光伏建筑一体化(一)-完整版

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。

建筑光伏发电一体化方案1 太阳能光电建筑介绍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。

（1）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；（2）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：（1）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；（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。

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；（3）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；（4）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；（5）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。

1.3光伏与建筑结合的几种安装方式财政补贴将重点支持太阳能光电建筑一体化安装且发电主要用于解决建筑用能的项目，从项目类型上主要包括三类：一是建材型，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、光伏砖、光伏屋面卷材、玻璃光伏幕墙、光伏采光顶等；二是构件型，指与建筑构件组合在一起或独立成为建筑构件的光伏构件，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篷构件、遮阳构件等；三是与屋顶、墙面结合安装型，指在平屋顶上安装、坡屋面上顺坡架空安装以及在墙面上与墙面平行安装等形式。

光伏建筑一体化光伏建筑一体化是指将光伏发电系统与建筑物的设计、建造和运营相结合，将光伏发电设备整合到建筑物的外立面、屋顶、遮阳设施等部位，使建筑物具备发电功能，同时保持建筑的美观和功能。

光伏建筑一体化的具体实现方式包括以下几个方面：1. 外立面光伏建筑一体化：将光伏组件安装在建筑物的外墙表面，利用太阳能将光能转化为电能。

这种方式可以利用建筑物的立面空间，实现光伏发电和建筑外观的有机结合。

2. 屋顶光伏建筑一体化：将光伏组件安装在建筑物的屋顶上，利用太阳能进行发电。

这种方式可以最大限度地利用建筑物的屋顶空间，将其转化为发电设备的安装面。

3. 遮阳光伏建筑一体化：将光伏组件安装在建筑物的遮阳设施上，如阳台、雨棚、遮阳板等。

这种方式可以实现遮阳和发电的双重功能，兼顾建筑物的舒适性和能源利用。

4. 窗户光伏建筑一体化：将光伏组件嵌入建筑物的窗户中，利用太阳能进行发电。

这种方式可以利用建筑物的窗户面积，实现发电和采光的双重效果。

光伏建筑一体化的优势包括：1. 节约土地资源：将光伏发电系统整合到建筑物中，不需要额外的土地或场地，节约了土地资源的利用。

2. 提高建筑能源利用效率：光伏建筑一体化可以将太阳能直接转化为电能，提高建筑的能源利用效率，降低能源消耗。

3. 美化建筑外观：光伏组件可以与建筑外观进行有机结合，不仅实现了发电功能，还可以美化建筑物的外观。

4. 减少建筑物的碳排放：光伏发电是一种清洁能源，使用光伏建筑一体化可以减少建筑物的碳排放，降低对环境的影响。

总之，光伏建筑一体化是将光伏发电系统与建筑物相结合，实现发电和建筑功能的有机融合。

它是可持续发展和绿色建筑的重要组成部分，具有广阔的应用前景。

BIPV目录[隐藏]BIPV主要的安装形式BIPV的定义BIPV的优势BIPV在国外的发展现状BIPV在国内的发展动态BIPV的发展方向BIPV建筑设计中需注意的几个问题BIPV主要的安装形式BIPV的定义BIPV的优势BIPV在国外的发展现状BIPV在国内的发展动态BIPV的发展方向BIPV建筑设计中需注意的几个问题[编辑本段]BIPV主要的安装形式光伏建筑一体化(BIPV)主要的安装形式有以下几种:立面平屋顶坡屋顶遮阳[编辑本段]BIPV的定义BIPV即Building Integrated PV，PV即Photovoltaic。

BIPV（光伏建筑一体化）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：Building Attached PV)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。

[编辑本段]BIPV的优势1. 能够满足建筑美学的要求BIPV建筑首先是一个建筑，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。

在BIPV建筑中，我们可通过相关设计将接线盒、旁路二极管、连接线等隐藏在幕墙结构中。

这样既可防阳光直射和雨水侵蚀，又不会影响建筑物的外观效果，达到与建筑物的完美结合，实现建筑大师们的构想。

2. 能够满足建筑物的采光要求对建筑物来说光线就是灵魂，其对光影的要求甚高。

BIPV建筑是采用光面超白钢化玻璃制作的双面玻璃组件，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，即使是在大楼的观光处也能满足光线通透的要求。

