太阳能光伏建筑一体化 - 图文(3)

2019-08-29 21:52

家用光伏电源系统的售价,在2010年降低到50一55元/Wp。目前,在一般地区,光伏电站的系统造价为90一100元/Wp;在西藏等交通极其不便的高海拔地区,光伏电站的系统造价为120一130元/Wp。其中,光伏电池组件的价格占整个系统造价约45%一50%。如果光伏电他的售价以上述的速度降低,那么光伏发电的系统造价到2010年降低到6元/Wp以下,是完全可能的。这样,光伏电站的发电成本就可比柴油机发电便宜;比综合计算的常规能源发电厂的发电成本仅高几倍,在一些特定地区就具有了竞争力。 通信光伏电源的价格,包括光伏电池、蓄电池、控制器等在内的平均系统价,目前约为80一90元/Wp。我们估计,到2005年可望降到65一70元/Wp,到2010年可望降到55一60元/Wp。

5.3联网发电: (1)市场估计

随着光伏发电系统造价的大幅度降低,常规能源发电综合成本的不断上升,环境保护要求的日益严格,联网发电系统的市场需求将不断扩大。估计,在2000年建设光伏电他装机容量共计为IMW的光伏联网发电系统3一4座;到2005年建成光伏电池装机容量共计为5MW的光伏联网发电系统5一8座;到2010年建成光伏电池装机容量共计为15MW的光伏联网发电系统15一20座。 (2)价格估计

由于联网发电系统所发的电力直接并入电网,省掉了贮能的蓄电池组,因而其造价一般来说会比独立光伏发电系统要低15%一20%左右。2000年的系统造价为65一70元/Wp,2005年为50一60元/Wp,2010年将降到40一45元/Wp。 5.4屋顶发电: (1)市场估计

光伏发电与建筑相结合,构成光伏屋顶发电系统,近年来在国外发展甚快,前景诱人,市场广阔。其特点是:与电网并联,可以完全省掉或大部分省掉蓄电池;通过巧妙地设计,可以降低建筑造价,从而也就降低了光伏发电系统的造价;适合于因地、因户制宜的分散用电;可对电网起一定的调节作用等。

在2000年建设2一3kW的光伏屋顶发电系统40套,共计安装光伏电池80一120kW;到2005年建成2一4kW的光伏屋顶发电系统10000套,共计安装光伏电池20000一40000kW;到2010年建成2一5kW的光伏屋顶发电系统200000套,共计安装光伏电池400000一1000000kW。

(2)价格估计

2000年的系统价格为60一70元/Wp,2005年的系统价格为50一55元/Wp,2010年的系统价格为40一45元/Wp。

6.太阳能光伏建筑一体化的实施步骤

太阳能光伏发电系统是一种高科技电源,无论其功率大小,都应当按照系统设计、施工(安装)设计进行。系统容量越大,电流电压越高。越要注意安装、调试及运行维护过程中的人身安全、用电安全、结构安全及工程安全问题,尤其需要接受过专业培训的合格工程技术员参与。

6.1实施步骤一:必修要把握安装太阳能光伏发电系统的一般规定: 6.1.1太阳能光伏发电系统的安装应符合设计要求:

6.1.2新建、改建以及扩建中的太阳能光伏发电系统的安装应应单独编制施工方案。太阳能光伏发电系统的安装应纳入建筑设备安装施工组织设计,并应包括与主体结构施工、设备安装、建筑及环境相协调的配合方案及安全措施。

6.1.3安装前太阳能光伏发电系统应具备下列条件:

(1)设计文件齐备,并已审查通过;(2)施工组织设计或施工方案已经批准;(3)施工场地符合施工组织设计要求;(4)现场水、电、场地、道路等条件能满足正常施工需要;(5)预留基座、孔洞、预埋件、设施应符合设计图纸要求,并已验收合格;(6)既有建筑安装或增设太阳能光伏发电系统,已经建筑设计单位复核认可。

6.1.4太阳能光伏发电系统施工过程中,不应破坏建筑物的结构和建筑物的附属设施,不应影响建筑物在设计使用年限内承受各种荷载的能力。如因施工需要不得已造成局部破损,应在施工后及时修复。

