的和谐相处及能源与环境的协调发展。 太阳能光伏建筑一体化BIPV(Bui1ding Integrated Photovoltaias)，是在2006年9月30日深圳太阳能学会年会上首次提出。在这次会议上，建筑领域的代表，介绍了光伏建筑相关的另一个重要概念，“零能耗建筑”，一旦光伏建筑的发电量达到能够满足住户生活需求。则称之为“零能耗建筑”。由于建筑是一个复杂的系统，一个完整的统一体，如果要将新型太阳能技术融入到建筑设计中，同时继续保持建筑的文化特征，就应该从技术和美学两方面入手，使建筑设计与太阳能技术有机结合，由此产生了“一体化设计”的概念，“一体化设计”是指在建筑规划设计之初，就将太阳能利用纳入设计内容，使之成为建筑的一个有机组成部分，统一设计，施工，调试。 2光伏建筑一体化分类
根据光伏方阵与建筑结合形式的不同，BIPV可分为两大类：一类是光伏方阵与建筑的结合。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。另一类是光伏方阵与建筑的集成。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。如光电屋顶、光电幕墙和光电采光顶等。光伏方阵与建筑的结合是一种常用的BIPV形式，特别是与建筑屋面的结合。光伏方阵与建筑的集成是BIPV的一种高级形式，它对光伏组件的要求较高。光伏组件不仅要满足光伏发电的功能要求同时还要兼顾建筑的基本功能要求。 常见的与建筑结合的安装方式 3建筑设计要点 光伏建筑一体化是光伏系统依赖或依附于建筑的一种新能源利用形式，其主体是建筑，客体是光伏系统。因此，BIPV设计应以不损害和影响建筑的效果、结构安全、功能和使用寿命为基本原则，任
光电建筑一体化示范项 目实施方案 TYYGROUP system office room 【TYYUA16H-TYY-TYYYUA8Q8-
太阳能光电建筑一体化应用示范项目 实施方案 2012年11月 目录
一、工程概括 地理位置 徐州市位于东经116°22′～118°40′、北纬33°43′～ 34°58′之间，东西长约210公里，南北宽约140公里，总面积11258平方公里，占江苏省总面积的11％。域内除中部和东部存在少数丘岗外，大部皆为平原。徐州四季分明，光照充足，雨量适中，雨热同期。它属于暖温带半湿润季风气候，年气温14℃，年日照时数为2284至2495小时，日照率52％至57％，年均降水量800至930毫米。本地区太阳能资源较为丰富，资源稳定性高，具有较高的利用价值。 本次项目选址为******等其他公用建筑。 建筑类型及面积 电站建于*******等公用建筑屋顶，有效利用面积为37000㎡，周边不存在遮挡物。 总平面图 用途 400V用户侧并网，自发自用，减少能源损耗。 峰瓦值 ****** 项目目前实施进展情况 目前已进行过项目建设地的实地考察，组件布置图正在完善中。二、示范目标及主要内容 本项目的示范目标是成为太阳能光电建筑一体化应用项目的典范。充分利用丰富的太阳能资源，节约有限的煤炭资源，通过优化系统集成
方案实现切实可行地高效发电，降低二氧化碳的排放，积极响应国家节能减排的政策，为环保事业贡献自己的一份力量。太阳能光电系统技术要点包含3方面：光伏建筑一体化设计、并网系统设计和技术经济分析。 本项目中的建筑本体满足国家和地方节能标准。 光电建筑一体化 根据光伏方阵与建筑结合形式的不同，光伏建筑一体化可分为两大类：一类是光伏方阵与建筑的结合，将光伏方阵依附于建筑物上，建筑物做为光伏方阵载体，起支撑作用；另一类是光伏方阵与建筑集成，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，如光电瓦屋顶、光电幕墙等。 考虑到造价较高和综合发电效率较低等因素，本项目采用第一类形式，将光伏方阵依附于徐州工业职业技术学院教学楼等公用建筑的水泥屋顶上，这样的屋顶光伏发电有以下优势： 1）利用既有建筑的闲置屋顶，无需额外用地或增建其他设施，建设改造成本较低。 2）既保持了建筑原有的美观，又能够最大限度的发挥太阳能系统的发电效能。 3）日照条件好，不易受遮挡，可以充分接受太阳辐射，同时还避免了屋顶温度过高，降低空调负荷，既节省了能源，又能改善室内的空气品质。 4）可实现用户侧并网，自发自用，在一定距离范围内减少了电力输送过程的费用和能耗，降低了输电和分电的投资和维修成本。
