【正文】 市的使用，從簡單的安裝光伏組件，到現(xiàn)在能夠把光伏組件和建筑進行很好的結(jié)合，使得太陽能發(fā)電得到更廣闊的發(fā)展空間，“光伏建筑一體化” (BIPV)的概念于 1991年被正式提出。 本文介紹了光伏系統(tǒng)的種類和特征，并介紹了組成光伏系統(tǒng)的各個主要部分，包括太陽能電池板、逆變器、蓄電池、電力調(diào)控器等。在介紹完系統(tǒng) 組成后緊接著講解 BIPV 系統(tǒng)的設(shè)計流程，包括場地選取、負荷分析、確定系統(tǒng)大小以及關(guān)鍵元件的選取，這是設(shè)計一套性能優(yōu)良的 BIPV 系統(tǒng)所必需的。 因 此 本文采用 系統(tǒng)的 設(shè)計方案并將其作為示范工程在其生活 園區(qū)了建造了此 BIPV 別墅 。 關(guān)鍵詞 :太陽能發(fā)電 。太陽能電池 。獨立光伏系統(tǒng) 。光伏建筑一體化 1 第 1 章 緒論 人類所面臨的能源危機 在人類社會生存和發(fā)展所需的物質(zhì)基礎(chǔ)中，能源是極為重要的基礎(chǔ)，在最近的兩百年中，煤炭和石油等化石能源對人類社會的發(fā)展起了極大的推動作用。然而，在人類物質(zhì)文明和精神文明不斷發(fā)展的同時， 人們也意識到大規(guī)模使用這些化石燃料所帶來的嚴重后果，資源日益枯竭，環(huán)境不斷惡化，這些問題己經(jīng)展現(xiàn)在人們的面前 [1]。 由于常規(guī)能源的有限性和分布的不均勻性，造成了世界上大部分國家能源供應(yīng)不足 [2]，不能滿足其經(jīng)濟發(fā)展的需要，我國的能源供求情況也面臨著非常嚴峻的挑戰(zhàn) [3]， 化石 能源面臨枯竭的危機是太陽能發(fā)電得到大力發(fā)展的主要原因之一。據(jù)權(quán)威人士分析，即使以目前的速度開采現(xiàn)今已探明的能源儲量，煤炭、石油和天然氣的還可以開采的時間分別為 200、 40 和 60 年 [4]，而傳統(tǒng)的電能多來源于煤炭和使用等化石燃料的燃燒?，F(xiàn) 代社會的發(fā)展越來月迅速，對能源的需要量將迅速增大，這會限制加速化石能源的枯竭，如果還不開發(fā)可以大規(guī)模使用的可再生能源，人類社會的發(fā)展將被能源問題所限制。 太陽能發(fā)電的優(yōu)勢 相對應(yīng)常規(guī)能源，太陽能資源具有常規(guī)能源所不具備的特殊優(yōu)點。常規(guī)能源通常不具備以下四個太陽能資源所獨有的優(yōu)點 。 (1)時間長久 :根據(jù)天文專家的研究，太陽系的存在時間大約為 50億年。太陽的能量來源于其內(nèi)部發(fā)生的由四個氫原子核聚變成一個氦原子核的熱核反應(yīng)。根據(jù)太陽中的氫含量和核反應(yīng)速度計算，太陽還可以以現(xiàn)在的發(fā)光強度持續(xù)發(fā)光數(shù)百萬年。相對 應(yīng)人類的存在時間來說，稱其為“取之不盡用之不竭”毫不為過 。 (2)能量巨大 :根據(jù)現(xiàn)有太陽輻射強度和地球受光面積計算，太陽每年輻射到地球上的能量大約相當于 130 萬億噸煤燃燒的能量，大約是現(xiàn)在人類所消耗各種能量總和的 lxl04 倍 。 (3)隨處可得 :太陽將光能輻射到地面，不會像其它能源那樣受制于地理位置，也不需要像其它能源那樣運輸。幾乎可以說是隨處可得，隨采隨用，無論是開發(fā)還是使用都非常方便 。 2 (4)清潔安全 :使用太陽能既不用像擔(dān)心使用化石能源那樣擔(dān)心環(huán)境被污染，也不用擔(dān)心像使用核能那樣擔(dān)心危險的產(chǎn)生，所以太陽能被稱為“干凈能源”和“安全能源”。 光伏與建筑一體化優(yōu)點 所謂“光伏建筑一體化”， 簡稱 BIPV， 也就是將光伏組件與建筑物結(jié)合，使得光伏組件不但可以發(fā)電，而且還是建筑物屋頂或外墻的一部分，這樣的發(fā)電方式不但環(huán)保，還可節(jié)約光伏系統(tǒng)的成本。 BIPV系統(tǒng)的安裝方式有兩種 [5]， 分別為與屋頂結(jié)合和與墻面結(jié)合。