当然，光伏组件透光率越大，电池片的排布就越稀，其发电功率也会越小。

3. 能够满足建筑的安全性能要求BIPV组件不仅需要满足光伏组件的性能要求，同时要满足幕墙的三性实验要求和建筑物安全性能要求，因此需要有比普通组件更高的力学性能和采用不同的结构方式。

光伏建筑一体化第1章太阳能光伏与建筑一体化应用现状及趋势1.1我国的太阳能资源分析中国的疆界，南从北纬4°附近西沙群岛的曾母暗沙以南起，北到北纬53°31´黑龙江省漠河以北的黑龙江心，西自东经73°40´附近的帕米尔高原起，东到东经135°05´的黑龙江和乌苏里江的汇流处，土地辽阔，幅员广大。

中国的国土面积，从南到北，自西至东，距离都在5000km以上，总面积达960万平方公里，为世界陆地总面积的7%，居世界第3位。

在中国广阔富饶的土地上，有着十分丰富的太阳能资源。

全国各地太阳年辐射总量为3340r-J8400MJ/m2，中值为5852MJ/m2。

从中国太阳年辐射总量的分布来看，青海、新疆、宁夏南部、甘肃、内蒙古南部、山西北部、陕西北部、辽宁、河北东南部、山东东南部、河南东南部、吉林西部、云南中部和西南部、广东东南部、福建东南部、海南岛东部和西部以及台湾省的西南部等广大地区的太阳辐射总量很大。

尤其是青藏高原地区最大，这里平均海拔高度在4000m以上，大气层薄而清洁，透明度好，纬度低，日照时间长。

例如人们称为"日光城"的拉萨市，1961r-J1970年的平均值，年平均日照时间为3005.7h，相对日照为68%，年平均晴天为108.5d、阴天为98.8d，年平均云量为4.8，年太阳总辐射量为8160MJ/m2，比全国其他省区和同纬度的地区都高。

全国以四川和贵州两省及重庆市的太阳年辐射总量最小，尤其是四川盆地，那里雨多、雾多、晴天较少。

例如素有"雾都"之称的重庆市，年平均日照时数仅为1152.2h，相对日照为26%，年平均晴天为24.7d、阴天达244.6d，年平均云量高达8.4。

其他地区的太阳年辐射总量居中。

中国太阳能资源分布的主要特点有:①太阳能的高值中心和低值中心都处在北纬22°- 35°这一带，青藏高原是高值中心，四川盆地是低值中心;②太阳年辐射总量，西部地区高于东部地区，而且除内蒙古和新疆两个自治区外，基本上是南部低于北部;③由于南方多数地区云多雨多，在北纬30°-40°地区，太阳能的分布情况与一般的太阳能随纬度而变化的规律相反，太阳能不是随着纬度的增加而减少，而是随着纬度的升高而增长。

太阳能光伏建筑一体化－BIPVBuilding Integrated Photovoltaic一、B IPV的基本概念1 Basic Concepts（一）、BIPV的定义1.1 Definition所谓太阳能光伏建筑一体化是将太阳能利用设施与建筑有机结合。

BIPV is a solar energy utilization mode which is combined with buildings.从光伏方阵与建筑墙面、屋顶的结合来看，主要为光电采光顶和光电幕墙，前者是将光伏方阵作为建筑材料结构的功能部分，包括用太阳电池组件取代传统的屋顶覆盖层或替代屋顶保温层等；后者仅把特制的光伏组件作为建材的一部分，是在完整的建筑物上增加光伏方阵。

BIPV can be divided into photoelectric lighting roof and photoelectric wall. The former uses the solar cells array as structure material and solar modules replace traditional roof facing or roof heat preservation layer; the latter adds the solar cells array which is used as part of construct material to integral buildings.屋顶系统墙面系统Roof system Wall system 而光伏组件与建筑的集成来讲，主要有光电幕墙、光电采光顶、光电遮阳板等形式，这种集成既消除了太阳能对建筑物形象的影响，又避免了重复投资，降低了成本。

There are several integrated patterns between photovoltaic modules and buildings named photoelectric lighting roof, photoelectric wall, photoelectric sun visor and so on. Each of them not only reduces the cost but also keep the image of buildings.光电幕墙光电采光顶photoelectric wall photoelectric lighting roof公交站光伏遮阳顶photoelectric sun visor of bus station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。