某纺织科技有限公司 太阳能集中热水工程 0前言 目前，我国大力倡导环境保护和节约能源，使得太阳能技术日趋完善。太阳能与建筑相结合也成为目前建筑行业发展的一大趋势，而太阳能生产厂家也越来越多的开始与建筑一体化的相关产品项目的研发。集中供热系统也是大型供热水的必然趋势。太阳能，双真空保温玻璃，高保温墙面等也是现在建筑行业发展节能建筑的推荐方式。 然而在考虑太阳能与建筑结合的同时，必然要考虑其辅助热源，太阳能在不加辅助热源的情况下，冬季寒冷天气及夏季阴雨连绵的天气下，热水温度一般达不到用户需求。目前行业内一般根据业主的实际使用情况选用：从经济利益角度分析，推荐是用燃油锅炉作为辅助热源；从环境保护角度考虑，推荐采用电能作为辅助热源。本次设计工程项目有其特殊性，市政热水管道直接送至厂内，所以采用市政供热水系统补足。 1、工程概况 该纺织机械有限公司公司位于江苏省靖江市城北工业园区，是一家纺织机械制造公司，公司员工约1000人，周围无高层遮挡建筑，日照充足。本次设计为职工住宿楼，内设两公共盥洗室，位第三层，共24个花洒淋浴设备。建筑为地上建筑三层，屋顶为平屋面，有足够的安装面积，冷水直接由市政供水。其中有市政热水管道直接供到工厂，设计考虑作为辅助热水补足。 2、气象数据 用户所在地处江苏省靖江市,北纬 32.3°,东经 120.3 °,为亚热带南部季风气候，年平均气温约为18~21℃，无霜期约320天，太阳辐射量约为2700MJ/年.m2，晴天平均日照时间为8.2小时。全年日照时数约2000～2800h，年均太阳辐射量为112～136kcal/cm2，具有比较丰富的太阳能资源。靖江太阳直接辐射的利用时数以春秋季最多，每日平均近8h，而在冬季及夏季长阴雨天，太阳集热器收集到的热量不足，需要有辅助系统补热。在本方案中考虑到工厂实际情况，在太阳能热水达不到供水需求时，直接采用市政热水进储热水箱供业主使用。苏北地区冷水温度按春秋季节15℃计算。 3、产品定位 目前市场上太阳能品牌很多，产品选择的好坏直接影响整个系统的质量。一般太阳能产品选择的原则：1、生产厂家有多年的生产经验，技术力量雄厚，有完善的服务体系；2、
第一章光伏建筑发电系统简介 一、填空题 1、光投射到光伏材料上存在、和三种可能。在忽视反射的情况下，材料 对光的吸收量取决于材料的和。材料的光吸收系数由 和共同决定。 2、太阳电池从材料的晶体结构来分有、、；从 Ｐ－ｎ结结构来分有和。 3、为了使太阳电池光－电转换效率高，必须具有：、、这三个条 件。 4、实际情况下，太阳电池的特性中，短路电流I SC与得到的成正比，开路电压V OC与得 到的光强成增大。 5、理想太阳电池的串联电阻R S= ，R S的增大会降低太阳电池的，R S和R Sh对太阳电池性能影响的差别在于R S不会影响，而R Sh的减小会使V OC。 6、光伏与建筑的结合有两种形式为：和。 7、光伏系统应用非常广泛，其基本形式主要可以分为，， 以及四大类。 8、独立光伏发电系统由、、、和组成。根据独立发电系统的应用形式，应用规模和负载的类型对其进行划分可以分为：、 和三大类。 9、光伏照明系统一般采用两种光伏工作点控制策略：或。 10、并网逆变器具有，，，功能。 11、根据逆变器在光伏系统中的布置形式可以将逆变方式分为和。 12、单体太阳电池的输出电压为，电流约为。 13、电能的储存有许多种方式，主要包括、、等。 