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太阳能光伏建筑一体化应用现状及发展趋势

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节能

ENERGYCONSERVATIoN2010年第2期(总第331期)

1概述太阳能光伏建筑一体化应用现状及发展趋势

肖潇,李德英

(北京建筑工程学院,北京100048)

摘要:部分发达国家从20世纪90年代初就开始大力发展太阳能光伏建筑一体化(BIPV)应用研究,但其在我国尚处于起步发展阶段。2009年5月21日,财政部与住房和城乡建设部联合出台的《关于加快推进太阳能光伏建筑应用的实施意见》正式启动了我国的“太阳能屋顶计划”。本文首先介绍光伏与建筑系统结合的多种形式及光伏建筑一体化的诸多优点。重点说明其在国内外的应用现状,最后从政策法规、技术标准、认证制度等方面阐述其在我国的发展趋势。光伏建筑一体化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,具有巨大的市场潜力。

关键词:太阳能光伏建筑一体化(BIPV);可再生能源;节能;应用现状;发展趋势

中图分类号:TK514文献标识码:B文章编号:1004—7948(2010102—0012—07

目前,我国建筑面积已达到约500亿m2,每年以20亿m2的速度增加,预计到2020年还将新增300亿m3。从数量上讲,建筑能耗已接近全社会总能耗的1/3,并且随着我国城市化进程的加快,建筑能耗将继续保持增长趋势。加快可再生能源在建筑领域中的规模化应用,是降低建筑能耗、调整建筑用能结构的主要措施之一。《可再生能源中长期发展规划》中提出“建设与建筑物一体化的屋顶太阳能并网光伏发电设施”,“到2020年,全国建成2万个屋顶光伏发电项目,总容量100万kW”。《可再生能源发展“十一五”规划》中提到“到2010年,可再生能源在能源消费中的比重达到10%”,“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”,“到2010年,城市太阳能光伏系统应用达到5万kW”。2009年财政部、住房和城乡建设部下发《关于加快推进太阳能光电建筑应用的实施意见》,明确提出“中央财政安排专门基金,对符合条件的光电建筑应用示范工程予以补助”,全面启动“太阳能屋顶计划”。

太阳能光伏发电系统作为建筑电源系统或多能互补的建筑能源系统,如何与建筑有机结合,是光伏技术工程化应用必须解决的问题。太阳能光伏建筑一体化提出了一个2l世纪“建筑物产生能

基金项目:“十一五”国家科技支撑计划重大项目(项目编号:20()6BAl03A06)源”的新概念,即通过在建筑物的外围护结构表面上布设光伏阵列产生电力,为建筑物能源系统供电,实现建筑物与光伏发电的集成化,它将成为未来建筑一体化应用技术的热点和方向¨J。

1.1光伏与建筑系统结合形式

在2009年财政部、住房和城乡建设部下发的《关于印发太阳能光伏建筑应用示范项目申报指南的通知》中,为了体现对光伏建筑一体化应用示范项目的引导和支持,将其按安装方式分为建材型、构件型和与屋顶、墙面结合安装的支架型3种形式【2J。建材型是指将太阳能电池与瓦、砖、卷材、玻璃等建筑材料复合在一起成为不可分割的建筑构件或建筑材料,如光伏瓦等(见图1)。构件型是以建筑构件组合在一起,或独立成为建筑构件的光伏组件,建筑构件本身具有发电的功能。如以标准普通光伏组件或根据建筑要求定制的光伏组件构成雨棚、遮阳、栏板等(见图2)。支架型是光伏系统跟房子没多大关系,只是借用了房子的屋顶、立面的面积,类似于一种可以放在平地上、荒漠上以及非农用地上的独立电站。但是在实际操作过程中发现,由于工程项目情况的千差万别,后两种分类无法明确界定。

根据2009年财政部、住房和城乡建设部光电建筑应用示范项目的申报和实施情况,建议将太阳能光伏与建筑的结合形式分为两种:一是光伏构件及系统本身具备建筑功能(见图3);二是光伏组件

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及系统与建筑外表或建筑环境的一般结合形式(见图4)。换句话说,建议将光伏与建筑结合形式分为建材型和非建材型两种,二者的划分在概念上既不重叠,而且又准确反映了光伏与建筑一体化程度的显著不同E2]。

图1建材型‘3

图2构件型‘31

图3建材型

图4非建材型

1.2光伏建筑一体化系统优点H3

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宅调冷负荷,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。

