光伏發電技術與建筑一體化的實際應用

王松淳

摘? 要：隨著經濟社會的持續快速發展，光伏發電技術的應用迎來了前所未有的重大發展機遇，如何采取有效方法與措施，切實推進光伏發電技術與建筑一體化的深度融合，成為業內廣泛關注的焦點課題之一。文章首先介紹了光伏發電與建筑一體化技術的基本內容，從光伏器件作為屋頂材料等方面，探討了光伏發電與建筑設計一體化的組織形式，并結合黃河水電光伏產業技術中心建筑光伏幕墻安裝工程項目案例，就光伏發電技術與建筑一體化的實際應用展開了探討，闡述了個人對此的幾點淺見，望對光伏發電技術的有效應用有所裨益。

關鍵詞：光伏發電;建筑一體化;技術應用;趨勢特點

中圖分類號：TU18? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）34-0163-02

Abstract： With the sustained and rapid development of economy and society， the application of photovoltaic technology has ushered in an unprecedented opportunity for development. How to take effective methods and measures to promote the deep integration of photovoltaic technology and building has become one of the focus topics in the industry. This paper first introduces the basic contents of photovoltaic power generation and building integration technology， and discusses the organization form of photovoltaic power generation and architectural design integration from the aspects of photovoltaic devices as roof materials. Based on the case of the photovoltaic curtain wall installation project of the Yellow River Hydropower Photovoltaic Industry Technology Center， this paper discusses the practical application of photovoltaic technology and building integration， and expounds some personal opinions on it. It is hoped that it will be beneficial to the effective application of photovoltaic technology.

Keywords： photovoltaic power generation; building integration; technology application; trend characteristics

引言

當今社會，經濟發展質量顯著提高，對光伏發電技術的應用價值提出了更高要求，使其與建筑一體化的推進進程面臨著更多的不確定性因素。當前形勢下，必須宏觀審視光伏發電技術的實際應用現狀，精準把握其技術方法的核心要義，綜合施策，全面提高與建筑一體化的融合發展成效。本文就此展開了探討。

1 光伏發電與建筑一體化技術概述

長期以來，國家相關部門高度重視光伏發電與建筑一體化技術的融合發展，制定并實施了一系列重大方針政策，為推進光伏建筑深度融合提供了基本方向，取得了令人矚目的成就，積累了豐富寶貴的實踐經驗。同時，光伏研發機構同樣在優化其與建筑一體化發展方面進行了大量的研究與探索，成效顯著，極大程度上實現了建筑與光伏發電系統的結合、建筑與光伏器件的結合。盡管如此，受多方面要素的影響，當前光伏發電與建筑一體化技術依舊存在諸多短板與不足，技術應用的結構形式相對單一，經濟轉換效率較低，不利于實現長期可持續發展，必須給予高度重視[1]。上述背景下，深入探討光伏發電與建筑一體化技術的實際應用問題，具有極為深刻的現實意義[2]。

2 光伏發電與建筑設計一體化的組織形式探討

2.1 光伏器件作為屋頂材料

現代科學技術的快速發展，為光伏發電與建筑設計一體化技術的應用提供了更為豐富的技術手段，使得傳統模式下難以完成的光伏發電任務具備了更大的可行性，將光伏器件作為建筑屋頂材料便是其中重要路徑之一。屋頂材料是構成建筑工程的關鍵載體，將性能優良的光伏器件作為屋頂材料可有效吸收太陽光輻射，并根據其結構樣式及空間構造的不同，將多余的太陽能輻射進行儲存，依次循序地進行電能轉換。在該過程中，要將光伏器件通過特定施工技術方法與建筑屋面之間實現物理連接，防止暴風雨等惡劣天氣的影響。同時，可采用太陽能電池組件替代建筑屋面保溫隔熱層，既能夠在確保建筑屋面保溫隔熱效果的同時，有效管控屋面建筑成本，又可提高光伏發電效能。

2.2 光熱發電技術的應用

光伏發電技術與建筑一體化的應用擺脫了傳統僵化固化發電方式的桎梏與局限，無需采用造價較高的硅晶光電轉換工藝，大大降低了發電過程的經濟成本。通過光熱發電技術的有效應用，還可將經過太陽能加熱的水進行儲存，即便是在某段時間內沒有穩定的光照，也可在一定程度上支持汽輪連續發電功能，保持發電的連貫性[3]。光熱發電技術實現了對太陽能光照資源的充分高效利用，充分挖掘了有限資源的無限價值，并可實現互補發電，在聯合熱電站的中轉銜接作用下，完成發電任務。隨著國家能源結構的深化調整，基于光熱理念的光伏發電技術將會在建筑工程領域扮演更加重要的角色，承擔更多太陽能光伏發電任務。

