【正文】 新能源，一種未來常規(guī)能源的替代品，尤其受到人們的重視。太陽能的直接應(yīng)用主要有光熱轉(zhuǎn)換、光電轉(zhuǎn)換和光化學(xué)轉(zhuǎn)換三種形式，光電轉(zhuǎn)換（即光伏技術(shù)）是最有發(fā)展前途的一種。 第 25 頁 共 221 頁 光伏逆變電源系統(tǒng)的設(shè)計 隨著能源消費的增長、日益惡化的生態(tài)環(huán)境和人類環(huán)保意 識的提高，世界各國都在積極尋找一種可持續(xù)發(fā)展且無污染的新能源。 4 結(jié)束語 BIPV 建筑設(shè)計應(yīng)把建筑的安全性放到第一位，在保證安全的前提下再來考慮優(yōu)化系統(tǒng)多發(fā)電。如果連接器的防水性能不好，這可能會導(dǎo)致大樓帶電。 建議選擇著名國際品 牌的連接器；有同事做過對比實驗。但在 BIPV 系統(tǒng)中，我們建議使用光伏專用電線：雙層交聯(lián)聚乙烯浸錫銅線。BIPV 建筑系統(tǒng)中的連接線大多都在幕墻立柱、橫梁等密閉結(jié)構(gòu)中，其溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通光伏系統(tǒng)電線所處的環(huán)境溫度，這對 BIPV 建筑系統(tǒng)中電線的要求也高很多。盼望國內(nèi)光伏組件生產(chǎn)商盡快掌握 PVB 封裝技術(shù)。 Schott和 Schuco 現(xiàn)在已經(jīng)有 PVB 封裝的光伏組件，國內(nèi)還沒有廠家掌握這種技術(shù)。 光伏系統(tǒng)壽命問題 普通光伏組件封裝用的膠一般為 EVA，由于 EVA 的抗老化性能不 強、使用壽命達不到 50 年，不能與建筑同壽命。一般 BIPV 組件安裝高度較高、安裝空間較小。但在 BIPV 組件中，要考慮到室內(nèi)的采光要求，這時要調(diào)整電池片間距到 25mm 左右，使組件的透光率在 30％左右?；蛘卟捎媚喜４髲B一樣的雙層外循環(huán)系統(tǒng)的幕墻形式。這時的光伏組件作為BIPV 組件來使用往往會將大量的熱量帶入室內(nèi)，造成耗能和節(jié)能相矛盾的情況，同時也不能滿足建筑的隔 音要求。另外，還可以將少數(shù)邊角上的電池片不連接入電路，以滿足電學(xué)要求。 普通光伏組件的連接線一般外露在組件下方， BIPV 建筑中光伏組件的連接線要求全部隱藏在幕墻結(jié)構(gòu)中。但普通光伏組件的接線盒一般粘在電池板背面，接線盒較大，很容易破壞建筑物的整體協(xié)調(diào)感，通常不為建筑師所接受，因 此 BIPV 建筑中要求將接線盒省去或隱藏起來，這時的旁路二極管沒有了接線盒的保護，要考慮采用其他方法來保護它，需要將旁路二極管和連接線隱藏在幕墻結(jié)構(gòu)中。同時為了節(jié)約成本，電池板背面的玻璃可以采用普通光面鋼化玻璃。但普通光伏組件所用的玻璃大多為布紋超白鋼化玻璃，其布紋具有磨砂玻璃阻擋視線的作用。 南玻大廈外循環(huán)式雙層幕墻采用的組件就是兩塊 6mm 厚的鋼化超白玻璃夾膠而成的光伏組件，這是通過嚴(yán)格的力學(xué) 計算 得到的結(jié)果。例如尺寸為 1200mm530mm 的普通光伏組件一般采用 金邊框就能達到使用要求。 3 BIPV 建筑設(shè)計中需注意的幾個問題 光伏組件的力學(xué)性能 作為普通光伏組件，只要通過 IEC61215 的檢測，滿足抗 130km/h(2， 400Pa)風(fēng)壓和抗 25mm 直徑冰雹 23m/s 的沖擊的要求。在建造 BAPV 系統(tǒng)前，首先要考慮建筑的結(jié)構(gòu)受力問題、以及對建筑風(fēng)格的影響等問題，并不是所有建筑都適合建造 BAPV 系統(tǒng)。在此 BAPV 建筑中采用的是普通太陽電池組件，太陽電池組件通過支架安裝在原先建好的屋頂上。此建筑的太陽電池板是建筑圍護結(jié)構(gòu)的一部分，其既可以遮風(fēng)擋雨，又可以發(fā)電，同時又起到 了遮陽的作用。 