14、根据波形不同逆变器主要有、、。按运行方式可分为和。 15、光伏发电系统中比较常见的控制方式有和。 16、防止蓄电池大量的长期的过度充电三种经常使用的控制装置是：、 、。 17、对于光伏发电并入电网在电力品质上要求，一般来说小型光伏系统的电压通常为电网正常电压的；在逆变器额定输出功率的时候，总的谐波电流失真应小于基频电流的。 18、用于太阳能电池的半导体材料有、、三种形式。 19、光伏系统与建筑物结合的形式主要包括、。 20、光伏并网系统主要组成有、、、4部分。 21、是光伏并网系统的核心部件和技术关键。 22、集中式逆变分为、、这3种方式。 23、并网系统由、、、、组成。 24、铅酸蓄电池的容量是指电池的，是指蓄电池出厂时规定的该蓄电池在一定的放电电流及一定电解液温度下单格电池的电压降到规定值时所能提供的电量。
将光伏技术引入到建筑中 全球气候变化的潜在威胁，日益增长的能源需求，化石能源不可避免的枯竭，使得人类对可再生能源的需求越来越迫切。与此同时，建筑能耗在工业国家中已经占到了20%-30%，因此越来越需要在建筑设计中考虑能耗和环境。传统的节能建筑考虑了隔热、采暖、通风、温室、光照设计等方面，但光伏发电主动式地产生高品位能量，与建筑完美结合，提供了一种可持续建筑的新理念。 什么是光伏建筑一体化 光伏建筑一体化（BIPV）是将建筑和光伏发电结合的一种理念。这种发电系统既能够发电，又是建筑的一部分。BIPV系统的标准构件是光伏组件（PV Module）。太阳光照射在太阳电池上产生光生伏打效应，产生直流电。太阳电池连接起来并封装在不同的材料上构成组件。组件通过电气的串并联方式连接成光伏方阵。光伏方阵输出的直流电经过逆变器转变为交流电并入电网。 光伏组件可以通过多种方式集成到建筑中。最简单的将光伏组件直接安装在建筑的外表，但是这只是屋顶的光伏发电。我们认为光伏建筑一体化，需要将光伏组件融合到建筑中，成为建筑的整体结构的一部分。当光伏组件放在建筑的背景下，将不仅仅从能量的角度考虑。因为光伏组件的特性也可以作为多功能的建筑因素，提供电能和控制采光，使建筑引进新的设计理念。 建筑一体化的光伏组件（BIPV module）可以代替传统的建筑材料，降低光伏发电的成本。它并不占用额外的空间，在人口稠密的城市也能使用。它可以做到发电就地使用，减少能量运输的损耗。电网电能的需求高时，通常恰好是用电高峰，它可以起到调节电网的作用。设计良好的一体化系统也能够提高市场的接受程度，为业主塑造良好的社会形象，是太阳能利用的最佳形式。 光伏组件没有机械运动部件，不会对建筑结构造成问题，维护成本低。光伏组件已经证明可以正常工作至少30年以上。光伏组件是模块化的技术，可以根据实际需要设计光伏方阵面积。光伏技术基本到处都是可以使用，组件也容易运输和装载。这些因素使光伏技术，尤其是结合建筑的BIPV具有优越性和可行性，也许目前唯一阻挡它的只有价格。只要光伏组件更好地普及，市场的需求将推动生产规模的扩大和光伏技术的进步，价格将有一天为我们所接受。 设计一体化的光伏建筑 由于光伏建筑一体化是光伏和建筑的集成，其核心问题就是光伏和建筑的不同设计目标造成了冲突。光伏发电系统的目标是通过优化光伏方阵方位和角度等因素以最大化能量产出，但是建筑方面需要考虑的包括了建造成本、优化建筑面积、采光控制、热性能和建筑美感。建筑外壳需要适当减少太阳光的入射功率，因为制冷通常是建筑最大的能耗点。光伏则需要获得最多的太阳辐射以最大化性能。因此一个出色的BIPV设计需要工程师和建筑师的合作。 再谈到材料，由于BIPV组件是需要配合建筑结构的使用，它不像一般组件只由一块玻璃和TPT或两块玻璃这样封装的，而需要采用了双层结构、安全玻璃、中空玻璃、low-e玻璃、加干燥剂等技术。它必须像使用在建筑幕墙的安全玻璃那样符合建筑的安全标准，以抵抗风
