光伏发电技术与建筑一体化的应用
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摘要：随着经济社会的持续快速发展，光伏发电技术的应用迎来了前所未有的重大发展机遇，如何采取有效方法与措施，切实推进光伏发电技术与建筑一体化的深度融合，成为业内广泛关注的焦点课题之一。文章首先介绍了光伏发电与建筑一体化技术的基本内容，从光伏器件作为屋顶材料等方面，探讨了光伏发电与建筑设计一体化的组织形式，并结合黄河水电光伏产业技术中心建筑光伏幕墙安装工程项目案例，就光伏发电技术与建筑一体化的实际应用展开了探讨，阐述了个人对此的几点浅见，望对光伏发电技术的有效应用有所裨益。
关键词：光伏发电；建筑一体化；技术应用；趋势特点
引言
当今社会，经济发展质量显著提高，对光伏发电技术的应用价值提出了更高要求，使其与建筑一体化的推进进程面临着更多的不确定性因素。当前形势下，必须宏观审视光伏发电技术的实际应用现状，精准把握其技术方法的核心要义，综合施策，全面提高与建筑一体化的融合发展成效。本文就此展开了探讨。
1光伏发电与建筑一体化技术概述
长期以来，国家相关部门高度重视光伏发电与建筑一体化技术的融合发展，制定并实施了一系列重大方针政策，为推进光伏建筑深度融合提供了基本方向，取得了令人瞩目的成就，积累了丰富宝贵的实践经验。同时，光伏研发机构同样在优化其与建筑一体化发展方面进行了大量的研究与探索，成效显著，极大程度上实现了建筑与光伏发电系统的结合、建筑与光伏器件的结合。尽管如此，受多方面要素的影响，当前光伏发电与建筑一体化技术依旧存在诸多短板与不足，技术应用的结构形式相对单一，经济转换效率较低，不利于实现长期可持续发展，必须给予高度重视[1]。上述背景下，深入探讨光伏发电与建筑一体化技术的实际应用问题，具有极为深刻的现实意义[2]。
2光伏发电与建筑设计一体化的组织形式探讨
2.1光伏器件作为屋顶材料
现代科学技术的快速发展，为光伏发电与建筑设计一体化技术的应用提供了更为丰富的技术手段，使得传统模式下难以完成的光伏发电任务具备了更大的可行性，将光伏器件作为建筑屋顶材料便是其中重要路径之一。屋顶材料是构成建筑工程的关键载体，将性能优良的光伏器件作为屋顶材料可有效吸收太阳光辐射，并根据其结构样式及空间构造的不同，将多余的太阳能辐射进行储存，依次循序地进行电能转换。在该过程中，要将光伏器件通过特定施工技术方法与建筑屋面之间实现物理连接，防止暴风雨等恶劣天气的影响。同时，可采用太阳能电池组件替代建筑屋面保温隔热层，既能够在确保建筑屋面保温隔热效果的同时，有效管控屋面建筑成本，又可提高光伏发电效能。
2.2光热发电技术的应用
光伏发电技术与建筑一体化的应用摆脱了传统僵化固化发电方式的桎梏与局限，无需采用造价较高的硅晶光电转换工艺，大大降低了发电过程的经济成本。通过光热发电技术的有效应用，还可将经过太阳能加热的水进行储存，即便是在某段时间内没有稳定的光照，也可在一定程度上支持汽轮连续发电功能，保持发电的连贯性[3]。光热发电技术实现了对太阳能光照资源的充分高效利用，充分挖掘了有限资源的无限价值，并可实现互补发电，在联合热电站的中转衔接作用下，完成发电任务。随着国家能源结构的深化调整，基于光热理念的光伏发电技术将会在建筑工程领域扮演更加重要的角色，承担更多太阳能光伏发电任务。
2.3光伏幕墙技术的应用
经济社会快速发展大大提高了人们审美品味，在城市建设与发展中更加注重建筑工程外在表象特征，使幕墙装饰方法在建筑工程领域占据了愈发重要的地位。光伏发电技术与建筑一体化的实际应用还可将建筑幕墙作为发电载体，在玻璃幕墙内部植入双玻璃光伏组件替代普通材料，使建筑幕墙在具备传统隔音、降噪、隔热效果的同时，具备光伏发电功能，最大限度上利用太阳能光照资源，有针对性地达到绿色控制的良性效果。此外，光伏幕墙技术还可将光伏器件与建筑外墙窗、遮阳板及其它建筑构件等有效衔接起来，实现一体化设计与运行，根据实际需求的变化营造特定景观视觉效果[4]。