(12)在建筑围护结构上安装光伏阵列,可以促进光伏组件的大规模生产,从而进一步降低PV部件的市场价格,这对BIPV系统的广泛应用有着极大的推动作用。

2国内外光伏建筑应用现状

2.1国外应用现状

国外对太阳能光伏建筑一体化系统的研究已万方数据

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有较长时间。国外的光伏建筑发展是从示范到推广,从屋顶光伏到与建筑集成,并进而将光伏组件作为一种新型的建筑材料发展。一些发达国家,特别是美国、德国和Et本在光伏建筑一体化方面,已经有了相当成熟的设计经验和技术"J。

2.1.1发展历程

美国是世界上能量消耗最大的国家,为降低能耗,减少污染,调整能源结构,政府制定了一系列政策和计划,科研机构和有关公司纷纷响应,积极推进光伏建筑一体化项目的实施,有“百万太阳能屋顶计划”、“光伏建筑良机计划”。国会也通过了“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,不仅在太阳能光伏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光伏系统买主减税的优惠办法。因此,美国太阳能光伏建筑的发展极为迅速,无论是对太阳能光伏建筑的研究、设计一体化,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。

德国是世界上应用太阳能、实现太阳能建筑一体化的强国。光伏发电系统与建筑结合的早期形式主要就是“屋顶计划”,这是德国率先提出的方案并进行了具体实施。1990年首先开始实施“一千屋顶计划”,在私人住宅屋顶上推广容量为1~5kW的户用联网光伏系统。1998年10月提出了在6年内安装10万套PV屋顶系统,总容量在300—500MW。德国在1999年开始实施“十万太阳能屋顶”【63计划,单是在2003年就安装了120MW。2004年通过了“优先利用可再生能源法”,使得德国成为光电应用增长最快的国家。2006年德国当年光电安装75万l(w,累计装机253万kW,居世界首位。

日本政府在20世纪90年代中期制定了一个庞大的太阳能光伏发电“屋顶”计划,预计在lO—15年内,在日本民用住宅的屋顶上安装户用太阳能光伏发电系统,总装机容量将达200MW。为此,一方面Et本政府拨出80亿Et元巨资用于大规模生产太阳能光伏电池,其目的就在于降低太阳能光伏电池成本;另一方面政府资助一些大学、研究所和公司进行开发研究。自1993年开始实施“新阳光计划”,率先推动光电商业化应用;2001年制定“先进光电PV计划”,旨在推进光电技术进步,建立光伏产业集团。

2.1.2相关政策

德国2004年通过了“优先利用可再生能源法”,强制太阳能光伏电力入网,并给予并网电价补贴,使得德国成为光电应用增长最快的国家。2007年新增装机容量1100MW,累计装机容量3.6GW,居世界首位。Et本政府在1994—2003年间成功实施一轮补贴,使得2004年日本光伏累计安装量达1100MW,成为当时全球光伏装机容量最大的国家。但日本政府于2006年3月停止对太阳能行业的补贴。美国自2005年起施行光伏投资税减免政策,使美国光伏产业得到较快增长,2007年新增装机容量190MW,仅次于德国、西班牙和日本。该政策规定:居民或企业法人在住宅和商用建筑屋顶安装光伏系统发电所获收益享受投资税减免,减免额相当于系统安装成本的30%,单户居民住宅的减免额不超过2000美元。自2008年爆发全球性金融危机以来,世界光伏市场需求萎缩,光伏系统成本随之下降。德国、西班牙对太阳能光伏发电的扶持力度有所降低。但从整体看,世界各国对太阳能光伏发电的政策扶持力度在逐年加大。

德国对光伏并网电价的补助,拟从原先每年的补助降幅5%调整为2009年的9%~10%。西班牙政府也对电力购买强制入网制度进行了调整,将太阳能发电并网的补贴费用削减了27%。日本经济贸易工业部从1月份开始,计划恢复对太阳能电池板行业的所有补贴政策。美国加州仍然减免30%的投资税,美国总统奥巴马2009年签署的7870亿美元经济刺激一揽子方案中,625亿美元列于投资绿色行动计划,其中20亿直接用于绿色税收刺激项目,还可直接创造大量新的“绿色岗位”。2.1.3认证制度

在太阳能光伏认证体系方面,经过多年的积累,国外部分发达国家已经形成了较为完善的光伏标准、规范和认证体系。国际著名的光伏认证组织主要有IEC、UL、TUV、CSA等。

