图1 太阳能电池发电原理图 2、光伏系统分为独立发电和并网发电两大类，基本上由部分组成：太阳电池组件串联或者并联形成的光伏组件方阵，可在太阳光照射下将太阳能转换成电能输出；蓄电池或者其他辅助发电设备，可光伏电池组件产生的电能储存起来并入公共电网（并网发电），使用时再进行释放；充、放电控制器、逆变器、、计算机监控设备控制器对蓄电池的充电放电进行控制和规定，逆变器将光伏组件产生的直流电或者蓄电池释放的直流电转化为负载所需要的交流电。光伏系统的工作原理 光伏系统是由太阳能电池方阵，蓄电池组，充放电控制器，逆变器，交流配电柜等设备组成。 图2 独立光伏系统框图 工作原理：白天，在光照条件下，电池组件产生一定的电动势，通过组件的串并联形成电池方阵，使得方阵电压达到系统输入电压的要求再通过充放电控制器对蓄电池进行充电，将由光能转换电能贮存起来。晚上，蓄电池组逆变器提供电逆变器将直流电转换成交流电，输送到配电柜，由配电柜的切换作用进行供电。蓄电池组的放电情况由控制器进行控制，保蓄电池正常。系统还有限荷保护和防雷装置，以系统设备的过载运行及遭雷击，系统设备安全。其各部分设备的作用是：：在有光照情况下，电池吸收光能，电池两端出现异号电荷的积累，即产生光生电压，这就是光生伏打效应。在光生伏打效应的作用下，太阳能电池的两端产生电动势，将光能转换成电能，是能量转换的器件。太阳能电池一般为硅电池，分为单晶硅多晶硅和非晶硅太阳能电池三种。 蓄电池组：其作用是贮存电池方阵受光照时发出的电能并可随时向负载供电。电池发电对所用蓄电池组的基本要求是：a.自放电率低；b.使用寿命长；c.深放电能力强；d.充电效率高；e.少维护或免维护；f.工作温度范围宽；g.价格低廉。目前我国与太阳能发电系统配套使用的蓄电池主要是铅酸蓄电池和镉镍蓄电池。配套200Ah以上的铅酸蓄电池，一般选用固定式或工业密封式免维护铅酸蓄电池，每只蓄电池的额定电压为2VDC；配套200Ah以下的铅酸蓄电池，一般选用小型密封免维护铅酸蓄电池，每只蓄电池的额定电压为12VDC。镉镍蓄电池每只蓄电池的额定电压为2VDC，电压与容量可根据需要串并联。 充放电控制器：自动防止蓄电池过充电和过放电的设备。由于蓄电池的循环充放电次数及放电深度是决定蓄电池使用寿命的重要因素，因此充放电控制器是不可少的设备。 逆变器：是将直流电转换成交流电的设备。由于太阳能电池和蓄电池是直流电源，而负载交流负载，逆变器。逆变器可分为方波逆变器和正弦波逆变器方波逆变器电路简单，造价低，但谐波分量大，一般用于几百瓦以下和对谐波要求不高的系统。正弦波逆变器成本高，但可以适用于各种负载。）并网发电系统通过把太阳能转化为电能，不蓄电池储能，直接通过并网逆变器，把电能送上电网。太阳能并网发电太阳能电源的发展方向，21世纪最具吸引力的能源利用技术。 图3 并网光伏系统框图 建筑与光伏系统相结合（简称BAPV）称为BAPV系统，也就是将现成光伏组件安装在建筑物的物顶或者外墙上，出端经过控制器、逆变器与公用电网相连接，形成并网光伏系统，当光伏组件发电供应给负载有多余时可以反馈给电网，在雨天或者夜晚，负载可由电网供电，由于不需要配备蓄电池，可以降低系统造价。是光电建筑一体化的更高级应用，即是将光伏器件与建筑材料集成化。将建筑物的外墙、玻璃幕墙、窗户甚至屋顶本身在合适的朝阳方向上采用光伏组件来代替建筑材料，既作为建材又能够发电，一举两得。这样就要求光伏组件要具备建筑材料相应的特性，如防水防潮、绝热保温、机械强度、安全美观、易于施工等等。这一应用显然具有极大的潜在市场，目前在国内外已经出现了大量的BIPV示范性建筑。所发电能馈入电网，省掉蓄电池建设投资从而使发电成本大为降低。提高系统的平均无故障时间和蓄电池的二次污染。分布式建设发供电，进出电网灵活）光伏电池组件与建筑物完美结合，既可发电又能作为建筑材料和装饰材料，使物质资源充分利用发挥多种功能，降低建设费用建筑物科技含量提高增加“卖点”。。网光伏系统是世界各发达国家在光伏应用领域竞相发展的热点和重点，是世界太阳能光伏发电的主流发展趋势，市场巨大，前景广阔。