我國太陽能資源分布圖 2006年1月1日， 我國實(shí)施 《可再生能源法》 此后相繼出臺(tái) ， 《可 再生能源發(fā)電有關(guān)管理規(guī)定》 《可再生能源發(fā)電價(jià)格和費(fèi)用分?jǐn)偣芾?、 試行方法》《可再生能源產(chǎn)業(yè)指導(dǎo)目錄》等。2009 年，財(cái)政部、 、 住 房和城鄉(xiāng)建設(shè)部 《關(guān)于加快推進(jìn)太陽能光電建筑應(yīng)用的實(shí)施意見》 (財(cái)建[2009]128號(hào)) 太陽能光電建筑應(yīng)用財(cái)政補(bǔ)助資金管理暫行 《 、 辦法》 (財(cái)建[2009]129號(hào)) 關(guān)于印發(fā)太陽能光電建筑應(yīng)用示范項(xiàng) 、 《 目申報(bào)指南的通知》 (財(cái)辦建[2009]34號(hào)) 對(duì)太陽能光電建筑應(yīng)用 ， 進(jìn)行補(bǔ)貼支持。 《太陽能光電建筑應(yīng)用財(cái)政補(bǔ)助資金管理暫行 其中 辦法》規(guī)定， 支持項(xiàng)目應(yīng)滿足以下條件： 1、單項(xiàng)工程裝機(jī)容量應(yīng)不小于 50kWp。2、發(fā)電效率：?jiǎn)尉?硅應(yīng)超過 16% ，多晶硅應(yīng)超過 14% ，非晶硅應(yīng)超過 6%。3、優(yōu)先 支持光伏組件與建筑物實(shí)現(xiàn)構(gòu)件化、 一體化。 4、 優(yōu)先支持并網(wǎng)式 太陽能光電建筑應(yīng)用項(xiàng)目。 優(yōu)先支持學(xué)校、 5、 醫(yī)院、 政府機(jī)關(guān)等公 共建筑應(yīng)用光電項(xiàng)目。 太陽能光電建筑應(yīng)用系統(tǒng)成本主要包括兩個(gè)部分 一是太陽能 ： 電池組件成本 二是安裝應(yīng)用成本， ; 包括設(shè)計(jì)施工、 平衡系統(tǒng)、 電網(wǎng) 接入等。 2009年的補(bǔ)助標(biāo)準(zhǔn)確定為 20元/瓦， 占目前系統(tǒng)成本的近 50% 。 太陽能光伏發(fā)電與建筑一體化有以下主要優(yōu)點(diǎn) 1、 ： 有效利用建 筑外圍表面(屋頂和墻面)， 省去支撐結(jié)構(gòu)， 節(jié)省土地資源。 可原 2、 地發(fā)電、 原地使用， 節(jié)約送電網(wǎng)投資和減少損耗。3、 BIPV 系統(tǒng)舒 緩夏季高峰電力需求， 解決電網(wǎng)峰谷供需矛盾。 　建立多元化的有 4、 彈性的能源系統(tǒng)。 國家政策補(bǔ)貼和電價(jià)優(yōu)惠可以給用戶帶來實(shí) 5、 惠。 避免墻面溫度和屋頂溫度過高， 6、 改善室內(nèi)環(huán)境， 降低空調(diào)負(fù) 荷。 光伏建筑一體化還會(huì)提高建筑工程的工業(yè)化程度， 7、 使建筑工 程變成一種高度機(jī)械化、 自動(dòng)化的高效率制作產(chǎn)業(yè)。 但要做好太陽 能光伏發(fā)電與建筑一體化， 卻要解決一系列問題， 包括技術(shù)層面和 政策層面。 度的影響效應(yīng)降低;而在炎熱氣候條件下應(yīng)采取一定的措施， 使得 太陽能電池板的溫度不致于過高。 (2) 抗風(fēng)、 雪荷載、 防雨等：光伏幕墻作為建筑構(gòu)件， 還應(yīng)該根 據(jù)項(xiàng)目當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件， 綜合考慮抗風(fēng)、 防雨、 雪荷載等問題。 (3)遮陽、采光的需求：通過光伏組件與玻璃幕墻的結(jié)合，通 常會(huì)形成幕墻上的非透明或半透明部分， 因此光伏幕墻具有一定遮 陽的功能， 同時(shí)也降低了玻璃幕墻的透光性能。 不同氣候區(qū)的建筑 對(duì)遮陽和采光的需求不同， 因此光伏幕墻的設(shè)計(jì)也應(yīng)有所不同。 3、 當(dāng)?shù)鼐暥群透鱾€(gè)朝向的太陽能照度情況 太陽能光伏幕墻的受光面與太陽的相對(duì)位置是決定光伏幕墻接 受到的太陽能大小的重要因素。 太陽位置常用兩個(gè)角度來表示， 即 太陽高度角β和太陽方位角A。 在當(dāng)?shù)貤l件下， 幕墻上接受太陽能的大小則是由幕墻的安裝朝 向的方位角和傾角決定的。 4、 周圍建筑物遮擋 光伏幕墻安裝在建筑上， 可能會(huì)出現(xiàn)被周圍建筑遮擋的情況。 如 果部分太陽能電池被遮擋， 被遮擋的電池把功率以熱的方式耗盡， 降太陽能資源調(diào)查及光伏幕墻適宜性