IEC(InternationalElectricalCommission)即国际电工委员会,是由各国电工委员会组成的世界性标准化组织,拥有60个成员国,旨在促进世界电气、电子和相关技术领域的标准化。该组织是光伏国际标准的制定者,是光伏标准、检测及认证的国

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际权威。

OL(UnderwfiterLaboratoriesInc.)是美国最有权威,也是国际上最早从事光伏产品安全认证的第三方测试机构。部分uL标准,比如著名的光伏组件的安全标准ULl703标准被升级为美国国家标准。uL还主导编写了兼顾安全和性能的著名的IEC61730一l和IEC61730—2标准,uL在光伏认证领域具有领导地位。

TUV(TUVRheinland)是德国最大的产品安全及质量认证机构,是德国政府公认的检验机构,凡是销往德国的产品,其安全使用标准必须经过TUV认证。TUV认证在光伏产品检测领域拥有超过30年的经验。2007年,TUV承担了全球70%的光伏组件测试和认证。

CSA(CanadianStandardsAssociation)是加拿大标准协会的简称,是加拿大最大的安全认证机构,在北美市场上销售的电子、电器等产品都需要取得安全方面的认证。它能对机械、建材、电器、电脑设备、办公设备、环保、医疗防火安全、运动及娱乐等方面的所有类型的产品提供安全认证。

2.2国内应用现状

中国的太阳能光伏建筑起步较晚,比西方一些发达国家落后很多。但是政府一直都在鼓励应用诸如太阳能等的可再生能源。2005年2月28日第十届全国人民代表大会常务委员会第十四次会议通过的《中华人民共和国可再生能源法》自2006年1月1日起正式施行,可见我国对可再生能源利用的越来越重视。在这种大环境下中国的太阳能光伏技术有了初步的发展。

“九五”期间我国在深圳、北京分别成功建成17kW、7kW的光伏发电屋顶并实现并网发电。在世界银行捐赠及双边或多边技术合作的支持下,预计我国光伏市场年销售量将以20%的速度发展,到2010年可望超过10MW。上海、江苏和广东等地均已制订规划,率先较大规模地建设“光伏屋顶”,实施“屋顶计划”示范。上海的lO万屋顶计划,旨在使10万个屋顶安装上太阳能发电装置,每个屋顶利用30m2,全市共计300万m2,占上海全市屋顶面积的1.5%。上海地区的单位面积日照辐射能为1000W/m2,太阳能电池光电转换效率如以13%一18%计算,可转换电功率130~180W/m2。每一屋顶发电容量可达到3.9~5.4kW¨J。无锡、苏州等地有关单位也在策划有关光伏推广计划。广州中山大学太阳能系统研究所已经向有关部门提出了在广州发展“十万光伏屋顶计划”的建议,并正在策划“广东十万太阳能屋顶计划”。为配合奥运会召开和应对能源的紧缺,国家将太阳能光伏发电融入奥运建筑中,各个奥运建筑大范围地采用了太阳能等绿色能源,据了解2008年北京奥运场馆外墙贴上了太阳能电池,周围80%一90%的路灯和洗浴热水来自太阳能光伏技术。

为加快推进我国太阳能光电建筑应用,财政部会同住房和城乡建设部于2009年3月发布了《关于加快推进太阳能光电建筑应用的实施意见》及《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法》。这一“光电新政”旨在通过财政补助支持开展光电建筑应用示范项目,解决太阳能光电建筑一体化设计及施工能力不足、相关应用技术标准缺乏、与建筑实现构件化的太阳能光电组件生产能力薄弱等问题,从而启动太阳能光电在城乡建筑领域的应用市场,带动太阳能光电产业发展。

2.2.1国家体育馆示范建筑工程实践

作为奥运会主场馆之一的国家体育馆(见图5),其扇型屋面和大面积的玻璃幕墙在让人赏心悦目的同时,还隐藏着一座年发电量97000kWh的光伏发电站。这座与国家体育馆集成设计、同步建设的并网光伏电站,就是刚在我国开始起步的建筑光伏集成发电技术真正应用于建筑集成设计施工的标志和范例。

图5国家体育馆光伏发电系统

国家体育馆幕墙设计独具匠心,采用钢结构、铝型材、玻璃和拉索结合使用,层次分明,变化有序,整个幕墙在简洁明快的格调中透露出热情奔放的气息。直面玻璃采用钢化中空Low—E玻璃,最大限度地提高了节能、环保性能。双玻太阳电池方

