与建筑结合的光伏发电技术与工程

本文由俸天承运贡献pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。专题ＳｐｅｃｉａｌＳｕｂｊｅｃｔ专题文章之八与建筑结合的光伏发电技术与工程北京市计科能源新技术开发公司摘要王斯成与建筑结合的光伏发电ＢＩＶ）（Ｐ是光伏发电的重要应用形式，近年来在世界上发展很快，也是今后光伏市场的重点。本文详细介绍了ＢＩＶ的基本概念、Ｐ安装形式、技术要求和注意事项，结合具体案例对ＢＩＶ进行了技术经济分析，Ｐ环境效益评估，寿命期财务分析和合理的上网电价测算。关键词ＢＩＶＰ技术现状工程实例０引言３、采用普通太阳电池组件，安装在平屋顶的建筑材料之上。据统计，近几年世界光伏并网发电是光伏市场的主流，发展迅速，国际能源机构ＩＡ）（Ｅ已将太阳能光伏建筑ＢＩＶ）（Ｐ列入任务（Ｔａｓｋ７）作为专项进行研究。根据ＩＡ２００５年的年７，Ｅ度报告，截止到２００５年底，Ａ成员国不含中国）ＩＥ（光伏发电总安装量为３６９６．Ｗ，占全世界累计安装量的８５．，８Ｍ４％其中并网发电安装量是３１８３．３２５ＭＷ，８６．；占１％离网发电安装量是５１３．４７５ＭＷ，仅占１３．。９％与建筑结合的并网发电ＢＩＶ）（Ｐ将是今后若干年内光伏发电最重要的市场，应当引起足够的重视。１发展ＢＩＰＶ的原因４、采用特殊的太阳电池组件，作为建筑材料安装在平屋顶上。５、采用普通或特殊太阳电池组件，作为幕墙安装在南立面上。６、采用特殊的太阳电池组件，作为建筑幕墙安装在南立面上。７、采用特殊的太阳电池组件，作为天窗材料安装在天窗上。（１）建筑能耗大约占社会总能耗的５０％，光伏与建筑结合可以有效地减少建筑物对常规能源的消耗；（２）光伏与建筑结合可就地安装，就地发电，就地上网，不需要另外架设输电线路；（３）光伏与建筑结合，安装在屋顶或屋面上，不需要额外占地，节省了土地资源；（４）光伏发电属于半导体固态发电，可靠性高，几乎无需维护，服务期长达２０￣３０年，一次投资，多年受益；（５）光伏发电没有噪声，没有排放，不消耗任何燃料，也不需要水，安装在城市屋顶上，不会给人们的生活带来不便。２ＢＩＰＶ的建筑形式光伏与建筑结合有如下几种形式：１、采用普通太阳电池组件，安装在倾斜屋顶的建筑材料之上。８、采用普通或特殊太阳电池组件，作为遮阳板安装在建筑上。３ＢＩＰＶ专用太阳电池组件太阳电池与建筑相结合不同于单独作为发电装置使用，作为建筑的一部分，除了发电，还要考虑其它的功能，如使室内与室外隔离；防雨；抗风；隔热；隔噪音；遮阳；美观；能够作为建筑材料供建筑设计师选择等。普通的太阳电池组件结构如图１所示。２、采用特殊的太阳电池组件，作为建筑材料安装在倾斜屋顶上。图１普通太阳电池组件结构５０新闻热线：０１０）（６８６３５２０３Ｅ－ｍａｉｌ：[e-mail]专题为了与建筑结合和安装的方便，要么是将太阳电池制作成太阳电池瓦见图２）要么是制作专用托架或导轨见图（，（３）为了便于安装，。与建筑结合的太阳电池常常制作成无边框组件见图４）而且接线盒一般安装在组件侧面，（，而不是像普通组件那样安装在背面。蚀绒面的办法，但可以在蒸镀减反射膜的时候加入一些微量元素，来改变太阳电池表面的颜色，可以变成黄色、粉红色、淡绿色等多种颜色。对于非晶硅太阳电池，其本色已经同茶色玻璃的颜色一样，很适合做玻璃幕墙和天窗玻璃。４．２透光的要求当太阳电池用作天窗、遮阳板和幕墙时，对于它的透光性就有了一定的要求。一般来讲，晶体硅太阳电池本身是不透光的，当需要透光时，只能将组件用双层玻璃封装，通过调整电池片之间的空隙来调整透光量。由于电池片本身不透光，作为玻璃幕墙或天窗时其投影呈现不均匀的斑状。晶体硅太阳电池也可以做成透光型，即在晶体硅太阳电池上打上很多细小的孔，但是制作工艺复杂，成本昂贵，目前还图２荷兰Ｌａｆａｒｇｅ公司制作的太阳电池瓦没有达到商业化的程度。非晶硅太阳电池可以制作成茶色玻璃一样的效果，透光效果好，投影也十分均匀柔和。