圖 2為深圳南玻幕墻及光伏工程有限公司建造的南玻光伏建筑一體化建筑。兩種系統(tǒng)的實例請見圖 3。 BIPV 即 Building Integrated PV， PV 即 Photovoltaic。光伏建筑一體化建筑是光伏應(yīng)用形式中最接近人類生活的一種，其效果的好壞將直接影響到人們對光伏產(chǎn)品的映像。著重討論了光伏建筑一體化設(shè)計中需要注意的幾個問題，以供 參考 。 充分利用好國家的各種優(yōu)惠政策，加快光伏新型幕墻的發(fā)展，符合我國節(jié)能減排的社會責(zé)任要求。光伏發(fā)電不消耗化石能源資源和水資源不產(chǎn)生污染，也役有溫室氣體排放。 第 17 頁 共 221 頁 第 18 頁 共 221 頁 第 19 頁 共 221 頁 BIPV 的應(yīng)用情況 第 20 頁 共 221 頁 太陽能是我國分布最廣的可再生能源資源。從采集到的數(shù)據(jù)可以看出該電站發(fā)電效率隨著太陽輻照的強度的增加而提高，也隨著當(dāng)?shù)?、?dāng)天的天氣情況的變化而變化。電壓變化在士 5%以內(nèi)，頻率變化在正負(fù) %以內(nèi) 。經(jīng)過系統(tǒng)轉(zhuǎn)正常送電至用戶端從 7:35－ 18:50累計11小時 15 分 。 第 15 頁 共 221 頁 光伏采光頂電站從建成日起，到目前為止，運行平穩(wěn)，各項工作參數(shù)均正常，能夠達到預(yù)定的目的。 第 14 頁 共 221 頁 光伏幕墻電氣系統(tǒng)須達到的要求 : 電氣的配置須符合 GII5030 GII50168,GR50169 標(biāo)準(zhǔn)的要求。這樣既保證了組件連接密封性達到 IP65 的防水要求，又不影響幕墻屋頂視覺外觀，這是一種比較完善的組合結(jié)構(gòu)。組件的申、并聯(lián)電纜從隱框結(jié)構(gòu)幕墻骨架的鋁型材的外側(cè)面或上下側(cè)面白洲曹走線并匯急到各個單元的接線匯流盒配套旁路二極管和防反充二極管，最后各個匯流盒匯總到直流柜完成直流電的輸人。 : 作用于雙玻璃光伏組件上的風(fēng)荷載和地震作用可按下列公式分配到兩片玻璃上 : 第 13 頁 共 221 頁 系統(tǒng)設(shè)計時，考慮到安全、密封性能、便于維修的實際情況，將雙玻璃光伏組件設(shè)計成隱框安裝型式是很好的一種組合形式。帶蓄能的獨立電網(wǎng)系統(tǒng)具有應(yīng)急發(fā)電功能。其發(fā)電系統(tǒng)有獨立電網(wǎng)系統(tǒng)和并網(wǎng)系統(tǒng)以及帶蓄能的獨立電網(wǎng)系統(tǒng)等形式進行設(shè)計配置于光伏建筑一體化中。設(shè)計時 ，將外裝飾與幕墻結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)結(jié)合，使光伏建筑一體化更富有生機，更能體 現(xiàn)現(xiàn)代建筑的環(huán)保綠色設(shè)計理念。光伏采光頂采用橫隱豎明的結(jié)構(gòu)形式，更便于屋面的排水。 光伏 建筑一體化在應(yīng)用中，也應(yīng)考慮陰雨天對室內(nèi)側(cè)光線的影響，可以從組件的透光率，設(shè)計在 10%一 50%不等，通過組件中晶體硅電池片的排列間隔，而達到合適的透光率。光伏幕墻在設(shè)計時，還須考慮風(fēng)壓，抗震，風(fēng)荷載所處的標(biāo)高以及密封性能的問題，選擇合適的安裝角度和方向。 光伏建筑一體化在設(shè)計時，通常將建筑物所在當(dāng)?shù)氐慕?jīng)緯度，結(jié)合當(dāng)?shù)貧庀蠊记闆r，尋找日照發(fā)電最佳角度。其二，作為幕墻公司，他們對光伏發(fā)電的應(yīng)用概念較為模糊，也沒有做更深層次的研究。這其中第 12 頁 共 221 頁 有二方面原因。 我國生產(chǎn)的光伏組件占世界較大的份額，國內(nèi)也有一些光伏電站的示例。