金华职业技术学院 浙江金华 321007
摘要：在21世纪的新能源技术中有两大能源优先：太阳光伏发电与核聚变。光伏玻璃是到为止最长寿、最清洁的发电技术。光伏玻璃对世界能源需求将会做出重大贡献的两个领域是提供住户用电和用于大型中心电站的发电。光伏玻璃系统只涉及到半导体封装器件，不消耗常规能源，无运动机械部件，无污染，无噪声，维护方便，发电容量可任意选择。
关键词：光伏玻璃；建筑一体化；需求研究
光伏玻璃与建筑一体化（BIPV）提出了“建筑物产生能源”的新概念，即建筑物与光伏发电的集成化，在建筑物的外围护结构表面上布设光伏阵列产生电力。
1光伏玻璃与建筑一体化（BIPV）的形式与性能特点
在80年代，光伏地面系统除大量用于偏僻无电地区、游牧家庭、航海灯塔、孤岛居民供电以及某些特殊领域外，已开始进入一般单独用户、联网用户和商业建筑。进入90年代后，随着常规能源的日益枯竭而引起的发电成本上升和人们环境意识的日益增强，一些国家纷纷开始实施、推广BIPV系统。
光伏与建筑的结合有两种方式：一种是建筑与光伏系统相结合；另外一种是建筑与光伏器件相结合。
1.1建筑与光伏玻璃系统相结合
把封装好的的光伏组件（平板或曲面板）安装在居民住宅或建筑物的屋顶上，再与逆变器、蓄电池、控制器、负载等装置相联。光伏系统还可以通过一定的装置与公共电网联接。
1.2建筑与光伏玻璃器件相结合
建筑与光伏的进一步结合是将光伏器件与建筑材料集成化。一般的建筑物外围护表面采用涂料、装饰瓷砖或幕墙玻璃，目的是为了保护和装饰建筑物。如果用光伏器件代替部分建材，即用光伏组件来做建筑物的屋顶、外墙和窗户，这样既可用做建材也可用以发电，可谓物尽其美。对于框架结构的建筑物，可把其整个围护结构做成光伏阵列，选择适当光伏组件，既可吸收太阳直射光，也可吸收太阳反射光。目前已经研制出大尺度的彩色光伏模块，可以实现以上目的，还可使建筑外观更具魅力。把光伏器件用做建材，必须具备建材所要求的几项条件：坚固耐用、保温隔热、防水防潮、适当的强度和刚度等性能。若是用于窗户、天窗等，则必须能够透光，就是说既可发电又可采光。除此之外，还要考虑安全性能、外观和施工简便等因素。
2光伏玻璃与建筑一体化的发展趋势
在能源和环保压力的促进下，太阳能光伏技术已逐步成为国际走可持续发展道路的首选技术之一。事实已经证明，对于几kW以下的系统，采用太阳光伏发电是最为理想的。光伏（PV）技术除传统的单独用户及特殊领域应用外，正在向高水平和大规模方向发展。BIPV的联网发电已成为近年来PV应用的主要方向和热点。联合国能源机构最近发布的调查报告显示，BIPV将成为21世纪的市场热点，太阳能建筑业将是21世纪最重要的新兴产业之一。各国一直在通过改进工艺、扩大规模、开拓市场等，大力降低光伏电池的制造成本和提高其发电效率。
2.1美国
美国能源部和国立再生能源实验室签定五年合同，实施“PV：BONUS”计划，耗资2 500万美元发展与建筑相结合的光伏产品，即建筑幕墙光伏器件和大型屋顶光伏组件等。
为了促进美国光伏产业的快速，降低光伏发电成本以及节约能源和保护环境，美国前总统克林顿1997年6月26日在联合国环境与发展特别会议上宣布美国将实施“百万太阳能屋顶”计划，到2010年要在全国范围的住宅、商业建筑、学校和联邦政府办公楼屋顶上安装100万套太阳能系统，包括光伏系统和太阳能集热器，可以供应电力和热水。为此，1998财政年度美国政府的光伏经费增加了30％。
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2.2日本