阵由24块双玻太阳电池组成,安装在南坡面玻璃

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幕墙和屋面,与建筑结合、建筑一体化设计赋予了国家体育馆的屋顶和南坡面玻璃幕墙“环保、节能”的科技概念,使其成为“会发电的屋顶”或“会发电的玻璃幕墙”。国家体育馆金属屋盖体系集吸音、隔音、保温、降噪、防水等多功能为一体,此金属屋盖体系乃是国内屋盖体系中的首例。铝合金垂片和硅酸钙挂板是体育馆公共部分的主要装修做法,尤其是硅酸钙挂板在公共建筑中作为装饰面层出现尚属首次,属于设计的大胆创新。100kW并网光伏发电站输出的电能用于国家体育馆地下车库照明负载供电,它展示了我国光伏发电技术水平、也体现了我国政府对再生能源的再视。2.2.2北京最大的太阳能项目——首都博物馆首博新馆作为北京的标志性建筑物,是市政府奥运工程配套项目中的重点工程。为了更好地将建筑与艺术、建筑与高新技术相结合,配合北京2008年奥运会,突出“绿色北京、绿色奥运”理念,努力创造绿色、环保、节能城市整体形象,在市领导和有关部门的支持下,根据大平顶、大挑檐结构的建筑屋顶设计,在首博新馆屋顶的平面部分安装了5000m2的太阳能光伏发电装置(见图6),峰值发电量达到了300kW。使中国太阳能光伏发电工程中单体建筑发电量达到了国际先进水平。首博新馆也成为集节能、环保与高科技为一体的、充满现代气息的博物馆,具体形象地表现了太阳能资源的利用,以求“可持续发展”的教育示范作用。

图6首博新馆屋顶太阳能光伏发电装置2.2.3上海世博会主题馆光伏建筑一体化应用上海世博会光伏建筑一体化应用总容量约4.6MW,分别集中在中国馆、世博中心、主题馆及南市电厂建筑上。考虑到主题馆的形态及构造,再结合太阳能应用的设计原则,太阳能光伏发电系统主要应用于主题馆屋顶上。屋面作为主题馆的第五立面,面积达6.4万m2。

屋面形态采用菱形与三角形结合的立体构图。在屋顶采用与屋顶一体化组件,替代部分屋顶材料构成有规律性的图案,使主题馆的屋顶具有特殊的艺术效果及鲜明的科技特色。与屋面一体化太阳电池组件,在屋顶平铺,菱形部分满铺,中间采用透光式组件(见图7)。系统总装机容量约2.8MW。系统建成后将成为国内单体建筑上最大的光伏建筑一体化系统,系统采用升压后并网发电i8j。

图7主题馆太阳能应用效果图

2.2.4上海虹桥铁路客运站光伏发电项目

京沪高铁上海虹桥铁路客运站光伏发电项目(见图8)总安装面积6.1万m2,总装机容量达到6.572MW,在25年的设计寿命内,年平均上网电量638万kWh,总发电量将达到1.6亿kWh。项目将在上海世博会召开之前投入运行。作为我国建筑光伏一体化项目的代表作,虹桥光伏发电项目不占地,不消耗燃料,没有任何噪声和排放,是最清洁的发电方式。它每年可节约标煤2274t,减排二氧化碳5837t,二氧化硫45t,氮氧化合物20t,烟尘364t。

图8上海虹桥铁路客运站光伏发电项目上海是我国最大的经济和金融中心,虹桥交通枢纽是上海对外形象的一个重要的现代化门户,在虹桥交通枢纽建设大型太阳能光伏发电项目,向世界展示了中国在可再生能源领域的先进技术和积极开发、利用新能源,保护环境,减少温室气体排放的信心和决心。同时,衄桥光伏发电项目也是铁道部为建设绿色枢纽场站,进一步提升铁路客运站的

社会形象,充分体现节能环保先进理念而立项建设万方数据

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的第一个铁路场站光伏发电项目,它将在我国新时期的铁路建设中具有很好的示范引领作用。

虹桥光伏发电项目符合我国新能源尤其是太阳能发展规划和产业振兴政策,它对于提升上海市的城市形象,推进上海市太阳能利用和光伏发电产业发展具有重大意义,将产生良好的社会效益和经济效益。