1、 當(dāng)?shù)厝晏柲苜Y源 我國太陽能資源的地區(qū)分類概況， 如圖1所示。 2、當(dāng)?shù)貧夂驙顩r 本地的氣候狀況也是影響太陽能光伏幕墻應(yīng)用的重要因素。 (1) 溫度：環(huán)境溫度對(duì)太陽能光伏電池的效率有影響， 一般來 說， 溫度越高效率越低。 因此， 在嚴(yán)寒、 寒冷地區(qū)的氣候可以使得溫

低整體發(fā)電效率。 時(shí)間過長易導(dǎo)致故障產(chǎn)生， 造成整個(gè)光伏電池組 件損壞。 因此， 光伏幕墻應(yīng)安裝在日照最多， 陰影最少的地方 并且 ; 盡量保證組件上部和下部的空氣流通， 以保持盡可能低的溫度。 在 建筑密度較高的城市， 建筑應(yīng)用光伏幕墻應(yīng)結(jié)合建筑所在地塊建筑 現(xiàn)狀和規(guī)劃， 采用計(jì)算或?qū)嶒?yàn)的方法對(duì)遮擋問題進(jìn)行預(yù)測(cè)， 盡量避 免周邊建筑對(duì)光伏幕墻的遮擋。 若存在太陽光大面積被遮擋的情況， 則不適宜安裝光伏幕墻。

太陽能電池組件的選用

1、 各種電池的能源轉(zhuǎn)換效率 實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)換效率。 目前各類太陽電池的實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)換效率記 (1) 錄見表 1。 表1 目前各類太陽電池的實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)換效率記錄

合片、 引出線等工藝設(shè)計(jì)中要重點(diǎn)關(guān)注成品率。 組件的安裝與使用問題。 光伏幕墻組件在設(shè)計(jì)中應(yīng)把安裝 (2) 方式作為重點(diǎn)之一。 這其中包括組件固定方式， 光伏幕墻的水密性， 安裝、 使用中的損壞問題， 光伏組件背后的散熱問題等。 在設(shè)計(jì)中還應(yīng)充分考慮光伏幕墻的建筑使用要求和在壽命期的 一系列問題， 包括 與建筑外觀的協(xié)調(diào) 透光性能命期的 一系列問題， 包括 與建筑外觀的協(xié)調(diào) 透光性能 應(yīng)考慮玻璃在夏 ： ; ; 季的升溫問題及熱炸裂問題;冬季玻璃構(gòu)造的保溫能力; 光伏電池 的效率衰減;光伏電池組件的使用壽命;組件的清洗、 維護(hù)等。 4、 比較適用于太陽能光伏幕墻的電池 非晶硅太陽能電池?zé)o毒、 無污染， 技 (1) 非晶硅太陽能電池。 術(shù)成熟， 多用于玻璃幕墻， 特別適合在新建建筑使用。 技術(shù)特點(diǎn)如下 ： ①對(duì)散射光、 折射光、 直射光等各種光源都有良好的吸收效應(yīng)， 穩(wěn)定電流輸出， 長時(shí)間光電轉(zhuǎn)換。 　②沒有半導(dǎo)體效應(yīng)， 不隨光照時(shí)間 長產(chǎn)生溫度升高， 發(fā)電效應(yīng)不降低， 更適合用于熱帶地區(qū)。 ?、郾染w 硅電池組件容易維護(hù)和清潔， 不會(huì)因?yàn)椴糠株幱岸鴮?dǎo)致整塊電池組 件發(fā)電效果大幅度下降。 ④薄膜太陽能電池造價(jià)是晶體硅電池的一 半， 而且不受原材料瓶頸的限制， 適合于廣泛實(shí)用。 ⑤非晶硅太陽能

