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光伏建筑一体化

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光伏建筑一体化
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光伏建筑幕墙系统(墙面发电站)

产品分类:光伏建筑一体化
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1.1 光伏幕墙(屋面)系统技术主要原理


太阳能光伏幕墙(屋面)系统即为BIPV的最好模式,它为一光电转换技术、光伏幕墙构造技术和电能储存和并网技术等多学科结合的综合集成系统。


光电转换技术是基于半导体的光生伏特效应将太阳辐射直接转换为电能。以此技术为基础,人们研发了各种太阳能电池。主要的太阳能电池有:晶体硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、微晶硅太阳能电池、硒光电池、化合物太阳能电池、有机半导体太阳能电池等。目前在建筑上用的主要为晶体硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池。晶体硅太阳能电池与非晶硅太阳能电池的主要性能见表一:


表一    晶体硅太阳能电池与非晶硅太阳能电池的主要性能


类 别

性 能

晶体硅

非晶硅

原子排列

单一、有序

长程无序、短程有序

能级

单一

多能级

稳定性

10年衰减10%,一年衰减1%

1年内衰减20%后稳定

原材料制备

籽晶拉硅棒

PECVD

转换效率

商用14-17%

单结5-8%,多结8-11%

适应环境

适应强光环境

适应强光、弱光、散射光

相对来说,晶体硅(单晶和多晶)太阳能电池板光电转换效率高,光电转换效率达14%17%,适宜于安装在有较强直射光的建筑屋面或立面,价格高。非晶硅太阳能电池板光电转换效率要低些,光电转换效率为5%8%,但它能较好的利用散射光进行电能转换,所以它适宜安装的建筑面相对更多,发电时间较长,价格也较晶体硅太阳能电池板便宜。


光伏幕墙(屋面)系统除了具备发电功能之外,同时还具有抗风压性能、水密性能、气密性能、隔音性能、保温和遮阳性能等建筑外围护所必需的性能和独特的装饰功能。达到建筑围护、建筑节能、太阳能利用和建筑装饰多种功能的完美结合。


光伏幕墙(屋面)系统供电方式有独立式和并网式两种。独立式供电方式是将太阳能光伏幕墙系统所发出的电能储存到电池组,转换成化学能,然后从电池组把化学能转换为直流电,通过逆变器变换为交流电独立输出供给低压负载。并网式供电方式直接将太阳能光伏幕墙系统所发出的直流电通过逆变器变换产生的交流电向电网发送电能,或者与电网端接同时输出到低压负载。


1.2 技术性能指标和技术特点


1.2.1 太阳能光伏幕墙(屋面)系统主要技术性能指标见表二:


表二    太阳能光伏幕墙(屋面)系统技术性能指标

产品类型

单晶硅

光伏幕墙(屋面)系统

多晶硅

光伏幕墙(屋面)系统

非晶硅

光伏幕墙(屋面)系统

光电转换效率

14%~17%

14%~17%

5%~8%

抗风压性能

按设计要求,最高可达9级(P35.0)。

水密性能

按设计要求,最高可达5级(ΔP2000)。

气密性能

按设计要求,最高可达4级(qA5.0)。

透光性能

不透光,在需要透光时可采取间隔布置硅片的方式,但每平米发电量将相应减小。

有透光和不透光可供选择。

适用性

适宜于安装在有较强直射光的建筑屋面或立面。

能较好的利用散射光进行电能转换,所以它适宜安装的建筑面相对更多,发电时间较长。

         


注:因目前我国暂无光伏建筑一体化的相关标准,上表中光伏幕墙(屋面)系统的抗风压性能、水密性能和气密性能分级按现行国家标准GB/T21086-2007《建筑幕墙》的要求。

 

   1.2.2 太阳能光伏幕墙(屋面)系统具有以下技术特点:


1)是无污染的绿色可再生能源,减少常规发电所带来的环境污染,有利于环境保护;


2)将建筑立面围护、节能、太阳能转换多种功能的完美结合,无需占用土地资源;


3)原地发电,原地使用,减少了电力输送的损耗;


4)在白天用电高峰期供电,舒缓高峰电力需求;


5)维修保养简单,维护费用低;