光伏建筑一体化（BIPV）对光伏方阵与光伏组件的要求 影响光伏发电的因素 影响光伏发电的有两个方面。一是光伏组件可能接受到的，二是光伏组件的本身的性能。 由于发电的全部能量来自于，因而方阵所能获得的辐射量决定了它的发电量。而太阳辐射量的多少与太阳高度、地理纬度、海拨高度、大气质量、大气透明度、日照时间等有关。地面的太阳辐射直散分量四季的变化，一天当中时间的变化，都会影响太阳能的发电，但这些因素对于具体建筑而言是客观因素几乎只能被动选择。对于光伏组件而言，光伏方阵的倾角、表面清洁度、转换率、光伏电池的工作环境状态等在设计过程中应该的。 光伏方阵的布置 对于某一具体建筑，与光伏方阵结合或集成的屋顶和墙面，所能接受的太阳辐射是一定的。为获得更多的太阳能，光伏方阵的布置应尽可能地朝向太阳光入射的方向，如建筑的南面、西南、东南面等。 发电量和美观性统一BIPV将太阳能光伏组件作为建筑的一部分，对建筑物的建筑效果与建筑功能带来一些新的影响。作为与建筑结合或集成的建筑新产品，BIPV对光伏组件提出了如下新的要求。 颜色与质感由于其安装朝向与部位的要求，在不可能作为建筑外装饰的主要材料的前提下，光伏组件的颜色与质感需与整座建筑协调。 强度与抗变形的能力当光伏组件与建筑集成使用时，光伏组件是一种建筑材料，作为建筑幕墙或采光屋顶使用，因此需满足建筑的安全性与可靠性需要。光伏组件的玻璃需要增厚，具有一定的抗风压能力。同时光伏组件也需要有一定的韧性，在风荷载作用时能有一定的变形，这种变形不会影响到光伏组件的正常工作。 在光伏组件与建筑集成使用时，如光电幕墙和光电采光顶，通常对它的透光性会有一定要求。这对于本身不透光的晶体硅太阳电池而言，在制作组件时采用双层玻璃封装，同时通过调整电池片之间的空隙来调整透光量。 目前市场上大部分的光伏组件的为用于光伏电站和与光伏电子产品配套，规格相对比较单一，不能适应建筑多样化与个性化的要求。用于BIPV的光伏组件，需要结合建筑的不同要求，进行专门的设计与生产。”的功能是至关重要的。 “孤岛效应”对设备和人员的安全存在重大隐患，为了避免隐患的出现，逆变器一般采用“防孤岛保护技术”。 逆变器采用两种“孤岛效应”检测方法，即被动式和主动式两种检测方法。被动式检测方法指实时检测电网电压的幅值、频率和相位，当电网失电时，会在电网电压的幅值、频率和相位参数上，产生跳变信号，通过检测跳变信号来判断电网是否失电；主动此外，在并网逆变器检测到电网失电后，会立即停止工作，当电网恢复供电时，并网逆变器并不会立即投入运行，而是需要持续检测电网信号在一段时间(如90秒钟)内完全正常，才重新投入运行。 谐波污染在电力系统中谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。当电流流经负载时，与所加的电压不呈线性关系，就形成非正弦电流，从而产生谐波。当高次谐波电流通过变压器，可使变压器的铁芯损耗明显增加，从而变压器出现过热，效率降低，缩短变压器的寿命。当高次谐波在电网中传输时也如此，电缆内耗加大，电缆发热，缩短电缆的使用寿命；对电动机影响更大，不仅损耗增加，还会使电动机转子振动；而高次谐波对电容的影响更为突出，含有高次谐波的电压加至电容两端时，由于电容器对高次谐波的阻抗很小，所以电容器很容易发生过负荷导致损坏。高次谐波的干扰，往往还会导致供电空气开关误动作，造成电网停电，严重影响用电设备的正常工作，高次谐波对通讯设备也产生干扰信号。谐波的意义，是因为谐波的危害十分严重。谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低，使电气设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁。谐波可引起电力系统局部并联谐振或串联谐振，使谐波含量放大，造成电容器等设备烧毁。谐波还会引起继电保护和自动装置误动作，使电能计量出现混乱。对于系统外部，谐波对通信设备和电子设备会产生严重干扰。 ，也使光伏板温度的迅速上升，造成部分热能的浪费，问时也合影响光伏板的发电效串(光 OS般毕随着工作韫度的升高而卜降)．因此，为了有效降低光伏板的工作温度，可以在 章伏板背面敷设流体通道，通过换热带走光伏板的热量．如果用水作流体，这些热量还可 以9用来捌备热水，这酋是太阳能光伏、光热混合系统．这种混合系统可以产生电能和热 量研收益，由于水流吸收了使光伏板工作效率降低的余热，成为可以利用的热水，系统 剪整体效率比单一的光伏或热水系统要高． 太阳能光伏发电是一种把太阳光转换成电能的绿色电力。主要应用于边远、无电地区的农村、海岛和边防；由于其成本不断降低，已推广到城市屋顶并网、城市照明和大规模荒漠并网等领域，是今后最有希望的可再生能源绿色电力之一。光伏发电与其它常规能源发电相比，具有以下几个特点：? 1、能量来源于太阳能取之不尽，用之不竭。 2、能源转换过程中不会产生危及环境的污染。? 3、资源遍及大地，很多地区可以较好利用太阳能资源。? 4、由于没有运转部件，所以不产生噪音，无需或极少需要维护。? 5、光伏系统模块化，运输、安装方便可靠。 6、当地发电就近消耗，可以降低输配电成本，增加供电设施的可靠性。 7、太阳能资源、气候和地理环境不同，光伏发电应用受到限制。 8、高纯硅材料成本高，光伏电池及组件生产工艺复杂，使得发电成本高于常规发电3-5倍。 优点 可靠：在恶劣的环境和气候条件下，光伏发电系统很少产生故障，因此光 伏系统经常用在要求供电可靠性很高的场合； 耐用：目前绝大多数太阳电池组件的生产技术，都足以保证10年以上其性能不下降，一般可以发电25年或更长的时间； 维护费用低：在远离城镇的边远地区，为了维护或修理常规发电设备，需要将材料和人员运送到很远的地方，其费用很高。光伏系统只需要周期性地检查和很少的维护工作量，因此维护费用比常规发电系统少得多； 无需燃料费用：由于光伏系统不需要燃料，从而免去了购买、运输和储存燃料的费用； 减少噪声污染：光伏发电系统运动部件很少，基本没有噪声； 安装组件积木化：便于用户根据自己的需要，选择和调整发电系统的容量大小，安装灵活方便； 安全：光伏系统不使用易燃的燃料，只要设计合理和安装适当，系统具有很高的安全性； 自主供电：离网运行的光伏发电系统具有供电的自主性、灵活性。有些用户采用光伏发电的目的，就是欣赏该系统独立于公用电网的自主性； 非集中电网：小型分散的光伏发电站，可减少公用电网故障给用户带来的不良影响及危害； 高海拔性能：在高海拔地区，随着日照的增强光伏系统的输出功率将增加，因此使用光伏发电非常有利。相反，由于在高海拔地区空气稀薄，柴油发电机的工作效率降低，机组的实际输出功率减少很多。 缺点 初投资高：由于太阳电池生产成本高，使光伏系统初投资大大增加。由于独立运行的光伏系统使用蓄电池储能，进一步增加了系统建设费用和运行成本。因此，设计时必须对光伏系统进行经济性评估和多种方案比较； 日照不稳定：由于太阳辐射的季节性变化，气候和场地条件的影响，系统设计参数要随之改变； 需要储能装置：为了夜间或以后某个时间用电，光伏系统需使用蓄电池储能。蓄电池组增加了系统成本、规模和维护工作量； 系统效率较低：目前，由于太阳电池能量转换效率较低，蓄电池充放电过程有能量损失，加之系统传输损耗等，使光伏系统的总体效率不高； 要求技术培训：光伏发电系统使用了很多人们不熟悉的新技术，因此用户在使用光伏发电系统前都必须经过技术培训。 太阳能光伏系统在并网时如何防止孤岛效应的产生 ??? 孤岛是一种电气现象，发生在一部分的电网和主电网断开，而这部分电网完全由光伏系统来供电。在国际光伏并网标准化的课题上这仍是一个争论点，因为孤岛会损害公众和电力公司维修人员的安全和供电的质量，在自动或手动重新闭合供电开关向孤岛电网重新供电时有可能损坏设备。所以，逆变器通常会带有防止孤岛效应装置。被动技术（探测电网的电压和频率的变化）对于平衡负载很好条件下通电和重新通电两种情况下的孤岛防止还不够充分，所以必须结合主动技术，主动技术是基于样本频率的移位、流过电流的阻抗监测、相位跳跃和谐波的监控、正反馈方法、或对不稳定电流和相位的控制器基础上的。