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太阳能光伏—建筑一体化的研究

时间:01-21 来源:互联网 点击:

近发布的调查报告显示,BIPV将成为21世纪的市场热点,太阳能建筑业将是21世纪最重要的新兴产业之一。各国一直在通过改进工艺、扩大规模、开拓市场等,大力降低光伏电池的制造成本和提高其发电效率。

  近年来,世界光伏市场发生了很大变化:由过去的独立运行(提水、照明等)和通讯设备、卫生保健、导航浮标等领域转向并网发电和与建筑物结合的常规供电;开始由作为补充性能源逐步向替代性能源过渡。现在分别介绍一下不同国家的发展情况。

  1美国

  1993年6月,美国能源部和国立再生能源实验室签定五年合同,实施“PV:BONUS”计划,耗资2 500万美元发展与建筑相结合的光伏产品,即建筑幕墙光伏器件和大型屋顶光伏组件等。

为了促进美国光伏产业的快速,降低光伏发电成本以及节约能源和保护环境,美国前总统克林顿1997年6月26日在联合国环境与发展特别会议上宣布美国将实施“百万太阳能屋顶”计划,到2010年要在全国范围的住宅、商业建筑、学校和联邦政府办公楼屋顶上安装100万套太阳能系统,包括光伏系统和太阳能集热器,可以供应电力和热水。为此,1998财政年度美国政府的光伏经费增加了30%。

  2日本

  日本很重视光伏与建筑相结合的技术。20世纪90年代,政府资助一些大学、研究所和公司进行开发研究。如三洋电气公司推出了几种非晶硅电池与建筑材料相结合的产品(三洋公司在非晶体太阳电池技术方面是世界一流的):一种是做成曲线形瓦片形状,每片面积为305平方厘米、输出功率2.7 WP,价格比较昂贵;另一种是90cm×35cm的平板非晶硅电池组件,组件背面有“脚”便于安装,一般用做屋顶材料。三洋电气公司还推出了半透明和不透明的非晶硅玻璃组件,用于商业建筑物的垂直幕墙。其半透明组件的透光率为30%,既可作为窗户采光用,又可用于发电(德国也有类似产品)。以上光伏组件已安装在三洋电气公司、Fsukasa电力公司等办公楼建筑物上。

  1997年,通产省又宣布执行“七万屋顶”计划,安装了37 MWP屋顶光伏系统。该计划使日本成为该年度世界最大的光伏组件市场。日本政府计划到2000年安装400 MW、2010年安装4 600 MW光伏发电系统。

  1998年,日本三家公司(清水建筑、夏普、川崎制铁)合作研制一种新型建筑材料,即把太阳能电池安装在建筑材料里,并按需要做成三种,用做屋顶和外墙。

  3德国

  1990年首先开始实施“一千屋顶计划”,在私人住宅屋顶上推广容量为1~5 kWP的户用联网光伏系统。

在光伏器件与建筑相结合方面,ASE所属几家公司分别推出了多种光伏组件,其中有大尺寸(1.5 m×2.5m)的无边框非晶硅组件,每块组件功率可达360Wp,可用于垂直外墙和倾斜屋顶;也推出了尺寸为1 m×0.6m的非晶硅不透明组件,可分别用于屋面、垂直幕墙和窗户。

  目前世界上最大的太阳能屋顶光伏系统安装在新慕尼黑贸易展览中心。

  4印度

  印度近年来大力推广太阳能,已取得了很大成绩。在发展家,印度的光伏产业及应用市场居领先地位;据报道,目前已成为继美国之后的第二大单晶硅太阳能电池生产国。全国已有40万套光伏系统用于多种应用领域。并且,政府正在组织一些研究和生产机构开展光伏器件与建筑相结合的研究开发。

  1997年12月18日印度政府宣布,到2002年要在全国范围内推广150万套太阳能屋顶。

  5中国

  中国的太阳能光伏技术也具有了一定的规模。据统计,截止1997年底,我国已完成并正常使用的太阳能光伏发电系统装机容量为10~15MW,主要用于边远地区居民的供电。随着光伏发电领域的转变,我国的BIPV系统的研究与开发已取得了很大的发展。“九五”期间我国在深圳、北京分别成功建成17kWp、7kWp光伏发电屋顶并实现并网发电。在世界银行捐赠及双边或多边技术合作的支持下,预计我国光伏市场年销售量将以20%的年增长速度发展,到2010年可望超过10MW.

  最近获悉,香港特区政府为支持环保,香港工业署日前拨款170万港元给香港理工大学,建立第一座“光伏建筑”实验系统,以太阳能为大厦提供部分电力。

  有资料对1984~1994年间的光伏需求进行了统计并对到2010年可以安装PV的容量进行了预测,结果如表1所示。

  紧紧围绕降低光伏发电成本的各种研究开发工作一直在发达国家紧张地进行。在光伏系统方面,目前已开发出带微型逆变器的光伏组件,这将给光伏系统安装及与建筑集成带来革命性的变化。

  BIPV的开发是目前世界上大规模利用光伏技术发电的一大研究热点,西方发达国家都在作为重点项目积极进行。除了在屋顶安装光伏电池板外,已推出了把光伏电池装在瓦片内的产品。

在飞速发展的智能建筑(IB)中,楼宇自动化系统(BAS)是一个

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