光伏建筑一体化技术的应用

化概念、优点、结合方式等，并结合实际施工经验，总结了光伏建筑一体化技术的施工重点和难点，该技术 将提升未来建筑的经济效益和发展空间.关键词：光伏发电系统光伏建筑一体化技术应用现状中图分类号：TK514 文献标识码：B 文章编号：1002-3607 (2019) 04-0061-04随着煤、石油和天然气等化石燃 外饰材料、外观更有魅力、缓解电力 需求、降低夏季空调负荷、改善室内

合，建筑与光伏组件相结合是光伏建 筑一体化的一种高级形式，它对光伏 组件的要求较高。光伏组件不仅要满

料的迅速消耗，由此带来的能源危机 与环境污染曰益加剧。太阳能属于可

热环境等。再生清洁能源，具有储量的无限性、 范围的普遍性和利用的环保性优势，

1.2光伏建筑一体化的结合方式光伏与建筑的结合有两种方式。一种是建筑与光伏系统的结合，把封 装好的光伏组件平板或曲面板安装在

足光伏发电的功能要求，同时还要兼

顾建筑的基本功能要求。建筑与光伏 系统的结合原理见图1。是一种较好的绿色能源。在此基础和 前提下，光伏发电系统作为太阳能利

用的主要方式，具备良好的发电、储 居民住宅或建筑物的屋顶上，建筑物 2光伏建筑一体化技术的施工

存、传输和利用等优势，光伏发电系 统在建筑中最主要的应用方式是光伏

作为光伏阵列载体，起支撑作用，然 后光伏阵列再与逆变器、蓄电池、控

2.1光伏建筑一体化技术重点光伏建筑一体化的施工技术重点

建筑一体化技术，将光伏发电系统应 用于建筑设计中，不仅可以有效降低

制器、负载等装置相连。建筑与光伏 主要在于光伏矩阵布置，需考虑到当

系统相结合是一种常用的光伏建筑一 体化形式，特别是与建筑屋面的结

地的地理位置、气候因素和建筑屋面 荷载、面积等因素，合理布置光伏矩

建筑在使用过程中产生的能源损耗， 还对建筑的结构优化、绿色环境的营

合。另一类是建筑与光伏组件相结阵，提高屋面利用率，实现全年最佳

的发电量。在布置光

造产生积极的作用。伏矩阵的时候，需要

1光伏建筑-体化技术1.1光伏建筑一体化技术概念考虑光伏矩阵的屋面

覆盖率、安装角度、 安装间距以及固定方

光伏建筑一体化技术，是应用太

阳能发电的一种新概念，简单地讲就 式等因素。是将太阳能光伏发电阵列安装在建筑 的围护结构外表来提供电力。具有诸

2.2光伏建筑一体化技

• MR图1建筑与光伏系统的结合原理图术施工工艺多优点，可有效利用建筑外表面、无 光伏建筑一体安 装需要完成的安装内容需额外用地或者加建其他设施、节约

612019年第04期 Green installation:绿色安装）主要有：基础混凝土施工T测量、放 2.2.2电池板杆件安装式进行连接，接地网与支架每个方阵 应不少于2个连接点。在接地网络各

线、找平-支架底梁安装-防水、防 腐处理-电池板杆件安装-电池板支

检查电池板杆件的完好性，并 检查是否有变形，校正后进行安装。拐角处应做成弧形，扁铁的放置方式

架安装面粗调一太阳能电池板安装― 接地安装一电缆敷设T逆变器安装〜

根据设计要求安装电池板固定杆 件。为了保证支架的可调余量，不得

最好为侧立双面焊接，焊接长度不小 于80mm,焊接部位应做防腐处理，

进线箱安装一发电系统调试。将连接螺栓紧固。2.2.3电池板支架安装面的粗调接地电阻不大于10Qo每个方阵都 有一个独立的接地网络。就近的太

2.2.1支架底梁安装（1 ）混凝土基础的安装，混凝 土基础预埋件应竖直安装与混凝土良

调整首末两根电池板固定杆的位 置。将放线绳系于首末两根电池板固

阳能电池板方阵支架、接线箱、控 制器、配电箱、变压器等均需接地 （见图4 ）。好的结合。混凝土基础预埋件应控制 定杆的上下两端，并将其绷紧。以放线绳为基准分别调整其余电