3国内外光伏建筑一体化发展趋势

3.1国外发展趋势

光伏发电已成为当今发展最迅速的高新技术产业之一。部分发达国家纷纷制订了近期光伏发电的发展计划(见表1)。

表1美国、欧洲、日本及全球光伏发电发展计划‘93MW

3.2国内发展趋势

近年来,我国太阳能光伏技术得到了长足的发展,从使用于边远农村的带蓄电池的独立发电系统,发展为适用各类建筑使用的并网光伏发电系统;太阳能电池组件也从单一的发电功能,发展为与建筑构件功能相结合。太阳能光伏技术正从示范工程应用逐步向工程化规模应用发展。3.2.1完善相应的政策法规

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。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颁布并实施。

我国政府在2006年颁布实施的《可再生能源法》中明确规定“国家鼓励和支持可再生能源并网发电”,“电网企业应当与依法取得行政许可或者报送备案的可再生能源发电企业签订并网协议,全额收购其电网覆盖范围内可再生能源并网发电项目的上网电量,并为可再生能源发电提供上网服务”。自《可再生能源法》颁布实施以来,中国已经成为太阳能电池的第一生产大国,占世界总产量的27.2%,太阳能电池板产品以及某些部件已有较高的技术水平。2009年3月,国家财政部会同住房和城乡建设部印发了《关于加快推进太阳能光电

建筑应用的实施意见》及《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法》,这是贯彻实施《可再生能源法》,落实国务院节能减排战略部署的重要举措,必将加快太阳能光电技术在城乡建筑领域的应用步伐。

3.2.2完善相应的技术标准

在光伏发电方面,我国已制订出一批国家标准和行业标准,例如:晶体硅光伏(PV)方阵I—V特性的现场测量(GB/T18210—2000);地面用光伏(PV)发电系统概述和导则(GB/T18479—2001);家用太阳能光伏电源系统技术条件和试验方法(GB/T19064—2003);光伏系统并网技术要求(GB/T19939—2005);光伏发电站接入电力系统的技术规定(GB/Z19964—2005);光伏系统电网接口特性(GB/T20046—2006)等【lo]。2005年,中国建筑设计研究院国家住宅与居住环境工程技术研究中心和中国可再生能源学会太阳能建筑专业委员会共同完成了科技部“并网光伏发电系统技术标准研究”项目中“光伏与建筑结合的设计规范研究”子课题,在课题研究的基础上,负责编制完成我国首部指导民用建筑中光伏系统规划、设计、施工、验收全过程的《民用建筑太阳能光伏系统应用技术规范》,为实现太阳光伏系统与建筑设计的结合,并达到节能、环保、高品质供应电力,提供了技术保障。

3.2.3完善相应的认证制度

为了保持我国光伏产品的质量,促进技术进步,推动我国光伏产业持续健康发展,必须建立起与国际先进水平相当的认证体系,从而促进我国光伏产业的健康有序发展。在太阳能光伏认证体系方面,经过多年的积累,国外部分发达国家已经形成了较为完善的认证体系。国际著名的光伏认证组织主要有IEC、UL、TUV、CSA等。我国现阶段的主要任务就是在对国外相关认证程序、认证机构的组织方式和实验室建设进行调研的基础上,总结经验,规范国内认证机构,提高国内太阳能光伏产品认证水平,建立太阳能光伏系统认证体系。3.2.4工程应用技术创新旧。

随着太阳能光伏发电系统在建筑中的大量应用,光伏系统及组件也随着一体化水平的提高,不断进行技术改进和创新。例如低倍聚焦光伏技术在工程中的应用(见图9);光伏薄膜夹胶玻璃从最

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初透光度10%到现在的50%(见图10);光伏百叶

窗等一体化光伏组件的生产和应用(见图11);为减

少灰尘对光伏电池转换效率的影响,有些工程已经

开始对光伏组件表面自动清洗技术进行了尝试(见

图12)。

4结论

图9低倍聚焦光伏系统图lO透光光伏夹胶玻璃图1l光伏百叶窗

图12自动清洗装置

目前,国际上光伏发电无论是从技术上还是从规模上已经有了巨大发展,已进入商业化运作阶段[13。14I。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。有关部门应着手相关政策法规、技术标准、认证制度的完善,推动光伏建筑一体化的进程。我国的太阳能资源比较丰富,太阳能光伏发电的发展潜力巨大。城乡建设领域是太阳能光电技术应用的主要领域,利用太阳能光电转换技术,解决建筑物的照明、景观等用能需求,对替代常规能源,促进建筑节能、发展低碳经济具有重要的推动作用。光伏建筑一体化是未来光伏应用中最鼋要的领域之一,其发展前景十分广阔,并且有着巨大的市场潜力。发达国家光伏项目的成功实施也为我国的光伏发展提供了许多值得借鉴的经验。随着BIPV技术的进一步发展和光伏组件成本的降低,该系统一定会扮演越来越重要的角色。