而在與建筑物的結(jié)合方式中，可以是建筑物與光伏系統(tǒng)結(jié)合，也可以是光伏系統(tǒng)與建筑材料結(jié)合。前者是將光伏系統(tǒng)完美地安裝在建筑物上，使建筑物的美觀不被破壞，甚至讓建筑物更美觀 。而后者是將光伏元件制造成為一種建筑材料 ，這樣的“建筑材料”自然不但可以發(fā)電還而且還起著建材的作用。 近年來，隨著太陽能光伏系統(tǒng)在建筑上的廣泛應(yīng)用，其優(yōu)勢已經(jīng)逐漸被人們所認識，總結(jié)起來大致有一下優(yōu)點： （ 1）削峰填谷作用。夏季，由于大量制冷設(shè)備的使用，電網(wǎng)處于用地啊高峰期。光伏系統(tǒng)在建筑上的應(yīng)用，除了保障建筑自身用電外，還可以向電網(wǎng)供電，從而舒緩高峰電力需求，解決電網(wǎng)峰谷供需矛盾，具有極大的社會效益。 （ 2）減少電力損失。光伏系統(tǒng)與建筑結(jié)合使用，可實現(xiàn)原地發(fā)電，原地用電，在一定距離范圍內(nèi)可以節(jié)省電站送電網(wǎng)的投資 。在那些架設(shè)公共電網(wǎng)非常昂貴的地方， 太陽能光伏發(fā)電是一個具有很高性價比的替代產(chǎn)品。 （ 3）節(jié)省城市土地。光伏組件可以有效利用利用建筑圍護結(jié)構(gòu)表面，如屋頂和墻面，無需額外用地或增建其他設(shè)施，適于人口密集的地方使用。這對于土地昂貴的城市尤其重要。 對于并網(wǎng)的 BIPV，也可將多余的電力輸送給公共電網(wǎng)，緩解周邊用電需求；若陰雨天發(fā)電不足時，可從公共電網(wǎng)取電，彌補用電需 要。 （ 4）減少氣體排放。由于采用光伏系統(tǒng)為建筑供電，避免了由于使用一般化石燃料發(fā)電所導(dǎo)致的空氣污染和廢渣污染，降低二氧化碳等氣體的排放，這對于環(huán)保要求越來越高的今天和未來是至關(guān)重要的。 但是隨著光伏與建筑一體化水平的不斷提高，初具備以上優(yōu)點之外，3 一些新的附加功能也日益體現(xiàn)出來，可見光伏應(yīng)用技術(shù)作為一種新型的技術(shù)，在建筑學(xué)上已經(jīng)成為一種新的可行的選擇。 在能源和環(huán)保壓力的促進下，太陽能光伏技術(shù)已逐步成為國際社會走向可持續(xù)發(fā)展道路的首選技術(shù)之一。對于幾千瓦以下的小型發(fā)電系統(tǒng)，采用太陽能光伏發(fā)電是最為理想的。而 BIPV 的并網(wǎng)發(fā)電已成為近年來光伏應(yīng)用的主要方向和熱點。聯(lián)合國能源機構(gòu)最近發(fā)布的調(diào)查報告顯示，光伏建筑一體化（ BIPV）將成為 21 世紀的市場熱點，太陽能建筑業(yè)將是 21世紀最重要的新興產(chǎn)業(yè)之一 。 光伏與建筑一體化應(yīng)用技術(shù)可以利用太陽能這種巨大的可再生能源來產(chǎn)生電力，又可以作為多功能建筑材料構(gòu)成實際的建筑構(gòu)材，為建筑提供 遮陽、通風(fēng)等附加功能。 如表 所示。 表 光伏與建筑一體化附加功能 一體化形式 附加功能 屋頂平行安裝 保溫隔熱、通風(fēng)屋頂 墻體結(jié)合安裝 有效降低建筑墻體溫度，減少空調(diào)冷負荷 光伏幕墻 具有遮陽作用，節(jié)省建筑面積 光伏遮陽板 具有遮陽作用 太陽能瓦 綜合使用材料，節(jié)約成本 采光頂 采光照明 4 第 2 章 新余市的地理情況及基本氣象 新余市的基 本氣象 ①氣溫：年平均氣溫 ℃。 7月份全年最熱時期 ,極端最高氣溫 ℃ ,月平均氣溫 ℃ ； 1 月份全年最冷時期，極端最低氣溫－ ℃ ,月平均氣溫 ℃ 。 ② 降雨量：降水豐沛，年平均降水量 左右，月平均降水量，屬于全國多雨地區(qū)。 ③ 風(fēng)速：根據(jù)不完全統(tǒng)計，歷年平均風(fēng)速 20 米／秒 ④濕度：年平均相對濕度 80％ ⑤地溫：年平均地溫 ℃ ⑥日照時數(shù)：歷年平均日照時數(shù) 小 時，日平均 5 個小時 新余市歷年平均基本氣象資料如表