2.3 光伏幕墻技術的應用

經濟社會快速發展大大提高了人們審美品味，在城市建設與發展中更加注重建筑工程外在表象特征，使幕墻裝飾方法在建筑工程領域占據了愈發重要的地位。光伏發電技術與建筑一體化的實際應用還可將建筑幕墻作為發電載體，在玻璃幕墻內部植入雙玻璃光伏組件替代普通材料，使建筑幕墻在具備傳統隔音、降噪、隔熱效果的同時，具備光伏發電功能，最大限度上利用太陽能光照資源，有針對性地達到綠色控制的良性效果。此外，光伏幕墻技術還可將光伏器件與建筑外墻窗、遮陽板及其它建筑構件等有效銜接起來，實現一體化設計與運行，根據實際需求的變化營造特定景觀視覺效果[4]。

3 光伏發電技術與建筑一體化的實際應用分析

3.1 項目概況

黃河水電光伏產業技術中心建筑光伏幕墻安裝工程，位于青海省西寧市。本工程幕墻形式為點式不銹鋼夾板光伏玻璃幕墻系統[5]，大樓布置了光伏幕墻及屋頂分布式電站，總裝機容量381.89kWp，其中屋頂布置126kWp;立面布置總計為246.14kWp，其中東立面94.3kWp，南立面61.41kWp，西立面58.47kWp，北立面31.27kWp。本項目已成為青海省智慧型、科技型、節能型的新能源示范大樓。

3.2 方案設計

幕墻的物理性能等級是依據建筑物所在的地區的地理、氣候條件、建筑物高度、體型、環境以及建筑物的重要性等，并結合建筑設計中的具體規定而選定的，其分級符合國家現行規范《建筑幕墻》GB/T21086的規定。根據計算本工程墻角區的風荷載標準值為1.0kN/m2。按照《建筑幕墻》GB/T21086第5.1.1.4條的規定，設定建筑幕墻的抗風壓性能分級標準。建筑幕墻平面內變形性能，非抗震設計時，應按主體結構彈性層間位移角限值進行設計;抗震設計時，應按主體結構彈性層間位移角限值的3倍進行設計。

3.3 發電效率分析

根據項目建成后前兩年發電量測算，該項目年平均發電量約為35.73萬度，其中光伏幕墻年均發電量為17.90萬度（東面7.57萬度，南面5.40萬度，西面3.51萬度，北面1.42萬度），屋頂常規單晶16.13萬度， PERC單晶1.7萬度。現分別取屋頂、東、南、西、北各面一臺逆變器2019年12月至2020年4月的發電數據，分析對比各面的發電效率（見表1）。

根據表1中5個月的發電數據，以屋頂發電效率為基準，東、南、西、北各面的單瓦發電效率分別為屋頂的81.17%、94.04%、24.54%、15.94%。由計算結果得出，立面光伏發電效率與屋頂光伏還存在不小的差距，而受限于當前的技術水平，立面光伏的投資成本卻遠大于屋頂光伏，這是目前阻礙光伏建筑集成規模化發展的一個重要原因。

4 結束語

綜上所述，受技術方法、建筑模式、效果評價、經濟效益等方面要素的影響，當前光伏發電技術與建筑一體化融合過程中依舊存在諸多方面的薄弱環節與不足之處，阻礙著光伏發電技術應用優勢與價值的彰顯。因此，技術人員應該從建筑工程的客觀實際需求出發，充分遵循光伏發電技術的基本應用原理與規律，創新技術應用方式方法，優化技術應用過程控制，為深入挖掘光伏發電技術價值奠定基礎，為促進現代建筑工程事業持續健康穩定發展保駕護航。

參考文獻：

[1]周國慶，李宗陽.《太陽能光伏發電與建筑一體化技術規程》的研究與制訂[J].可再生能源規模化論壇，2019（18）：225-226.

[2]程永超，李琳琳.淺談太陽能光伏發電與建筑一體化技術在節能建筑中的應用方法[J].北京交通大學學報（社會科學版），2019，37（05）：159-161.

[3]高鴻飛，程武強，劉波，等.生態節能技術在世茂大連生態城展示中心工程中的應用探討[J].工程建設與設計，2019（12）：335-336.

[4]趙海傲，胡宗榮.新時期太陽能光伏發電-輻射制冷建筑一體化復合裝置的性能分析[J].城市建設理論研究（電子版），2019，40

（12）：105-106.

[5]楊喜燕，劉元軍.淺談太陽能光伏發電系統建筑一體化應用情況調研分析[J].企業科技與發展（下旬刊），2019，45（11）：102-103.