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作者简介:肖潇(1986一)。女.北京人,在读硕士研究生,研究方向:供热、供燃气、通风及空调工程。

指导教师:李德英(1955一),男,山殖平鲁县人,博士,教授.研究方向:供热空调节能技术、建筑节能理论与技术、能源利用与转换。

收稿日期:2010一Ol一05;修回日期:20lO—Ol—19万方数据

光伏建筑一体化(BIPV)行业分析报告

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

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 论文

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

光伏建筑一体化(BIPV)系统设计与应用

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

光电建筑一体化示范项目实施方案

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。

太阳能光伏发电与建筑一体化

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)

光伏建筑一体化研究及应用现状

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99%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BIPV,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

建筑光伏发电一体化方案.doc

企业生产实际教学案例: 光伏建筑一体化方案

1生产案例 1.1太阳能光电建筑的应用 太阳能光电建筑是指将光伏发电与建筑物相结合,在建筑物的外围结构表面上布设光伏器件产生电力,从而使“建筑物产生绿色能源”。 光伏与建筑的结合有如下两种方式,都可以通过并网逆变器、控制装置与公共电网联接起来组成并网发电系统。 (一)一种是建筑与光伏系统相结合(如图1),把封装好的的光伏组件(平板或曲面板)安装在居民住宅或建筑物的屋顶上,组成光伏发电系统; (二)另外一种是建筑与光伏器件相结合(如图2),是将光伏器件与建筑材料集成化,用光伏器件直接代替建筑材料,即光伏建筑一体化(BIPV),如将太阳光伏电池制作成光伏玻璃幕墙、太阳能电池瓦等,这样不仅可开发和应用新能源,还可与装饰美化合为一体,达到节能环保效果,是今后的发展光伏建筑一体化的趋势。 图1 合肥某产业基地500KW光伏发电系统

图2 国家发改委办公楼100KW光伏发电系统 1.2太阳能光电建筑的优点 从建筑、技术和经济角度来看,太阳能光电建筑有以下诸多优点: (一)可以有效地利用建筑物屋顶和幕墙,无需占用宝贵的土地资源,这对于土地昂贵的城市建筑尤其重要; (二)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。对于联网户用系统,光伏阵列所发电力既可供给本建筑物负载使用,也可送入电网; (三)能有效地减少建筑能耗,实现建筑节能。光伏并网发电系统在白天阳光照射时发电,该时段也是电网用电高峰期,从而舒缓高峰电力需求; (四)光伏组件一般安装在建筑的屋顶及墙的南立面上直接吸收太阳能,因此建筑集成光伏发电系统不仅提供了电力,而且还降低了墙面及屋顶的温升; (五)并网光伏发电系统没有噪音、没有污染物排放、不消耗任何燃料,具有绿色环保概念,可增加楼盘的综合品质。

太阳能光伏建筑一体化的发展现状与前景展望

太阳能光伏建筑一体化的发展现状与前景展望 褚玉芳1,2 张囡囡2,3 沈辉2,3 1江西宜春学院物理科学与工程技术学院 2中山大学太阳能系统研究所, 3 深圳市太阳能学会 摘 要:根据国内外发展趋势来看,光伏发电在城市推广利用的最佳形式就是与公共电网并网并且与建筑结合:即光伏建筑一体化。本文首先对国外光伏建筑一体化的发展现状进行了综述,并对技术的发展特点进行了分析和评估。此外,还介绍了我们所完成的光伏建筑的几个典型工程事例,最后,结合我国的具体情况提出了发展思路和具体建议,以期望能对我国发展光伏建筑提供一些发展思路和技术参考。 关键词:太阳电池;屋顶计划;光伏建筑一体化(BIPV) 1太阳能光伏发电的发展趋势 太阳能光伏发电在城市推广利用的最佳形式就是与公共电网并网并且与建筑结合:即光伏建筑一体化。至今为止,光伏发电经历了漫长的发展过程:从天上到地面:主要是1973年第一次石油危机,太阳电池从主要作为空间电源向地面应用发展;从独立系统到并网发电:从环保角度出发,由于少用或不用化学蓄电池,并网光伏发电系统比离网的独立光伏系统更科学和环境友好;从屋顶系统到与建筑结合或光伏建筑一体化:从单纯的将光伏组件安装在屋顶上发展成为太阳电池组作为建筑材料的一部分。 光伏发电系统与建筑结合的早期形式主要就是所谓的“屋顶计划”,这是德国率先提出的方案和进行具体实施的。德国和我国的有关统计表明,建筑耗能占总能耗的三分之一,光伏发电系统的最核心的部件就是太阳电池组件,而太阳电池组件通常是一个平板状结构,经过特殊设计和加工完全满足建筑材料的基本要求,因此,光伏发电系统与一般的建筑结合,即通常简称的光伏建筑一体化应该是太阳能利用最佳形式。对于光伏建筑一体化的发展,德国首先是进行示范,然后逐步推广,已经历了一个历时15年多的发展过程:从1991到1995年,实施1000光伏屋顶计划,并开始实施电网回收;从1995到1998年,为巩固和评估