有許多建筑外型給人一種耳目一新的全新視角。 新型幕墻光伏建筑一體化 (光伏建筑一體化 )現(xiàn)狀 BIPV(光伏建筑一體化 )的說法，最早起源于外國，由于其在太陽能的利用技術(shù)方面，有著深厚的歷史技術(shù)底蘊， 尤其突出體現(xiàn)于 BIPV 普遍用于幕墻建筑結(jié)構(gòu)。 可以預(yù)計，光伏與建筑相結(jié)合是未來光伏應(yīng)用中最重要的領(lǐng)域之一，其發(fā)展前景十分廣闊，并且有著巨大的市場潛力。未雨綢繆，在實際建筑施工中應(yīng)當(dāng)預(yù)留光伏陣列的鋪設(shè)裝置；在綜合布線系統(tǒng)（ＰＤＳ）中，應(yīng)當(dāng)預(yù)設(shè)光伏設(shè)備的接入端口和線路匣，為以后光伏組件與樓宇設(shè)備的結(jié)合作準(zhǔn)備。對于ＢＩＰＶ系統(tǒng)，其本質(zhì)上是屬于樓宇設(shè)備的范疇，但在目前關(guān)于ＢＡＳ的資料文獻中還沒有被納入其中。除了在屋頂安裝光伏電池板外，已推出了 把光伏電池裝在瓦片內(nèi)的產(chǎn)品。在光伏系統(tǒng)方面，目前已開發(fā)出帶微型逆變器的光伏組件，這將給光伏系統(tǒng)安裝及與建筑集成帶來革命性的變化。 有資料對１９８４～１９９４年間的光伏需求進行了統(tǒng)計 ?并對到２０１０年可以安裝ＰＶ的容量進行了預(yù)測。在世界銀行捐贈及雙邊第 11 頁 共 221 頁 或多邊技術(shù)合作的支持下，預(yù)計我國光伏市場年銷售量將以２０％的年增長速度發(fā)展，到2021年可望超過１０ＭＷ。隨著光伏發(fā)電領(lǐng)域的轉(zhuǎn)變，我國的ＢＩＰＶ系統(tǒng)的研究與開發(fā)已取得了很大的發(fā)展。 ５．中國 中國的太陽能 光伏技術(shù)也具有了一定的規(guī)模。并且，政府正在組織一些研究和生產(chǎn)機構(gòu)開展光伏器件與建筑相結(jié)合的研究開發(fā)。在發(fā)展中國家，印度的光伏產(chǎn)業(yè)及應(yīng)用市場居領(lǐng)先地位；據(jù)報道，目前已成為繼美國之后的第二大單晶硅太陽能電池生產(chǎn)國。 目前世界上最大的太陽能屋頂光伏系統(tǒng)安裝在新慕尼黑貿(mào)易展覽中心。 ３．德國 １９９０年首先開始實施 “ 一千屋頂計劃 ” ，在私人住宅屋頂上推廣容量為１～５ ｋＷＰ的戶用聯(lián)網(wǎng)光伏系統(tǒng)。該計劃使日本成為該年度世界最大的光伏組件市常日本政府計劃到2021年安裝４００ ＭＷ、2021年安裝４６００ＭＷ光伏發(fā)電系統(tǒng)。以上光伏組件已安裝在三洋電氣公司、Ｆｓｕｋａｓａ電力公司等辦公樓建筑物上。三洋電氣公司還推出了半透明和不透明的非晶硅玻璃組件，用于商業(yè)建筑物的垂直幕墻。２０世紀(jì)９０年代，政府資助一些大學(xué)、研究所和公司進行開發(fā)研究。為此，１９９８財政年度美國政府的光伏研究經(jīng)費增加了３０％。 １．美國 １９９３年６月，美國能源部和國立再生能源實驗室簽定五年合同，實施 “ ＰＶ：ＢＯＮＵＳ ” 計劃，耗資２５００萬美元發(fā)展與建筑相結(jié)合的光伏產(chǎn)品，即建筑幕墻光伏器件和大型屋頂光伏組件等。 近年來，世界光伏市場發(fā)生了很大變化：由過去的農(nóng)村獨立運行（提水、照明等）和通訊設(shè)備、衛(wèi)生保艦導(dǎo)航浮標(biāo)等領(lǐng)域轉(zhuǎn)向并網(wǎng)發(fā)電和與建筑物結(jié)合的常規(guī)供電；開始由作為補充性能源逐步向替代性 能源過渡。聯(lián)合國能源機構(gòu)最近發(fā)布的調(diào)查報告顯示，ＢＩＰＶ將成為２１世紀(jì)的市場熱點，太陽能建筑業(yè)將是２１世紀(jì)最重要的新興產(chǎn)業(yè)之一。光伏（ＰＶ）技術(shù)除 傳統(tǒng)的單獨用戶及特殊領(lǐng)域應(yīng)用外，正在向高水平和大規(guī)模方向發(fā)展。 