光伏發(fā)電技術(shù)與建筑一體化的實(shí)際應(yīng)用

王松淳

摘? 要：隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的持續(xù)快速發(fā)展，光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用迎來了前所未有的重大發(fā)展機(jī)遇，如何采取有效方法與措施，切實(shí)推進(jìn)光伏發(fā)電技術(shù)與建筑一體化的深度融合，成為業(yè)內(nèi)廣泛關(guān)注的焦點(diǎn)課題之一。文章首先介紹了光伏發(fā)電與建筑一體化技術(shù)的基本內(nèi)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(shè)計(jì)一體化的組織形式，并結(jié)合黃河水電光伏產(chǎn)業(yè)技術(shù)中心建筑光伏幕墻安裝工程項(xiàng)目案例，就光伏發(fā)電技術(shù)與建筑一體化的實(shí)際應(yīng)用展開了探討，闡述了個(gè)人對(duì)此的幾點(diǎn)淺見，望對(duì)光伏發(fā)電技術(shù)的有效應(yīng)用有所裨益。

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電;建筑一體化;技術(shù)應(yīng)用;趨勢(shì)特點(diǎn)

中圖分類號(hào)：TU18? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）34-0163-02

Abstract： With the sustained and rapid development of economy and society， the application of photovoltaic technology has ushered in an unprecedented opportunity for development. How to take effective methods and measures to promote the deep integration of photovoltaic technology and building has become one of the focus topics in the industry. This paper first introduces the basic contents of photovoltaic power generation and building integration technology， and discusses the organization form of photovoltaic power generation and architectural design integration from the aspects of photovoltaic devices as roof materials. Based on the case of the photovoltaic curtain wall installation project of the Yellow River Hydropower Photovoltaic Industry Technology Center， this paper discusses the practical application of photovoltaic technology and building integration， and expounds some personal opinions on it. It is hoped that it will be beneficial to the effective application of photovoltaic technology.

Keywords： photovoltaic power generation; building integration; technology application; trend characteristics

引言

當(dāng)今社會(huì)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展質(zhì)量顯著提高，對(duì)光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值提出了更高要求，使其與建筑一體化的推進(jìn)進(jìn)程面臨著更多的不確定性因素。當(dāng)前形勢(shì)下，必須宏觀審視光伏發(fā)電技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用現(xiàn)狀，精準(zhǔn)把握其技術(shù)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(shù)概述

長期以來，國家相關(guān)部門高度重視光伏發(fā)電與建筑一體化技術(shù)的融合發(fā)展，制定并實(shí)施了一系列重大方針政策，為推進(jìn)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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)，光伏研發(fā)機(jī)構(gòu)同樣在優(yōu)化其與建筑一體化發(fā)展方面進(jìn)行了大量的研究與探索，成效顯著，極大程度上實(shí)現(xiàn)了建筑與光伏發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)合、建筑與光伏器件的結(jié)合。盡管如此，受多方面要素的影響，當(dāng)前光伏發(fā)電與建筑一體化技術(shù)依舊存在諸多短板與不足，技術(shù)應(yīng)用的結(jié)構(gòu)形式相對(duì)單一，經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)換效率較低，不利于實(shí)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(shù)的實(shí)際應(yīng)用問題，具有極為深刻的現(xiàn)實(shí)意義[2]。

2 光伏發(fā)電與建筑設(shè)計(jì)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(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，為光伏發(fā)電與建筑設(shè)計(jì)一體化技術(shù)的應(yīng)用提供了更為豐富的技術(shù)手段，使得傳統(tǒng)模式下難以完成的光伏發(fā)電任務(wù)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(gòu)成建筑工程的關(guān)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(jié)構(gòu)樣式及空間構(gòu)造的不同，將多余的太陽能輻射進(jìn)行儲(chǔ)存，依次循序地進(jìn)行電能轉(zhuǎn)換。在該過程中，要將光伏器件通過特定施工技術(shù)方法與建筑屋面之間實(shí)現(xiàn)物理連接，防止暴風(fēng)雨等惡劣天氣的影響。同時(shí)，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(shí)，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(shù)的應(yīng)用