6.1.5完成方阵支架施工、安装完太阳能电池组件后,应对这些设施和设备采取保护措施,然后进入电气和通讯等施工。 6.1.6施工过程中的安全注意点:

(1)太阳能光伏发电系统的产品和部件在存放、搬运、吊装等过程中不得受碰撞和受损,尤其要严格防止从晶体硅电池组件背面(用TPT含氟塑料封装的一面)受到硬件冲击;(2)太阳能光伏发电系统的安装应由专业队伍或经过培训的合格人员完成;(3)太阳能光伏发电系统施工时,应有保障施工人员人身安全的措施;(4)吊装作业前,应做好安全感围护措施,吊装时,吊装机械和货物不得碰撞周围建筑和公共设施;(5)施工期间,不允许朝建筑物下抛掷垃圾,严防工程器材从空中散落;(6)材料切割作业时,应做好防护措施;(7)屋面斜度为10°以上时,应设置踏脚板;(8)太阳能电池组件的输出电缆严禁短路,以防火灾;(9)斜屋面上搬运太阳能电池组件时,要充分注意不要被风刮倒;(10)严禁站在太阳能电池组件玻璃面上作业,以防玻璃板破裂造成伤害或从玻璃板上滑落;(11)吊装太阳能电池组件时,底层要衬垫木,以防损伤组件;(12)工程完工后,要注意清扫现场和回收工业废料。 6.1.7基座:

(1)必须按设计要求的位置设置光伏方阵的基座;(2)光伏方阵的基座应与主体结构连接牢固;(3)在既有建筑的屋面结构层上现浇基座完工后,应做防水处理,并应符合现行国家标准《屋面工程质量验收规范》GB50207-2002的要求。(4)光伏方阵的预制基座应摆放平稳、整齐,并应与地基或建筑构件连接牢固;(5)在光伏方阵安装前,钢基座及混凝土基座顶面的预埋件应按设计的防腐级别涂防腐涂料,并妥善保护。 6.1.8支架与框架 :

(1)光伏方阵与太阳能电池组件支架及其材料应符合设计要求。钢结构的焊接应符合现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001的要求。(2)光伏方阵支架应按设计要求安装在基座上,安装位置准确,与基座固定牢靠。(3)光伏方阵结构件焊接完毕应进行防腐处理。防腐施工应符合现行国家标准《建筑防腐蚀工程施工及验收规范》GB50212-2002和《建筑防腐蚀工程质量检验评定标准》GB50224-1995的要求。

6.1.9太阳能电池组件安装 太阳能电池组件之间的连接方式,应按设计规定。太阳能电池组件应固定可靠,外观应整齐。坡屋面上安装的建筑一体化太阳能电池组件,互相间的上下左右防雨连接结构必须严格施工,严禁漏水、漏雨,外表必须整齐美观,避免光伏组件受力扭曲。

6.1.10电气系统的安装:

(1)电气装置安装应符合现行国家标准《建筑电气安装工程施工质量验收规范》GB50303的相关要求。(2)电缆线路施工应符合现行国家标准《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》GB50168的相关要求。(3)电气系统的接地应符合现行国家标准《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》GB50169的相关要求。(4)两根电缆的连接,外包层不得使用胶布,必须使用符合绝缘标准的橡胶套。(5)有蓄电池的系统,蓄电池的上方和周围不得影响蓄电池的正常通风。(6)控制逆变器上表面不得设置其他电气设备和杂物,不得破坏逆变器的通风环境。(7)对太阳能光伏发电系统直流部分施工时,应注意正负极性,严格防止极性接线错误。(8)穿过楼、屋面和墙面的电缆,其防水套管与建筑主体之间的缝隙必须做好防水密封,建筑表面处理光洁。

6.2实施步骤二:必须要解决太阳能光伏建筑一体化实施中的核心问题以及电学方面的问题 6.2.1太阳能光伏建筑一体化设计的核心问题:

