光伏發(fā)電技術與建筑一體化的應用

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摘要：隨著經(jīng)濟社會的持續(xù)快速發(fā)展，光伏發(fā)電技術的應用迎來了前所未有的重大發(fā)展機遇，如何采取有效方法與措施，切實推進光伏發(fā)電技術與建筑一體化的深度融合，成為業(yè)內廣泛關注的焦點課題之一。文章首先介紹了光伏發(fā)電與建筑一體化技術的基本內容，從光伏器件作為屋頂材料等方面，探討了光伏發(fā)電與建筑設計一體化的組織形式，并結合黃河水電光伏產業(yè)技術中心建筑光伏幕墻安裝工程項目案例，就光伏發(fā)電技術與建筑一體化的實際應用展開了探討，闡述了個人對此的幾點淺見，望對光伏發(fā)電技術的有效應用有所裨益。

關鍵詞：光伏發(fā)電；建筑一體化；技術應用；趨勢特點 

引言

當今社會，經(jīng)濟發(fā)展質量顯著提高，對光伏發(fā)電技術的應用價值提出了更高要求，使其與建筑一體化的推進進程面臨著更多的不確定性因素。當前形勢下，必須宏觀審視光伏發(fā)電技術的實際應用現(xiàn)狀，精準把握其技術方法的核心要義，綜合施策，全面提高與建筑一體化的融合發(fā)展成效。本文就此展開了探討。

1光伏發(fā)電與建筑一體化技術概述

長期以來，國家相關部門高度重視光伏發(fā)電與建筑一體化技術的融合發(fā)展，制定并實施了一系列重大方針政策，為推進光伏建筑深度融合提供了基本方向，取得了令人矚目的成就，積累了豐富寶貴的實踐經(jīng)驗。同時，光伏研發(fā)機構同樣在優(yōu)化其與建筑一體化發(fā)展方面進行了大量的研究與探索，成效顯著，極大程度上實現(xiàn)了建筑與光伏發(fā)電系統(tǒng)的結合、建筑與光伏器件的結合。盡管如此，受多方面要素的影響，當前光伏發(fā)電與建筑一體化技術依舊存在諸多短板與不足，技術應用的結構形式相對單一，經(jīng)濟轉換效率較低，不利于實現(xiàn)長期可持續(xù)發(fā)展，必須給予高度重視[1]。上述背景下，深入探討光伏發(fā)電與建筑一體化技術的實際應用問題，具有極為深刻的現(xiàn)實意義[2]。

2光伏發(fā)電與建筑設計一體化的組織形式探討

2.1光伏器件作為屋頂材料

現(xiàn)代科學技術的快速發(fā)展，為光伏發(fā)電與建筑設計一體化技術的應用提供了更為豐富的技術手段，使得傳統(tǒng)模式下難以完成的光伏發(fā)電任務具備了更大的可行性，將光伏器件作為建筑屋頂材料便是其中重要路徑之一。屋頂材料是構成建筑工程的關鍵載體，將性能優(yōu)良的光伏器件作為屋頂材料可有效吸收太陽光輻射，并根據(jù)其結構樣式及空間構造的不同，將多余的太陽能輻射進行儲存，依次循序地進行電能轉換。在該過程中，要將光伏器件通過特定施工技術方法與建筑屋面之間實現(xiàn)物理連接，防止暴風雨等惡劣天氣的影響。同時，可采用太陽能電池組件替代建筑屋面保溫隔熱層，既能夠在確保建筑屋面保溫隔熱效果的同時，有效管控屋面建筑成本，又可提高光伏發(fā)電效能。

2.2光熱發(fā)電技術的應用

光伏發(fā)電技術與建筑一體化的應用擺脫了傳統(tǒng)僵化固化發(fā)電方式的桎梏與局限，無需采用造價較高的硅晶光電轉換工藝，大大降低了發(fā)電過程的經(jīng)濟成本。通過光熱發(fā)電技術的有效應用，還可將經(jīng)過太陽能加熱的水進行儲存，即便是在某段時間內沒有穩(wěn)定的光照，也可在一定程度上支持汽輪連續(xù)發(fā)電功能，保持發(fā)電的連貫性[3]。光熱發(fā)電技術實現(xiàn)了對太陽能光照資源的充分高效利用，充分挖掘了有限資源的無限價值，并可實現(xiàn)互補發(fā)電，在聯(lián)合熱電站的中轉銜接作用下，完成發(fā)電任務。隨著國家能源結構的深化調整，基于光熱理念的光伏發(fā)電技術將會在建筑工程領域扮演更加重要的角色，承擔更多太陽能光伏發(fā)電任務。

