太陽能光伏建筑一體化技術(shù)及典型工程案例BIPV主要安裝類型光伏建筑一體化設(shè)計的幾大要素BIPV案例技術(shù)經(jīng)濟分析光伏建筑一體化實例欣賞主要內(nèi)容太陽能光電建筑一體化主要安裝類型包括：建材型：指將太陽能電池與瓦、磚、卷材、玻璃等建筑材料復(fù)合在一起成為不可分割的建筑構(gòu)件或建筑材料，如光伏瓦、光伏磚、光伏屋面卷材、玻璃光伏幕墻、光伏采光頂?shù)?；?gòu)件型：指與建筑構(gòu)件組合在一起或獨立成為建筑構(gòu)件的光伏構(gòu)件，如以標(biāo)準(zhǔn)普通光伏組件或根據(jù)建筑要求定制的光伏組件構(gòu)成雨蓬構(gòu)件、遮陽構(gòu)件、欄版構(gòu)件等；與屋頂、墻面結(jié)合安裝型：指在平屋頂上安裝、坡屋面上順坡架空安裝以及在墻面上與墻面平行安裝等形式。建材型光伏采光頂玻璃光伏幕墻高端設(shè)計：青島火車站，威海市民廣場常規(guī)設(shè)計：SYE辦公大樓采光頂簡易設(shè)計：Diamondbusinesspark

A-siC-si德國建筑高端設(shè)計：SYE辦公大樓三樓南立面簡易設(shè)計：威海藍(lán)星辦公樓A-siSYE辦公大樓西立面高端設(shè)計：保定電谷大廈北京凈雅飯店常規(guī)設(shè)計：德國建筑C-si組件設(shè)計支撐設(shè)計電氣設(shè)計系統(tǒng)設(shè)計建材型光伏采光頂——A-si光伏采光頂——青島火車站（A-si，103kWOn-gridsystem）室內(nèi)效果室外效果8（屋頂外景）屋頂鋼結(jié)構(gòu)每個單元尺寸不盡相同，調(diào)整玻璃頂?shù)匿X結(jié)構(gòu)局部偏移，既減少玻璃規(guī)格的數(shù)量，也能滿足室內(nèi)效果美觀要求。Module組件設(shè)計：層壓：（采光帶與電池片的完美結(jié)合）室外室內(nèi)整體光伏采光頂——SYE辦公大樓

（A-si，3.5kWOn-gridsystem）室內(nèi)北面通風(fēng)百葉實景效果陽光透過屋頂照射在地面組件細(xì)節(jié)設(shè)計—橫縫組件細(xì)節(jié)設(shè)計—縱縫光伏采光頂——

Diamondbusinesspark

（A-si，79.8kWOn-gridsystem）局部效果圖：15%transparency5%transparencyDummy室內(nèi)效果建材型光伏采光頂——C-si德國透光型光伏屋頂實例德國光伏屋頂實例建材型玻璃光伏幕墻——A-si玻璃光伏幕墻——SYE辦公大樓（A-si，8.04kWOn-gridsystem）室內(nèi)效果組件設(shè)計—層壓細(xì)節(jié)—小單元設(shè)計玻璃光伏幕墻——威海藍(lán)星辦公樓（A-si，161kWOn-gridsystem）窗臺位置細(xì)節(jié)剪力墻位置細(xì)節(jié)玻璃光伏幕墻——SYE辦公大樓（A-si，4.8kWOn-gridsystem）實體墻位開縫設(shè)計——仿石材幕墻背掛式建材型玻璃光伏幕墻——C-si雙層光電幕墻——保定電谷大廈點式光伏幕墻雙層光電幕墻——北京凈雅雙層點式光伏幕墻太陽方舟－全長315m，最高位置（兩邊）高37.1米，中央高31.6m，底部寬13.7m，頂部寬4.3m，重量3000t。最大功率630kW，年發(fā)電量53萬kWh,預(yù)計每年可以減排95噸。德國太陽電池與太陽電池組件工廠，

Gelsenkirchen日本京瓷Kyocera總公司220kW，設(shè)置于辦公大樓屋頂與朝南墻面德國，光伏幕墻9kW德國，光熱幕墻100kW德國，光伏幕墻10kW德國，光伏幕墻9.2kW意大利，外墻裝飾，21kW英國，光伏幕墻73kW構(gòu)件型雨蓬構(gòu)件欄板構(gòu)件遮陽構(gòu)件光伏雨篷光伏遮陽PV香港灣仔政府大樓塔樓光伏遮陽PV光伏遮陽德國，光伏遮陽，14.2kWPV光伏遮陽裝飾光伏遮陽裝飾香港科學(xué)園光伏遮陽百葉PV荷蘭，裝飾性光伏屋頂?shù)聡?，裝飾性光伏候車棚光伏欄桿光伏造型停車場，候車廳地標(biāo)，LOGO與屋頂、墻面結(jié)合安裝型———萬科總部辦公樓坡屋面典型案例267.2kWOn–gridsystemPCarea:1940m2萬科總部辦公樓光伏屋頂－光伏發(fā)電在城市發(fā)展的首推形式