光伏建筑一体化的定义 光伏建筑一体化即BIPV（BuildingIntegratedPV，PV即Photovolta-ic）。光伏建筑一体化（BIPV）技术是将太阳能发电(光伏)产品集成到建筑上的技术。光伏建筑—体化(BIPV)不同于光伏系统附着在建筑上(BAPV：BuildingAttachedPV)的形式。 现代化社会中，人们对舒适的建筑热环境的追求越来越高，导致建筑采暖和空调的能耗日益增长。在发达国家，建筑用能已占全国总能耗的３０％—４０％，对经济发展形成了一定的制约作用。 光伏建筑一体化，是应用太阳能发电的一种新概念，简单地讲就是将太阳能光伏发电方阵安装在建筑的围护结构外表面来提供电力。根据光伏方阵与建筑结合的方式不同，光伏建筑一体化可分为两大类：一类是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。另一类是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。如光电瓦屋顶、光电幕墙和光电采光顶等。在这两种方式中，光伏方阵与建筑的结合是一种常用的形式，特别是与建筑屋面的结合。由于光伏方阵与建筑的结合不占用额外的地面空间，是光伏发电系统在城市中广泛应用的最佳安装方式，因而倍受关注。光伏方阵与建筑的集成是BIPV的一种高级形式，它对光伏组件的要求较高。光伏组件不仅要满足光伏发电的功能要求同时还要兼顾建筑的基本功能要求。[1] 光伏建筑一体化在国外的发展现状 美国是世界上能量消耗最大的国家，国会先后通过了“太阳能供暖降温房屋的建筑条例”和“节约能源房屋建筑法规”等鼓励新能源利用的法律文件。在经济上也采取有效措施，不仅在太阳能利用研究方面投入大量经费，而且由国会通过一项对太阳能系统买主减税的优惠办法。因此，美国太阳能建筑的发展极为迅速，无论是对太阳能建筑的研究、设计优化，还是材料、房屋部件结构的产品开发、应用，以及真正形成商业运作的房地产开发，美国均处于世界领先地位，并在国内形成了完整的太阳能建筑产业化体系。 美国于上个世纪８０年代初就由新墨西哥洲的洛斯阿拉莫斯科学实验室编
光伏建筑一体（BIPV）行业分析报告 浙江大学创业投资有限公司 2008-7-1
目录 一、BIPV概念 (3) 二、BIPV分类 (3) 三、BIPV优越性 (5) 四、BIPV应用领域 (5) 五、BIPV关键技术 (6) 六、国外BIPV发展情况 (6) 七、国内BIPV发展情况 (7) 八、光伏及BIPV行业政策法规 (8) 九、制约BIPV发展的因素 (11) 十、BIPV市场前景 (12)
一、BIPV概念 光伏建筑一体化(Building Integated Photovoltaies，简称BIPV)指在建筑外围护结构的表面安装光伏组件提供电力，同时作为建筑结构的功能部分，取代部分传统建筑结构如屋顶板、瓦、窗户、建筑立面、遮雨棚等，也可以做成光伏多功能建筑组件，实现更多的功能，如光伏光热系统、与照明结合、与建筑遮阳结合等。 图1：BIPV示意图 二、BIPV分类 BIPV系统根据安装形式划分为两种形式：光伏屋顶结构（PV-ROOF）和光伏墙结构（PV-W ALL）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，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；另外一种是建筑与光伏器件相结合，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。 从光伏方阵与建筑墙面、屋顶的结合来看，主要为屋顶光伏电站和墙面光伏电站。而光伏组件与建筑的集成来讲，主要有光伏幕墙、光伏采光顶、光伏遮阳板等形式。目前光伏建筑一体化主要有八种形式，如表1。
