太陽能光伏建筑一體化的研究設(shè)計(jì)

1、太陽能光伏建筑一體化的研究設(shè)計(jì) 【摘 要】本文介紹了關(guān)于太陽能光伏建筑一體化的研究設(shè)計(jì)，從我國(guó)發(fā)展光伏建筑一體化的現(xiàn)狀，討論了光伏建筑一體化的設(shè)計(jì)要素，并依據(jù)相關(guān)的規(guī)范，探討研究設(shè)計(jì)中的有關(guān)事項(xiàng)，為我國(guó)太陽能光伏建筑一體化的發(fā)展前景提供更好的條件。 【關(guān)鍵詞】太陽能；光伏建筑一體化；研究設(shè)計(jì)；孤島效應(yīng) 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，全球的能源也在日益的短缺中，故此我國(guó)也更加注重再生能源的開發(fā)。因此，太陽能光伏建筑一體化也應(yīng)運(yùn)而生，它不僅是一種新能源的利用方式，更是直接把太陽能對(duì)建筑的輻射能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電方式，不僅可以滿足該建筑的用電需求，還是節(jié)約能源的好辦法。以下本篇來就來研究太陽能光伏建筑一體化

2、的設(shè)計(jì)方法。 1.太陽能光伏建筑一體化原理和發(fā)展前景 1.1光伏建筑一體化的設(shè)計(jì)原理 太陽能光伏建筑一體化其實(shí)就是一個(gè)發(fā)電系統(tǒng)，其原理也就是將光伏電池（太陽能電池）安裝在建筑物中或是與建筑物相結(jié)合的方式，從而會(huì)產(chǎn)生光電效應(yīng)，此時(shí)就可以直接將太陽能的可再生輻射能源直接轉(zhuǎn)化成電能，電能再經(jīng)過配套的逆變控制器轉(zhuǎn)換，從而使這種發(fā)電方式產(chǎn)生的電能可以直接滿足該建筑的用電量。當(dāng)然，如果用電量富余的情況下，還可以將其送給市政電網(wǎng)中，以此來滿足對(duì)于可再生電能的開發(fā)和利用。 1.2光伏建筑一體化系統(tǒng)的發(fā)展前景 光伏建筑一體化系統(tǒng)不僅能提高經(jīng)濟(jì)效益，還能實(shí)現(xiàn)低碳、環(huán)保、綠色、可持續(xù)發(fā)展的社會(huì)理念，對(duì)于部分電量短缺

3、的地區(qū)也是很有益處的，還可以提高我國(guó)的電力水平。在建筑物的外圍使用光伏發(fā)電的一體化系統(tǒng)，設(shè)置光伏陣列來產(chǎn)生電力，不僅可以滿足建筑的用電需求，還可以增加建筑的經(jīng)濟(jì)效益，帶來更好的經(jīng)濟(jì)收益。在我國(guó)開展光伏建筑一體化的發(fā)電項(xiàng)目，不僅清潔環(huán)保，而且低成本高效益，作為一種新的發(fā)電能源，不僅可以改善我國(guó)目前的用電狀態(tài)，還能減少我國(guó)的資源浪費(fèi)，使得再生的太陽能發(fā)電得到充分的使用，增強(qiáng)我國(guó)的電力開發(fā)水平。 2.太陽能光伏建筑一體化的設(shè)計(jì)需求 2.1光伏建筑一體化的設(shè)計(jì)步驟 在研究太陽能光伏建筑一體化的開發(fā)中，應(yīng)該遵循一定的設(shè)計(jì)步驟，不僅包括對(duì)當(dāng)?shù)刭Y源的可行性研究，還應(yīng)該對(duì)太陽能光伏組件和電池的容量進(jìn)行科學(xué)的判

