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新型幕墻光伏建筑一體化 |
| 來源:09年會論文集 作者: 莊大建 鄭鴻生 肖堅(jiān)偉 日期:2009-4-16 頁面功能 【字體：大 中 小】【打印】【關(guān)閉】【評論】 |
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摘要：近年來世界各國都投入巨資進(jìn)行太陽能應(yīng)用技術(shù)的研究，取得了很大的技術(shù)進(jìn)步。上世紀(jì)90年代以來，隨著常規(guī)發(fā)電方式成本的上升和人們對環(huán)境保護(hù)的日益重視，“建筑物產(chǎn)源”和“戶用并網(wǎng)光伏系統(tǒng)”是光伏業(yè)界的追求的目標(biāo)。本文主要針對觀光幕墻與光伏并網(wǎng)系統(tǒng)如何有機(jī)地結(jié)合，提出一些解決的方案，共同提高光伏組件在幕墻BIPV中的應(yīng)用技術(shù)。
關(guān)鍵詞：現(xiàn)代建筑幕墻;雙玻璃組件;并網(wǎng)方案
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1.BIPV(光伏建筑一體化)現(xiàn)狀
BIPV(光伏建筑一體化)的說法，最早起源于外國，由于其在太陽能的利用技
術(shù)方面，有著深厚的歷史技術(shù)底蘊(yùn)，尤其突出體現(xiàn)于BIPV普遍用于幕墻建筑結(jié)構(gòu)。如德國較為有名氣的某某幕墻公司，已經(jīng)將雙玻璃組合的光伏模組直接安裝于幕墻的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)上。有許多建筑外型給人一種耳目一新的全新視角。他們采用的這種做法，既能夠保證建筑物幕墻的安全性能，又能夠?qū)μ柲茉吹睦茫且环N綠色能源建筑。
我國生產(chǎn)的光伏組件占世界較大的份額，國內(nèi)也有一些光伏電站的示例。但真正能夠與國外所謂提出的光伏BIPV的示范工程，卻是少之又少。這其中有二方面原因。其一，光伏組件及光伏系統(tǒng)的生產(chǎn)公司，他們?nèi)鄙僭谀粔ㄖO(shè)計(jì)方面的技術(shù)，對幕墻的安全要求也知者甚少。其二，作為幕墻公司，他們對光伏發(fā)電的應(yīng)用概念較為模糊，也沒有做更深層次的研究。正因?yàn)檫@兩種原因，國內(nèi)未有較好的示例工程，可供業(yè)界同行共享技術(shù)。
2.光伏幕墻及光伏采光頂的建造概況
光伏建筑一體化在設(shè)計(jì)時(shí)，通常將建筑物所在當(dāng)?shù)氐慕?jīng)緯度，結(jié)合當(dāng)?shù)貧庀蠊记闆r，尋找日照發(fā)電最佳角度。一般太陽能光伏系統(tǒng)的方陣采用正南方安裝，其太陽能年采集能量最高。光伏幕墻在設(shè)計(jì)時(shí)，還須考慮風(fēng)壓，抗震，風(fēng)荷載所處的標(biāo)高以及密封性能的問題，選擇合適的安裝角度和方向。光伏幕墻采光頂是最佳的安裝結(jié)構(gòu)形式。
光伏建筑一體化在應(yīng)用中，也應(yīng)考慮陰雨天對室內(nèi)側(cè)光線的影響，可以從組件的透光率，設(shè)計(jì)在10%一50%不等，通過組件中晶體硅電池片的排列間隔，而達(dá)到合適的透光率。一些場合也可用非晶硅加工成建筑組件，這需要考慮組件的安全性能是否達(dá)到建筑幕墻部位的設(shè)計(jì)要求而定。光伏采光頂采用橫隱豎明的結(jié)構(gòu)形式，更便于屋面的排水。由于光伏幕墻是特殊建筑其中一種表達(dá)形式，有必要考慮通風(fēng)降溫的實(shí)際間題。設(shè)計(jì)時(shí)，將外裝飾與幕墻結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)結(jié)合，使光伏建筑一體化更富有生機(jī)，更能本現(xiàn)現(xiàn)代建筑的環(huán)保綠色設(shè)計(jì)理念。
光伏幕墻本身具有符合幕墻的建筑規(guī)范，又能夠利用太陽能將太陽光轉(zhuǎn)換成直流電能，通過逆變器變換成交流電源，或通過控制器整流穩(wěn)壓成直流電能。其發(fā)電系統(tǒng)有獨(dú)立電網(wǎng)系統(tǒng)和并網(wǎng)系統(tǒng)以及帶蓄能的獨(dú)立電網(wǎng)系統(tǒng)等形式進(jìn)行設(shè)計(jì)配置于光伏建筑一體化中。由于蓄電池的使用壽命和維護(hù)的問題，往往并網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用于光伏幕墻更具優(yōu)勢，并網(wǎng)系統(tǒng)的建造價(jià)格比帶蓄能的獨(dú)立電網(wǎng)系統(tǒng)要低，而且并網(wǎng)系統(tǒng)的年發(fā)電量比獨(dú)立電網(wǎng)系統(tǒng)要多。帶蓄能的獨(dú)立電網(wǎng)系統(tǒng)具有應(yīng)急發(fā)電功能。這是兩者的優(yōu)缺點(diǎn)。