·478·建筑设计建筑工程技术与设计2015年1０月上 光伏建筑一体化设计与研究 武铁军 （北京建筑大学） 【摘要】绿色建筑设计应尽量减少建筑的能源需求；尽量提升可再生能源提供率以及尽量提高传统能源使用效率。绿色建筑设计应是从建筑的各个方面出发，实现开源节流，降低建筑的能耗、提高可再生能源的利用（包括利用太阳能、风能、地热能、生物质能等），向着真正的绿色建筑迈进。太阳能无疑是最好的能源来源，本研究主要是针对太阳能的利用，力图早日实现建造“双零建筑”（零能耗、零排放）的目标。本研究以低碳型绿色建筑的原理及相关方法,进行光伏发电与建筑一体化的设计与研究，结合本单位新办公楼屋顶平台加建光伏会所项目，把光伏发电和建筑维护结构结合在一起，主要是从光伏建筑一体化概况、光伏建筑实践、光伏建筑一体化（BIPV）技术通过光伏计算，分析产生的社会效益。 【关键词】BIPV系统、幕墙的材料及热工、社会效益 引 言 本研究主要是针对北京等大城市用地紧张、能源消耗量大、有大量已建建筑屋顶均空闲，屋顶急需解决夏季防热、防水维修，以及屋顶需要加建天台屋等需求进行研究。太阳能技术除被动技术外，还发展了主动技术，这主要表现在太阳能光热利用和太阳能光电利用两个方面。第一，太阳能光热利用主要是用于采暖和制冷，根据利用温度的高低分为高温利用、中温利用和低温利用。第二，太阳能光电技术主要是利用单晶硅或多晶硅将光能转化为电能，一般用于航天飞机、空间站或边远地区。太阳能建筑的光电利用，主要是用来实现太阳能照明和发电。太阳能从单纯的生活热水利用逐步发展成为绿色生态建筑中重要的组成部分。太阳能的有效利用需要与系统的建筑节能设计、先进的建筑节能技术和节能产品等优化组合，才能实现建筑耗能的结构调整，提高利用太阳能的保证率，为建筑提供采暖、制冷和生活用水，营造低能耗、高舒适、健康的生活环境，实现可再生能源的高效利用。 1、光伏建筑一体化概况： 国外光伏与建筑的结合形式大体上分为两类：一是建筑与光伏系统的结合，称为光伏附着设计（BAPV）；另一种是建筑与光伏组件的结合，称为光伏和建筑的一体化集成设计（BIPV）要求光伏器件与建筑材料集成化。国内对光伏与建筑的结合形式还没有统一的划分。 1.1 BIPVBIP概念： 光伏建筑一体化(Building Integated Photovoltaies，简称BIPV)指在建筑外围护结构的表面安装光伏组件提供电力，同时作为建筑结构的功能部分，取代部分传统建筑结构如屋顶板、瓦、窗户、建筑立面、遮雨棚等，也可以做成光伏多功能建筑组件，实现更多的功能，如光伏光热系统、与照明结合、与建筑遮阳结合等。 1.2 BIPVBIP系统原理：BIPV 系统有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。独立发电和并网发电发电系统。 1.3 BIPV 主要形式：有光伏采光顶（天窗）、光伏屋顶、光伏幕墙、光伏遮阳板（分为有无遮光要求两种）屋顶光伏矩阵、墙面光伏矩阵等几种类型。 1.4 BIPVBIP优越性：(1) 光伏阵列一般安装在闲置的屋顶或墙面上，无需额外用地或增建其他设施。(2) 可原地发电、原地用电，节省电站送电网的投资。(3) 夏季，处于日照时，由于大量制冷设备的使用，形成电网用电高峰。而这时也是光伏阵列发电最多的时候。BIPV 系统除保证自身建筑用电外，还可以向电网供电，从而缓解高峰电力需求。(4) 由于光伏阵列安装在屋顶和墙壁等外围护结构上，吸收太阳能、转化为电能大大降低了室外综合温度，减少了墙体得热和室内空调冷负荷。(5) 绿色环保，清洁能源。 (6) 用电需求与建筑面积利用最大化。我国每年新增建筑幕墙为2000 万平方米,若 5% 采用光伏幕墙, 则可装机容量约为 40MWp,可年发电约 0.5 5 亿 kWh。据不完全统计，我国建筑屋顶面积总计约 100 亿平方米, 若１ % 的屋顶采用光伏组件覆盖，则年发电约150 亿 kWh。可见推进太阳能光伏发电系统在建筑中的规模化应用，其潜力十分巨大。 ２、光伏建筑一体化（ＢＩＰＶ）工程实践 2.1工程现状条件及设计要求： 本项目位于北京西四环与玲珑路的交叉口，玲珑天地项目内，为中国电子工程设计院新办公楼屋顶加建光伏会所。新加屋顶光伏会所建筑面积160平米，在办公楼9层顶的屋顶平台上加建的光伏会所。要求进行光伏建筑一体化（BIPV）设计。 2.2工程做法概述：本工程为高层建筑屋顶加建项目，执行北京地区节能设计标准。本工程采用钢结构，具体构造为：1）原建筑为框架结构，在原屋面框架梁上增设钢柱子，钢柱子上设钢梁，构成维护结构的承载系统。2）钢柱外侧通过墙壁檩条固定彩色压型夹心保温板。3）屋面通过钢梁及檩条固定BIPV幕墙主次龙骨，龙骨上镶嵌玻璃，后打胶密封，做法同玻璃幕墙屋顶天窗。 ３、光伏建筑一体化（ＢＩＰＶ）技术 3.1 BIPV主要由两部分构成：1) 为幕墙构造--实现建筑维护结构; 2) 电气系统--直流发电、汇流逆变及计量供电的功能。 3.2 BIPV原理详见右图： 3.3 构造体系组成详见右图 1)建筑结构2) BIPV光伏组件 3) 幕墙框架体系 4) 幕墙转接系统 ４、光伏软件计算： 采用PVSYST5.1版本软件对本工程进行模拟太阳能发电量计算：本工程采用的太阳能板尺寸为1650mmX950mm,单块板额定发电功率为发235W，本工程共80块，总量为235X80=18800W。屋面坡度为5%。光伏组件面积为179平米，PVSYST计算结果可见，北京地区，四至六月为太阳能发电效率最高，二月、三月、七至十月发电效率其次，十一月至一月发电量最少。全年发电量较高。 结语－ --光伏发电效益分析： 本光伏系统总装机容量为：18.8KW，预计年平均发电量约为18470kWh。使用太阳能光伏发电将减少火力发电所导致的环境污染，从而减少国家治理污染的支出，具有难以估量的间接收益。（1）、经济效益分析： 25年内节电量为46.176万Kwh，25年内至少可节约电费约￥69万元；25年共节约一次性能源量：151.212吨；节约国家火电建设成本：14.67万元；节约25年火电运营成本：17.55万元；减少25年环境综合治理费用20.72万元。（2）、环境效益分析：每年可减排二氧化碳20.021吨、二氧化硫0.185吨、氧化氮0.054吨； ５、社会效益分析 1）本项目单纯按发电量来算，其经济值是较低的；与常规能源相比，费用仍然比较高，这也是制约太阳能光伏应用的主要因素。然而，我们也应看到，治理常规能源所造成的污染是一项很大的“隐蔽”费用，一些国家对化石燃料的价格也进行了补贴。 2）太阳能光伏发电虽一次性投资较大，但其运行费用很低。 3）太阳能光伏与建筑相结合是一个方兴未艾的领域，有着巨大的市场潜力。
太阳能光伏建筑的一体化简介 摘要：本文从太阳能光伏技术应用的现实意义出发，重点分析了光伏建筑一体化( B I P V)的应用特点、相关要求、建筑与结构的设计要点及发电量计算，阐述了光伏技术的应用现状及发展前景 前言：能源问题越来越成为世界关注的热点问题，严峻的能源紧张状况已经危及我国未来国民经济安全运行，引起党和国家的高度重视。太阳能的光伏发电技术是利用光电转换的原理让太阳辐射光能通过半导体的媒介转化成电能，从而使能源的运用更加灵活。从长远看，太阳能的光伏发电技术为城市居住建筑提供了更加广阔的前景，但是在初期的投资高、转化的效率低；就目前来看，太阳能的光伏发电技术和建筑物相结合来研究得最多的是建筑的光伏一体系统简称BIPV 系统[1]。 BIPV将太阳能的发电机组完美地集结在建筑物的屋顶或者墙面上，其工作的原理和普通的光伏发电系统完全一致，唯一的区别在于太阳能的组件既可以被当作系统的发电机，又可以当作建筑物的外墙材料。B I P V系统的发电原理是利用光伏电池的半导体P N结特性，电池片可以吸收阳光将其转成直流电能并输出，将电池封装后成为光伏组件，再将电池组件应用到建筑上，使光伏组件成为光伏建筑的一部分，让光伏组件再结合其它相配套的配电柜、逆变器、变压器等电器设备，便可以输出人们需求的的交流电[2]。 