光伏建筑一体化_BIPV_及光伏玻璃组件介绍

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上,还能发电节约能源。 4 BIPV 应用的一些问题 4.1 电池和组件要求严格
对电池的要求主要是转换效率高、工作性能稳 定。 对组件的要求主要是符合建筑要求包括强度、 外观、尺寸等,对不同的建筑还要符合一些特殊要 求,如防火、隔音等等。 4.2 中空结构的失效
光伏电池板和一般玻璃器件有个很大的不同: 当电池片工作产生电流的时候,由于本身存在的内 阻,会有发热和升温现象。 对于不同的日照条件、气 候条件和安装方式, 电池板的表面温度也不同,在 空气流通的室外,温度可以达到 50℃~80℃,对于晶 体硅电池,由于存在热斑效应,有时局部温度能达 到 200℃。 电池片的温度会使中空玻璃空腔内的空 气过度膨胀,当夜晚没有日照时,随着电池片温度 的降低,腔体内的空气也会降温收缩。 这样,中空玻 璃始终处于高低温交变的条件下,会使密封材料寿 命大大缩短,造成中空玻璃密封失效,甚至玻璃炸 裂。 当电池片电源导线采用在铝合金框上打孔穿出 方式时,容易加速密封失效的速度。 现在很多厂家 在做光伏玻璃组件时,采用大小框的方式合成中空 玻璃, 从而电源导线不用从铝合金框内打孔穿出, 再通过结构胶的密封,以减缓密封失效的速度。 4.3 BIPV 安全性能
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哈尔滨新建住宅执行节能 65%设计标准
近年来,黑龙江省哈尔滨市建筑领域节能减排步伐不断加快,目前新建居住建筑已开始执行节能 65%设计标准,在国 内建设节能领域居领先地位。
据介绍,哈尔滨市从建设工程立项、施工图设计审查、设计审查备案、施工许可证发放等环节作出详细规定,为民用建 筑工程严格执行建筑节能标准提供了制度规范,还先后组织上百名专家完成了 33 个课题研究,总结确立了 11 种新 型 节 能建筑结构体系,并将可再生能源---污水源热泵空调、地下水源热泵、太阳能技术等进行试点应用。 在城市规划区域内 已全面禁止使用黏土烧结砖, 全市新型墙体材料生产比例达 69.04%, 应用比例达 81.24%, 分别比计划目标提高 0.04 和 1.24 个百分点。
图 1 BIPV 在各种建筑上的应用
2 BIPV 的发展 国 际 上 ,1996 年 美 国 就 开 始 实 施 了 一 项 称 为
“光伏建筑物计划” 生产大量的透明光伏玻璃幕墙
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图 2 BIPV 应用实例
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3 BIPV 的特点及其玻璃组件结构 3.1 光伏电池及系统
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的解决方法。 在目前尚无相关技术标准规范的情况 下,正确地认识和理解光伏建筑一体化技术,合理 地应用,实现光伏系统与建筑的良好地结合。 5 结论
BIPV 的大规模应用,不仅可以提供舒适的居住 环境,而且可以节约能源,减少能耗,同时可以带动 相关产业的发展。2006 年实施的 GB/T 50378—2006 《绿色建筑评价标准》 明确将可再生能源发电做为 优选项。 2009 年 3 月,国家财政部颁布《太阳能光电 建筑应用财政补助资金管理暂行办法》, 重点针对
控制器等部件形成光伏发电装置[2]。 如图 4 所示。
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优点在于生产步骤少,电池组建整体性好,可以制 成柔性组件,对于散射光和直射光都有很好的响应 等等。 缺点主要是转换效率低。 相信随着科技的发 展,薄膜涂层电池会有更大的发展空间。 3.2 BIPV 的玻璃组件结构
