光伏發(fā)電技術(shù)與建筑一體化的應(yīng)用

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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(lái)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(kāi)了探討，闡述了個(gè)人對(duì)此的幾點(diǎn)淺見(jiàn)，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)

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(kāi)了探討。

1光伏發(fā)電與建筑一體化技術(shù)概述

長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)家相關(guān)部門(mén)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(zhǎng)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(wèn)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(yáng)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(yáng)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(guò)程中，要將光伏器件通過(guò)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(yáng)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(wú)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(guò)程的經(jīng)濟(jì)成本。通過(guò)光熱發(fā)電技術(shù)的有效應(yīng)用，還可將經(jīng)過(guò)太陽(yáng)能加熱的水進(jìn)行儲(chǔ)存，即便是在某段時(shí)間內(nèi)沒(méi)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(yáng)能光照資源的充分高效利用，充分挖掘了有限資源的無(wú)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(guó)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(yáng)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(yáng)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(yáng)板及其它建筑構(gòu)件等有效銜接起來(lái)，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(yíng)造特定景觀視覺(jué)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(guó)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(wàn)度，其中光伏幕墻年均發(fā)電量為17.90萬(wàn)度（東面7.57萬(wàn)度，南面5.40萬(wàn)度，西面3.51萬(wàn)度，北面1.42萬(wàn)度），屋頂常規(guī)單晶16.13萬(wàn)度，PERC單晶1.7萬(wàn)度。現(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(jiàn)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(yǔ)

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(guò)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(guò)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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作者：王松淳 單位：國(guó)家電投集團(tuán)青海光伏產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心有限公司