3.雙玻璃光伏產(chǎn)品的技術(shù)性能參數(shù)及設(shè)計(jì)
a.雙玻璃光伏組件可按下列規(guī)定進(jìn)行計(jì)算:
作用于雙玻璃光伏組件上的風(fēng)荷載和地震作用可按下列公式分配到兩片玻璃上:
4.部分節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)
系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到安全、密封性能、便于維修的實(shí)際情況，將雙玻璃光伏組件設(shè)計(jì)成隱框安裝型式是很好的一種組合形式。也就是將組件的引出線從組件邊緣面通過定制的引線盒引出正、負(fù)兩極并配置決速接駁插頭。組件的申、并聯(lián)電纜從隱框結(jié)構(gòu)幕墻骨架的鋁型材的外側(cè)面或上下側(cè)面白洲曹走線并匯急到各個單元的接線匯流盒配套旁路二極管和防反充二極管，最后各個匯流盒匯總到直流柜完成直流電的輸人。連接完畢后有扣板蓋住并邊緣打密封膠達(dá)到隱蔽安裝的目的。這樣既保證了組件連接密封性達(dá)到IP65的防水要求，又不影響幕墻屋頂視覺外觀，這是一種比較完善的組合結(jié)構(gòu)。圖2一圖5分別是采光頂設(shè)計(jì)部分圖片。
5.應(yīng)用于光伏幕墻并網(wǎng)發(fā)電的系統(tǒng)
的案例
光伏幕墻電氣系統(tǒng)須達(dá)到的要求:
電氣的配置須符合GII50303、GII50168,GR50169標(biāo)準(zhǔn)的要求。防雷接地設(shè)計(jì)須考慮防直擊雷和防感應(yīng)雷的要求進(jìn)行配置，并網(wǎng)系統(tǒng)還須考慮過/欠電壓頻率保護(hù)、防孤島效應(yīng)、恢復(fù)并網(wǎng)、短路保護(hù)、隔離保護(hù)、逆向功率保護(hù)設(shè)計(jì)也要考慮符合GBIT19939-2005、即T11127－1997的規(guī)定。
6.某個光伏采光頂并網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行效果分析
光伏采光頂電站從建成日起，到目前為止，運(yùn)行平穩(wěn)，各項(xiàng)工作參數(shù)均正常，能夠達(dá)到預(yù)定的目的。以下圖8一12是該電站某天采集的數(shù)據(jù):
整個發(fā)電系統(tǒng)由三個子系統(tǒng)組成，從上面的曲線圖可以看出:從6:45－19:45組件一直發(fā)電工作13個小時(shí);經(jīng)過系統(tǒng)轉(zhuǎn)正常送電至用戶端從7:35－18:50累計(jì)11小時(shí)15分;整天累計(jì)發(fā)電16度;電壓變化在士5%以內(nèi)，頻率變化在正負(fù)0.18%以內(nèi);最高發(fā)電功率發(fā)生在13:30分，達(dá)到282０ W。從采集到的數(shù)據(jù)可以看出該電站發(fā)電效率隨著太陽輻照的強(qiáng)度的增加而提高，也隨著當(dāng)?shù)亍?dāng)天的天氣情況的變化而變化。最高峰時(shí)間出現(xiàn)在12:00－14:00之間，工作電壓和頻率都在額定的范圍內(nèi)。
7.國內(nèi)外BIPV的應(yīng)用情況
8.結(jié)束語
太陽能是我國分布最廣的可再生能源資源。可以利用邊遠(yuǎn)土地資源，還可以利用大量的屋頂和墻面資源，有效地增加能源供應(yīng)。光伏發(fā)電不消耗化石能源資源和水資源不產(chǎn)生污染，也役有溫室氣體排放。既適合分散使用，也可以集中建設(shè)大型光伏發(fā)電站，為未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展前景的可再生能源打下基礎(chǔ)。
充分利用好國家的各種優(yōu)惠政策，加快光伏新型幕墻的發(fā)展，符合我國節(jié)能減排的社會責(zé)任要求。
參考文獻(xiàn)
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【３】玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范JGJ102一203，中國建筑工業(yè)出版社，2004
【４】民用建筑光伏系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)范
【５】沈輝、曾祖勤，太陽能光伏發(fā)展技術(shù)，化學(xué)工業(yè)出版社，2005
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中國幕墻網(wǎng)熱點(diǎn)導(dǎo)讀 |
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