3光伏发电技术与建筑一体化的实际应用分析
3.1项目概况
黄河水电光伏产业技术中心建筑光伏幕墙安装工程，位于青海省西宁市。本工程幕墙形式为点式不锈钢夹板光伏玻璃幕墙系统[5]，大楼布置了光伏幕墙及屋顶分布式电站，总装机容量381.89kWp，其中屋顶布置126kWp；立面布置总计为246.14kWp，其中东立面94.3kWp，南立面61.41kWp，西立面58.47kWp，北立面31.27kWp。本项目已成为青海省智慧型、科技型、节能型的新能源示范大楼。
3.2方案设计
幕墙的物理性能等级是依据建筑物所在的地区的地理、气候条件、建筑物高度、体型、环境以及建筑物的重要性等，并结合建筑设计中的具体规定而选定的，其分级符合国家现行规范《建筑幕墙》GB/T21086的规定。根据计算本工程墙角区的风荷载标准值为1.0kN/m2。按照《建筑幕墙》GB/T21086第5.1.1.4条的规定，设定建筑幕墙的抗风压性能分级标准。建筑幕墙平面内变形性能，非抗震设计时，应按主体结构弹性层间位移角限值进行设计；抗震设计时，应按主体结构弹性层间位移角限值的3倍进行设计。
3.3发电效率分析
根据项目建成后前两年发电量测算，该项目年平均发电量约为35.73万度，其中光伏幕墙年均发电量为17.90万度（东面7.57万度，南面5.40万度，西面3.51万度，北面1.42万度），屋顶常规单晶16.13万度，PERC单晶1.7万度。现分别取屋顶、东、南、西、北各面一台逆变器2019年12月至2020年4月的发电数据，分析对比各面的发电效率（见表1）。根据表1中5个月的发电数据，以屋顶发电效率为基准，东、南、西、北各面的单瓦发电效率分别为屋顶的81.17%、94.04%、24.54%、15.94%。由计算结果得出，立面光伏发电效率与屋顶光伏还存在不小的差距，而受限于当前的技术水平，立面光伏的投资成本却远大于屋顶光伏，这是目前阻碍光伏建筑集成规模化发展的一个重要原因。
4结束语
综上所述，受技术方法、建筑模式、效果评价、经济效益等方面要素的影响，当前光伏发电技术与建筑一体化融合过程中依旧存在诸多方面的薄弱环节与不足之处，阻碍着光伏发电技术应用优势与价值的彰显。因此，技术人员应该从建筑工程的客观实际需求出发，充分遵循光伏发电技术的基本应用原理与规律，创新技术应用方式方法，优化技术应用过程控制，为深入挖掘光伏发电技术价值奠定基础，为促进现代建筑工程事业持续健康稳定发展保驾护航。
参考文献：
[1]周国庆，李宗阳.《太阳能光伏发电与建筑一体化技术规程》的研究与制订[J].可再生能源规模化论坛，2019（18）：225-226.
[2]程永超，李琳琳.浅谈太阳能光伏发电与建筑一体化技术在节能建筑中的应用方法[J].北京交通大学学报（社会科学版），2019，37（05）：159-161.
[3]高鸿飞，程武强，刘波，等.生态节能技术在世茂大连生态城展示中心工程中的应用探讨[J].工程建设与设计，2019（12）：335-336.
[4]赵海傲，胡宗荣.新时期太阳能光伏发电-辐射制冷建筑一体化复合装置的性能分析[J].城市建设理论研究（电子版），2019，40（12）：105-106.
[5]杨喜燕，刘元军.浅谈太阳能光伏发电系统建筑一体化应用情况调研分析[J].企业科技与发展（下旬刊），2019，45（11）：102-103.
作者：王松淳 单位：国家电投集团青海光伏产业创新中心有限公司