在公差允许的范围内，预埋件用电焊 把槽钢底框焊接起来，槽钢底框的对

池板固定杆，使其在一个平面内。预 紧固所有螺栓。角线误差不大于士 10mm,检验底梁和 固定块。如发现前后横梁因运输造成

2.2.4太阳能电池板安装电池板的进场检验。检验太阳能

变形，应先将前后横梁校直（见图2）。---跡泌电池板应无变形、玻璃无损坏、划伤

I

4I1H /前横變小心图

X III及裂纹。测量太阳能电池板在阳光下

的开路电压，电池板输出端与标识正 2.2.6电缆线敷设负应吻合。电池板正面玻璃无裂纹和 损伤，背面无划伤毛刺等。安装之前

fU4---------------------------1------1

麻懺梁示总帕电缆（线）敷设，首先是放电缆

放够长度后，用电缆钳剪断电缆放入 先前挖出的电缆沟内，电缆线的上下

在阳光下测量单块电池板的开路电压 应符合电池板贴牌上规定的电压值。两方用细沙进行覆盖100mm后的沙

图2前后横梁示意图电池板安装。电池板在运输和 土，先连接电气控制柜的连线。检查 无误后，把电缆接入到汇线箱内或者

保管过程中，应轻搬轻放，不得有强

（2 ）根据设计要求区分前后横

烈的冲击和振动，不得横置重压，重

是控制器内。各连接电缆两头必须用 线号进行区分或进行标示。梁，以免将其混装。（3）将前、后固定块分别安装在

量较重的在安装过程中应两人协同安 装。电池板的安装应自下而上逐块安

2.2.7进线箱安装进线箱安装前，应先做好基础 槽钢的制安工作，槽钢埋设前除锈调

前后横梁上，将螺栓紧固。（4 ）支架底梁安装。将前、后横

装，螺杆的安装方向为自内向外，并 紧固电池板螺栓。安装过程中必须轻

梁放置于钢支柱或基础上，连接底横

拿轻放以免破坏表面的保护玻璃，电 池板的连接螺栓应有弹簧垫圈和平垫

直，并按设计标高安装，再进行水平 校正，其水平误差每米不大于1mm,

梁，并用水平仪将底横梁调平调直， 并将底梁与钢支柱（混凝土预埋件）

圈，螺栓应先进行预紧。电池板安装 必须做到横平竖直，同方阵内的电池 板间距保持一致，注意电池板接线盒 的方向。累计不超过5mm。槽钢基础用扁钢和 接地网可靠连接。户外落地箱固定好

固定（见图3 ） o后，要进行内部检查、清扫，柜内各 构件间连接牢固，盘面标志牌标志齐

2.2.5接地工程接地极直接与屋顶建筑引下线 相连接，采用012的热镀锌圆钢将

图3支架安装示意图全，正确并清晰。2.2.8发电系统调试系统调试前进行检查，用接地电 阻测试仪测量接地电阻值，接地电阻接地网络与方阵支架采取焊接的方

62Green installation 总第321 期(绿色安装:值不大于1000用绝缘摇表检测线路 要求高。太阳能光伏组件安装在屋顶 光暴晒，会出现老化、发黄的情况，