用光伏器件代替部分建材，在將來隨著應(yīng)用面的擴大，光伏組件的生產(chǎn)規(guī)模也隨之增大，則可從規(guī)模效益上降低光伏組件的成本，有利于光伏產(chǎn)品的推廣應(yīng)用，所以存在著巨大的潛在市常 二、ＢＩＰＶ系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 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可持續(xù)發(fā)展道路的首選技術(shù)之一。若是用于窗戶、天窗等，則必須能夠透光，就是說既可發(fā)電又可采光。目前已經(jīng)研制出大尺度的彩色光伏模塊，可以實現(xiàn)以上目的，還可使建筑外觀更具魅力。如果用光伏器件代替部分建材，即用光伏組件來做建筑物的屋頂、外墻和窗戶，這樣既可用做建材也可用以發(fā)電，可謂物盡其美。 ２．建筑與光伏器件相結(jié)合 建筑與光伏的進一步結(jié)合是將光伏器 件與建筑材料集成化。 １．建筑與光伏系統(tǒng)相結(jié)合 把封裝好的的光伏組件（平板或曲面板）安裝在居民住宅或建筑物的屋頂上，再與逆變器、蓄電池、控制器、負(fù)載等裝置相聯(lián)。進入９０年代后，隨著常規(guī)能源的日益枯竭而引起的發(fā)電成本上升和人們環(huán)境意識的日益增強，一些國家紛紛開始實施、推廣ＢＩＰＶ系統(tǒng)。當(dāng)一個ＢＩＰＶ系統(tǒng)參與并網(wǎng)時，則不需蓄電池，但需有與電網(wǎng)的聯(lián)入裝置。ＢＩＰＶ系統(tǒng)一般由光伏陣列（電池板）、墻面（屋頂）和冷卻空氣流道、支架等組成。 光伏 —— 建筑一體化（ＢＩＰＶ）提出了 “ 建筑物產(chǎn)生能源 ” 的新概念，即建筑物與光伏發(fā)電的集成化，在建筑物的外圍護結(jié)構(gòu)表面上布設(shè)光伏陣列產(chǎn)生電力。前者將對現(xiàn)代建筑的發(fā)展產(chǎn)生重大的影響。太陽光伏發(fā)電是到目前為止最長壽、最清潔的發(fā)電技術(shù)。 總之，光伏與建筑集成的 BIPV 產(chǎn)品作為龐大的建筑市場和潛力巨大的光伏市場兩者的結(jié)合點，必將存在著無限廣闊的發(fā)展前景。就在去年 12 月份召開的 2021 上海市金屬學(xué)會年會上，太陽能電池專家殷秒廷透露，為配合世博會的召 開和應(yīng)對能源的緊缺，上海正在籌備一項名為 “ 十萬屋頂計劃 ”的工程即在上海十萬戶家庭的房頂上安裝太陽能發(fā)電裝置，屆時上海的 “ 十萬屋頂計劃 ” 將為我國的太陽能源發(fā)展起到表率作用。悉尼奧運會是迄今為止最 “ 綠 ” 的一屆奧運會。到 21 世紀(jì)中也，陽光發(fā)電量將占世界總發(fā)電量的 15%~20%，超過核能，成為人類的基本能源之一。歐盟可再生能源白皮書和 “ 起飛運動 ” 是歐洲 太陽光發(fā)電的里程第 8 頁 共 221 頁 碑；德國政府的 “ 十萬個光伏屋頂計劃 ” 和德國新的 “ 可再生能源法 ” 保證私人的太陽光發(fā)電系統(tǒng)用不完的電，可以上電力網(wǎng)賣給國家電力公司；美國政府的“ 克林頓總統(tǒng)百萬太陽光發(fā)電屋頂計劃 ” 即在 2021 年前將要為 100 萬個美國家庭的每一戶安裝 3~5KW 太陽光發(fā)電屋頂；日本政府在 “ 陽光規(guī)劃 ” 執(zhí)行后， 2021年又推出《新陽光規(guī)劃》，對光伏屋頂系統(tǒng)實行強有力的補貼政策，使居民光伏屋頂系統(tǒng)最近 5 年平均年增產(chǎn)率為 %，成為目前世界光伏發(fā)電的最大市場[8]。這方面還有待制作工藝的進一步提高。而對于本身不透光的晶體硅太 陽電池，需要透光時只能將組件用雙層玻璃封裝，通過調(diào)整電池片之間的空隙來調(diào)整透光量。 2）透光要求 當(dāng)太陽電池用作天窗、遮陽板和幕墻時，對于它的透光性有一定要求。 BIPV 對太陽電池的特殊要求 [10] 1） 顏色方面 當(dāng)