BIPV 可以分为两大类:一种是光伏方阵与建筑 的结合,建筑物作为光伏方阵的载体,起支撑作用, 另一种是光伏方阵与建筑物的集成,光伏组件是作 为一种建筑材料的形式出现,如光电幕墙、光电屋 顶等[2]。 不管是晶体硅电池组件还是 薄膜硅电池 组 件, 电池片和玻璃片的合理组合是实现 BIPV 的前 提和基础。 目前来说,典型的 BIPV 光伏玻璃组件结 构主要是:钢化玻璃夹层结构(双玻夹层结构)和中 空结构的组合。 3.2.1 钢化玻璃夹层结构
1 前言
能源是人类社会赖以生存和发展的重要物质基 础,能源的开发和利用极大的推动了世界经济和人类 社会的发展。 随着社会和经济的飞速发展,能源的需 求日益增大,传统的石油、煤炭能源日渐枯竭。 能源的 紧缺带来了人们对可再生能源的研究和开发。作为可 再Байду номын сангаас资源的水能、风能、太阳能等正逐步发展起来。 尤 其是太阳能,具有不受地理位置局限、取之不尽用之 不竭等得天独厚的优势。 而光伏建筑一体化 BIPV——building integrated photovataic, 是一种太阳 能发电模块和建筑(幕墙)的集成技术。 集成的光伏产 品可广泛用于建筑物的遮阳系统、建筑物幕墙、光伏 屋顶、光伏门窗等部位,在满足常规的采光和建筑美 学基础上,同时提供清洁环保的电能。如图 1 所示。目 前, 全世界有大约 60%的太阳能电池用于并网发电 系统,并且主要用于 BIPV[1]。
钢化玻璃夹层结构就是由两片玻璃,中间复合 太阳能电池片组成复合层,电池片之间由导线串联 或并联汇集引线端的整体构建。 两片玻璃必须是钢 化玻璃, 向光的一面必须是超白压花钢化玻璃;电 池片可以是单晶硅、多晶硅、非晶硅的一种。 中间的 胶片可以是 EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)或者 PVB (聚乙烯醇缩丁醛树脂)。 如图 5 所示。
河南大力推广节能建筑玻璃贴膜
河南省住房和城乡建设厅副厅长郭凤春介绍说,窗户的作用是通风采光,给房子创造良好的采光和通风环境,“在温 差作用下,不节能的门窗型材会产生弯曲、玻璃形成弧面,降低门窗性能。 ”
制品,用于建筑物的屋面、墙面及光伏智能门窗。 在 联合国能源计划署的调查报告中指出, 这种采用 光-电建筑一体化组件的光电玻璃幕墙将成为 21世 纪的新兴产业。 如美国的“光伏建筑计划”、欧洲的 “百万屋顶光伏计划”、日本的“新阳光计划 ”等,这些 国家的 BIPV 技术在政府的资助下发展迅速。 在我 国,BIPV 示范项目在北京南站、奥运场馆、上海世博 园等已经投入运行。2009 年 3 月 26 日,财政部、住房 和 城 乡 建 设 部 联 合 推 出 “太 阳 能 屋 顶 计 划 ”, 对 太 阳 能光电建筑应用项目装机容量大于 50千瓦的光伏发 电系统, 原则上均以 20 元/瓦的资金补助予以扶持。 作为“太阳能屋顶计划”补充政策的“金太阳”工程由 科技部和财政部共同推动, 具体实施办法正在制定 当中,有望于近期出台。 该工程对国内光伏发电利用 进行补贴,侧重于光伏电站和光伏发电并网,计划 2~ 3 年的时间内,在全国建立 500兆瓦的光伏发电示范 项目。 这些利好消息将掀起中国节能环保生态建材 的开发应用热潮, 大大促进了光伏建材产品的发展 及推广应用。 图 2 为BIPV 应用实例。
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光伏建筑一体化(BIPV) 及光伏玻璃组件介绍
王 冬 温玉刚 苗向阳 车咚咚
中国建筑材料检验认证中心 建材工业质量认证管理中心
摘 要: 本文简要介绍BIPV项目中光伏玻璃组件的结构。 关键词: BIPV; 光伏玻璃组件; 钢化玻璃夹层结构; 中空结构
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BIPV 项目,补贴标准为 20 元/瓦(2009 年)。 与此同 时,各地方政府也制定了地方光伏建筑一体化并网 应用的上网电价配套补贴政策,这些促进太阳能并 网应用政策的出台,势必会推动光伏建筑一体化的 快速发展。 参考文献:
[1] 中国可再生能源发展项目办公室主编,[R] 中国光伏产业 发 展 研 究 报 告 (2004-2005), 北 京 ,2006,8. [2] 谢 士 涛 ,光 伏 建 筑 一 体 化 技 术 与 应 用[J],技 术 交 流 ,2007, (9),42-45.
