對太陽能發電與建筑一體化建設的思考

吳風偉

（身份證號：1304231984****2835）

一、太陽能發電工作原理與建筑集成系統

（一）太陽能發電工作原理

太陽能發電的能量轉換器是太陽能電池，也就是我們通常說的光伏電池。它的基本原理就是將太陽能轉換為電能。基本原理：太陽能電池吸收了一定量的光子后，半導體內產生了電子空穴位，光生載流子的一對帶不同的電性，電子帶負電，空穴位帶正電。一對電性相反的載流子在靜電場的作用下分離開，這時的電子和空穴位就會被太陽能電池的正負極吸收，就會產生電流在外電路中，太陽能不斷的收集轉換最終成為我們實用的電能。

（二）太陽能建筑集成系統設計原則

太陽能建筑集成技術是在建筑結構外表鋪設組件，這樣太陽射到建筑物的表面后就能將太陽能轉換為電能。常見的光伏建筑系統主要有以下幾種：光伏屋頂、光伏墻和光伏天窗等。我們現在大部分的電能建筑系統運用的是光伏屋頂系統，其它結構的也有涉及。我國現在光伏建筑主要用于國家和地方性的示范工程，還沒有完全投入到商業建筑當中。光伏電能系統運用最多的是聯網光伏系統，這種系統產生的電流可以通過逆變控制器轉化為交流電，直接提供給電網，供人們使用。這種系統的特點就是投資小，對環境污染也小。

太陽能光伏發電系統建筑一體化的設計原則可以歸結為以下幾個方面，即：實用性、可靠性、合理性以及高的性價比。建筑中光伏系統的運行可靠，才能滿足用電設備的需要，這樣才能保證系統配置合理、經濟。在設計時要確定好太陽能電池組件功率和蓄電池的容量，選擇好太陽能光伏組件與建筑才能更好的和為一體，好的設計，光電設備還能代替部分的建筑材料，也能達到建筑節能的效果。

二、太陽能光伏建筑一體化的優點

太陽能光伏發電系統與建筑一體化結合的優勢主要體現在：建筑結構與太陽能合理配合，達到較好的經濟效益。優點主要有以下幾個方面：

（一）綠色能源

太陽能光伏建筑一體化利用太陽能產生電能，沒有任何污染，太陽是一種綠色能源。太陽能清潔且免費，在開發利用時也不會產生任何的副作用，同時太陽能又是再生能源。在當今社會污染嚴重和資源短缺的情況下，這一點是非常關鍵的。

（二）節省空間

光伏發電設備一般設置在閑置的屋頂或者外墻上，不需要額外的占用土地，對于一些大型的城市來說，土地是非常昂貴的，對于光伏發電設備來說，能夠減少很多土地，所以是非常關鍵的。太陽能電池板是組件化的，光伏陣列安裝也比較方便，容量也能根據負載的耗電量來選擇。

（三）減少投資，供電可靠

一般的發電是要在發電廠完成，通過送點設備對用戶供電。而太陽能光伏發電則是因地制宜，發電就在原地，這就減少了電站送電網的投資。太陽能發電既能及發及用，又能儲存于蓄電池中。在陰雨天或者夜晚光照度小的時候，用電設備可以使用存儲在蓄電池中的電能。

三、太陽能光伏建筑一體化還存在一些問題

（一）第一，太陽能發電的成本相對較高，是常規發電成本的 2?5 倍。第二，一體化的建筑設計光伏發電系統的設備費用較高。第三，太陽能發電與常規發電相比，發電不穩定，容易受天氣的影響，所以波動性很大，一天中不一定陽光都很好，所以怎樣解決太陽能光伏發電的波動性和儲電問題是很關鍵的問題。第四，光伏建筑一體化系統冷卻通風系統的設計比較困難，應該保證光伏組件的發電效率隨其表面工作溫度的上升而下降，所以光伏組件屋面設計空氣通風通道是一項很重要的問題所在。據統計，組件表面溫度降低 15℃左右，電力輸出就能提高 8%左右。

（二）太陽能光伏系統建筑一體化的要求和建議

太陽能光伏發電建筑一體化系統是將太陽能光伏發電系統應用在建筑中，太陽能電池板能夠代替部分的建筑材料，能夠與建筑材料融合為在一起，也不能影響建筑整體的美觀效果。太陽能電池板的建筑材料應該具備以下要求：保溫隔熱、防水防潮、結實牢固等特點，如果是屋頂或者窗戶的光伏裝置，還應該具有良好的透光性能。對于一些特殊的應用場合對太陽能電池板的組件的形狀和結構有特殊的要求，有一些屋頂是拱形的，需要有一定的彎曲度，這些都是特殊要求。如果太陽能電池組件作為屋頂或墻面外圍時，還要考慮電池板的顏色和反光性等的要求，對于透光性也有一定的要求。

（三）太陽能光伏發電系統是一個相對較為復雜的系統，特別是現代的太陽能光伏發電建筑一體化系統，設計者需要掌握牢固的理論知識，還要懂很多較差學科的問題，因為這是一個涉及到很多知識的系統，比如建筑設計就是很大的一個部分。目前，光伏發電系統在我國一些節能建筑上有一定的應用，但是這項技術還并不成熟，在技術方面還存在很多問題。下面就是我個人在此方面提出的一些今后研究性的建議：

第一，怎樣才能灌漿太陽能光電系統與建筑完成完美的結合，并且能夠在效率上達到更高。第二，在光電板發電效率上還存在很多問題，怎樣更加提高發電效率，研究其影響的因素等，對太陽光發電起著至關重要的作用。第三，對于光能的儲存和穩定性的控制應該研究出更多可靠的解決方案。

四、總結

能源問題和可持續發展是現在全社會面臨的問題，開發新能源以及對現有能源的合理利用也是各國現在非常重視的問題。太陽能是一種無污染而且可再生資源，對太陽能的合理利用是現在以及今后發展的目標。太陽能光伏系統建筑一體化利用太陽能發電，是一種全新的建筑發電方式，現在我國的這方面技術還不夠成熟，太陽能光伏系統建筑一體盡在一些節能型建筑中使用，還沒用進入商業化，我相信未來一定會更多的利用這種新型的發電系統，為更多的人們提供方便。