太阳能与建筑一体化整体设计应注意哪几个问题(光伏建筑一体化技术你了解多少)

国产第七代 2025-06-10 13:25:39 230 0

近几年，随着国民经济的快速发展不仅带动了整体建筑行业朝着绿色环保，清洁能源，环境友好型方向发展，同时激发了一些新能源、可再生能源行业的发展。所以光伏产业在建筑行业里的发展呈现了良好的发展态势，其中光伏建筑一体化的发展体现尤为突出。大力发展光电一体化建筑是我国建筑能源转型中的关键一步，对于可持续发展的重要战略意义是值得肯定的。因此，展贸中心坚信光伏建筑一体化行业的发展前景是非常广阔的，立足于建筑与光伏技术相融合的长远发展观念，充分发挥各自的优势，努力突破建筑结合的新形势。但人们对于光伏建筑一体化技术又了解多少呢，下面就带大家一起了解下：

一、光伏太阳能发电基本原理

太阳能电池的能量主要来源于太阳光中的光子的能量，电池板单晶硅半导体中的空穴-电子对就会变得活跃起来，也就是光载流子。空穴带正电，电子带负电，在太阳能电池元件磁场的作用下，正负电荷分别向电池的负极和正极一定。电荷的定向移动就形成了电流。有了电能的产生，后续还需要电能的传递和储存设备，电能就能够被人们所利用。这就是光伏太阳能发电的主要原理，光伏元件形状、性能的多方面复合，提高了其发电性能。

二、太阳能光伏建筑一体化系统

太阳能光伏一体集成技术就是一种用太阳能电池板取代建筑物外表的一些结构，通过光伏发电组件与建筑物外表面的结合，更多的利用太阳能资源将其转化为电能，供给建筑物的能源消耗。通过光伏一体集成技术给建筑物提供了一定数量的清洁能源，其系统主要分为太阳能光伏屋顶一体集成系统、太阳能光伏遮阳板一体集成系统、太阳能光伏幕墙一体集成系统等等，目前的建筑物中使用较多的是位于屋顶的集成系统，因为在屋顶的光伏组件的太阳光的吸收率比较大，转化的太阳能具有较强的实用性。

太阳能光伏建筑一体集成系统使用的为联网光伏发电系统，在联网发电系统中位于建筑物上的光伏组件产生的电流会通过逆变器转化为交流电传递至电网公司进行储存，在整个的建筑物中减少了庞大的具有污染的储存电能的蓄电池。整体上为建筑物省去了空间和管理储电设备的人力物力资源。当建筑物自身需要电能时我们可以通过电网得到更加稳定、充足的电流供给使用，而购买这些用电的价格变得非常优惠。联网光伏系统包括太阳能电池方阵、控制器、联网逆变器，简单的连接设备的使用为建筑物的光伏发电带来了很好的经济性能，其没有储电设备、转换设备而前期投资较少，而后期的用电回报是十分稳定的，在政策上、技术上也得到了很大的支持。

三、太阳能电池方阵

太阳能电池方阵是将太阳能转化为电能的主要元件，根据逆变器电压的要求、已经建筑物朝向等地理因素，将太阳能电池板的晶体硅固定在支架上。然后通过技术人员的设计对太阳电池板进行组装、设计好安装角度、朝向然后利用螺栓进行固定，在实际安装时简单易操作。而且太阳能电池板的位置也可以根据建筑物的实际情况进行相应的调整，方便施工人员的安装。

光伏与建筑物的结合，是一举多得的好事，在技术方面主要考虑两方面的因素，光伏系统、光伏组件如何与建筑物进行更好的结合：（1）光伏系统与建筑物的结合是光伏建筑一体化首要的工作，要保证建筑物的位置高度以及电网设施可以保证建筑物光伏组件产生电流经过转化之后，通过逆变器可以及时的传递到电网，电网对建筑物的供电网络的设计要与光伏系统相辅相成。（2）光伏组件与建筑物的结合主要是将建筑材料和光伏组件的太阳能单晶硅电池板进行良好的结合使用。一般的建筑物的外墙选用瓷砖、涂料使用上、性能上都可以满足需求，而单晶硅电池板的铺设具有一定的技术难度，但是光伏组件依然可以做成外墙、遮光板，起到良好的装饰和保护的作用，又可以用来发电，具有一物多用的功效，在一定程度上减少了工程造价，具有很大的经济性。在技术上一物多用的组件必须同时具有发电性能、电气绝缘、隔热保温、防风阻燃等各种优良的性能。德国等发达国家已经研制将光伏组件做成窗户，建筑材料和光伏组件合二为一，增大对太阳能的利用率，同时也可以通过窗户控制太阳光的入射，从而让用户获得好的体验感。目前已经有了许多建筑材料和光伏组件的结合产品，半透明和透明光伏组件；双层玻璃超大尺寸光伏幕墙，隔音隔热外墙光伏构件等，越来越多的结合品的设计让光伏建筑一体化的进程越来越快，使用者的体验感也越来越强，光伏建筑一体化也越来越受到欢迎。