光伏发电的原理是利用某些半导体材料界面 的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种 技术。 其关键元件是太阳能电池,目前应用最多的 光电池材料是单晶硅和多晶硅。 太阳能电池再经过 串并联后进行封装可形成大面积的太阳电池组件。 在光伏产业链中,从硅材料开始到最终形成光伏组 件,如图 3 所示。
图 3 光伏产业链条 由于太阳能电池产生的电压为直流电,且受太阳 光光强的影响,因此通常配合上蓄电池,逆变器、功率
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(a) 晶体硅电池片
(b) 非晶硅薄膜电池片 图 5 钢化玻璃夹层结构
3.2.2 中空结构 中空玻璃的结构是两片或两片以上的玻璃组
合,玻璃与玻璃之间保持一定的间隔,间隔中是干
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燥的空气,周边用密封材料包裹。 当光伏组件和中 空玻璃结合时,主要有两种基本性形式:一种是将 钢化玻璃夹层结构整体作为一块玻璃,然后和另一 块玻璃组合成中空结构,如图 6-b 所示是该种结构 的最基本形式,现在还有一些其他的结构,但是总 体作为中空结构的形式是一样的。 另一种是晶体硅 或者非晶硅电池片放置在中空玻璃的空腔内,电池 片之间由导线串联或并联汇集引线端通过间隔条 和密封胶引出,如图 6 所示。
(a) 结构 1
(b) 结构 2 图 6 中空结构 中空玻璃有两个很重要的特点:一是中空玻璃 具有优良的绝热性能。 在某些条件下,其绝热性能 可优于混凝土墙。 据统计,一些欧洲国家采用中空 玻璃比普通单层窗每平方米每年可节省燃料油
40L~50L。 二是中空玻璃具有极好的隔声性能,其 隔声效果通常与噪声的种类和声强有关,一般可使 噪 声 下 降 30dB~44dB, 对 交 通 噪 声 可 降 低 31dB~ 38dB,即 可 以 将 街 道 汽 车 噪 声 降 低 到 学 校 教 室 要 求 的安静程度。 随着社会经济发达程度的提高,建筑 能耗在社会总能耗中所占的比例越来越大,因此为 了达到建筑节能指标的要求,BIPV 光伏玻璃组件一 般都作成中空结构, 在隔热节能保温隔音的基础
图 4 光伏发电装置 光伏发电系统有两种形式, 一种是独立发电 系统;另一种是并网发电系统,将电能直接输入公 共电网。 在这两种形式中,并网发电系统是太阳能 光伏应用的主要形式, 也是世界上大多数国家的 发展方向。 除了晶体硅光电池,现在还有非晶体硅电池也 就是薄膜涂层电池。 薄膜涂层电池分两类,一类是 硅基材料薄膜电池, 一类是化合物半导体薄膜电 池。 化合物半导体薄膜电池主要是碲化镉薄膜,砷 化镓薄膜等。 相对于晶体硅电池,薄膜涂层电池的
为切实推进新的建筑节能设计标准,哈尔滨市已对沿江既有建筑节能改造试点和节能 65%示范工程开展建筑节能效 果检测,完成了 19 个小区或项目的节能检测,检测面积达 110 万平方米,为下一步大面积推广这项工作奠定了基础。
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光伏组件与建筑的结合,会涉及结构安全性能: a) 作为幕墙的结构安全,需要满足三性:风压 变形性能、雨水渗透能力、空气渗透性能; b) 当 BIPV 光伏组件受到破坏影响时,电池片 的正常工作产生何种影响; c) 固定组件的连接方式的安全性。 组件的安 装固定不是类似安装空调式的简单固定,而是需对 连接件固定点进行相应的结构计算, 并充分考虑 BIPV光 伏 组 件 在 使 用 期 内 的 各 种 不 利 情 况 , 光 伏 组 件的使用寿命一般是 25 年,因此 BIPV 的结构安全 性问题不可小视。 4.4 应急处理 BIPV 光伏组件在发达国家在 建筑上的应 用是 非常慎重的,绝大部分应用在顶部。 要将光伏组件 大规模应用在建筑外围、门窗等部位,还需要进一 步提高光伏建筑一体化应用技术,完善维护的及时 性、应急处理、表面破裂、漏电保护等等不确定因素
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