光伏建筑一体化

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

太阳能光伏建筑一体化的设计要点

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

光伏建筑一体化(BIPV)行业分析报告20080701

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。

太阳能光伏建筑一体化应用现状及发展趋势

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。

太阳能光伏建筑一体化技术和应用知识要点习题汇总[1]

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。

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报告目录 第一章企业错位竞争策略概述 (8) 第一节光伏建筑一体化(BIPV)行业错位竞争策略研究报告简介 (8) 第二节光伏建筑一体化(BIPV)行业错位竞争策略研究原则与方法 (9) 一、研究原则 (9) 二、研究方法 (10) 第三节研究企业错位竞争策略的重要性及意义 (11) 一、重要性 (11) 二、研究意义 (11) 第二章市场调研:2019-2020年中国光伏建筑一体化(BIPV)行业市场深度调研 (13) 第一节光伏建筑一体化(BIPV)概述 (13) 第二节需求激增,BIPV进入快速发展期 (13) 一、零能耗建筑目标为BIPV发展奠定基础 (13) 二、国内政策支持,BIPV成为分布式未来 (15) 三、BIPV相较于BAPV优势较大 (19) 第三节特斯拉领衔光伏屋顶,介入光伏业务打造能源巨头 (21) 一、受益加州政策,特斯拉光伏屋顶快速发展 (22) 二、光伏+储能模式,特斯拉全面发展光伏业务 (23) 第四节2019-2020年中国光伏建筑一体化(BIPV)行业发展情况分析 (26) 一、2019年中国光伏建筑一体化(BIPV)行业发展现状 (26) 二、BIPV在中国本土化,多方向协同发展 (31) 三、2020年中国光伏建筑一体化(BIPV)行业发展机遇 (33) (一)国家政策已发布 (34) (二)公共机构屋顶市场不可小视 (34) 第五节BIPV 双面特斯拉的能源版图 (35) 一、积极布局能源业务,加速世界向可持续能源的转变 (36) (一)构建发电-汽车-储能产业链,能源业务是实现特斯拉使命的核心 (36) (三)两阶段战略布局,能源业务将与汽车业务并驾齐驱 (39) (四)储能与发电业务营收波动增长,储能部署大幅增加,光伏装机有望回升 (40) 二、产品品类丰富,提供一站式闭环可持续能源解决方案 (42) (一)家用储能设备Powerwall (43) (二)商业、公用事业储能设备及系统Powerpack (43) (三)大型公用事业储能设备及系统Megapack (44) (四)光伏发电屋顶Solar Roof (44) 三、美国户用光伏反弹加速,公用事业光伏创新高 (47) 四、公司光伏屋顶年收入中枢在15-20亿美元 (48) 五、结论 (48) 第六节国内BIPV相关企业 (49) 一、隆基股份(601012) (49) 二、特斯拉光伏瓦片玻璃供应商——亚玛顿(002623) (49) 三、2020年光伏屋顶玻璃大规模投产——秀强股份(300160) (49)

