太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)是利用光伏電池板直接將太陽能輻射轉(zhuǎn)化為電能的系統(tǒng)，主要由太陽能電池板、電能儲(chǔ)存部件、控制器、電力電子轉(zhuǎn)換器、負(fù)荷等部件構(gòu)成。光伏發(fā)電系統(tǒng)根據(jù)運(yùn)行方式可分為獨(dú)立運(yùn)行的光伏發(fā)電系統(tǒng)和并聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行的發(fā)電系統(tǒng)兩類。

2光伏建筑系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1設(shè)計(jì)原則

(1)建筑美學(xué)原則:BIPV是建筑物的一部分，整個(gè)系統(tǒng)必須滿足人們對(duì)建筑審美的要求

(2)建筑智能原則:BIPV系統(tǒng)必須同時(shí)滿足作為相應(yīng)建筑物部件承擔(dān)的保護(hù)、受力、隔熱、防水、采光、遮陽等建筑功能

(3)最大電力輸出原則:光電轉(zhuǎn)換是BIPV系統(tǒng)的另一個(gè)重要功能。設(shè)計(jì)者在保證BIPV系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)建筑屬性的同時(shí)，也必須考慮如何最大化光伏發(fā)電系統(tǒng)的電力輸出

(4)BIPV系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可維護(hù)原則:BIPV系統(tǒng)必須在設(shè)計(jì)的生命周期內(nèi)保證安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

2.2光伏建筑系統(tǒng)設(shè)計(jì)

(1)當(dāng)?shù)貧庀髤��?shù)的收集。在BIPV設(shè)計(jì)過程中，場(chǎng)所、氣候、緯度、平均日照、平均溫度、降水量、濕度、浮塵量、風(fēng)荷和地質(zhì)條件都會(huì)影響光伏一體化城市建筑的經(jīng)濟(jì)性。

(2)因此，在設(shè)計(jì)之前，地氣象數(shù)據(jù)資料。

(3)負(fù)荷狀況分析。負(fù)荷的計(jì)算是獨(dú)立太陽能發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一。

(4)光伏板最佳傾斜角的設(shè)計(jì)。在光伏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，光伏板的安裝形式和安裝角度對(duì)光伏板能夠接受的太陽輻射量和光伏供電系統(tǒng)的發(fā)電能力有很大影響。

(5)光伏系統(tǒng)總功率的概算。構(gòu)成光伏陣列時(shí)，為了獲得適當(dāng)?shù)妮敵龉β�，必須串�?lián)或并聯(lián)單個(gè)電池。根據(jù)負(fù)荷用電量、電壓、電力、光照狀況，確定光電池的總?cè)萘亢凸怆姵匕宓拇�、并�?lián)數(shù)。

2.3光伏建筑的重要技術(shù)

(1)設(shè)置場(chǎng)所。根據(jù)理論研究和實(shí)際運(yùn)行，屋頂是PV的最佳安裝點(diǎn)，其次是房屋的南立面。南立面的最佳發(fā)電時(shí)間是冬天，最差的是夏天。東西立面的發(fā)電量只有屋頂?shù)?/3左右。光伏陣列的傾斜角和方向角對(duì)其性能也有重要影響。角度設(shè)置主要取決于當(dāng)?shù)鼐暥?有時(shí)設(shè)置角度與當(dāng)?shù)鼐暥炔灰恢�，需要測(cè)量決定)、斜面輻射強(qiáng)度和負(fù)荷的電力需求。BIPV陣列的朝向和屋面的傾斜限制了其傾斜角和方向角。

(2)遮擋因素。對(duì)于晶體硅光伏電池，小隔板會(huì)導(dǎo)致大功率損失，隔板對(duì)薄膜電池的影響要小得多。建筑師在設(shè)計(jì)PV系統(tǒng)時(shí)，必須計(jì)算屏蔽因素對(duì)輸出的影響。因?yàn)椴煌�的屏蔽方式�?huì)產(chǎn)生不同的輸出效果。建筑師需要精心設(shè)計(jì)PV組件的布局，使PV建材框架設(shè)計(jì)最佳，使環(huán)境建筑對(duì)BIPV的影響最小化。

(3)通風(fēng)設(shè)計(jì)。為了保證充電電壓，在設(shè)計(jì)光伏發(fā)電系統(tǒng)時(shí)，必須考慮各種因素引起的光伏電池方陣的電壓下降量，確定光伏電池組件的串、并聯(lián)方式和方陣的配置形式。其中，電壓下降的主要因素是組件的溫度上升。光伏電池組件接收太陽能后，其中一部分直接轉(zhuǎn)換為電能輸出，其馀部分轉(zhuǎn)換為熱能向環(huán)境散發(fā)，因此電池組件開始工作后幾分鐘內(nèi)溫度上升，一般維持在50℃左右。通風(fēng)不良時(shí)，光伏電池組件的背面溫度達(dá)到80℃以上，直接影響太陽能電池的輸出電壓和轉(zhuǎn)換效率(溫度每上升1℃，光伏電池的能量轉(zhuǎn)換效率下降0.5%左右)[3]。因此，通風(fēng)設(shè)計(jì)是BIPV的重要因素。BIPV系統(tǒng)(包括光伏電池組件、枕木、角鋼、防雨保溫板等組成部分)合理的建筑設(shè)計(jì)和安裝方式，可以達(dá)到良好的通風(fēng)、冷卻效果。

3結(jié)語

太陽光一體化城市建筑技術(shù)和成本取得突破性進(jìn)展，徹底消除使用障礙，太陽光一體化城市建筑綠色電能取代傳統(tǒng)火力電能，引領(lǐng)新能源革命。因此，我們必須要把發(fā)展太陽能光伏一體化城市建筑新能源作為應(yīng)對(duì)危機(jī)的重要措施，還要把太陽能光伏一體化城市建筑新能源提高到國際競(jìng)爭(zhēng)戰(zhàn)略的高度。光伏一體化城市建筑BIPV是一項(xiàng)綜合工程，成功的BIPV需要從最初的方案構(gòu)想精心策劃，考慮建筑物周邊環(huán)境、建筑美學(xué)、整體效果、投資規(guī)模等，需要建筑、結(jié)構(gòu)、電氣等多個(gè)專業(yè)的共同努力和合作。