實(shí)際轉(zhuǎn)換效率。 實(shí)際市場(chǎng)上銷售的太陽能電池轉(zhuǎn)換效率達(dá) (2) 不到實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)， 實(shí)際效率如表2。 表2 目前各類太陽電池的實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)換效率的記錄

電池光電轉(zhuǎn)換效率已達(dá)到 13%。⑥制備工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，原材料消耗 少， 比較便宜等優(yōu)點(diǎn)。 　?、叻亲罴呀嵌汝柟庀碌墓ぷ髑闆r好于單晶硅 太陽能電池， 可自由裁剪， 可充分利用合成的產(chǎn)品。 銅銦鎵硒太陽能電池 (CIGS) 銅銦鎵硒太陽能電池 。 (CIGS) (2) 為柔性薄膜，用于曲面造型幕墻，突破平板限制。電池高效、 低成 本、 性能穩(wěn)定， 可大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。 技術(shù)特點(diǎn)如下：①轉(zhuǎn)化率高： 可以和傳統(tǒng)的單晶硅媲美， 小面積可達(dá)19.9%　， 大面積可達(dá)11.2%。 ②性能穩(wěn)定， 無污染。 ③制造成本低。 ④使用壽命長。 ⑤柔性薄膜，

溫度對(duì)效率的影響。 當(dāng)溫度升高時(shí)， 光伏電池的發(fā)電效率 (3) 將下降。 不同的光伏電池， 溫度系數(shù)有些差別。 非晶硅電池的溫度 系數(shù)要比晶體硅電池小， 即非晶硅電池受溫度的影響比晶體硅電池 小。 在常見的光伏電池中， 效率受溫度影響情況如下 單晶硅最大 ： ; 多晶硅中等;非晶硅較小。 2、 基于建筑一體化設(shè)計(jì)， 電池組件的選用原則 在建筑光伏一體化設(shè)計(jì)中， 對(duì)于建筑不同部位選用不同光伏電 池的原則如下 ： (1) 多晶薄膜、 非晶硅薄膜電池在建筑一體化設(shè)計(jì)中比較有優(yōu) 勢(shì)， 宜采用與建筑屋面、 墻面、 玻璃幕墻相結(jié)合的多晶薄膜、 非晶硅 薄膜電池。 (2)應(yīng)按照地區(qū)，將太陽能電池板與屋面，東、南、西 向墻面相結(jié)合。 3) ( 根據(jù)建筑要求確定合適的玻璃性能 (如采光) 及 結(jié)構(gòu) (如夾層、 中空、 異型) 。 (4) 根據(jù)抗風(fēng)等要求確定玻璃的強(qiáng)度 要求(鋼化、厚度) 。 3、 光伏組件需要解決的問題 組件的生產(chǎn)問題。 在光伏組件的生產(chǎn)中， 應(yīng)根據(jù)電池的特 (1) 性選用面板玻璃， 考慮透光性能、 厚度、 強(qiáng)度、 平整度等。 在夾膠生 產(chǎn)工藝方面， 應(yīng)選用專用的膠片， 并在組件邊緣采用專用密封膠密 封。 在彎曲成型方面， 應(yīng)注意電池的彎曲能力。 在電池焊接、 聯(lián)接、

用于曲面造型幕墻， 突破平板限制。

一體化構(gòu)造的確定

1、 太陽能光伏幕墻的基本構(gòu)造 太陽能光伏幕墻系統(tǒng)除了具備太陽能電池陣列、 功率調(diào)節(jié)器等 設(shè)備外，作為建筑的一部分，還應(yīng)具備以下功能的構(gòu)造： (1)作為 建筑的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)， 應(yīng)采取一定的措施， 達(dá)到基本的隔熱保溫的要 求。 具體來說， 光伏幕墻的傳熱系數(shù)、 遮陽系數(shù)及內(nèi)表面溫度等參 數(shù)應(yīng)達(dá)到相關(guān)要求。 (2)電氣絕緣性能。 (3)防水防潮。 (4)做為 建筑構(gòu)件， 將受到風(fēng)荷載、 雪荷載等外力的作用， 應(yīng)具備一定的強(qiáng) 度， 保證建筑的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)不受到破壞， 同時(shí)應(yīng)具備一定的剛度， 以 保證不至于變形。 (5) 作為玻璃幕墻或采光頂時(shí)， 還應(yīng)滿強(qiáng) 度， 保證建筑的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)不受到破壞， 同時(shí)應(yīng)具備一定的剛度， 以 保證不至于變形。 (5) 作為玻璃幕墻或采光頂時(shí)， 還應(yīng)滿足建筑采 光的需求， 應(yīng)具有一定的透明度。 2、BIVP 的設(shè)計(jì)原則 (1)　　與建筑能完美結(jié)合， 是建筑藝術(shù)與創(chuàng)意設(shè)計(jì)。 光伏組件給 建筑設(shè)計(jì)帶來了新的挑戰(zhàn)與機(jī)遇， 畫龍點(diǎn)睛的BIPV設(shè)計(jì)會(huì)使建筑更 富生機(jī)， 環(huán)保綠色的設(shè)計(jì)理念更能體現(xiàn)建筑與自然的結(jié)合。 (2)　結(jié)構(gòu) 安全性。 光伏組件與建筑的結(jié)合， 結(jié)構(gòu)安全性涉及兩方面：一是組 件本身的結(jié)構(gòu)安全， 如高層建筑屋頂?shù)娘L(fēng)荷載較地面大很多， 光伏