现在已有许多防止的办法，在世界上已有16个专利，有些已获得，而有些仍在申请过程当中。其中的有些方法，如监测电网流过的电流脉冲被证明是不方便的，特别是当多台的逆变器并行工作时，会降低电网质量，并且因为多台逆变器的相互影响会对孤岛的探测产生负面影响。在另一些场合，对电压和频率的工作范围的限制变得宽了，而安装工人通常可以通过软件来设置这些参数，甚至于ENS（一种监测装置，在德国是强制性的）为了能在弱的电网中工作，可以把它关掉。 ??? 孤岛效应实验室一般是用谐振模拟负载电路，同时定义了一个质量因数，“Q-factor”。尽管如此，这些试验还是很难运行，特别是对于那些高功率的逆变器，它们需要很大的试验室。试验的电路和参数会根据不同国家有所不同，测试结果很大程度上取决于试验者的技术水平。 ?????? 现已开展了一些研究，用来评估孤岛效应和它关联风险的各种可能性，研究表明对于低密度的光伏发电系统，事实上孤岛是不可能的，这是因为负载和发电能力远远不可能匹配。但是，对于带高密度光伏发电系统的电网部分，主动孤岛效应保护方法是必要的，同时辅以电压和频率的控制，来保证光伏带来的风险降到极其微小，这一数据须与不带光伏的电网的年触电预计数相比较。大多数光伏逆变器同时带有主动和被动孤岛保护，虽然没有很多光伏突入电网的例子，但对于这方面，国外的标准没有放松。 ??????? 太阳能光伏发电系统中最大功率峰值跟踪对效率的影响 ????? 输入的直流功率取决逆变器工作在光伏阵列的电流-电压曲线上的哪一个点上。理想状态下，逆变器应工作在光伏阵列的最大功率峰值上。最大功率峰值在一整天内是不同的，主要是由于环境的作用，如太阳光的辐射和温度，但逆变器通过一个具有最大功率峰值跟踪的运算器来直接与光伏阵列相连，达到能量转移的最大化。下图给出一个具体的例子。 ????? 最大功率峰值跟踪的最大效率ηMPPT，可以定义为在定义的一段时间内逆变器从太阳能阵列获得的能量与理想状态下的最大功率峰值跟踪从太阳能阵列获得的能量的比率。下面是一个公式表达法： 其中PDC 是直流输入到逆变器的功率，Pm 是最大功率峰值。 ?????? 许多最大功率峰值跟踪的运算法已被提议，建立在不同的基础上，在其他一些参数中，增量电导、寄生电容、恒定电压、电压的温度修正和模糊逻辑控制。 ?????? 然而以“微扰观察法”为基础的运算法因为其简单的运行而成为最常见的用法。这种运算法是建立在光伏阵列运行电压的微扰而引起的小的电压增量，ΔV，在一段时间后引起的功率的改变，ΔP,我们对它进行测量。如果ΔP是正的，那么下一个电压微扰增量也是正的。如果ΔP是负的，那么下一个电压微扰增量也是负的。尽管如此，这种运算还是有些局限的地方，这将使最大功率峰值跟踪的效率在某些特定条件下有所降低。譬如，在非常低的太阳光辐射下，例如，日出和日落的时候，功率曲线变得非常平滑，这就使得找到最大功率峰值变得非常困难。另外一个因素也使得找到真正得功率峰值点变得不可能，那是因为逆变器的ΔP在这一点附近振荡。在太阳光辐射急剧改变的情况下，跟踪运算也可能会变得捉摸不定。部分遮影可以影响最大功率峰值跟踪的运行，但这个问题是可以克服的，可以用微扰的不同次数，正如在一段时间的功率变化函数，也可用间隔电压微扰来解决这个问题。 太阳能光伏发电系统中各种逆变器不同的MPP跟踪效率 ??????? 对于逆变器的ηMPPT的实验数据表明，典型的效率在80%~90%之间，如图A所示。对于不同的产品和不同的厂家，在现场直流到交流的转换效率没有很大的不同，这就是MPP跟踪的情况。对于大多数的受测逆变器，应该改善在低太阳辐射时的效率（日出和日落），这对于逆变器来说很难找到MPP电压的最佳值。这可以从图B中看出系统的运行和MPP电压。在有些情况下，这可以通过将宽的跟踪电压范围改到窄的范围来改善，这就接近了可能的MPP电压变化，将它作为安装的光伏阵列的结构函数。这只可能在那些可以通过控制和监控软件来改动系统内部默认值的逆变器上进行。不管怎样，对于一个现场来选择一个合适的逆变器是必须谨慎的。 