的绝缘性，绝缘电阻不小于4MQ。并保持与当地太阳能敷设相关的最佳 倾角是最理想的选择，这对大部分地

有些甚至会出现热斑、焊带断裂等问 题，光伏组件的发电效率将会严重 下降。(1 )逆变器的调试。首先根据 设计要求，检查柜内及柜与柜之间的

面电站和大型荒漠电站而言是比较容 易解决的问题，而在光伏建筑一体化

连接线是否正确。其次是空载操作， 按各产品技术要求进行，主回路不通 电，仅将控制回路接上，检查各控制

设计时就可能遇到一系列的问题和限 制。由于建筑的整体美观和周边环境

3光伏建筑的增益分析3.1光伏建筑的绿色节能效果分析利用光伏建筑一体化技术的建

电路是否正常，空操作各电源开关， 检查是否有损坏情况。输出断开，每

因素等要求，对光伏建筑一体化设计 和施工都提出了较高的要求。根据我

筑，为光伏发电系统的安装提供了足 够的空间，不需要单独占用别的土

台设备输入加电，检查内部工作情况 是否正常，输出参数是否正常。国有关部门提出建筑屋顶“平改坡” 的要求，为光伏屋顶的实施提供了一

地，也减少了传统光伏发电系统安装 的支架等材料。另外，光伏发电系统

(2 )联动调试。给整个子系统通 电，应注意调试必须采用临时电源。

个良好的市场平台，但是到目前为 止，很少见到真正能够直接取代屋顶

的材料属于半导体材料，在工作过程 中不会产生噪音，所以不存在噪音污 染。其次，光伏建筑可以实现用电的

检查各设备接口处的性能参数是否满 的光伏组件问世，目前存在的问题：(1 )光伏建筑一体化技术对温度

足技术要求，如不满足，应立即停机 检查，故障排除后才能进入下一环

控制要求高。在环境温度为25乜的晴朗 自给自足，减少了输送过程中电能的

节。根据设计相关要求，分别模拟设 中午，地面太阳能敷设达到POOW/m? 损耗，降低了用电的分配污染和维修 成本。光伏建筑在保证建筑内部的用

备各种保护动作，检查保护动作是否 正常。全部调试工作结束之后，拆除

左右，开放式支架光伏组件温度一般

将达到50 ~ 60乜，这将导致光伏组件 电之外，在一定条件下可以向外供 电，有效缓解了用电高峰期国家电网

临时电源，将被拆除的电源线复位。的输出功率下降10% ~ 13%o如果组

(3)系统调试。在各设备的单 体调试完成并验收合格，上报相关部

件背部与建筑紧密结合，由于通风不 良，散热不好，光伏组件温度将较开

的供电压力。所以光伏建筑为实现建 筑绿色节能提供了经济效果E。门单体调试报告批准后整体调试方能 进行。系统调试是建立在各子系统调

放式温度会提高5~10乜，其输出功率 将下降15%-18%甚至更多。3.2光伏建筑经济效益分析光伏建筑一体化技术的应用，

试都通过的基础上，相关设备及其接

(2 )建筑物和光伏发电系统的 寿命不匹配。一般而言建筑的寿命定 义为50年甚至更高。依据目前的技

对建筑的经济效益提升具有良好的促 进作用。虽然光伏发电系统初期投入

口满足要求后方可进行。光伏发电系 统并网原理见图5。力度较大，同时安装成本也比较高，

2.3光伏建筑一体化技术难点光伏建筑一体化技术对屋顶结构

术，科学家和工程技术人员认为光伏 组建的寿命25-30年，这并不是说超

但光伏发电系统属于一次性投入，即 前期投入，长久使用。例如，在某 建筑中运用光伏建筑一体化技术，

过25-30年后这些光伏组件就不能使

用，而是随着光伏组件年复一年的阳

假设安装一台1千千瓦的光伏发电系

统，南墙面倾角为90。，峰值日照 小时数为3.5h,取系统效率为0.8,

以江苏省光照强度和时长计算， 该建筑一年可以发电量为1000 x 3.5 x 0.8 x 365=1022000kWh,即超

过1百万千瓦时的电力，在整个系统 的安装、布置以及人工、材料费用大

图5光伏发电系统并网原理图约为800万。现按照当前商业用电约632019年第04期 Green installation:绿色安装〕为0.8元/kWh,计算可得，该建筑每 年都可以节省电费约80万元，也就是 意味着40年的时间就可以收回前期的

利于光伏发电系统的安装。另外，工 业用电价格比较贵，在工业厂房中采 用光伏建筑一体化技术可以缓解工业

5结语在我国经济长期高效运行的基

础下，光伏建筑一体化技术应用是贯 彻社会经济可持续发展要求的具体体 现，符合国家能源政策及相关战略方

投资，按照光伏发电系统25年的使用 寿命，在10年之后的15年里，该光伏

高用电情况，减少工业生产的成本， 同时还可以最大限度地利用厂房，提

建筑就可以节省约为1200万的电费支 出，扣除日常的维护以及检修之外，

升建筑的使用效率。(2 )商业建筑。根据商业建筑

向，光伏建筑无需单独占用宝贵的土 地资源及额外的基础设施，就能有效

依旧可以有1000多万的经济效益，由 此可见，在未来的发展中，光伏建筑

的用电特点，属于白天用电高峰、夜 间用电低谷，正好和光伏发电系统的 发电特性相匹配。另外，商业建筑比

减少化石资源的消耗，减少环境污 染，达到绿色、节能、环保的作用。

有着显著的经济效益回。结合文章分析，在国家政策的倡导 下，光伏建筑一体化技术必将应用到 越来越多建筑物中。如商场、办公楼等建筑屋顶普遍采用

4光伏建筑一体化技术的适用场所光伏建筑一体化技术在建筑中的 应用比较广泛，限制性较小，因此，

水泥材料，便于布置和安装。(3 )高校校园。高校校园采用光 伏建筑一体化技术，一方面利用绿色环

根据建筑的分类以及使用情况，光伏 保的技术解决高校建筑用电量大、用电 复杂的问题；另一方面，光伏发电是独

参考文献：U］张长志.光伏发电系统在绿色建筑中的应用及 其节能研究5*槪与OZ, 2015 (9) :102.建筑一体化技术在建筑中的适用场所 可以有以下几种：立于城市电网之外的能源储备，具有良 好的自适应性，对高校校园的绿色化发 展提供了良好的保障。(1 )工业厂房。工业厂房具备 较大的屋顶面积，并且比较平整，有

［2］李水清.光伏发电系统在绿色建筑中的应用 及其节能研究f Jh中华建筑，2015 (8)

144-145.什么是中图分类号？中图分类号，是指采用《中国图书馆分类法》对科技文献进行主题分析，并依照文献内容的学科属性和特

征，分门别类地组织文献，所获取的分类代号。这是国内杂志经常要用到的一个分类号，一般由作者提供。作者只需上网就可查到文章对应的中图分类号。《中国图书馆分类法》原名《中国图书馆图书分类法》，简称《中图法》，是我国建国后编制出版的一部

具有代表性的大型综合性分类法，是当今国内图书馆使用最广泛的分类法体系。《中国图书馆图书分类法》初 版于1975年，1999年出版第四版时正式更名为《中国图书馆分类法》，简称不变。2010年9月《中国图书馆分类

法》第五版出版。第五版是适应信息环境、技术环境和社会环境的变化对第四版做的修订，在第四版的基础上 新增1631个类目，停用或直接删除约2500个类目，修改类5200多个。补充了新主题、新概念，调整完善了类目

体系，增加了复分标记等，将类表的科学性、实用性有机地统一起来，反映和体现了信息组织、知识组织、文

献组织的工具性，可更好地满足文献标引、信息、知识、文献的检索需求。H____________________________________________________________________________________________________________________________ r°64