6)运行可靠性,稳定性好;


7)作为关键部件的太阳电池使用寿命长,晶体硅太阳电池寿命可达到25年以上;


8)根据需要很容易扩大发电规模;等等。




2.1适用范畴与应用条件


全国各地的年太阳辐射总量为3340-8400MJ/m2,中值5852MJ/m2。从全国太阳能辐射总量的分布来看,青藏高原和西北地区、华北地区、东北大部以及云南、广东、海南等部分低纬度地带的年太阳能辐射总量都在5000MJ/m2以上,是我国太阳能资源丰富或较丰富的地区。尤其以青藏高原地区最高,达6000-8000MJ/m2。 这些地区的城市建筑都是太阳能光伏幕墙(屋面)系统非常适宜使用的地方。


太阳能光伏幕墙(屋面)系统可设置于建筑屋面或光照较好的建筑立面,达到太阳能转换、建筑围护、节能和装饰多种功能的完美结合。


2.2应用情况与效果


目前各地都建有一些太阳能建筑光伏一体化的示范工程,如在深圳已建成的1兆瓦并网太阳能光伏电站示范工程位于"园博园",是目前全亚洲第一大并网光伏电站由深圳市政府投资6600万元,200468开工建设,2004年8月30建成发电,整个电站分布在园区综合展馆\花卉展馆\游客服务管理中心\南区游客服务中心\北区东山坡五个区域.该电站总容量1000.322KWP,年发电能力约为100KWh, 所发的电量约占园区用电总量的15%,相对于火力发电,年节省标准煤约384,年减排二氧化硫约7.68,年减排二氧化碳170余吨,是真正的无污染的绿色可再生能源项目,它的成功实施为我国太阳能技术的发展起到良好的示范作用。


再如:河北保定电谷大厦(现称电谷锦江国际酒店)太阳能光伏玻璃幕墙,其地下一层,地面以上24层,总高度92.2,幕墙装饰工程总面积约24500m2,其中光伏玻璃幕墙面积约4490m2。建筑用途为五星级酒店,是保定电谷广场1.5MW太阳能光伏发电建筑应用示范工程项目的一部分。是世界上第一座应用于五星级酒店上集建筑和光伏发电于一体的BIPV建筑,是目前世界上单体建筑采用光伏玻璃幕墙面积最大的一座酒店,同时也是第一个应用太阳能光伏玻璃双层幕墙的五星级酒店。本幕墙工程总共使用这种电池板约96000片,建成后整体并网安装容量300KWP

 


本项目太阳能光伏应用系统投入使用后,预计年发电能力约为34万千瓦时,按照目前中国火电厂的煤耗,每年可节省标准煤约136吨,年粉尘减排量约2.2吨,年灰渣减排量约0.79吨,年二氧化碳减排量约99吨,年二氧化硫减排量约3吨,是真正的无污染的绿色能源。


3经济和社会效益分析


3.1 经济效益分析:


丰富的太阳能是未来重要的能源。在当前全球不可再生能源日益紧缺和环境污染日益严重的现状下,全世界的人们都将目光转向了太阳能利用上。光电幕墙的最大优点在于,达到建筑围护、节能、太阳能利用多种功能的完美结合,使建筑物自身利用太阳能资源生产电力。它不需燃料,不产生废气,无余热,无废渣,无噪音污染。所发电力可供建筑大厦使用,减少了大厦的用电费用,同时在白天用电高峰期供电,舒缓高峰电力需求。在国外还可将多余的电卖给电业局。在我国,随着对可再生能源的利用力度的加大,相信各地太阳能光伏发电并入电网的相关措施和收购价格标准也将陆续出台。同时随着全球能源短缺和原油价格的飞涨,采用常规矿物能源发电的成本正在快速上升。因此,虽然从目前来说,因光伏幕墙产品造价相对较高,眼下单纯从经济效益分析可能并不合算。但按照目前的传统发电成本的上升趋势和光伏发电成本随着技术的发展和用量的增加所带来的下降,相信用不了几年,光伏发电成本就有可能接近甚至低于传统发电成本。到那时,光电幕墙的经济效益就会突现出来。


3.2

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