4、斷和研究計(jì)算，保證光伏建筑一體化在設(shè)計(jì)階段的完整性。其設(shè)計(jì)步驟如下圖所示： 1 確定太陽能電池安裝的可行性 2 計(jì)算太陽能電池的安裝面積 3 計(jì)算所需太陽能電池的容量 4 計(jì)算用戶的用電量 5 系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成 2.2 太陽能光伏建筑一體化建設(shè)中要點(diǎn) 在光伏建筑的一體化設(shè)計(jì)中，應(yīng)該注重與周邊建筑環(huán)境的協(xié)調(diào)，要在保持建筑環(huán)境的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)操作；對(duì)于建筑的光伏發(fā)電設(shè)計(jì)中，還應(yīng)該不影響建筑的結(jié)構(gòu)，而且還要在工程造價(jià)允許的范圍之內(nèi)設(shè)置太陽能電池板；而且，在實(shí)際的施工當(dāng)中，如果太陽能電池的發(fā)電容量小就應(yīng)該結(jié)合逆變器和控制器，使得電量資源得到充分的應(yīng)用。 2.3設(shè)置光伏一體化的建筑位置 在太陽能光伏建筑一體

5、化的建設(shè)中，對(duì)于地點(diǎn)的選擇也有依據(jù)，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際的情況去決定可以鋪設(shè)太陽能電池的數(shù)量，并且還要確定好太陽能電池板的安裝位置。并且還要在不影響建筑美觀的情況下，結(jié)合建筑內(nèi)用電的實(shí)際狀況，計(jì)算出最佳的太陽能電池板數(shù)量，以確保一體化的光伏建筑可以滿足人們的用電需求。 3.光伏建筑中太陽能光伏方陣的設(shè)計(jì)需求 3.1系統(tǒng)中的光伏組件技術(shù) 太陽能光伏方陣中的設(shè)計(jì)中，應(yīng)該考慮到天氣的因素，盡可能的加大光伏方陣的面積，并且還要提高光伏方陣的使用壽命。光伏組件的選擇，應(yīng)該選取壽命在大于20年的組件，并且工作環(huán)境中應(yīng)該經(jīng)受住45度的溫度，光伏組件應(yīng)該以相同顏色，且無外表損傷的方式放置，組件中電池的排列也應(yīng)該整齊無

6、斑，還應(yīng)做好防冰雹、防沙塵等措施。 3.2如何確定太陽能光伏方陣的最佳傾角 在太陽能光伏建筑一體化的設(shè)計(jì)中，應(yīng)該考慮到光伏方陣角度對(duì)光伏系統(tǒng)的影響，太陽輻射的多少直接影響發(fā)電量，故此可以設(shè)置相對(duì)的傾角來提高光伏建筑的發(fā)電率。由于我國(guó)是在北半球，故此可以選擇30度的傾角來進(jìn)行太陽能光伏方陣的安裝，提高一體化光伏建筑的發(fā)電量。 3.3太陽能光伏電路的設(shè)計(jì) 一體化的太陽能光伏建筑發(fā)電系統(tǒng)，就是利用太陽的輻射來進(jìn)行發(fā)電的，因此在設(shè)計(jì)光伏電路的時(shí)候，需要考慮到太陽照射的因素，因此可以設(shè)計(jì)一個(gè)等效電路來實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽能量的連接和轉(zhuǎn)換。具體的電路設(shè)計(jì)如下： 3.4太陽能光伏建筑中電池組件的大小 在太陽能光伏建筑

7、一體化設(shè)計(jì)中，應(yīng)該考慮到電池組件的大小，并參照電池組件的技術(shù)要求來制定設(shè)和系統(tǒng)需求的電池組件規(guī)格，并將其安裝在太陽能的光伏組件中。只有將電池組件的大小設(shè)置成功，才可以提高太陽能光伏建筑的發(fā)電量，提高我國(guó)對(duì)再生能源的利用率。 4.設(shè)計(jì)光伏建筑一體化中的附屬設(shè)施 在光伏建筑一體化的設(shè)計(jì)中，還應(yīng)該對(duì)交流配線系統(tǒng)和直流配線系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控和檢測(cè)，還有確保系統(tǒng)的防雷、以及接地系統(tǒng)的安全，因此對(duì)于系統(tǒng)中的附屬設(shè)施也應(yīng)該有明確的設(shè)計(jì)目標(biāo)才行。 4.1設(shè)計(jì)交、直流配電系統(tǒng) 太陽能光伏建筑一體化設(shè)計(jì)中，交流配電系統(tǒng)的安全也關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，因此可以設(shè)置漏電保護(hù)、電隔離等裝置，方便對(duì)交流配電系統(tǒng)的故障維