近年来，随着中国绿色建筑的小断发展，光伏建筑一体化系统建筑物小断的涌现，但更多只是在地标性工程或示范工程的应用比较广泛，如上海世博会主题馆、高铁上海虹桥站主站楼、深国际园林花卉博览会等等。 一、光伏建筑一体化系统建筑设计要求 1、一般规定 光伏建筑一体化系统中光伏组件与建筑的 集成结合方式，有光电屋顶、光电幕墙、光电 采光顶和光电遮阳板等。系统设计需结合建筑、 结构等相关专业要求，共同确定系统各组成部 分在建筑中的安装位置。安装在建筑物上的光 伏组件，满足建筑的使用功能及节能要求、结 构安全及使用要求、以及电气安全等要求，并 配置带电警告标识及电气安全防护设施，以免 出现小必要的触电事故。图一、光伏系统组成框图此外，光伏建筑一体化系统规划设计需进行太阳能辐射建筑物、电网等方面的评估。在建筑物上安装该系统小能降低建筑物本身或者是周围相邻建筑物的日照标准;避免周围环境景观、绿化种植及建筑自身的构件投影遮挡投射到光伏组件上的阳光；避免光伏组件对建筑本身或者是周围建筑物群体的二次辐射造成光污染[3]。 2、建筑专业设计要求 安装光伏组件的建筑部位在冬至日全天日照应小低于3h；并在安装光伏组件的部位采取安全防护措施；满足其所在部位的建筑防水、排水、雨水、隔热及节能等功能要求。 除了以上技术要素之外，光伏建筑一体化系统设计另一至关重要是满足建筑的美学要求，介绍如下两点： （1）建筑物的光影效果，普通光伏组件一般为阻挡视线的布纹超白钢化玻璃，现代建筑屋顶或外墙幕墙如安装光伏组件，对采光会有一定的需求，此时可以采用光面超白钢化玻璃，外加电池板背面的采用普通光面钢化玻璃制作双面玻璃组件(节约成本)，即可满足建筑物的功能。
太阳能光伏建筑一体化应用现状及发展趋势 发表时间：2019-07-24T10:00:52.640Z 来源：《基层建设》2019年第9期作者：李伟 [导读] 摘要：近年来，在可再生能源建筑应用示范政策的带动下，太阳能建筑一体化作为可再生能源建筑应用的重要方式之一，发展迅速，规模逐步增加。 广东亿腾新能源有限公司 528000 摘要：近年来，在可再生能源建筑应用示范政策的带动下，太阳能建筑一体化作为可再生能源建筑应用的重要方式之一，发展迅速，规模逐步增加。太阳能光伏发电与建筑一体化是应用太阳能发电的一种新概念，在建筑为维护结构外表铺设光伏阵列提供发电。本文给出了光伏建筑一体化（BIPV）的定义，分析了BIPV设计中的问题。 关键词：光伏建筑一体化设计；BIPV的定义；太阳能光伏发电系统 引言： 随着1997年《京都议定书》的正式生效，如何保护环境已成为全球最强的呼声。中国作为发展中国家，能源消耗逐年以惊人的速度增长。而建筑作为能耗大户，一般占到全国总能耗的1/3以上，其节能效益则变得尤其重要，BIPV光伏幕墙因此成为21世纪建筑及光伏技术市场的热点。 BIPV，即光伏建筑一体化（Building IntegratedPhotovoltaic）。BIPV技术是将太阳能发电（光伏）产品集成到建筑上的技术。光伏建筑一体化（（BIPV）不同于光伏系统附着在建筑上（BAPV：Building Attached PV）的形式。BIPV光伏幕墙更是采用超白钢化玻璃制作而成的双面玻璃组件，能够通过调整电池片的排布或采用穿孔硅电池片来达到特定的透光率，提升建筑社会价值，带来绿色概念的效果。 1、概述 当前随着全球化石能源需求的不断增长，单一依靠化石能源来满足能源供给的模式已经无法持续。同时由化石能源消耗带来的污染和排放问题愈发突出，而传统技术升级和改造势必会逐步导致其应用成本的提高。近年来随着常规能源成本上升和环境污染的日益严重，各国十分重视可再生能源相关技术的研发和应用。而光伏组件制造工艺不断提高，光伏组件价格下降明显，且有继续下降的趋势。