太阳能电池在BIPV上的应用 中国建筑装饰网 2007-3-1 0:00:00 来源：深圳市瑞华建设股份有限公司 孙连弟 黄旱雨 【提 要】本文介绍了太阳能电池的种类、特性、光伏发电系统的形式以及光伏建筑一体化（BIPV）的概念、发展前景，为光伏建筑一体化的设计提供了参考。 【关键词】太阳能电池 光伏发电系统 光伏建筑一体化 1 前言 BIPV就是将光伏发电系统和建筑幕墙有机的结合成一个整体结构，其不但具有幕墙的功能，同时又能产生电能，供建筑使用，形成光伏建筑一体化。 光伏发电系统包括以下内容：太阳能光伏组件、接线连接器、光伏组件直流控制开关、太阳光伏发电专用并网逆变器、交流断路器、通讯线路、计算机数据采集和监视线 太阳能电池的种类和特性 太阳能光伏组件由太阳能电池和玻璃板块等附属配件组成。其中太阳能电池是光伏组件的核心部件。根据所用材料的不同，太阳能电池可分为：一是晶体硅、非晶硅太阳能电池；二是以无机盐如砷化镓III-V化合物、硫化镉、铜铟硒等多元化合物为材料的薄膜电池；三是功能高分子材料制备的大阳能电池；四是纳米晶太阳能电池等。 目前以硅太阳能电池应用最多，其次薄膜电池的应用也发展很快。晶体硅太阳能电池分为单晶硅和多晶硅，薄膜电池常用的有非晶硅和铜铟硒。 单晶硅特点：转换效率高；电池制作工艺复杂；电池稳定性好；不透明，建筑一体化效果差；但原材料价格昂贵； 多晶硅特点：转换效率比单晶硅电池略低，但比非晶硅薄膜电池高；性价比较高，电池制作工艺复杂；电池稳定性好；不透明，建筑一体化效果差； 非晶硅薄膜电池特点：转换效率低于晶体硅；价格低；加工制作简单；使用条件要求低；在弱光的环境下转换效率优于晶体硅；建筑一体化效果好；使用初期衰减严重。 铜铟硒薄膜电池特点：转换效率高，可以和传统的晶体硅太阳能电池媲美；弱光性能好；性能稳定，无衰减；无污染，抗辐射能力强；原材料来源广，性价比好；使用寿命较长，一般可达到20年以上；建筑一体化效果好，但原材料资源有限； 3 光伏发电系统的种类 光伏发电系统简单分为独立发电和并网发电两种形式。独立发电系统就是光伏系统产生的电仅供自己使用；并网发电系统就是光伏系统与公共电网相连，光伏发电系统产生的电除自己使用外，还可向公共电网输出。 4 BIPV的形式 4.1 BIPV的系统形式 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。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。用光伏器件代替部分建材，在将来随着应用面的扩大，光伏组件的生产规模也随之增大，则可从规模效益上降低光伏组件的成本，有利于光伏产品的推广应用，所以存在着巨大的潜在市场。 BIPV系统可以划分为两种形式：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。 建筑与光伏系统相结合：把封装好的光伏组件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、负载等装置组成一个发电系统。建筑与光伏器件相结合：建筑与光伏的进一步结合是将光伏器件与建筑材料集成一体。用光伏组件代替屋顶、窗户和外墙，形成光伏与建筑材料集成产品，既可以当建材，又能利用绿色太阳能资源发电，可谓两全其美。 4.2 光伏与建筑的结合形式 光伏与建筑的结合形式一般有下列几种：一是光伏与墙面结合；二是光伏与屋顶结合；三是光伏与遮阳结合；四是光伏与围栏结合。 5 BIPV的发展前景 5.1环境压力、九游体育官方网站能源危机造就可再生能源的蓬勃发展 石油危机的爆发，使人们意识到，以牺牲生态环境为代价的高速文明发展史难以为继，化石能源终有枯竭的时候。发达国家考虑到核能的不安全性，开始不再兴建新的核电站，并有计划地关闭现有的核电站，欧洲一些高水平的核研究机构开始转向可再生能源，因此可再生能源才是人类未来的能源需求方向。