光伏发电系统集成第6章 BIPV 屋顶建筑

ClicktoeditMastertitlestyle1华北电力大学能源工程及自动化教研室《光伏发电系统集成》华北电力大学可再生能源学院能源工程及自动化教研室华北电力大学太阳能中心授课教师：朱红路《光伏发电系统集成》光伏与建筑相结合BIPVClicktoeditMastertitlestyle2华北电力大学能源工程及自动化教研室《光伏发电系统集成》建筑能耗是我国能源消耗的主力军近年来，建筑与房地产业是我国经济增长的火车头之一，但与此同时，建筑能耗也是我国能源消耗的主力军。国家建设部统计报告显示：我国建筑能耗惊人，建造和使用建筑直接、间接消耗的能源占到全社会总能耗的46.7%！单位建筑面积能耗是发达国家的２-３倍！（在新西兰，住宅能耗占国家总能耗的13%，而商业建筑则为9%；在澳大利亚，住宅和商业建筑能耗分别占国家总能耗的12%和8%）《节能中长期专项规划》着重指出：建筑是十一五节能的重点领域之一，建筑节能的重点是严格执行节能设计标准。ClicktoeditMastertitlestyle3华北电力大学能源工程及自动化教研室《光伏发电系统集成》太阳能光伏建筑一体化（BIPV）是解决建筑高能耗的有效途径之一根据国家发改委、国家统计局的统计，我国现有房屋建筑总面积400亿平方米，其中城市可利用屋顶面积8亿平方米，农村可利用屋顶面积32亿平方米，合计可利用屋顶面积40亿平方米。利用我国城乡房屋面积的20%来进行太阳能发电，则能产生80GWp的发电能力，占全国总装机容量的1/4，按全年满功率发电1500小时计算，年发电量可达120TWh，约占全国总发电量的7.3%。ClicktoeditMastertitlestyle4华北电力大学能源工程及自动化教研室《光伏发电系统集成》光伏屋顶与BIPV简单说来，光伏屋顶就是利用安装在建筑物顶部的光伏组件（太阳能电池）将光能转换为电能，供用电器使用。光伏与建筑的结合有如下两种方式，都可以通过逆变器、控制装置等成发电系统。（1）一种是建筑与光伏系统相结合，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。（见下图左）（2）另外一种是建筑与光伏器件相结合，是将光伏器件与建筑材料集成化，即光伏建筑一体化（BIPV），如将太阳能光伏电池制作成光伏玻璃幕墙、太阳能电池瓦、太阳能防水卷材等，集实用与装饰美化为一体，达到节能环保效果，是今后的发展光伏建筑一体化的趋势。（见下图右光伏玻璃屋顶）ClicktoeditMastertitlestyle5华北电力大学能源工程及自动化教研室《光伏发电系统集成》光伏屋顶工程德国柏林中央车站BIPV天窗中国山西纳克BIPV玻璃幕墙ClicktoeditMastertitlestyle6华北电力大学能源工程及自动化教研室《光伏发电系统集成》应用图片ClicktoeditMastertitlestyle7华北电力大学能源工程及自动化教研室《光伏发电系统集成》应用图片曲面屋顶太阳能车库顶板ClicktoeditMastertitlestyle8华北电力大学能源工程及自动化教研室《光伏发电系统集成》光伏与建筑结合的安装方式采用普通太阳电池组件，安装在倾斜屋顶原来的建筑材料上采用特殊太阳电池组件，作为建筑材料安装在倾斜屋顶上采用普通太阳电池组件，安装在平屋顶原来的建筑材料上采用特殊太阳电池组件，作为建筑材料安装在平屋顶上采用普通或特殊太阳电池组件，作为幕墙安装在南立面上采用特殊太阳电池组件，作为建筑幕墙安装在南立面上采用特殊太阳电池组件，作为天窗材料安装在天窗上采用普通或特殊太阳电池组件，作为遮阳板安装在建筑上ClicktoeditMastertitlestyle9华北电力大学能源工程及自动化教研室《光伏发电系统集成》BIPV斜屋顶家庭用BIPV光伏发电屋顶，节省空间，BIPV组件与屋顶的完美集成。三、光伏建筑一体化BIPVClicktoeditMastertitlestyle10华北电力大学能源工程及自动化教研室《光伏发电系统集成》BIPV光伏幕墙光伏幕墙BIPV与玻璃幕墙的和谐融会,达到双重的使用效果.三、光伏建筑一体化BIPVClicktoeditMastertitlestyle11华北电力大学能源工程及自动化教研室《光伏发电系统集成》BIPV采光顶三、光伏建筑一体化BIPVClicktoeditMastertitlestyle12华北电力大学能源工程及自动化教研室《光伏发电系统集成》三、光伏建筑一体化BIPV天窗采光顶，技术与艺术的和谐交融,将光线和室外的景色融入人的生活。ClicktoeditMastertitlestyle13华北电力大学能源工程及自动化教研室《光伏发电系统集成》三、光伏建筑一体化BIPVBIPV遮阳板ClicktoeditMastertitlestyle14华北电力大学能源工程及自动化教研室《光伏发电系统集成》BIPV遮阳板，采光与遮阳的另类时尚，给室内空间一种全新的感觉。三、光伏建筑一体化BIPVClicktoeditMastertitlestyle15华北电力大学能源工程及自动化教研室《光伏发电系统集成》不同类型的太阳电池组件在建筑物上的适用程度太阳电池类型适用性斜屋顶平屋顶墙面窗户遮阳围栏标准组件，有金属框架，表面为玻璃，背面为不透明背板+00－0－标准组件，无金属框架，表面为玻璃，背面为不透明背板+++－+0双层玻璃组件，有一定比例的透明度00++++两面受光太阳电池制作的双层玻璃组件，有一定的透明度000－－+表面玻璃，背面为透明TPT薄膜，有一定比例的透明度－－0+－+配合顾客需要而设计的组件（如不同形状的组件）++++++“+”表示高适用性，“0”表示低适用性，“-”表示不适用ClicktoeditMastertitlestyle16华北电力大学能源工程及自动化教研室《光伏发电系统集成》光伏建筑一体化的优点①与建筑本身结合成为一个整体，不额外占用土地资源。