1、设计中的核心部分就是确立组件数、组件尺寸、集成在屋顶或正面发电系统的整体尺寸。 2、组件上的阴影也是重要的值得考虑的问题,尤其是当组件连连成一串时,在部分被阴影遮挡时,系统损失的效率比相象的要多,当组件中一排电池被阴影遮挡时,整串组件的效率都会受到影响。在一天中,阴影会移动,从而产生大量的间接入射光。许多组件中集成了二极管,当一排电池整个被遮挡或部分被遮挡时,这些二极管将引发短路。将直流电模式转换成交流电模式有助于隔离阴影产生的影响。其他光伏技术,比如非晶硅薄膜、二氧化钛电池,由于其不同的电学连接特性以及其弱光下较好的性能,它们受阴影的影响比较小。 3、逆变器的性能也非常重要,大部分逆变器都有一个隔离位置。总的来说,应当尽可能的避免阴影,同时对逆变器有效安全的安装也需要空间。组件后面有连接到逆变器上的接线盒,将逆变器安装在组件的附近,可以使组件效率有所改进。在逆变器端,可以通过电表以交流电模式实现并网。

4、当温度升高时,晶体硅电池的效率将会降低,所以组件后面需要进行通风,组件后面的接线盒也需要安装空间,这取决于接线盒的大小,两个接线盒元件之间的缝隙需要20~50mm(这取决于接线盒的大小)。光伏系统的逆变器附近还需要安装安全开关。 (1)光伏组件的维护与清洁问题

在城市或者环境较差的乡村,水平放置的光伏组件容易层积灰尘,从而使光伏组件降低大约4%的效率。倾角大于20°的光伏组件可以通过雨水自清洁,对光伏组件的特殊处理有助于使组件保持清洁。根据不同应用,光伏组件需要满足一定的建筑标准,所以光伏组件的安装需要考虑国家以及地方规范。 (2)城市方面需注意的问题

光伏发电系统除了发电以外还需满足其他功用。光伏组件可以有效地替换传统的建筑材料,从而减少系统成本。光伏建筑集成发电系统是为了产生尽可能多的电能,需要减少投影在系统上阴影面积,光伏发电系统上产生的阴影主要来自建筑物以及一些反射光。 (3)光伏组件的安装方向和倾角问题

光伏组件上接受到的太阳辐射量取决于建筑的纬度位置和当地的气候,最大辐射量取决于组件光受集表面的倾角和方向。对于北纬52°,东南方向和西南方向上光伏系统倾角在30°~50°之间时能接受到90%以上的辐射量。倾角在10°~30°之间,东方和东南方向以及西方和西南方向位置上也能得到可接受的辐射量,得到的辐射量与最佳辐射量之间仅相差15%。 (4)光伏建筑物之间的距离问题

为了避免建筑物之间产生的阴影,对于低层建筑物,它们之间的距离很容易计算,同时阴影也是一个相对容易解决的问题。对于建在低层建筑旁的高层建筑,它会产生大量且不为我们所希望的阴影。某些地区的建筑密度也是较关键的因素,比如在城市或市中心的高密度区域,建筑之间的距离受到限制,并且阴影将会在一年中有很长时间存在。特别是,幕墙系统比较容易受阴影影响,因此幕墙系统需要比屋顶系统更多的空间。 (5)树对光伏发电系统的影响问题

树木在绿化环境,改善气候微环境的同时,其产生的阴影也带来了负面影响。特别是在夏季,树冠达到最大;即或在冬季,树干带来的阴影也不可低估。由于树木生长缓慢,人们常常低估了生长速度。为避免在建筑物建好以后或光伏系统安装好以后产生上述问题,做好设计就显得很重要。为了避免树对光伏组件带来的影响,有下面几种解决方案:a.将树仅种在建筑的北面(北半球),对于位于南半球的建筑,应仅将树种在建筑的南面;b.仅种植比较矮的树或者树的极限高度小于建筑屋顶高度;c.每年需定期对树进行修剪,避免其在光伏组件光收集面上产生阴影。 (6)专门光伏发电系统区域

位于城市区域的光伏发电系统可能需要专门的光伏发电系统区域,同时也需要三维地图、电脑模型等,用来确定建筑区域边界,从而避免可能带来的阴影。 (7)反射强光对光伏组件的影响问题