光伏建筑一體化設(shè)計的八大要素

建筑設(shè)計電氣設(shè)計保證建筑物不因光伏系統(tǒng)的附加影響其藝術(shù)性。結(jié)構(gòu)安全性，電氣安全性與建筑同壽命周期系統(tǒng)穩(wěn)定光伏是建筑物的一部分，需保證建筑物各項功能不受影響，并保證其內(nèi)外效果能與整體建筑一致，甚至可以采用特殊設(shè)計制作的太陽能電池組件。這是建筑師最關(guān)心的部分，舉幾個例子：1、建筑布局：青島火車站MeydanGrandstandCrescentroof青島火車站（A-si）修改后方案原方案原設(shè)計采用了七個在南坡的三角形區(qū)域，此方案造成中部通廊頂南坡為電池板，北坡為陽光板，兩種材料差異甚大，包括材質(zhì)、顏色、安裝方式，不能滿足室內(nèi)建筑效果要求，甚至出現(xiàn)負(fù)作用。調(diào)整后方案取消最左側(cè)三個三角形區(qū)域，改中間區(qū)域頂部全部安裝電池板，此舉保證了通廊頂效果一致。不利處則為屋頂電池板一半?yún)^(qū)域處于北坡，功率會隨坡度逐漸下降，但會通過電氣設(shè)計調(diào)整平衡匹配。原設(shè)計方案調(diào)整后方案室內(nèi)效果室外效果在頂部與陽光板、屋脊交接處，曲面與曲（斜）面相交，出現(xiàn)了相當(dāng)多的多邊形分格，為了室內(nèi)效果統(tǒng)一，采用了切割的異形電池板，但不參與系統(tǒng)發(fā)電，僅作為裝飾。Dummy2、結(jié)構(gòu)安全性設(shè)計：任何一種材料與建筑結(jié)合的時候，都必須考慮其安全性能。當(dāng)光伏電池作為一種建筑維護材料，我們必須首先對其強度和剛度做詳細(xì)的分析檢查。

長寬可以承受的平面外荷載A-si1.245m0.635m2.4kN/m21.3m1.1m1.85kN/m2C-si內(nèi)外玻璃的厚度可以通過實際計算得出太陽電池與建筑相結(jié)合，有時不可避免的會受到遮擋。遮擋對于晶體硅太陽電池發(fā)電量影響很大，對于非晶硅的影響會小得多。一塊晶體硅太陽電池組件被遮擋了1/10的面積，功率損失將達(dá)到50%；而非晶硅受到同樣的遮擋，功率損失只有10%。如果太陽電池不可避免的會被遮擋，應(yīng)當(dāng)盡量選用非晶硅電池。3、光影分析：設(shè)計時需采用專業(yè)生態(tài)環(huán)境分析軟件（ecotect）對建筑所處環(huán)境模擬分析，合理布置電池板，使電池板始終在太陽的“光芒”下。分析結(jié)果顯示局部放大PVpanel分析時對系統(tǒng)所處位置采用按春分、夏至、秋分、冬至四個時間點。冬至、夏至是太陽的南北回歸線，對于地球來說是太陽運行距離最遠(yuǎn)的兩個端點，太陽離地面的高度不同。夏至日早9點太陽位置放大顯示PVpanel放大顯示夏至日下午17點太陽位置PVpanel放大顯示冬至日早9點太陽位置PVpanel放大顯示冬至日下午15點太陽位置PVpanel秋分日中午12點太陽位置春分日中午12點太陽位置溫度上升會影響電池板內(nèi)部填充因子（FF）的數(shù)量，溫度越高填充因子就越少,組件效率就越低。因此當(dāng)電池的工作溫度升高時，電池都會出現(xiàn)Pm下降的情況，但下降幅度是不同的。計算公式如下：

Pmeffec=Pm×[1+a（T-25℃）]