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。有光伏阵列和公共电网共同给负载供应电力，增加了供电的可靠性。③BIPV系统大部分发的是用电高峰时的黄金电，可以大大缓解供电压力，经济和环境效益显著。ClicktoeditMastertitlestyle17华北电力大学能源工程及自动化教研室《光伏发电系统集成》光伏建筑一体化的优点④光伏阵列安装在屋顶和墙壁等外围护结构上，吸收太阳能转化为电能，减少了墙体得热和室内空调冷负荷，保证室内的空气品质。⑤避免使用一般化石燃料发电的空气污染和废渣污染。⑥光伏阵列安装简便，可任意选择发电容量。⑦促进ＰＶ部件的大规模生产，进一步降低ＰＶ部件的市场价格，对ＢＩＰＶ系统的广泛应用有着极大的推动作用。ClicktoeditMastertitlestyle18华北电力大学能源工程及自动化教研室《光伏发电系统集成》四、光伏建筑一体化BIPV发展趋势目前,太阳能光伏建筑一体化BIPV并网发电在国外已经得到电力部门的认可。预计50年后,仅BIPV屋顶并网发电就可提供全世界1/4的电能。国内BIPV的发展比国外稍晚了点，但是国内BIPV的发展具有牢固的技术基础，发展比较稳重。总的来说BIPV的发展趋势主要有以下几点：1)BIPV产品的标准结构诞生ClicktoeditMastertitlestyle19华北电力大学能源工程及自动化教研室《光伏发电系统集成》2)BIPV标准成为主导光伏建筑设计的标准，而不像现在依附于建筑标准四、光伏建筑一体化BIPV发展趋势ClicktoeditMastertitlestyle20华北电力大学能源工程及自动化教研室《光伏发电系统集成》3)产生BIPV的规范标准,约束厂家的生产四、光伏建筑一体化BIPV发展趋势ClicktoeditMastertitlestyle21华北电力大学能源工程及自动化教研室《光伏发电系统集成》4)BIPV与建筑的集成度跟高,与建筑结合更完善四、光伏建筑一体化BIPV发展趋势ClicktoeditMastertitlestyle22华北电力大学能源工程及自动化教研室《光伏发电系统集成》四、光伏建筑一体化BIPV发展趋势5)BIPV组件由白天发电、美化建筑的原始功能,向夜间发光装饰建筑的多媒体化发展。彩色荧光材料或LED伏法玻璃电池片和EVA或PVB荧光材料或LED夜间自动点亮发光白天发电,夜间发光装饰建筑ClicktoeditMastertitlestyle23华北电力大学能源工程及自动化教研室《光伏发电系统集成》6)BIPV智能化,与智能建筑相融合四、光伏建筑一体化BIPV发展趋势ClicktoeditMastertitlestyle24华北电力大学能源工程及自动化教研室《光伏发电系统集成》四、光伏建筑一体化BIPV发展趋势7)BIPV组件实现建筑室内透光率的可变性，调节室内的采光。透光率制动装置透光率制动装置改变建筑室内透光率,调节室内采光BIPV单元一BIPV单元二伏法玻璃电池片和EVA或PVBClicktoeditMastertitlestyle25华北电力大学能源工程及自动化教研室《光伏发电系统集成》四、光伏建筑一体化BIPV发展趋势8)BIPV并网发电技术更加智能化、多元化，发电成本降低。ClicktoeditMastertitlestyle26华北电力大学能源工程及自动化教研室《光伏发电系统集成》四、光伏建筑一体化BIPV发展趋势9)实现BIPV组件与楼宇自动一体化。BIPV组件数据采集楼宇局域网空调系统.....通风系统.....伏法玻璃电池片和EVA或PVB主站监控系统ClicktoeditMastertitlestyle27华北电力大学能源工程及自动化教研室《光伏发电系统集成》随着全球太阳能光伏发电比重的增加，光伏发电是目前解决能源与环境问题的有效途径。大型荒漠光伏电站由于其自身占地面积大的缺点，未来光伏发电的主流将是光伏建筑一体化BIPV发电。根据国外BIPV和国内近几年BIPV的发展应用来看，今后光伏建筑一体化BIPV的发展将会是与建筑设计充分融合，应用形式更加多样化，更多应用于商业建筑幕墙、居民住宅、学校、医院、机场、铁路站台等。同时，通过智能电网技术在低压端与电网、实现并网连接，提高用电的可靠性。四、光伏建筑一体化BIPV发展趋势总结：ClicktoeditMastertitlestyle28华北电力大学能源工程及自动化教研室《光伏发电系统集成》相关补贴政策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。ClicktoeditMastertitlestyle29华北电力大学能源工程及自动化教研室《光伏发电系统集成》财建[2009]129号文件——关于印发《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法》•在实际项目申报是重点专注以下几点：•（1）安装类型和补贴对应的补贴标准•项目安装类型补贴标准•建材型：太阳能电池与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。•不超过20元/瓦•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。•不超过20元/瓦•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。•不超过15元/瓦•（2）优先支持项目•—已出台并落实光电发展扶持政策的地区项目；•—并网式太阳能光电建筑应用项目；•—太阳能光伏组件与建筑物实现构件化、一体化项目；•—学校、医院、政府机关等公共建筑应用光电项目。Clicktoe