如果是将太阳电池用作玻璃幕墙和天窗，选非晶硅太阳电池更为适合。４．３尺寸和形状的要求因为太阳电池要与建筑结合，在一些特殊应用场合会对太阳电池组件的形状提出要求，不再只是常规的方形。如圆形图３太阳电池导轨安装和专用托架屋顶要求太阳电池呈圆带状，带有斜边的建筑要求太阳电池组件也要有斜边，拱形屋顶要求太阳电池组件能够有一定的弯曲度等等。５５．１开展ＢＩＰＶ应当注意的一些问题太阳电池安装的朝向太阳电池与建筑相结合有时不能自由选择安装的朝向，不同朝向的太阳电池的发电量是不同的，不能按照常规方法进行发电量计算。可以采用专用设计软件，ＲｅｔＳｃｒｅｅｎ，如计算特定地点不同朝向的光伏发电电量。图５展示的是德国对不同朝向太阳电池的发电量的对图４与建筑结合的特殊无边框太阳电池组件比注：不同地点和不同气（候条件下，不同朝向发电量的比例是不一样的）。４４．１ＢＩＰＶ对太阳电池提出的一些特殊要求颜色的要求当太阳电池作为南立面的幕墙或天窗时，就会对太阳电５．２太阳电池的遮挡太阳电池与建筑相结（假定向南倾斜纬度角安装的太阳电池发电量为１００）池的颜色提出要求。对于单晶硅电池，可以用腐蚀绒面的办法将其表面变成黑色，安装在屋顶或南立面显得庄重，而且基本不反光，没有光污染的问题。对于多晶硅太阳电池，不能采用腐合，有时也不可避免地会受到遮挡。遮挡对于晶体图５太阳电池不同朝向的相对发电量５１订阅本刊请拨：０１０－８８６８１８４３转８０２７专题ＳｐｅｃｉａｌＳｕｂｊｅｃｔ硅太阳电池的发电量影响很大，对于非晶硅的影响会小得多。一块晶体硅太阳电池组件被遮挡了１／的面积，功率损失将１０达到５０％；而非晶硅受到同样的遮挡，功率损失只有１０％。如果太阳电池不可避免会被遮挡，应当尽量选用非晶硅太阳电池。５．３太阳电池的温升和通风太阳电池与建筑相结合还应当注意太阳电池的通风设计，以避免太阳电池温度过高造成发电效率降低晶体硅太阳电池（的结温超过２５℃时，每升高１℃功率损失大约４‰）。６ＢＩＰＶ的电气连接方式光伏发电的成本很高，为了消除高成本的障碍，必须有补贴政策的支持。当前国际上比较普遍的做法有２种，第一种是“上网电价”政策，主要在德国、西班牙、意大利等欧洲国家实施，其特点是电力公司以合理的上网电价全额收购并网光伏发电系统的上网电量，上网电价比常规电价高８￣１０倍德国（平均０．欧元／ｈ，５５ｋＷ西班牙平均０．欧元／ｈ）而用户３８ｋＷ，用电则按照常规电价大约０．（０５￣０．欧元／ｈ）支付电０７ｋＷ费。由于光伏发电补偿电价不同于用户的用电电价，所以采用双表制，一块表记录太阳电池馈入电网的电量，另一块记录用户的用电量。项目的初投资由开发商承担，开发商通过向电力公司出售光伏电量收回成本并赢得利润。这种情况下，光伏发电的并网点应当设在电网侧，在用户电表之前。“上网电价”电气接线方式如图６所示。８Ｄ＝图７“初投资补贴”“净电表”加计量政策下ＢＩＶ的电气连接方式Ｐ７防止太阳电池被遮挡的计算太阳电池如果被遮挡，将会影响其发电量。当光伏电站功率较大，需要前后排布太阳电池方阵，或当太阳电池方阵附近有高大建筑物或树木的情况下，需要计算建筑物或前排方阵的阴影，以确定方阵间的距离或太阳电池方阵与建筑物的距离。一般确定原则：冬至当天早９∶下午３∶太阳电池方００～００阵不应被遮挡。计算公式如下：０．７０７Ｈｔａｎ!（０．ａｒｃｓｉｎ６４８ｃｏｓφ－０．３９９ｓｉ）ｎφ光伏方阵间距或可能遮挡物与方阵底边垂直距离应不小于Ｄ。φ：（在北半球为正、纬度南半球为负）北京为４０°，；Ｈ：光伏方阵阵列或遮挡物与可能被遮挡组件底边高度差。ＢＩＰＶ设计案例可再生能源法的实施需要测算光伏发电的上网电价，上网电价的高低取决于光伏发电的协调成本、当地太阳能资源、图６“上网电价”政策下ＢＩＰＶ的电气连接方式自有资金与贷款比例、贷款利息、自有资金回报率、有无政府补贴等多种因素。下面就上海１００ｋＷ的ＢＩＶ案例进行分Ｐ析。