其中：Pmeffec--為電池組件在T溫度工作時(AM1.5，1000瓦/平方米)的最大輸出功率；

Pm------為電池組件在25℃，標(biāo)準(zhǔn)測試條件下(AM1.5，1000瓦/平方米)的最大輸出功率；

a------為電池組件的功率溫度系數(shù)（A-si最佳輸出功率Pm的溫度系數(shù)約為-0.19%，C-si、P-si電池最佳輸出功率Pm的溫度系數(shù)約為-0.5%）舉例說明：如果兩種電池的Pm都是1000瓦，都在60℃的溫度下工作，這時C-si，P-si的Pm降到825瓦，A-si的Pm降到933.5瓦，因此A-si電池多發(fā)電108.5瓦，相當(dāng)于多發(fā)電13.2%。4、散熱分析（溫度效應(yīng)）：非晶硅與單晶硅溫度變化下的效率比較5、透光率設(shè)計：——A-si

A：不同透光度（透光率從1%--30%）B：模組設(shè)計獲取采光帶不同透光度非晶硅內(nèi)視ABC模組設(shè)計獲取采光帶的內(nèi)視效果ABC類別(g-valueG值)單層玻璃80%無涂層雙層玻璃30-70%陽光控制膜雙層玻璃10%非晶硅A-SI雙層玻璃11%外部軟百葉窗（白色）9%A-si具有良好的遮陽性能

夏季遮陽性能(G值):太陽光譜中能量的傳播是通過G值來決定，G值越小，遮光率越高。電池占組件的面積比G值透光率90%15%10%80%20%20%75%22%25%70%24%30%60%29%40%50%34%50%40%39%60%30%44%70%晶體硅系列則可以通過電池片之間的間距來獲得透光率透光率設(shè)計：——C-si非晶硅的多種顏色及花紋晶體硅的多種顏色及花紋對于不同的電池類型，室內(nèi)外裝飾效果截然不同，需初步方案設(shè)計時根據(jù)建筑功能、風(fēng)格全面考慮，和諧統(tǒng)一，使其融入于建筑中，渾然一體，避免后期確定帶來的設(shè)計敗筆。6、不同的光伏電池對建筑效果的影響德國柏林中央車站（c-si）國外某辦公樓室內(nèi)實景（P-si）辦公樓室內(nèi)實景（A-si高透型）投影柔和色澤均勻晶體硅外觀晶硅與非硅效果對比非晶體硅外觀晶體硅內(nèi)視非晶體硅內(nèi)視非晶硅與晶硅比較技術(shù)優(yōu)點缺點晶體硅（C-si)轉(zhuǎn)化率較高有較長時間的經(jīng)驗原理及技術(shù)易于掌控成本高，原材缺乏沒有弱光發(fā)電不太適合BIPV非晶硅(A-Si)成本低弱光發(fā)電高溫下轉(zhuǎn)化率受影響低適合BIPV轉(zhuǎn)化率稍低會有一個衰變期銅銦鎵硒薄膜電池（CIGS)成本低弱光發(fā)電適合BIPV經(jīng)驗較少銦元素較少

采用電池板類型不同，相同面積下的電池板安裝功率不同，即最終發(fā)電量也不同。如果按相同電池板安裝功率，所需數(shù)量（面積）也各不相同，如下圖所示。故需在建筑初步設(shè)計時確定電池板的選型及數(shù)量。太陽電池種類每KWp需要安裝的面積單晶硅（C-si）

多晶硅（P-si）

銅銦硒（CIS）

鎘化碲（CdTe）

非晶硅（A-si）

電池板安裝于不同的部位，其最終發(fā)電量各不相同。以朝向正南，傾角為當(dāng)?shù)鼐暥冉堑牟课粸榛鶞?zhǔn)100計，其余部位的發(fā)電效率如右圖所示，故需在建筑初步設(shè)計時確定太陽能的安裝位置。7、位置選擇8、支撐系統(tǒng)：根據(jù)每個項目自有特征設(shè)計支撐系統(tǒng)和幕墻相比多考慮:光伏組件的布線結(jié)構(gòu)的絕對安全性，美觀性特別強調(diào)：專業(yè)間的密切配合與電氣工程師的密切配合。出線盒1）出線盒

太陽能系統(tǒng)采用的電氣設(shè)備隨功率增大而增多，其設(shè)備宜在室內(nèi)工作，在建筑設(shè)計過程中，需考慮設(shè)備的安放位置，留有足夠的空間，電氣設(shè)計需考慮預(yù)留電纜線槽。逆變器集線箱2）并網(wǎng)逆變器3）直流集線箱4）傳感器盒5）光伏并網(wǎng)柜7）數(shù)據(jù)采集器6）顯示監(jiān)控系統(tǒng)光伏建筑一體化實例欣賞WeiHaithepublicculturalcenters