可再生能源

組件受風(fēng)變形時(shí)是否會(huì)影響到電池片的正常工作等。 二是固定組件 的連接方式的安全性。 組件的安裝固定需對(duì)連接件固定點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng) 的結(jié)構(gòu)計(jì)算， 并充分考慮在使用期內(nèi)的多種不利情況。 建筑的使用 壽命一般在 50 年以上，光伏組件的使用壽命也在 20 年以上，BIPV 的結(jié)構(gòu)安全性問題不可小視。 (3)　發(fā)電性能(主要功能)， 并電網(wǎng)匹配。 (4)　通風(fēng)、 保溫、 隔熱、 散熱、 采光、 遮陽。 (5)　根據(jù)建筑功能需要， 考慮發(fā)電用途。 通常發(fā)電的用途包括：　照明、 抽水、 空調(diào)、 上網(wǎng)等。 3、BIPV 的各種形式 目前， BIPV通常采用以下形式， 在每種形式下， 建筑要求如表3。

蔽陽光的問題。 (2)　規(guī)定清洗時(shí)間間隔， 定期清洗， 以解決空氣質(zhì) 量不好等環(huán)境問題。 (3)　行業(yè)開展共同研究， 編制相關(guān)的行業(yè)技術(shù) 規(guī)程， 不斷提高光伏建筑一體化的設(shè)計(jì)與施工技術(shù)。 (4)　采用薄膜 電池， 通過規(guī)?；a(chǎn)降低成本， 優(yōu)化電網(wǎng)系統(tǒng)。 (5)　在夏熱地區(qū) 使用，應(yīng)有夏季的背部通風(fēng)措施 (60℃以下) 并進(jìn)行溫度計(jì)算， ， 減少溫升問題。 (6)　垂直設(shè)置時(shí)， 應(yīng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析， 確定采用的電 池、 系統(tǒng)等， 縮短投資回收期。 (7)　進(jìn)行光照陰影計(jì)算， 確定最佳 安裝位置。 同時(shí)， 采用弱光性能好的薄膜電池， 減少陰影的影響。 (8)　制定配套的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)指南， 優(yōu)化電氣設(shè)計(jì)。

表3 BIVP 的各種形式

發(fā)電成本、投資回收的估算

1、 成本。 太陽能光伏幕墻的成本主要包括： (1) 光伏一體化 組件的增加成本 (2) ; 并網(wǎng)逆變系統(tǒng)成本 (3) ; 安裝施工成本 (4) ; 維護(hù)成本; (5)政府財(cái)政補(bǔ)貼。 2、 收益。 太陽能光伏幕墻的收益計(jì)算應(yīng)注意以下幾個(gè)問題的 計(jì)算： (1)太陽能資源的計(jì)算; (2)整體轉(zhuǎn)換效率; (3)自用電 價(jià); (4)上網(wǎng)優(yōu)惠電價(jià)。 BIPV 較適合的建筑部位有屋頂、 風(fēng)雨棚、 立面幕墻、 大型遮陽 百葉等位置。 各種情況分析如下： (1) 光電幕墻：只要地區(qū)合適、 朝 向合適，便可以采用太陽能光電幕墻。 (2)光伏屋頂：屋頂為不透 明， 太陽能電池板能很好與其結(jié)合。