四、太阳能光伏联网逆变器

联网逆变器是由联网保护器和逆变器空桶组成。首先逆变部分是将直流电转化为交流电的主要装置，通过大功率晶体管高速关闭进行工作转换。其次是电子控制部分，由电子回路实现工作。最后是保护部分，是一种故障出现时的安全装置，当发生电压、电频的突发改变时，可以迅速关闭元件设备，进行元件的保护和整体装置的保护，保证安全。

太阳能光伏联网系统的关键技术是联网逆变器的设置，与传统的逆变器相比，除了具有基本的直流电和交流电的转化功能之外还具备了更好地安全保护性能，可以对电压、电频、相位等进行控制，具体的功能有（1）跟踪控制最大功率，太阳能电池的输出电能回合太阳的强度、电池的温度密切相关。在联网逆变器的控制之下，可以对变化进行跟踪记录在技术上可以调节输出功率的大小，已得到太阳能最高效的利用，也可以在一定程度上保持输出电流和电压的稳定性。（2）自动控制的开关可以在白天黑夜自由切换模式，进行良好的光热转换，也可以在一定时间段内自动进行机器的修复。（3）谨防独立运行。在光伏发电系统中，如果遇到突然停电的情况下，逆变器对输送电荷的敏感程度不高，很难探测到突发状况的产生。此时光伏系统的自运行，就会导致漏电、触电情况的发生，非常的危险。联网逆变器很好的避免了独立运行，防范了风险，对于工作人员和使用者的保障性增加了许多。（4）具有一定程度的自我修复功能，抵御风险变化的能力不断提升，在自修复不成功的情况下，会进行自我关闭以保证安全。

五、光伏建筑一体化技术在节能建筑中的应用

由国家建筑材料展贸中心参与，国材（北京）建筑科学研究院设计，中国能源建设集团湖南院承建的全球首个百兆瓦级多电源融合技术实验验证平台——常德百兆瓦级多电源融合技术实验验证平台如下图：

国家建筑材料展贸中心参与全球首个百兆瓦级多电源融合技术试验平台

太阳能与建筑一体化

太阳能光伏屋顶技术应用

屋顶光伏采光是目前应用最为广泛的光伏一体建筑的方式之一，效果明显，采光率高，太阳能的转化效率也较高，因为光伏装置在整个建筑物的顶部，使得光伏装置对太阳能的吸收率大大提高。另外光伏组件的安装位置的选择空间的变多，在没有遮挡物的地方设置光伏组件，一来可以避免太阳光对于建筑物的直接照射，减少了太阳光对建筑物的辐射作用，另一方面增大了透射率和发电的效率，有利于电能的产生和建筑物内使用人员舒适感的提高。

光伏建筑一体化中最大的优势就是将光伏元件直接作为屋顶材料，这样的设计在建筑物的设计和使用过程中可以节约材料，节省成本而使用效果也得到了提升。这样的设计利用建筑物的外围空间，这样就算是在冬天太阳的利用率也可以得到一定程度的保持。另外在建筑物的建设过程中光伏元件与建筑物的结构相连，可以有效的保护光伏元件的安全，遇到雨雪风的天气得到很好地保护。另外太阳能组件在发电的过程中会有一部分的热量产生，因为这样的设计也可以使组件给建筑物带来一定的保温的效果，具有很好的隔热作用。在整体建筑物的成本控制方面，具有十分优异的性能。

光热发电技术应用

光伏建筑一体化的光热发电技术是传统发电技术的进一步延伸，其优势十分的明显。首先成本低，避免了昂贵的硅晶光电转换工艺。其次光热发电具有良好的储存功能在没有光照时，可以利用热能进行发电，不会有元件的停滞期，提高了元件的利用效率。最后可以根据原有的设备条件进行多能源的联合发电技术，这样建筑物的使用功能和使用效果将会大大提升。

太阳能光伏幕墙一体集成系统

如今光伏建筑一体化的应用主要是使用在光伏幕墙上。主要的技术为在玻璃幕墙中加入单晶硅的太阳能板，也可以选择用双玻璃光伏组件来代替原来的组件以提高发电的转化效率。组合之后的玻璃幕墙不仅具有发电功能还需有隔热、隔音等建筑功效，提高了太阳能的利用率，实现绿色循环。在这一方面的应用还有很多，在节约资源可持续发展方面也做出了很大的贡献，所以光伏建筑一体化将是未来的重点发展方向。

通过对上述内容系统性的了解，光伏体化技术与建筑的结合发展是未来的重要趋势，随着光伏电池生产、开发的技术条件越来越先进，产量逐步提高，其发电成本也会随之降低，光伏建筑一体化的技术支持、经济支持变得越来越坚实。在未来光伏建筑一体化的发展中，经济效益不断提高、节能效果大幅提升，将十分有利于可持续发展。

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