威海市民文化中心480kWOn-grid

system光電面積：8000m21.設(shè)計豎向調(diào)節(jié)系統(tǒng)，用平板實現(xiàn)馬鞍型雙曲面。2.按電池朝向不同劃區(qū)域設(shè)計組件并串聯(lián)，盡可能確保電流電壓的穩(wěn)定輸出。3.全電腦放線：標(biāo)準(zhǔn)電池組件形式23種共2485塊，異性尺寸286塊，20%曲面造型。4.4個位置設(shè)置虹吸口，主動排出屋面雨水和清潔水。WanKeheadquarters

office

萬科總部辦公樓267.2kWOn–gridsystemPCarea:1940m28.14kWoff-gridsystemPVarea：359m2OlympicSportCenterStadium

奧林匹克體育場無障礙坡道（室外側(cè)）（室內(nèi)側(cè)）（頂部小型電站）101（監(jiān)控設(shè)備）Qingdaorailwaystation

青島火車站103kWOn-gridsystemPVarea：2200m2103（屋頂外景）室內(nèi)效果室外效果105（室內(nèi)局部效果）RoofprojectofSyeofficebuilding

興業(yè)公司辦公樓采光頂3.84kWOn–gridsystemPVarea:96m2WeihaiBluestarofficebuilding

威海藍(lán)星辦公樓改造161kWOn-gridsystem光電面積：3228m2

HuHeHaoTerailwaystation

呼和浩特東站103kWOn-grid

systemPVarea:2000m2GanZhouExhibition

贛州博物館12kWOn-grid

systemPVarea:245m2GreenCorridorofYuehaiPark

悅海公園綠色長廊8.7kWOn-grid

systemPVarea:270m2KACOSolarPowerStationinGermany

德國KACO電站811kWOn–gridsystemPCarea:16220m2謝謝!型號TSM-180尺寸1581mm×809mm×40mm重量15.6Kg標(biāo)準(zhǔn)功率Pm180W組件轉(zhuǎn)換效率14.1%峰值電壓Vm36.8V峰值電流Im4.90A開路電壓Voc44.2V短路電流Isc5.35A系統(tǒng)電壓1000V短路電流溫度系數(shù)0.05%/°C開路電壓溫度系數(shù)-0.35%/°C功率溫度系數(shù)-0.45%/°C單晶硅太陽能電池：型號SMC-10000TL尺寸468mm×613mm×242mm重量40Kg輸入最大光伏發(fā)電功率10350KWMPP范圍333～500VDC最大輸入電壓至700VDC電壓波動小于10%最大輸入電流32A反極性保護短路二極管過壓保護壓敏電阻+排氣器輸出額定功率10000KW最大功率10000KW額定交流電壓220～240VAC額定交流頻率50Hz電流諧波<4%功率因數(shù)1最大效率98.1%防護等級IP65逆變器參數(shù)：轉(zhuǎn)換效率高達(dá)98%A）為了增加系統(tǒng)全年的發(fā)電量，采用了傾角可調(diào)節(jié)的支撐系統(tǒng)，這有別于目前大多數(shù)的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，通過這一措施，每年大約可比采用最佳固定傾角時多生產(chǎn)5%左右的電能；B）為提高太陽能的使用效率，本項目在中心地下車庫增設(shè)了功率約為5KW的直流照明系統(tǒng)，直接使用太陽能電池生產(chǎn)的電能，減少逆變過程中的損耗。C）選取了兩個各1800W的太陽能光伏陣列進行對比試驗，其中一個安裝于自動清潔系統(tǒng)，可以定期定時清潔太陽能電池表面，另一個未安裝清潔系統(tǒng)。對比兩個太陽能光伏陣列的年發(fā)電量，從中總結(jié)出自動清潔系統(tǒng)對提高太陽能光伏系統(tǒng)總發(fā)電量的貢獻數(shù)據(jù)，為以后的系統(tǒng)應(yīng)用積累寶貴經(jīng)驗。提高系統(tǒng)效率的措施：可調(diào)傾角支架設(shè)計：清潔系統(tǒng)安裝兩個電機分別帶動同步帶及毛刷工作，以此對電池板表面進行清潔。在電機轉(zhuǎn)動的同時，供水系統(tǒng)工作，為整個清潔系統(tǒng)提供清潔用水。通過對清水的沖洗及毛刷反復(fù)刷洗，達(dá)到清潔太陽能電池表面的目的。