光伏建筑一体化

光伏建筑一体化技术 目前光伏系统在建筑上的应用主要有两种方式,即BAPV(附着在建筑上的光伏系统)和BIPV(光伏建筑一体化)。BIPV光伏建筑一体化,将光伏产品集成到建筑物上。单晶硅双玻璃光伏组件作为一种建筑材料应用在建筑上,集发电、隔音、隔热、安全和装饰功能为一身,使建筑物本身成为一个新型功能性建筑。随着人们对绿色建筑认识的加深,BIPV光伏建筑一体化将逐步取代常规BAPV的应用。 BIPV光伏系统,直接将太阳能电池与屋面建筑玻璃结合在一起,不仅避免了重复建设,节省了材料,而且减少了安装工序,也无需额外用地或增建其他设施。既增加了屋面的透光性能,又起到装饰和遮阳的双重作用。在节约能源的同时,最大限度地体现建筑美学,践行绿色设计理念。 太阳能光伏组件的选择 光伏发电系统主要由一系列的单晶硅双玻璃光伏组件构成,将光伏组件作为一种新型建材使用,是建筑物不可分割的一部分。而光伏组件的核心部件就是太阳能电池,它是一种利用光生伏特效应将太阳光能直接转换成电能的元件。光电转换效率和制造成本是制约太阳能电池发展的两个重要问题。目前太阳能电池均是以硅材料制造,可分为:单晶

硅电池、多晶硅电池和非晶硅薄膜电池。 晶体硅太阳能电池发展最早,技术成熟,性能稳定,占太阳能电池总产量的90%,其高光电转换效率是非晶硅太阳能电池无法比拟的。而单晶硅具有比多晶硅更高的光电转换效率,技术更成熟,颜色均匀稳定无色差、无花纹,市场份额更大,应用更广。根据目前市场现状,由于硅材料的价格的大幅下降,晶体硅价格已基本接近非晶硅价格,因此,采用高效单晶硅太阳能电池具有更好的技术优势和品质保证。 太阳能光伏组件的成本分析 目前单晶硅电池价格和非晶硅电池价格已基本相同。但由于单晶硅电池光电转换率较高,非晶硅电池光电转换率较低,单位面积下单晶硅电池功率能达到非晶硅电池的2倍以上。在总功率相同时,所需要的非晶硅电池面积将远大于单晶硅电池面积。如再计入光伏组件合成合成时所使用的其他材料,单晶硅组件的单价将低于非晶硅组件。在总造价相同的情况下,单晶硅组件能比非晶硅组件达到更高的总功率,年发电量更高。 太阳能光伏组件的选择 综上所述,单晶硅光伏组件的光电转换效率最高,技术最成熟,性能最稳定,无衰减,颜色均匀统一,价格也适中,国内外的成功应用案例最多。它是目前及今后光伏建筑应用的主流产品,适合在光伏采光顶、光伏遮阳、光伏幕墙等多

关于编制太阳能光伏建筑一体化项目可行性研究报告编制说明

太阳能光伏建筑一体化项目可行性研究报告 编制单位:北京中投信德国际信息咨询有限公司编制时间:https://www.doczj.com/doc/9610797692.html, 高级工程师:高建

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目录 第一章总论 (1) 1.1项目概要 (1) 1.1.1项目名称 (1) 1.1.2项目建设单位 (1) 1.1.3项目建设性质 (1) 1.1.4项目建设地点 (1) 1.1.5项目主管部门 (1) 1.1.6项目投资规模 (2) 1.1.7项目建设规模 (2) 1.1.8项目资金来源 (3) 1.1.9项目建设期限 (3) 1.2项目建设单位介绍 (3) 1.3编制依据 (3) 1.4编制原则 (4) 1.5研究范围 (5) 1.6主要经济技术指标 (5) 1.7综合评价 (6) 第二章项目背景及必要性可行性分析 (7) 2.1项目提出背景 (7) 2.2本次建设项目发起缘由 (7) 2.3项目建设必要性分析 (7) 2.3.1促进我国太阳能光伏建筑一体化产业快速发展的需要 (8) 2.3.2加快当地高新技术产业发展的重要举措 (8) 2.3.3满足我国的工业发展需求的需要 (8) 2.3.4符合现行产业政策及清洁生产要求 (8) 2.3.5提升企业竞争力水平,有助于企业长远战略发展的需要 (9) 2.3.6增加就业带动相关产业链发展的需要 (9) 2.3.7促进项目建设地经济发展进程的的需要 (10) 2.4项目可行性分析 (10) 2.4.1政策可行性 (10) 2.4.2市场可行性 (10) 2.4.3技术可行性 (11) 2.4.4管理可行性 (11) 2.4.5财务可行性 (12) 2.5太阳能光伏建筑一体化项目发展概况 (12)

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