国际上普遍认为，在长期的能源战略中，太阳能光伏发电在太阳能热发电、风力发电、海洋发电、生物质能发电等许多可再生能源中具有更重要的地位。而人类社会能源总消耗中，建筑能源消耗占的1/3左右。在建设节约型社会中，绿色节能建筑将是未来我国建筑的主流。绿色建筑有其丰富的内涵，各国评价标准不一，但洁净能源，尤其是太阳能的合理、高效利用是绿色建筑的重要内容。 其中，代表太阳能应用最尖端、最先进、最有潜力的光伏发电将是绿色建筑的主角。因此太阳能跟建筑一体化是一个必然的趋势，也是我们城市发展很好模式。整个太阳能光伏利用，包括从独立系统到并网发电，从屋顶光伏发电到光伏建筑一体化等。BIPV是绿色建筑的标志，也是建筑节能的有效途径之一，无论怎样定义绿色建筑，缺少光伏电力，绿色建筑是不完美的。如果把21世纪的绿色建筑比作是一顶无暇的皇冠，那光伏电力就是皇冠顶上那颗最大、最璀璨的明珠。 5.2 BIPV的优越性 一是可原地发电、原地使用，减少电流运输过程的费用和能耗；二是避免了放置光电阵列的额外占用宝贵的建筑空间与建筑结构合一，省去了单独为光电设备提供的支撑结构；三是使用新型建筑维护材料，节约了昂贵的外装饰材料（玻璃幕墙等），减少建筑物的整体造价，且使建筑外观更有魅力；四是因日照处在高压电网用电高峰期，BIPV系统除保证自身建筑内用电外，还可以向电网供电，舒缓了高峰电力需求，解决电网峰谷供需矛盾，具有极大的社会效益；五是杜绝了由一般化石燃料发电所带来的严重空气污染，这对于环保要求更高的今天和未来极为重要；六是由于光伏陈列安装在屋面和墙面上，并直接吸收太阳能，避免了墙面温度和屋顶温度过高，降低了空调负荷，并改善了室内环境 。 5.3 BIPV在建筑应用中的技术要点 一是如何在建筑设计与光伏发电之间达成平衡。首先、在建筑设计时就应考虑到光伏工程的安装事项，如光伏组件的生产难易程度、安装方向和位置、建筑本身、树和邻近建筑所形成的阴影，在建筑构件中预埋支架支撑件，光伏电缆的走线，电子器件的安装平台等，这样能增加光伏工程的发电量、提高系统的可靠性，并降低安装成本。其次、设计时除考虑光伏工程因素外，还需考虑建筑设计中传统的安全、防护、密封、装饰等功能，各项指标必须满足国家建筑标准规定，使其达到最佳使用效果。发电量和美观性如何统一，这是光伏建筑一体化技术行业的很大课题。 二是BIPV组件的输出功率偏低。因为BIPV组件作为一个建筑材料，它需要一定的形状，并且要符合建筑设计的要求，经常会碰到三角形、菱形或者是其他形状的BIPV组件，所以太阳能电池这里多一点那里少一点，或者有地方根本是空的。而且作为BIPV材料的玻璃，都是比较厚的，有6mm、8mm或10mm，这样的话太阳光透过率就远远不如白玻璃。同时由于建筑设计朝向要求，BIPV组件无法以最佳角度进行采光，所以同样面积的BIPV组件输出功率要较标准组件降低20～40%左右。 阅读全文请见２００７年３月《中国建筑装饰》 国内太阳能光伏发电面临的困难及对策建议 2007.06.03 ? ? 据预测，2050年世界人口将增至89亿，届时的能源需求将是目前的3倍，而可再生能源要占50％，绝对地说， 2050年可再生能源供应量将是现在全球能耗的2倍。中国能源界的权威人士预测,到2050年，中国能源消费中煤只能提供总能耗电的30～50％，其余50~70%将靠石油、天然气、水电、核电、生物质能和其它可再生能源。由于中国自己的油气资源、核电和水力资源都十分有限，直接地大量燃烧生物质能也将逐渐淘汰。因此如何评价中国自己的可再生能源源与利用国外能资源，对中国的能源发展战略有举足轻重的关系, 表1显示在2030年以前中国能源中长期需求。 国际上普遍认为，在长期的能源战略中，太阳能光伏发电在太阳能热发电、风力发电、海洋发电、生物质能发电等许多可再生能源中具有更重要的地位。这是因为光伏发电有无可比拟的优点 （1）充分的清洁性。 （2）绝对的安全性。 （3））相对的广泛性。 （4）确实的长寿命和免维护性。 （5）初步的实用性。 （6）资源的充足性及潜在的经济性等。 所以当世界上第一块实用的硅太阳电池与第一座原子能电站于1954年同时在美国诞生后，王会终受到世人瞩目。