關(guān)于太陽能光伏建筑一體化技術(shù)的探討

盧名榮

摘要：太陽能光伏建筑一體化在建筑節(jié)能當(dāng)中的一種典型的表現(xiàn)形式。本文將深入闡述了光度發(fā)電的原理的特點(diǎn)，并且根據(jù)Matlab仿真平臺對于光伏電池組件輸出的特點(diǎn)做了詳細(xì)的分析，并且還將對光伏建筑一體化的定義與類型以及結(jié)合光伏電池的特點(diǎn)和建筑施工的技術(shù)要求，還對光伏建筑一體化施工當(dāng)中的技術(shù)問題進(jìn)行詳細(xì)的分析，這樣將有效的提升提發(fā)電的效率與建設(shè)光伏建筑一體化初期的投入成本有著非常重要的意義。

關(guān)鍵詞：光伏組件；光伏建筑一體化

1、光伏建筑一體化類型

1.1 建材型光伏發(fā)電系統(tǒng)

建材型光伏發(fā)電系統(tǒng)是太陽能光伏電池組件與建筑建材的結(jié)合物，兩者組成了一個有機(jī)整體，利用這種復(fù)合光伏組件替代傳統(tǒng)建筑屋面瓦、外墻磚等。該復(fù)合材料不僅具有建材基本特性及功能，而且還可以將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，可謂一舉兩得。如光伏瓦、光伏磚、光伏屋面卷材等都屬于建材型光伏發(fā)電系統(tǒng)。

1.2 建筑構(gòu)件型光伏發(fā)電系統(tǒng)

建筑構(gòu)件型光伏發(fā)電系統(tǒng)是由各個光伏電池組件經(jīng)過串并聯(lián)連接的方式組合成型或者獨(dú)立成型作為建筑構(gòu)件的光伏構(gòu)件。目前，研制成型的大尺度彩色光伏模塊，不僅可以美化建筑外觀，而且充當(dāng)著遮陽板、防雨棚及防護(hù)欄板的角色，既能實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，又具有一般建筑構(gòu)件的使用功能。

2、光伏電池輸出特性

在實(shí)際應(yīng)用中通常建立光伏電池的工程應(yīng)用數(shù)學(xué)模型對光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行研究設(shè)計(jì)，通過模型與實(shí)際物理意義得到相應(yīng)的數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系，利用這些數(shù)學(xué)函數(shù)可以更加直接地反映光伏電池各參數(shù)之間的變化規(guī)律以及分析光伏陣列的電性能，具體的模型表達(dá)式為：

式中： Isc、Voc、Im、Vm為標(biāo)準(zhǔn)參考技術(shù)值；

Sref為太陽光強(qiáng)參考值為1000 W/m2；

Tref為電池參考溫度為25℃；

S 為太陽光照強(qiáng)度；

T 為光伏電池溫度；

S1、T1、C1、C2、D 均為中間變量；

a 為短路電流溫度系數(shù)；

b 為開路電壓溫度系數(shù)。

該模型中的各個參數(shù)能與光伏電池生產(chǎn)廠商提供的技術(shù)參數(shù)一致，根據(jù)光伏陣列的工程應(yīng)用數(shù)學(xué)模型表達(dá)式搭建了光伏電池陣列的Matlab /Simulink 模型，并將常州某光伏電池制造廠商生產(chǎn)的一款型號為DBG200 的光伏電池組件，其相關(guān)參數(shù)Isc= 5.98A，Im=5.43A，Voc=43V，Vm=35V，a= +0.06%/℃，b =-0.35%/℃分別代入仿真模型中，模型中具體仿真參數(shù)設(shè)置為： 采用變步長的ode45（Dormand-Prince），最大步長為0.01，仿真時間設(shè)為45，由此可得溫度為T =25℃和T=50℃，光照強(qiáng)度分別為200 W/m2、400 W/m2、600 W/m2、800 W/m2及1000 W/m2時，光伏電池的P-U、P-I及I-U輸出特性曲線分別如圖1～3 所示。

從圖1、圖2可以看出在規(guī)定的溫度和光照強(qiáng)度下，每條曲線都對應(yīng)著唯一的一個最大值，該點(diǎn)就是光伏陣列的最大功率點(diǎn)。在恒定溫度條件下，光伏陣列的輸出功率會隨著光照強(qiáng)度的增強(qiáng)而增加；而恒定光照強(qiáng)度時，光伏陣列的輸出功率會隨著溫度的增加而減小，所以外界環(huán)境變化會對光伏陣列的發(fā)電效率有影響。從圖3可以看出在恒溫度條件下，光伏陣列的輸出電流會隨著光照強(qiáng)度的增加而增加，開路電壓也會隨之小幅增加； 當(dāng)光照強(qiáng)度不變時，短路電流會隨著溫度的增加而增加，而開路電壓卻隨著溫度的增加而減小。該仿真結(jié)果反映了光伏電池組件是一個非線性器件，其輸出特性受光照強(qiáng)度及溫度等外界條件的影響，實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)充分考慮。

3、光伏建筑一體化應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)問題

光伏電池的最佳安裝傾角。傾角也叫傾斜角，是太陽能光伏電池組件安裝成型后與水平地面之間的夾角，該傾角直接影響著光伏電池組件的輸出功率，理想狀態(tài)就是此安裝傾角是光伏組件在全年中發(fā)電量最大時的最佳安裝傾角。確定最佳安裝傾角對于提高屋頂型光伏發(fā)電系統(tǒng)及成片規(guī)劃建設(shè)的光伏電站發(fā)電效率具有顯著的效果，可以提高光伏發(fā)電利用率，降低初期投入成本。

4、結(jié)束語

綜上所述，光伏組件的產(chǎn)量化發(fā)展，其相關(guān)技術(shù)的不斷成熟也將造成光伏發(fā)電系統(tǒng)的造價成本也不斷減少，并且將其與建筑有效的結(jié)合組成的光伏建筑一體化系統(tǒng)并且也會兼顧到建筑美學(xué)與節(jié)能經(jīng)濟(jì)的價值，因此光伏建筑一體化將會是我國建筑行業(yè)的發(fā)展趨勢。

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