小型公共建筑光伏发电设计难点分析.pdf
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1、铁道勘测与设计 RAILWAY SURVEY AND DESIGN 2023(4)78建筑绿色化和低碳化是我国今后主要发展内容,能源的可持续发展与安全问题将是未来发展绿色节能建筑的主要矛盾之一。对于这个问题,大力发展新能源成为解决之道。我国的太阳能储备丰沛,通过使用光伏板,可以将太阳能转化为电能,并且在能源转化过程中,对环境绿色无害,是适合大力发展的新能源之一。不同于大型建筑,小型公共建筑通常层数少、面积小,在这种情况下,如何选择合适的太阳能系统、如何合理设计是设计师应当思考和讨论的重点。1 光伏发电原理目前我国运用太阳能的主要手段之一就是光伏发电,这种方式在光照充足、日照时间长的地区有较为广
2、泛的发展和推广,光伏发电系统的核心是太阳能光伏板,除此之外,光伏发电系统还包括逆变器、配电端、储能设施等1,光伏发电系统能将太阳能转换为电能并存储后供用电端使用或上传至电网,现在光伏发电系统已成为我国诸多新能源生产形式的重要组成部分之一2。光伏发电主要的工作原理是利用半导体界面的光生伏特效应,将太阳能转化为电能,再利用光伏逆变器使光伏电能由直流电转变为交流电3。光伏发电及控制流程如图 1 所示4。图 1 光伏发电及控制流程2 基于不同安装方式的两种光伏系统根据在建筑中光伏系统的不同安装方式,可以简单的将光伏系统分为两种:附加型(BAPV)和一体化型(BIPV)5。2.1 附加型(BAPV)BA
3、PV 系统是指附着在建筑物上的太阳能光伏发电系统,也称为“安装型”太阳能光伏建筑,BAPV系统安装示意图如图 2 所示。BAPV 的光伏组件通常附着于屋面,不破坏或削弱原有建筑物的功能。BAPV 系统具有安装简单方便、成本较低、光伏发电小型公共建筑光伏发电设计难点分析肖茗方(广东省铁路规划设计研究院有限公司 广州 510000)【摘 要】随着相关政策的出台,光伏系统在新建民用建筑中的应用越来越广。根据建筑特点与实际需求,设计师应选择基于不同安装方式的光伏系统。本文主要讨论受限于屋顶面积小等问题的小型公共建筑的光伏系统设计。【关键词】光伏发电 光伏建筑一体化(BIPV)附加型太阳能光伏发电(BA
4、PV)Analysis of Design Diffi culties of Photovoltaic Power Generation for Small Public BuildingsXIAO Mingfang(Guangdong Provincial Railway Planning and Design Institute Co.,Ltd Guangzhou 510000)Abstract:With the introduction of relevant policies,the photovoltaic system is more and more widely used in
5、 new civil buildings.According to the characteristics of the building and the actual needs,designers should choose photovoltaic systems based on different installation methods.This paper mainly discusses the photovoltaic system design of small public buildings limited by some problems such as small
6、roof.Key words:Photovoltaic power generation,Building Integrated Photovoltaic(BIPV),Building Attached Photovoltaic(BAPV).小型公共建筑光伏发电设计难点分析 肖茗方792023 No.4转化率高等优点,其缺点是对屋顶面积占用较多、增加建筑负载、影响建筑屋面效果等5。图 2 BAPV 系统安装示意图2.2 一体化型(BIPV)BIPV 是与建筑物同时设计、同时施工和安装并与建筑物形成完美结合的太阳能光伏发电系统,也称为“构建型”和“建材型”太阳能光伏建筑,BIPV系统安装示意图如
7、图 3 所示。它作为建筑物外部结构的一部分,既具有发电功能,又具有建筑构件和建筑材料的功能,还能够提高建筑物的太阳能利用率6。图 3 BIPV 系统安装示意图2.3 BAPV 与 BIPV 的分析比较BIPV 系统的应用广泛且多样,根据不同的建筑条件,在建筑外立面、屋面、遮阳棚等部位应用。但相较于 BAPV 系统,BIPV 系统存在光伏发电转换率较低的缺点。因此在实际应用过程中,设计和安装时通常需要扩大光伏组件的安装面积,来保证光伏组件与周边建筑材料在颜色或样式上能够形成统一,这将导致 BIPV 系统的安装成本从某种程度上来说高于BAPV 系统的安装成本5。3 设计难点分析在一般的建筑绿色化和
8、低碳化设计中,设计师普遍采用的光伏发电设计方式为 BAPV 系统,主要因为BAPV 系统的光电转换效率更高,也更加适用于改造项目,可以直接将光伏板安装至已经建成的建筑屋面、外墙上,相较于 BIPV 系统,BAPV 系统在设计中的使用更为广泛。但是小型公共建筑具有建筑面积小的特点,如果我们采用 BAPV 安装方式,则会面临几个难题:第一,能够用于安装光伏板的屋顶面积有限,转化太阳能得到的电能较少;第二,如果我们采用离网、自发自用模式,因为电能太少,对于建筑用电并无太大节能作用;第三,如果采用并网模式,得到的电能过少,可能并不会降低电费成本,因为还要将电送至电网,成本甚至可能因此更高。以广州市南沙
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