尽管反射强光不是一个典型的问题,但是在特定的条件下,还是会产生不希望的强光。在幕墙系统逐渐增多的低层和高层建筑混合区域,它们将阻碍光伏系统上的光向其他建筑物反射。这个阻碍程度取决于光伏组件的表面质地、系统的安装、太阳位置以及一年中特定时间的直接辐射强度。使建筑物之间满足一定的距离也有助于避免阴影问题以及多数潜在的反射强光问题。 (8)形状与颜色

太阳电池的颜色一般为蓝色、深蓝色或者近乎黑色,其它不同的颜色有灰色、绿色、红色、橘红色以及黄色也是有可能,这些颜色的太阳电池不是按标准工艺生产的,它们可能比标准组件的价格更贵。但是蓝色太阳电池有最高的转换效率。

组件类型对颜色也有较大的影响。当组件无边框时,系统总体表面看起来比较一致,从而整个系统的颜色将只是电池的颜色,屋顶的光伏系统看起来就像一个大的表面;有边框组件给人一种特别的视觉感受,组件边框在很大程度上影响光伏阵列的视觉效果以及建筑的集

成。有边框组件可以给人带来意想不到的视觉效果,组件边框将会增加组件的尺寸,也会影响屋顶的安装侧面。边框的颜色、组件背面的封装材料也可以不同,从而也为设计者提供更多的选择。

6.2.2太阳能光伏建筑一体化电学方面需要解决的问题: 1、最大程度接收太阳光

由于光伏组件上产生的电能与太阳光的光强成正比,光伏系统产生的电能可以通过最大化阵列上的光强来实现,但是这并不总是可行。在实际应用中,比如阵列的安装方向、附近物体的遮挡、单个组件表面上的灰尘,都会降低组件上接收的太阳光。理想的光伏阵列是其追踪太阳,且使阵列表面总是垂直于太阳光线。实际上,轴架型的阵列支撑结构通过一个或几个机构来追踪太阳,典型的太阳追踪器应用是在水泵光伏系统上。然而,多数建筑集成光伏系统的阵列是固定的,多数情况下,光伏阵列的安装方向受建筑的设计和方向限制。 2、阴影的影响

光伏阵列上产生的电流与阵列表面上接收到的光强成正比,然而,当只有部分阵列受光时,光生电流并不与受光面积成比例关系。即使小部分的阴影都会对阵列的电能输出有明显的影响,这是由于光伏组件由导线串联在一起,所以流经组件上的电流是与产生电流最小的组件上的电流一致,即单个别组件受到阴影遮挡也会限制其它没有遮挡组件上通过的电流。这种影响的效果依赖于直接射光和漫射光的比例,对光伏阵列受光面10%的遮挡将会使阵列的发电量降低50%,所以,任何建筑集成光伏阵列都必须尽量避免遮挡。 3、雪和冰的影响

北方气候下,雪和冰的影响也值得关注。光伏阵列常在环境比较苛刻的条件下运行,如山顶无线电中继站供电的光伏组件表面经常覆盖厚厚的冰。在环境比较友好的条件下运行的建筑集成光伏系统偶尔也会被冰雪覆盖,多数情况下,当太阳光穿透冰层,形成的水将会随着倾斜安装组件阵列流走。组件设计中值得重视的是,尽可能减少支撑结构底部上产生凸起,从而使覆盖的雪层自然滑走。 4、温度的影响

阵列受光量是影响光伏阵列发电量的最重要因素。建筑集成光伏设计者需要考虑光伏阵列上承受的温度,高温将会降低晶体硅光伏组件的工作电压,从而进一步影响光伏组件的性能;极高的温度更将会毁坏光伏组件。由于光伏组件直接暴露在阳光中,不可避免地将产生热量。一个优秀的光伏系统安装设计,应该提供组件背面通风装置来消除产生的热量。理想条件下,光伏电池的温度应该保持在70℃以下。依据欧洲的相关规定,幕墙安装的系统将会有如下损失:a.无空气缝隙,损失10%;b.5cm空气缝隙,损失5%;c. 15cm空气缝隙,温度影响带来的达到最小。

6.3实施步骤三:政府要出台一些太阳能光伏建筑一体化实施的政策以及办法:


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