系統(tǒng)原理圖：Pn=K*α*A*β式中：K-----------深圳太陽總輻射量（Kw*h/m2*a），采用可升降的支架結(jié)構(gòu)后

：

K=1400.247*Kw*h/m2*a

α----------光伏電池的轉(zhuǎn)換率(%)，非晶硅薄膜電池為：

α=14.1%

A----------光伏電池的面積(m2)：

A=1.581*0.809*1485=1900m2β----------轉(zhuǎn)換效率(%)β=β1*β2*β3*β4*β5*β6

β=77.7%該光伏系統(tǒng)平均每年的發(fā)電量：代入：Pn=1359.4*14.1%*1900*0.777=291473Kw*h平均每天發(fā)電量：291473/365=798.556(Kw*h)

每瓦每年約發(fā)電291473/267200=1.09(Kw*h)

珠海興業(yè)幕墻工程有限公司位置：座標(biāo)為：北緯23度21分東經(jīng)113度48分工程實景圖片：室外室內(nèi)北面通風(fēng)百葉實景效果陽光透過屋頂照射在地面設(shè)計圖整套系統(tǒng)材料：鋼化夾膠白玻璃24張?zhí)柲茈姵兀ǚ蔷?0W/張）48張鋁制幕墻龍骨25根，鋁制橫梁龍骨50根德國SB1700太陽能光伏并網(wǎng)逆變電源一臺單相電度表及電源控制箱各一個3mm鋁塑復(fù)合板100x70x3鋼方通150x100x6連接鋼板20x20x3鋁角30x30x3角鋼150x100x6mm鍍鋅連接板鋁百頁（900*804NH2088料）φ12圓鋼40x20x2.5鋼扁通70x50x3mm鋼扁通各類鏍絲、支架、膠、泡沫棒、、、、太陽能電池的規(guī)格：

1:Physicalcharacteristics:Size:1245x635x７mmTotalarea:0.78M2

Weight:13.5kG2:Electricalcharacteristics：

Ratedpower:40WVoltageVmp:44.5VCurrentImp:940mAOpen-circuitvoltage:61V

Short-circuitcurrent:

1.0A

Peakvoltage:600V3:testconditions：

Irradiance：1000W/M2atmosphereMass:AM1.5Temperature:25℃

德國SB1700光伏并網(wǎng)逆變電源的規(guī)格:最大直流輸入電壓:400V最小直流輸入電壓139V最大直流輸入電流12.6A運行環(huán)境溫度：-25℃—60℃交流輸出額定電壓：230V頻率：50HZ最大直流功率：1850W最大交流功率:1700W直流功率轉(zhuǎn)換交流功率之效率高達(dá)93.5％?？傠娏骰兟剩═HD）小于4%，功率因數(shù)100%。防護等級符合DINEN60529。內(nèi)置熱敏過壓保護器，進行過壓保護。使用RS485通訊適配器與PC機通訊。并能百分百地防止“孤島效應(yīng)”.電網(wǎng)保護裝置符合VDE0126（04、99）。SB1700并網(wǎng)逆變器本身可顯示每天的發(fā)電量，累計發(fā)電量與發(fā)電時間，可遠(yuǎn)程通訊查看各種參數(shù)，故不用安裝電度表。額定功率1920瓦屋頂面積61．56平方米太陽能電池面積37．95平方米太陽能電池電池種類非晶硅薄膜電池光伏組件的連接每6塊串聯(lián)成例、8例并聯(lián)安裝方向向南偏東5度，水平成30度夾角逆變器額定功率1．55KW，最大交流輸出1.7KW太陽能組件40瓦/塊*48塊附設(shè)屋頂?shù)墓夥到y(tǒng)之細(xì)節(jié):光伏系統(tǒng)電氣功能圖Pn=K*α*A*β/365式中：K-----------珠海太陽總輻射量（Kw*h/m2*a）：

K=1472*Kw*h/m2*a

α----------光伏電池的轉(zhuǎn)換率(%)，非晶硅薄膜電池為：

α=5%

A----------光伏電池的面積(m2)：

A=1.245*0.635*48=37.95m2β----------轉(zhuǎn)換效率(%)β=β1*β2*β3*β4*β5*β6

β=89%該光伏系統(tǒng)平均每天的發(fā)電量：代入：Pn=1472*5%*37.95*0.89/365=6.8Kw*h/day平均每天的太陽能總輻射量：1472/365=4.0328(Kw*h/m2*day)換算成能量單位:

4.0328*3.6=14.518MJ/m2*day每瓦每年約發(fā)電6.8*365/1920=1.29(Kw*h)

日期發(fā)電量(KWH)總輻射量