因此以太阳能光伏发电为代表的可再生能源应用，将会在未来电力能源系统中占据核心地位。 联合国能源机构的调查研究报告显示，太阳能光伏建筑一体化（BIPV）将成为21世纪城市建筑节能的市场热点，太阳能建筑也将成为21世纪最重要的新兴产业之一。太阳能光伏建筑一体化形式可分为两大类。一类是光伏组件与建筑结合（又称普通型光伏构件），即光伏组件依附于建筑物上，建筑物主要作为光伏组件载体；另一类是光伏组件与建筑集成（又称建材型光伏构件），即光伏组件与建筑集成后成为不可分割的建筑构件，可以代替部分建筑材料使用。 2、建筑一体化 光伏建筑一体化是我们目前面临的最棘手问题，也是最有实用意义的一个课题，如何将太阳能光伏发电阵列安装在建筑的围护结构外表，并提供发电功能，这样可有效利用建筑外表，无需额外占用土地资源和建光伏支架等设施，也节约外饰材料（如玻璃幕墙等）；同时也使建筑物体夏季遮阳降温，降低空调的负荷，光伏建筑一体化让我们的建筑物体附有更多的功能作用。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；另外一种是建筑与光伏器件相结合。 2.1 建筑与光伏系统相结合。利用屋顶资源装置太阳能发电系统是光伏建筑一体化的很好结合，这使建筑体可以得到保温，光伏设备也不占用土地资源，是目前我们大家广泛推广应用的，无论是斜面还是平面的屋顶，都已有很多的范例，这里我们不再赘述。 2.2 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化。自古以来，材料便被视为构筑建筑的工具与手段，现在以材料为表现元素表达设计师的审美情趣、文化内涵与环保理念更成为潮流与发展趋势。BIPV组件兼具弱光性好、高温性能好、颜色形状可订制、透光均匀、柔性可弯曲等优势，可作为完美的高科技建筑材料提供电力，更能满足各类建筑美学需求，彰显绿色建筑的环保理念。 2.3 建筑材料与光伏一体化单元的研究。以陶土材料为基板，作为光伏PV组件的底板，组成：发电瓷砖、发电屋瓦、发电幕墙单元材料，目前我们正与陶土研究行业加强合作，一起开发光伏产品，待样品进一步成熟后推广应用。 3、光伏建筑一体化系统优点 从建筑、技术和经济角度来看，光伏建筑一体化有以下诸多优点： （1）光伏组件可以有效的利用围护结构表面，如屋顶或墙面，无需额外用地或增建其他设施，适用于人口密集的地方使用，这对于土地昂贵的城市尤其重要。 （2）可原地发电、原地用电，在一定距离范围内可以节省电站送电网的投资。在那些架起公共电网非常昂贵的地方，太阳能光伏发电是一个具有很高性价比的替代物。 （3）夏季，处于日照时，由于大量制冷设备的使用，形成电网用电高峰。BIPV并网系统除保证自身建筑用电外，还可以向电网供电，从而舒缓高峰电力需求，解决电网峰谷供需矛盾，具有极大的社会效益。 （4）由于光伏阵列安装在屋顶和墙壁等外围护结构上，吸收的太阳能转化为电能，大大降低了室外综合温度，减少了墙体得热和室内空调冷负荷，既节省了能源，又利于保证室内的空气品质。 （5）由于大尺度新型彩色光伏模块和各种造型的光伏模块的诞生，不仅节约了昂贵的外装饰材料（玻璃幕墙、屋顶瓦片等），而且使建筑外观更具有魅力。 （6）可确保自身建筑全部或大部分用电，这对于用电高峰期电力紧张的地区及无电地区极为重要。 （7）避免传统电力输送时的电力损失。 （8）避免由于使用一般化石燃料发电所导致的空气污染和废渣污染，这对于环保要求越来越高的今天和未来是至关重要的。 （9）光伏建筑系统没有移动部分并且不需要任何维护。 （10）由于光伏电池的组件化，光伏阵列安装起来很简便，而且可以任意选择发电容量。 （11）如果把光伏电池模块作为建筑物的玻璃幕墙，可以减少建筑物的整体造价。当然，对于光伏模块来说，还应具有建筑材料所要求的隔热保温、防水防潮并且要具有一定的强度，若作为采光构件（窗户、天窗等）还要有一定的透明度。