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光伏建筑一体化（BIPV）：领略绿色能源的魅力
发布时间：
2024-11-01 00:00
据GlobalABC 2022年状况报告，在全球范围内，建筑物占碳排放量的37%和能源需求的34%。而在国内，建筑全生命周期碳排量已经占到全国碳排放总量的51.3%,其中仅建筑运行阶段碳排占比就达到了22%。因此，发展低能耗的绿色建筑，改变当前高投入、高消耗、高污染、低效率的模式，成为必然趋势。
BIPV分类
根据光伏方阵与建筑结合的方式不同，光伏建筑一体化可分为两大类：一类是光伏方阵与建筑的结合，光伏组件直接安装在建筑的围护结构外表面，如屋顶、墙面等，提供电力的同时作为建筑的一部分。另一类是光伏方阵与建筑的集成，这种方式对光伏组件的要求较高，光伏组件不仅要满足光伏发电的功能要求，还要兼顾建筑的基本功能要求，如透光、遮风挡雨、隔热等。常见的集成形式有光电瓦屋顶、光电幕墙和光电采光顶等。
BIPV的优势
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绿色能源：BIPV利用太阳能发电，不会产生环境污染，是应用太阳能发电的一种新概念。 -
不占用土地：光伏阵列一般安装在闲置的屋顶或外墙上，无需额外占用土地，这对于土地昂贵的城市建筑尤其重要。 -
并网光伏系统：BIPV系统通常采用并网光伏系统，不需要配备蓄电池，既节省投资，又不受蓄电池荷电状态的限制，可以充分利用光伏系统所发出的电力。 -
建筑节能：光伏阵列吸收太阳能转化为电能，大大降低了室外综合温度，减少了墙体得热和室内空调冷负荷，起到建筑节能作用。
BIPV系统的要求
一个完整的BIPV系统包括光伏组件、充电控制器（在独立系统中）、电力存储系统（通常由公用电网或独立系统中的多个电池组成）、电力转换设备（如逆变器，用于将光伏组件的直流输出转换为与公用电网兼容的交流电）、备用电源（如柴油发电机，通常用于独立系统）以及适当的支撑和安装硬件、接线和安全断开装置等。
蓄电池
对于并网光伏系统，由于不受到蓄电池容量的限制，并且有公共电网作为后盾，确定光伏方阵容量时，不必像独立光伏系统那样一定要经过严格的优化设计，只要根据负载的要求和投资情况经过适当计算就可决定 。对于一般家庭使用，通常太阳电池方阵容量的范围为1~5 千瓦。
光伏组件
与一般的平板式光伏组件不同，（BIPV）组件既然兼有发电和建材的功能，就必须满足建材性能的要求，如：隔热、绝缘、抗风、防雨、透光、美观，还要具有足够的强度和刚度，不易破损，便于施工安装及运输等。为了满足建筑工程的需要，已经研制出了多种颜色的太阳电池组件，以供建筑师选择，使得建筑物色彩与周围环境更加和谐协调。根据建筑工程的需要，已经生产出多种满足屋顶瓦、外墙、窗户等性能要求的太阳电池组件 。其外形不单有标准的矩形，还有三角形、菱形、梯形、甚至是不规则形状。
安装方式
在独立光伏系统中，光伏方阵要尽量朝向赤道倾斜安装，与水平面之间的倾角要经过严格的计算，以达到光伏方阵输出的极大性和均衡性。而在并网光伏系统中，只要考虑光伏方阵输出的极大性即可。然而在实际应用中，往往因为要服从于建筑物外形的需要，方阵可能会有各种朝向，倾角也可能从0~900。
逆变器
太阳电池方阵所发出的是低压直流电，要与电网连接，必须变换成220 伏、380 伏甚至更高电压的交流，而且对于电能质量如：电压、波动、频率、谐波和功率因素等参数都有严格的要求。为了保证电网、设备和人身安全，还必须配备并网检测保护装置，如对于处理：过/欠电压、过/欠频率、电网失电（防孤岛效应）、恢复并网、直流隔离、防雷和接地、短路保护、断路开关、功率方向保护等都有明确的规定。所以逆变和控制器是并网光伏系统的关键设备。
计量电表
家庭使用的并网光伏系统中，光伏所发出的电能，主要供给用户负载使用，多余部分输入电网，用户负载所消耗的电能，也是由光伏方阵和公共电网共同供应。原则上可以用一块电表来进行计量，电网供电时电表正转，光伏方阵向电网馈电时电表反转。实际上由于各国政府对于开发利用新能源大多实行优惠政策，目前太阳能发电的上网电价要远大于用户的用电电价，常常用两块电表来分别计量，所以有“买入”电表和“卖出”电表的区别。
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