直立鎖邊屋面板系統(tǒng)， BIPV配 置合理有很好效果。 BIPV 形式玻璃采光頂。 (3) 風(fēng)雨棚：風(fēng)雨棚使 用 BIPV 有優(yōu)勢(shì)：①覆蓋面積大， 且有最理想的太陽輻射角;②外觀 形狀單一規(guī)整， 方便太陽能板的布設(shè) ③維護(hù)和檢修非常方便。 4) ; ( 電動(dòng)遮陽百葉BIPV： ①能根據(jù)太陽高度角進(jìn)行調(diào)節(jié)， 獲得最大太陽 輻射量;②太陽能電池板能和遮陽百葉在外觀上能很好融合; ③機(jī) 械化程度高，BIPV 應(yīng)用將更加廣泛和合理。 (5)墻面：南向、東西 向墻面， 若無遮擋， 也是很好的位置， 可取得較好的效果。 4、 太陽能光伏幕墻工程應(yīng)解決的問題 太陽能光伏幕墻需要結(jié)合建筑的總體規(guī)劃設(shè)計(jì)， 考慮環(huán)境、 需 求等一系列問題。 (1)　與建筑外觀協(xié)調(diào)一致。 (2)　城市區(qū)大樓彼此遮蔽陽光。 (3)　建 筑物的緯度、 方位， 以及環(huán)境干擾。 (4)　與建筑物結(jié)合一體， 設(shè)計(jì)與 施工均較復(fù)雜， 技術(shù)要求度很高。 (5)　造價(jià)昂貴， 投資大， 業(yè)主缺少 投資動(dòng)力。 　(6)　晶體硅模板背部因通風(fēng)較差， 溫度上升， 發(fā)電效率可 能降低 10% 以上。 (7)　垂直設(shè)置， 將減少約 40% 的發(fā)電量。 (8)　當(dāng)陰 影遮蔽一片模組的一部分時(shí)， 將減少整片模組及其他串聯(lián)模組的發(fā) 電量。 (9)　電氣聯(lián)接、 電網(wǎng)聯(lián)接、 電量計(jì)量、 電氣保護(hù)等。 5、 太陽能光伏幕墻工程問題的解決途徑 (1)　通過對(duì)光伏幕墻接受的太陽輻射精細(xì)計(jì)算， 避免大樓彼此遮 3、目前存在的問題。 (1) 并網(wǎng)光伏電價(jià)未落實(shí); (2) 分時(shí)電 價(jià)、 季節(jié)電價(jià)力度不大 (3) ; 缺乏系統(tǒng)的成本核算機(jī)制， 光伏組件 與電池和結(jié)構(gòu)相關(guān)， 安裝施工成本與技術(shù)密切相關(guān)， 維護(hù)成本與并 網(wǎng)系統(tǒng)技術(shù)相關(guān)等(4) ; 電力部門未真正接納建筑光伏電力， 相關(guān) 政策未達(dá)到應(yīng)有的支持力度， 無相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)(5) ; 光伏組件的壽命較 短， 一些產(chǎn)品無法在生命周期內(nèi)回收成本(6) ; 太陽能電池在使用 過程中效率衰減， 造成實(shí)際收益降低。

結(jié)語

對(duì)太陽能光伏幕墻工程目前存在的問題和后期應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注的問 題歸納如下：1、 國家已經(jīng)有相關(guān)政策， BIPV 得到了快速發(fā)展;2、 電力部門政策還不配套， 上網(wǎng)問題、 分時(shí)及季節(jié)電價(jià)問題;3、 相 關(guān)技術(shù)準(zhǔn)備不足：電池選擇問題、 組件生產(chǎn)問題、 電力系統(tǒng)問題、 光伏建筑一體化設(shè)計(jì)等;4、 研究能力不足， 研究不深入：太陽能 光伏與建筑一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、 生產(chǎn)技術(shù)， 包括一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、 連 接件設(shè)計(jì)、 連接件性能研究與聯(lián)結(jié)方式優(yōu)化、 連接件的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn) 技術(shù)開發(fā) 不同光伏建筑組件、 ; 應(yīng)用與建筑物不同部位時(shí)組件之間 的串/并聯(lián)方法， 并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)電量計(jì)量、 輸配電、 監(jiān)控 (包括數(shù) 據(jù)采集、 遙控遙測(cè)) 技術(shù)及對(duì)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)并入公共電網(wǎng)的安 全性和可靠性研究。 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)還不夠完善， 5、 數(shù)據(jù)缺乏;6、 人才 相對(duì)缺乏，需要大力培養(yǎng);7、 需要政策支持、 行業(yè)發(fā)展、 更多的 工程實(shí)踐、 更系統(tǒng)的研究、 標(biāo)準(zhǔn)化、 工業(yè)化等問題。