但由于太阳能本身的分散性、随机性和间歇性等特点，也由于太阳能光伏电池的理论、材料和器件研究的难度，使其在近50年的发展中与原子能发电拉开了距离。但是仅美国能源部每年投入约1亿美元光伏研究发展基金，日本新阳光计划,欧盟可再生能源白皮书”都把光伏作为首先发展项目。世界经济研究所早在十年前就预言光伏是21世纪高新技术角逐的前居之一。 考虑到核能的不安全性，德国和美国以及欧盟中的7个国家声明自1999年开始不再兴建新的核电站，德国有计划地逐个关闭现有的20座核电站，欧洲一些高水平的核研究机构开始转向可再生能源，因而难怪有人认为世界已进入“核冬天”时代。 1998年在维也纳召开了“第二届全球光伏大会”，世界著名太阳能专家施密特教授作为大会主席，面对2000多名与会代表，满怀信心地指出：“太阳能将在21世纪中取代原子能作为世界性能源，唯一的问题是在2030年实现，还是在2050年实现。” 一、 中国与国际光伏发展的比较 中国从1958年开始研究先伏电池， 40多年已经在中国安装了1万多千瓦各类光伏系统，九游体育官方网站从空间卫星光伏系统到地面的光伏微波中继站，光伏航标灯塔电源系统到进入千家万户的家用人阳能光伏电源系统，已经为工农业和国防建设作出一定贡献，为边远无电地区人民实现初级电气化提供了示范，已有6个工厂年产约2MW单晶硅、多晶硅和非晶硅光伏电池（参见表2中国主要太阳电池生产厂及产量表），约有40多个研究所和大专院校从事光伏电池的材料、器件和应用研究。在国家“六五”、“七五”、“八五”、“九五”科技攻关各部委立项支持下，目前我国实验室光伏电池的效率已达21％，可商业化光伏组件效率达14-15％，一般商业电池效率10~ 13％，与国际蓬勃发展的光伏发电相比，中国落后国际发达国家10-15年，也已明显落后子印度、台湾。 1997年世界光伏销量达124MW，比前年增长47％。 1998年总销量达157MW，比1997年增长37％，在世界各种能源增长速率中，光伏雄居第一（表3显示世界各种能源发展速（表4显示光伏销售情况）。更为有意义的是， 1997年美国提出“克林顿总统百万个太阳能屋顶计划”即预计到2010年美国将为100万个家庭安装太阳能屋顶，每个光伏屋顶将有3-5KM光伏并冈发电系统，有太阳时屋倾向电网供电，电表倒转；无太阳时，电网向家庭供电表正转。每月只须交“净电费”。如此，美国到2010年将需要4600MW。 日本“新阳光计划”将光伏发电作为国策，计划到2010年生产光伏电池4700MW。 欧盟“可再生能源白皮书”规定到2010年生产3700MW（欧盟3．7亿人口平均人手10W） 供欧盟地区使用，另有3000MW出口，欧盟共计需要6700MW。仅以上3项政府计划已有16000MW．加上世界其它地区如澳洲、印度、东亚、拉丁美洲、中国、非洲等。预计到2010年世界光伏容量将达20000MW。 与之相应，国际上高效聚光光伏电池效率已达32％，高效平板电池效率已达25-28人各国政府正在投入巨资研究进一步提高效率，扩大生产，降低成本。目前世界最大的光伏工厂年产36MW，价格为3-4美元／WP。现在正在设计制造年产500MW／年的大工厂，力求将光伏电池售价降至1美元/Wp，届时光伏发电的成本当达到6美元／KWH，可以与火电相竞争。 二、中国光伏面临的困难 与国际蓬勃发展的光伏事业相比，中国的光伏面临以下五方面困难： 1、全国没有一个统一的国家光伏规划，仅有一些部委或地区规划恐怕是不够的。鉴于光伏发电的特别重要性，没有一个统一的国家光伏计划，就没法全面考虑以下几个问题： （1）光伏科学的基础研究、材料研究、发展研究、应用研究，产业化研究、市场开发研究； （2）光伏产业的发展规模和原材料供应； （3）光伏市场的培育及建设； （4）促进光伏超速发展的鼓励政策等。 2、光伏研究单位缺少资金，设备老化，科研力量流夫严重，科研成果稀少，知识创新能力薄弱。 3、生产单位缺少资金、设备陈］日、工艺技术落后、成本高、品种少、缺乏竞争力。原材料如太阳级硅原料、封装材料和浆料等都依赖进口。 