2.3光伏幕墻技術的應用

經(jīng)濟社會快速發(fā)展大大提高了人們審美品味，在城市建設與發(fā)展中更加注重建筑工程外在表象特征，使幕墻裝飾方法在建筑工程領域占據(jù)了愈發(fā)重要的地位。光伏發(fā)電技術與建筑一體化的實際應用還可將建筑幕墻作為發(fā)電載體，在玻璃幕墻內部植入雙玻璃光伏組件替代普通材料，使建筑幕墻在具備傳統(tǒng)隔音、降噪、隔熱效果的同時，具備光伏發(fā)電功能，最大限度上利用太陽能光照資源，有針對性地達到綠色控制的良性效果。此外，光伏幕墻技術還可將光伏器件與建筑外墻窗、遮陽板及其它建筑構件等有效銜接起來，實現(xiàn)一體化設計與運行，根據(jù)實際需求的變化營造特定景觀視覺效果[4]。

3光伏發(fā)電技術與建筑一體化的實際應用分析

3.1項目概況

黃河水電光伏產業(yè)技術中心建筑光伏幕墻安裝工程，位于青海省西寧市。本工程幕墻形式為點式不銹鋼夾板光伏玻璃幕墻系統(tǒng)[5]，大樓布置了光伏幕墻及屋頂分布式電站，總裝機容量381.89kWp，其中屋頂布置126kWp；立面布置總計為246.14kWp，其中東立面94.3kWp，南立面61.41kWp，西立面58.47kWp，北立面31.27kWp。本項目已成為青海省智慧型、科技型、節(jié)能型的新能源示范大樓。

3.2方案設計

幕墻的物理性能等級是依據(jù)建筑物所在的地區(qū)的地理、氣候條件、建筑物高度、體型、環(huán)境以及建筑物的重要性等，并結合建筑設計中的具體規(guī)定而選定的，其分級符合國家現(xiàn)行規(guī)范《建筑幕墻》GB/T21086的規(guī)定。根據(jù)計算本工程墻角區(qū)的風荷載標準值為1.0kN/m2。按照《建筑幕墻》GB/T21086第5.1.1.4條的規(guī)定，設定建筑幕墻的抗風壓性能分級標準。建筑幕墻平面內變形性能，非抗震設計時，應按主體結構彈性層間位移角限值進行設計；抗震設計時，應按主體結構彈性層間位移角限值的3倍進行設計。

3.3發(fā)電效率分析

根據(jù)項目建成后前兩年發(fā)電量測算，該項目年平均發(fā)電量約為35.73萬度，其中光伏幕墻年均發(fā)電量為17.90萬度（東面7.57萬度，南面5.40萬度，西面3.51萬度，北面1.42萬度），屋頂常規(guī)單晶16.13萬度，PERC單晶1.7萬度?，F(xiàn)分別取屋頂、東、南、西、北各面一臺逆變器2019年12月至2020年4月的發(fā)電數(shù)據(jù)，分析對比各面的發(fā)電效率（見表1）。根據(jù)表1中5個月的發(fā)電數(shù)據(jù)，以屋頂發(fā)電效率為基準，東、南、西、北各面的單瓦發(fā)電效率分別為屋頂?shù)?1.17%、94.04%、24.54%、15.94%。由計算結果得出，立面光伏發(fā)電效率與屋頂光伏還存在不小的差距，而受限于當前的技術水平，立面光伏的投資成本卻遠大于屋頂光伏，這是目前阻礙光伏建筑集成規(guī)?；l(fā)展的一個重要原因。

4結束語

綜上所述，受技術方法、建筑模式、效果評價、經(jīng)濟效益等方面要素的影響，當前光伏發(fā)電技術與建筑一體化融合過程中依舊存在諸多方面的薄弱環(huán)節(jié)與不足之處，阻礙著光伏發(fā)電技術應用優(yōu)勢與價值的彰顯。因此，技術人員應該從建筑工程的客觀實際需求出發(fā)，充分遵循光伏發(fā)電技術的基本應用原理與規(guī)律，創(chuàng)新技術應用方式方法，優(yōu)化技術應用過程控制，為深入挖掘光伏發(fā)電技術價值奠定基礎，為促進現(xiàn)代建筑工程事業(yè)持續(xù)健康穩(wěn)定發(fā)展保駕護航。

參考文獻：

[1]周國慶，李宗陽.《太陽能光伏發(fā)電與建筑一體化技術規(guī)程》的研究與制訂[J].可再生能源規(guī)模化論壇，2019（18）：225-226.

[2]程永超，李琳琳.淺談太陽能光伏發(fā)電與建筑一體化技術在節(jié)能建筑中的應用方法[J].北京交通大學學報（社會科學版），2019，37（05）：159-161.

[3]高鴻飛，程武強，劉波，等.生態(tài)節(jié)能技術在世茂大連生態(tài)城展示中心工程中的應用探討[J].工程建設與設計，2019（12）：335-336.

[4]趙海傲，胡宗榮.新時期太陽能光伏發(fā)電-輻射制冷建筑一體化復合裝置的性能分析[J].城市建設理論研究（電子版），2019，40（12）：105-106.

[5]楊喜燕，劉元軍.淺談太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)建筑一體化應用情況調研分析[J].企業(yè)科技與發(fā)展（下旬刊），2019，45（11）：102-103.

作者：王松淳 單位：國家電投集團青海光伏產業(yè)創(chuàng)新中心有限公司