日本很重视光伏与建筑相结合的技术。20世纪90年代，政府资助一些大学、研究所和公司进行开发研究。如三洋电气公司推出了几种非晶硅电池与建筑材料相结合的产品（三洋公司在非晶体太阳电池技术方面是世界一流的）：一种是做成曲线形瓦片形状，每片面积为305平方厘米、输出功率2.7 WP，价格比较昂贵；另一种是90cm×35cm的平板非晶硅电池组件，组件背面有“脚”便于安装，一般用做屋顶材料。三洋电气公司还推出了半透明和不透明的非晶硅玻璃组件，用于商业建筑物的垂直幕墙。其半透明组件的透光率为30％，既可作为窗户采光用，又可用于发电（德国也有类似产品）。以上光伏组件已安装在三洋电气公司、Fsukasa电力公司等办公楼建筑物上。通产省又宣布执行“七万屋顶”计划，安装了37 MWP屋顶光伏系统。该计划使日本成为该年度世界最大的光伏组件市场。日本政府计划到2000年安装400 MW、2010年安装4 600 MW光伏发电系统。
2.3中国
中国的太阳能光伏技术也具有了一定的规模。据统计，截止1997年底，我国已完成并正常使用的太阳能光伏发电系统装机容量为10～15MW，主要用于边远地区居民的供电。随着光伏发电领域的转变，我国的BIPV系统的研究与开发已取得了很大的发展。“九五”期间我国在深圳、北京分别成功建成17kWp、7kWp光伏发电屋顶并实现并网发电。在世界银行捐赠及双边或多边技术合作的支持下，预计我国光伏市场年销售量将以20％的年增长速度发展.
3光伏玻璃与建筑一体化的实施方案和创新原理
3.1光伏玻璃与建筑一体化的设计实施方案
并网太阳能发电站是太阳能电池组件产生的直流电经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电之后直接接入公共电网：逆变器的输出端通过配电柜与变电所内的低压端并联，对负载供电。本电站无蓄电池储能设备，当阴雨天无太阳时，由电网供电给负载。该并网光伏电站的太阳能电池组件采用英利绿色能源控股有限公司生产的太阳能组件，采用西班牙INGETEAM公司和德国DIEH公司生产的并网逆变器，并且使用了国内外先进而又成熟的技术。
3.2光伏玻璃与建筑一体化项目应用的创新理念
由于太阳能光伏发电受温度影响，如果太阳能电池温度升高，影响太阳能系统发电量，如果温度升高，太阳能发电系统功率下降。该项目中主要应用的技术创新理念：
（1）该系统在设计过程中，采用呼吸式太阳能玻璃幕墙：通过下进风，上出风方式，将组件热量散去，提高组件发电功率，有效解决了太阳能光伏组件在建筑上应用的难题。
（2）太阳能全玻组件中超白钢化玻璃与镀膜钢化玻璃夹胶成熟工艺技术。
（3）太阳能玻璃幕墙的在立面、采光顶、雨棚墙体外面上的应用技术开发。
（4）突破了隐框及明框太阳能光电玻璃的安装与布线的技术难关。
（5）并网系统的兼容性研究、并网接口的预留及电量上网的计量系统探索与应用等。
结束语
可以预计，光伏与建筑相结合是未来光伏应用中最重要的领域之一，其发展前景十分广阔，并且有着巨大的市场潜力。由于价格、法规等因素，BIPV系统在短期内还难以大规模普及，但随着常规能源的日益枯竭、人们环保意识的日益提高，以及由此促进的制造工艺的革新和技术的发展，BIPV一定会展现出强大的生命力。
参考文献：
[1]肖潇，李德英 . 太阳能光伏建筑一体化应用现状及发展趋势 [J]. 节能，2016，02：12-18+2.
[2]叶雪华 . 杭州地区太阳能光伏建筑一体化应用分析 [J]. 建筑节能，2014，04：30-34.
[3]李顺美，梅军，姚勇 . 太阳能光伏建筑一体化研究现状及发展趋势 [J]. 四川建筑，2016，06：38-41.
论文作者:陈重东
论文发表刊物:《建筑模拟》2018年第1期
论文发表时间:2018/5/7
标签：光伏论文; 建筑论文; 太阳能论文; 组件论文; 玻璃论文; 系统论文; 建筑物论文; 《建筑模拟》2018年第1期论文;