光伏建筑一体化技术
光伏建筑一体化技术是将太阳能光伏发电技术与建筑一体化设计相结合的一种技术。

光伏建筑一体化技术的目的是将太阳能光伏发电系统与建筑物的外观、结构和功能相融合，使得光伏发电系统不再是单纯的设备安装在建筑物上，而是成为建筑物的一部分。

光伏建筑一体化技术可以分为两种类型：一种是光伏外立面技术，即将太阳能电池板安装在建筑物的外立面上，形成太阳能电池板外墙，既可以保护建筑物，又能够发电；另一种是光伏屋顶技术，即将太阳能电池板安装在建筑物的屋顶上，利用建筑物的屋顶空间进行太阳能发电。

光伏建筑一体化技术的优势包括：一是可以降低建筑物的能耗，减少对传统能源的依赖；二是可以提供建筑物的自给自足能源，增加建筑物的能源可持续性；三是可以美化建筑物的外观，增加建筑物的艺术价值；四是可以利用建筑物的外墙和屋顶空间，增加光伏发电系统的容量。

然而，光伏建筑一体化技术还存在一些挑战和限制。

首先是成本问题，光伏建筑一体化技术相对于传统建筑技术来说成本较高，需要进一步降低成本才能推广应用。

其次是技术难题，光伏建筑一体化技术需要解决太阳能电池板和建筑物外观、结构的协调性问题。

最后是市场认可问题，尽管光伏建筑一体化技术具有广阔的前景，但市场对于这种新型技术的认可度还需要提高。

总之，光伏建筑一体化技术是未来能源发展的方向之一，通过将太阳能光伏发电技术与建筑一体化设计相结合，可以实现建筑物的节能减排和能源自给自足，具有重要的经济和环境意义。

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。

美国奥巴马新政府将新能源列为振兴经济、化解危机的重要对策；美国迫切需要寻找替代传统能源的战略发展方向，将更多地向太阳能等新能源技术投资，奥巴马指出：“能够获得廉价而且清洁的能源的国家，将在未来的经济竞争中胜出，这是美国能够赢得未来的经济竞争的道路。

”2009年5月27日，美国总统奥巴马在拉斯韦加斯的内利斯空军基地视察太阳能电池板。

（图1.1），美国总统奥巴马提出的经济刺激计划中，首要的就是发展光伏发电能源，力图恢复美国在能源技术方面的国际领先地位，并使光伏发电可再生能源成为美国经济复苏的“发动机”。

图1.1 2009年5月27日，奥巴马在拉斯韦加斯空军基地视察太阳能电池板德国、西班牙、意大利、法国等多个欧盟国家及日本相继出台新政策，强化部署发展太阳能产业；中东产油国纷纷把传统能源产业利润转投太阳能光伏产业；印度、印尼等发展中国家开始出台实质性的扶持光伏产业发展新政策。

特别引人瞩目的是2009年3月19、20日，胡锦涛总书记等中央领导联袂参加“2009中国国际节能减排和新能源科技博览会”，反复强调：“要大力推进节能减排，积极开发新能源”；温家宝总理在广东调研时已明确强调“太阳能电池是可再生能源、清洁能源发展的重要载体，也是我国电力工业、能源工业的重要方向”。

之后，国家财政部、住房和城乡建设部又于3月23日发出《关于加快推进太阳能光电建筑应用的实施意见》（财政部财建[2009]128号），财政部同步印发《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法》(财建[2009]129号)、《关于印发太阳能光电建筑应用示范项目申报指南的通知》(财办建[2009]34号)，（简称三文件）推出了大幅度补贴示范性光伏发电项目的政策。

建筑光伏一体化技术光伏建筑一体化技术（BIPV），光伏发电第一部分建筑物光伏一体化技术第一章光伏建筑发电系统简介1 光伏建筑一体化（BIPV）提出了“建筑物产生能源”的新概念，，即通过建筑物，主要是屋顶和墙面与光伏发电集成起来，使建筑物自身利用绿色、环保的太阳能资源生产电力。