光伏發(fā)電技術(shù)與建筑一體化的應(yīng)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(jià)較高的硅晶光電轉(zhuǎn)換工藝，大大降低了發(fā)電過程的經(jīng)濟(jì)成本。通過光熱發(fā)電技術(shù)的有效應(yīng)用，還可將經(jīng)過太陽能加熱的水進(jìn)行儲(chǔ)存，即便是在某段時(shí)間內(nèi)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(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)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(jià)值，并可實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)發(fā)電，在聯(lián)合熱電站的中轉(zhuǎn)銜接作用下，完成發(fā)電任務(wù)。隨著國家能源結(jié)構(gòu)的深化調(diào)整，基于光熱理念的光伏發(fā)電技術(shù)將會(huì)在建筑工程領(lǐng)域扮演更加重要的角色，承擔(dān)更多太陽能光伏發(fā)電任務(wù)。

2.3 光伏幕墻技術(shù)的應(yīng)用

經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展大大提高了人們審美品味，在城市建設(shè)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(lǐng)域占據(jù)了愈發(fā)重要的地位。光伏發(fā)電技術(shù)與建筑一體化的實(shí)際應(yīng)用還可將建筑幕墻作為發(fā)電載體，在玻璃幕墻內(nèi)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(shí)，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(duì)性地達(dá)到綠色控制的良性效果。此外，光伏幕墻技術(shù)還可將光伏器件與建筑外墻窗、遮陽板及其它建筑構(gòu)件等有效銜接起來，實(shí)現(xiàn)一體化設(shè)計(jì)與運(yùn)行，根據(jù)實(shí)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(shù)與建筑一體化的實(shí)際應(yīng)用分析

3.1 項(xiàng)目概況

黃河水電光伏產(chǎn)業(yè)技術(shù)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(diǎn)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(jī)容量381.89kWp，其中屋頂布置126kWp;立面布置總計(jì)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(xiàng)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(shè)計(jì)

幕墻的物理性能等級(jí)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(jié)合建筑設(shè)計(jì)中的具體規(guī)定而選定的，其分級(jí)符合國家現(xiàn)行規(guī)范《建筑幕墻》GB/T21086的規(guī)定。根據(jù)計(jì)算本工程墻角區(qū)的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值為1.0kN/m2。按照《建筑幕墻》GB/T21086第5.1.1.4條的規(guī)定，設(shè)定建筑幕墻的抗風(fēng)壓性能分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。建筑幕墻平面內(nèi)變形性能，非抗震設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)按主體結(jié)構(gòu)彈性層間位移角限值進(jìn)行設(shè)計(jì);抗震設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)按主體結(jié)構(gòu)彈性層間位移角限值的3倍進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3.3 發(fā)電效率分析

根據(jù)項(xiàng)目建成后前兩年發(fā)電量測(cè)算，該項(xiàng)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(tái)逆變器2019年12月至2020年4月的發(fā)電數(shù)據(jù)，分析對(duì)比各面的發(fā)電效率（見表1）。

根據(jù)表1中5個(gè)月的發(fā)電數(shù)據(jù)，以屋頂發(fā)電效率為基準(zhǔn)，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(jì)算結(jié)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(dāng)前的技術(shù)水平，立面光伏的投資成本卻遠(yuǎn)大于屋頂光伏，這是目前阻礙光伏建筑集成規(guī)模化發(fā)展的一個(gè)重要原因。

4 結(jié)束語

綜上所述，受技術(shù)方法、建筑模式、效果評(píng)價(jià)、經(jīng)濟(jì)效益等方面要素的影響，當(dāng)前光伏發(fā)電技術(shù)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(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)與價(jià)值的彰顯。因此，技術(shù)人員應(yīng)該從建筑工程的客觀實(shí)際需求出發(fā)，充分遵循光伏發(fā)電技術(shù)的基本應(yīng)用原理與規(guī)律，創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用方式方法，優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用過程控制，為深入挖掘光伏發(fā)電技術(shù)價(jià)值奠定基礎(chǔ)，為促進(jìn)現(xiàn)代建筑工程事業(yè)持續(xù)健康穩(wěn)定發(fā)展保駕護(hù)航。

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