4、应用单位得不到廉价的、可靠的、性能优越的光伏产品。中国尚有6千万元电人口。西藏、新疆、内蒙古等许多地方的区域供电都有极大的困难，正好是光伏发电的巨大市场。 5、太阳能光伏的科普教育和人才培养薄弱，中青年光伏人才紧缺。 四， 克服困难的对策建议 造成以上困难的原因是多方面的，有外部原因和内部原囚，有上面和下面的原因。但分析中国和国际光伏发展的经验教训之后，特提出以下克服囚难的对策、建议： （1）加强领导，统一规划，提出明确的近期、中期和远期的国家目标， 2010年争取达到MMW光伏电池销售总量，相当于当时世界总量20000W的百分之一。价格目标达8-10元/WP．配备高强度投资；全面支持太阳能光伏发电的基础研究，发展应用、产业化和市场开发. （2）拟订稳定的优惠政策，鼓励大规模开发利用太阳能光伏发电，率先在阳光富集而常规能源紧缺的地区如西藏等地区建设5-50MW光伏电站，对光伏独立系统和光伏并网系统郝给予立项、贷款、税收及财政补贴等方面的支持。 （3）鼓励银行和光伏企业结合，创建数个大型光伙名牌企业（每个光伏工厂年产量达10-100MW／年）和名牌产品，创立可持续发展的光伏产业，参与国际竞争。 （4）重点扶持若干个研究开发、人才培训和检测基地。由政府牵头，建成若干个产学研、科工贸群体，将国家目标和企业利益结合在一起进行运作。 （5）加强国际交流和合作，大力吸收境外资金、人才和信息进入中国相应的管理部门、科研教学部11和生产应用部门。 太阳能光伏发电是一种完全零排放的清洁能源。也是一种接近规模应用的现实能源。政府和实业界若能象重视核能那样来重视太阳能光伏发电，则完全有希望在不久的将来在中国逐步实现“到处阳光到处电”的美好理想。 光伏发电与建筑物集成化技术 光伏系统分为独立发电和并网发电两大类，基本上由三个部分组成：太阳电池组件串联或者并联形成的光伏组件方阵，可在太阳光照射下将太阳能转换成电能输出；蓄电池或者其他辅助发电设备，可当光伏电池组件产生的电能无条件并入公共电网（并网发电）时就将其储存起来，使用时再进行释放；充、放电控制器、逆变器、测试仪表、计算机监控等电子设备，控制器对蓄电池的充电放电进行控制和规定，逆变器将光伏组件产生的直流电或者蓄电池释放的直流电转化为负载所需要的交流电。 作为BAPV系统，也就是将现成的平板光伏组件安装在建筑物的物顶或者外墙上，引出端经过控制器、逆变器与公用电网相连接，形成户用并网光伏系统，当光伏组件发电供应给负载有多余时可以反馈给电网，在雨天或者夜晚，负载可由电网供电，由于不需要配备蓄电池，可以降低系统造价，所以并网发电是当今光伏发电应用的新趋势。但在我国目前供电系统仍未形成统一的规定允许太阳能发电并入公用电网，且存在一些技术原因，如谐波污染、孤岛效应等会对传统电网产生一些不良影响。 这是光电建筑一体化的更高级应用，即是将光伏器件与建筑材料集成化。将建筑物的外墙、玻璃幕墙、窗户甚至屋顶本身在合适的朝阳方向上采用光伏组件来代替建筑材料，既作为建材又能够发电，一举两得。这样就要求光伏组件要具备建筑材料相应的特性，如防水防潮、绝热保温、机械强度、安全美观、易于施工等等。这一应用显然具有极大的潜在市场，目前在国内外已经出现了大量的BIPV示范性建筑。 除了南玻大厦的光电幕墙改造外，2006年南玻幕墙公司又将南玻科技大厦设计成为一个集光电幕墙和屋面光伏发电站于一体的示范建筑，该方案获得建设部评选的全国仅五个A级光伏建筑示范项目之一，目前因需要政府投资补贴数额巨大，而暂时搁浅。 尽管我国民用建筑的整体舒适度低于世界各发达国家，但我国的建筑能耗已经占到当年全社会终端能源消耗的1/3，我国终端能源消耗总量已经位于世界第二。建筑能耗一般指建筑物在使用过程中所消耗的能源，包括照明、电器，采暖、制冷、设施、热水、炊事等。随着人民生活水平的不断提高，建筑能耗在不断增大，如何充分地综合利用太阳能，满足建筑物对于使用功能和环境功能尽量多的能源
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