案例的相关条件如下：（１）ＢＩＶ类型：Ｐ并网光伏发电系统；（２）系统功率：１００ｋＷ；（３）建设地点：上海；国际上流行的另外一种鼓励政策是初投资补贴”“净“加电表”计量，这种政策的特点是政府按照一定比例从初投资上给予补贴，电力公司并不以高电价收购光伏电量，但允许光伏电量抵消电网电量，自发自用，用户按照用户电表的净计量“值”缴纳电费。这种情况下，光伏发电的并网点应当设在负载侧，在用户电表之后，见图７。（４）年发电量：１２４ＭＷｈ；１０７．（５）初投资：万元；６５１（６）周期性投入：１５年更新一次逆变器；每（７）贷款比例：７０％；（８）贷款利率：５％；８．（９）所得税：不考虑。５２新闻热线：０１０）（６８６３５２０３Ｅ－ｍａｉｌ：[e-mail]专题８．１上海的太阳能资源８．４系统的环境效益分析假设太阳能光伏发电替代的是火力发电，则年发电量为１０７．１２ＭＷｈ条件下年减排温室气体１１４．５ｔ。８．５太阳电池方阵面上的辐射量比水平面多４．，８％平均日辐ｍｄ射量为３．５６ｋＷｈ／２／ｍｄ。比全国平均值４ｋＷｈ／２／要少。８．２系统设计和发电量计算系统的财务分析和上网电价测算在初投资６．万元／、５１ｋＷ没有国家拨款、贷款７０％情况８．３系统的初投资下，在保证自有资金回报率１０％时，上海ＢＩＶ项目合理的上Ｐ网电价测算为５元／ｈ。ｋＷ９结语（１）与建筑结合的光伏发电在今后若干年都是发展重点，可以有效地起到城市电力调峰和减少温室气体排放的作用；（２）由于光伏发电成本很高，还不可能达到商业化，必须依靠政策杠杆才能得到发展，最为有效的是上网电价”“政策；（３）中国可再生能源法”“已于２００６年１月１日生效，但是还没有得到有效实施，必须认真落实才能真正发挥作用。光源阳能５３订阅本刊请拨：０１０－８８６８１８４３转８０２７1本文由俸天承运贡献pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。专题ＳｐｅｃｉａｌＳｕｂｊｅｃｔ专题文章之八与建筑结合的光伏发电技术与工程北京市计科能源新技术开发公司摘要王斯成与建筑结合的光伏发电ＢＩＶ）（Ｐ是光伏发电的重要应用形式，近年来在世界上发展很快，也是今后光伏市场的重点。本文详细介绍了ＢＩＶ的基本概念、Ｐ安装形式、技术要求和注意事项，结合具体案例对ＢＩＶ进行了技术经济分析，Ｐ环境效益评估，寿命期财务分析和合理的上网电价测算。关键词ＢＩＶＰ技术现状工程实例０引言３、采用普通太阳电池组件，安装在平屋顶的建筑材料之上。据统计，近几年世界光伏并网发电是光伏市场的主流，发展迅速，国际能源机构ＩＡ）（Ｅ已将太阳能光伏建筑ＢＩＶ）（Ｐ列入任务（Ｔａｓｋ７）作为专项进行研究。根据ＩＡ２００５年的年７，Ｅ度报告，截止到２００５年底，Ａ成员国不含中国）ＩＥ（光伏发电总安装量为３６９６．Ｗ，占全世界累计安装量的８５．，８Ｍ４％其中并网发电安装量是３１８３．３２５ＭＷ，８６．；占１％离网发电安装量是５１３．４７５ＭＷ，仅占１３．。９％与建筑结合的并网发电ＢＩＶ）（Ｐ将是今后若干年内光伏发电最重要的市场，应当引起足够的重视。１发展ＢＩＰＶ的原因４、采用特殊的太阳电池组件，作为建筑材料安装在平屋顶上。５、采用普通或特殊太阳电池组件，作为幕墙安装在南立面上。６、采用特殊的太阳电池组件，作为建筑幕墙安装在南立面上。７、采用特殊的太阳电池组件，作为天窗材料安装在天窗上。（１）建筑能耗大约占社会总能耗的５０％，光伏与建筑结合可以有效地减少建筑物对常规能源的消耗；（２）光伏与建筑结合可就地安装，就地发电，就地上网，不需要另外架设输电线路；（３）光伏与建筑结合，安装在屋顶或屋面上，不需要额外占地，节省了土地资源；（４）光伏发电属于半导体固态发电，可靠性高，几乎无需维护，服务期长达２０￣３０年，一次投资，多年受益；（５）光伏发电没有噪声，没有排放，不消耗任何燃料，也不需要水，安装在城市屋顶上，不会给人们的生活带来不便。２ＢＩＰＶ的建筑形式光伏与建筑结合有如下几种形式：１、采用普通太阳电池组件，安装在倾斜屋顶的建筑