8、護(hù)。在光伏建筑一體化中對(duì)于直流配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，使用不同線徑的電纜，用串聯(lián)和并聯(lián)的方式分別滿足電網(wǎng)對(duì)電壓的需求和負(fù)載對(duì)發(fā)電功率的需求，建設(shè)外部環(huán)境對(duì)系統(tǒng)的影響，從而提高光伏建筑一體化發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行安全。 4.2輔助配套設(shè)施的設(shè)計(jì)需求 光伏建筑一體化建設(shè)中，對(duì)于輔助的配套設(shè)施，應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)和選型，不僅要滿足系統(tǒng)的使用需求，還應(yīng)該有體積小、使用簡(jiǎn)便、壽命長(zhǎng)，并具有防雷電、冰霜等一系列惡劣氣象條件，以此來提高用電的安全，并確保光伏建筑一體化系統(tǒng)的安全運(yùn)行。 5.設(shè)計(jì)光伏建筑一體化中逆變控制器 在太陽能光伏建筑一體化中，逆變控制器就是負(fù)責(zé)逆變、保護(hù)與控制的功能，可以將直流電轉(zhuǎn)化為交流電，也可以將交流

9、電的電壓、頻率等同時(shí)進(jìn)行控制，在整個(gè)光伏建筑一體化中還有與防治“孤島效應(yīng)”的功能，保證了光伏系統(tǒng)的安全。 5.1逆變控制器的設(shè)計(jì)需求 在對(duì)逆變控制器的設(shè)計(jì)中，應(yīng)該保證其使用的壽命在20年以上，而且逆變控制器還應(yīng)該滿足光伏方陣的最大使用功率，不管是光照、電壓、溫度怎么變化波動(dòng)，都要確保逆變控制器可以正常運(yùn)行。還需要具有防雷、防短路、防電壓異常的功能，必須確保其對(duì)電流轉(zhuǎn)換率在90%，確保電能質(zhì)量及電網(wǎng)和建筑的安全運(yùn)行。 5.2防孤島效應(yīng)設(shè)計(jì) 在光伏建筑一體化的設(shè)計(jì)中，應(yīng)該做好一切的保護(hù)措施，因此逆變控制器還應(yīng)該有防孤島效應(yīng)的功能。在孤島效應(yīng)發(fā)生時(shí)，應(yīng)該及時(shí)斷開電網(wǎng)，確保光伏建筑一體化發(fā)電系統(tǒng)的安全，減少對(duì)供電質(zhì)量的影響，提高光伏發(fā)電的安全性，為我國(guó)太陽能光伏建筑一體化的建設(shè)提供有力的保障。 6.結(jié)論 由上可知，太陽能光伏建筑一體化不僅是將太陽能充分的利用，更是將發(fā)電產(chǎn)品集成到建筑應(yīng)用上的新技術(shù)，利用太陽能光伏建筑一體化不僅具有經(jīng)濟(jì)效益，還具有能源效益，可以節(jié)省我國(guó)的用電資源，提升我國(guó)對(duì)再生能源利用的形象，值得在實(shí)際的建筑開發(fā)中應(yīng)用推廣。 參考文獻(xiàn)： 1陳維.戶用光伏建筑一體化發(fā)電系統(tǒng)及太陽能半導(dǎo)體照明技術(shù)研究d.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué).2006，（09）. 2田瑋.光伏建筑的性能優(yōu)化及其與城市微氣候的相互影響d.天津大學(xué).2009，（12）. 3單竹杰.