2光伏就是光转变成电的光生伏特的意思。

在光照条件下，光伏材料吸收光能后，在材料两端产生电动势，这种现象叫做光伏效应。

3光投射到光伏材料上存在反射、吸收和投射三种可能。

材料对于光的吸收量取决于材料的吸收系数和材料厚度。

4许多个太阳能电池连接起来，装配成一大块的太阳能电池板，简称光伏板。

5世界上所有的材料物质都可以分为固体、液体和气体，其中固体又可分为导体和绝缘体。

有一种材料，在低温下是绝缘体，在加入杂质、得到能量或者加热时就变成导体，这种材料叫做半导体。

带正电性质（有较高空穴浓度）的材料叫做p型半导体，带负电性质（有较高的电子浓度）的半导体叫n型半导体。

6用于太阳能电池的半导体材料有单晶体、多晶体和非晶体三种形式。

单晶体：整块晶片只有一个晶粒。

晶粒内的院子有次序的排列着，不存在晶粒便捷。

多晶体：一块晶片含有许多晶粒，晶粒之间存在边界。

非晶体：原子结构没有长序，材料含有未饱和的或悬浮的键。

7外加电压对pn结的影响：1）无外加电场：外界断路时，pn结无外加电场，只有自建电场，pn结处于平衡状态，带电粒子的飘移电流等于带电粒子的扩散电流，外电路没有电流。

2）外加正向电压：p型区一侧外接正极，外加电场与自建电场方向相反，pn结的电场减少，由于耗尽区内的电阻率大大的高于耗尽区外，外加电压几乎全部落在耗尽区，正向偏压下，电子从n型区注入p-n结耗尽区，流经p型区，通过外接电路再流入n型区与空穴复合；空穴从p型区注入p-n结耗尽区，流经n型区跟电子复合，外电路有电流，电流大小随着外加正向电压的大小而变。

3）外接反向电压：p型区一侧外接负极，外加电场与自建电场的方向相同，p-n结的电场增大，p型区产生的电子会加速漂移过p-n结耗尽区到n型区；n型区产生的空穴会加速飘移过p-n结耗尽区到p型区，外电路没有电流，但电压很高。

建筑光伏一体化技术光伏建筑一体化技术（BIPV），光伏发电第一部分建筑物光伏一体化技术第一章光伏建筑发电系统简介1 光伏建筑一体化（BIPV）提出了“建筑物产生能源”的新概念，，即通过建筑物，主要是屋顶和墙面与光伏发电集成起来，使建筑物自身利用绿色、环保的太阳能资源生产电力。

2光伏就是光转变成电的光生伏特的意思。

在光照条件下，光伏材料吸收光能后，在材料两端产生电动势，这种现象叫做光伏效应。

3光投射到光伏材料上存在反射、吸收和投射三种可能。

材料对于光的吸收量取决于材料的吸收系数和材料厚度。

4许多个太阳能电池连接起来，装配成一大块的太阳能电池板，简称光伏板。

5世界上所有的材料物质都可以分为固体、液体和气体，其中固体又可分为导体和绝缘体。

有一种材料，在低温下是绝缘体，在加入杂质、得到能量或者加热时就变成导体，这种材料叫做半导体。

带正电性质（有较高空穴浓度）的材料叫做p型半导体，带负电性质（有较高的电子浓度）的半导体叫n型半导体。

6用于太阳能电池的半导体材料有单晶体、多晶体和非晶体三种形式。

单晶体：整块晶片只有一个晶粒。

晶粒内的院子有次序的排列着，不存在晶粒便捷。

多晶体：一块晶片含有许多晶粒，晶粒之间存在边界。

非晶体：原子结构没有长序，材料含有未饱和的或悬浮的键。

7外加电压对pn结的影响：1）无外加电场：外界断路时，pn结无外加电场，只有自建电场，pn结处于平衡状态，带电粒子的飘移电流等于带电粒子的扩散电流，外电路没有电流。

2）外加正向电压：p型区一侧外接正极，外加电场与自建电场方向相反，pn结的电场减少，由于耗尽区内的电阻率大大的高于耗尽区外，外加电压几乎全部落在耗尽区，正向偏压下，电子从n型区注入p-n结耗尽区，流经p型区，通过外接电路再流入n型区与空穴复合；空穴从p型区注入p-n结耗尽区，流经n型区跟电子复合，外电路有电流，电流大小随着外加正向电压的大小而变。

3）外接反向电压：p型区一侧外接负极，外加电场与自建电场的方向相同，p-n结的电场增大，p型区产生的电子会加速漂移过p-n结耗尽区到n型区；n型区产生的空穴会加速飘移过p-n结耗尽区到p型区，外电路没有电流，但电压很高。

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。