关于太阳能光伏建筑一体化技术的探讨

卢名荣

摘要：太阳能光伏建筑一体化在建筑节能当中的一种典型的表现形式。本文将深入阐述了光度发电的原理的特点，并且根据Matlab仿真平台对于光伏电池组件输出的特点做了详细的分析，并且还将对光伏建筑一体化的定义与类型以及结合光伏电池的特点和建筑施工的技术要求，还对光伏建筑一体化施工当中的技术问题进行详细的分析，这样将有效的提升提发电的效率与建设光伏建筑一体化初期的投入成本有着非常重要的意义。

关键词：光伏组件；光伏建筑一体化

1、光伏建筑一体化类型

1.1 建材型光伏发电系统

建材型光伏发电系统是太阳能光伏电池组件与建筑建材的结合物，两者组成了一个有机整体，利用这种复合光伏组件替代传统建筑屋面瓦、外墙砖等。该复合材料不仅具有建材基本特性及功能，而且还可以将太阳能转化为电能，可谓一举两得。如光伏瓦、光伏砖、光伏屋面卷材等都属于建材型光伏发电系统。

1.2 建筑构件型光伏发电系统

建筑构件型光伏发电系统是由各个光伏电池组件经过串并联连接的方式组合成型或者獨立成型作为建筑构件的光伏构件。目前，研制成型的大尺度彩色光伏模块，不仅可以美化建筑外观，而且充当着遮阳板、防雨棚及防护栏板的角色，既能实现光电转换，又具有一般建筑构件的使用功能。

2、光伏电池输出特性

在实际应用中通常建立光伏电池的工程应用数学模型对光伏发电系统进行研究设计，通过模型与实际物理意义得到相应的数学函数关系，利用这些数学函数可以更加直接地反映光伏电池各参数之间的变化规律以及分析光伏阵列的电性能，具体的模型表达式为：

式中： Isc、Voc、Im、Vm为标准参考技术值；

Sref为太阳光强参考值为1000 W/m2；

Tref为电池参考温度为25℃；

S 为太阳光照强度；

T 为光伏电池温度；

S1、T1、C1、C2、D 均为中间变量；

a 为短路电流温度系数；

b 为开路电压温度系数。

该模型中的各个参数能与光伏电池生产厂商提供的技术参数一致，根据光伏阵列的工程应用数学模型表达式搭建了光伏电池阵列的Matlab /Simulink 模型，并将常州某光伏电池制造厂商生产的一款型号为DBG200 的光伏电池组件，其相关参数Isc= 5.98A，Im=5.43A，Voc=43V，Vm=35V，a= +0.06%/℃，b =-0.35%/℃分别代入仿真模型中，模型中具体仿真参数设置为： 采用变步长的ode45（Dormand-Prince），最大步长为0.01，仿真时间设为45，由此可得温度为T =25℃和T=50℃，光照强度分别为200 W/m2、400 W/m2、600 W/m2、800 W/m2及1000 W/m2时，光伏电池的P-U、P-I及I-U输出特性曲线分别如图1～3 所示。

从图1、图2可以看出在规定的温度和光照强度下，每条曲线都对应着唯一的一个最大值，该点就是光伏阵列的最大功率点。在恒定温度条件下，光伏阵列的输出功率会随着光照强度的增强而增加；而恒定光照强度时，光伏阵列的输出功率会随着温度的增加而减小，所以外界环境变化会对光伏阵列的发电效率有影响。从图3可以看出在恒温度条件下，光伏阵列的输出电流会随着光照强度的增加而增加，开路电压也会随之小幅增加； 当光照强度不变时，短路电流会随着温度的增加而增加，而开路电压却随着温度的增加而减小。该仿真结果反映了光伏电池组件是一个非线性器件，其输出特性受光照强度及温度等外界条件的影响，实际应用中应充分考虑。

3、光伏建筑一体化应用的关键技术问题

光伏电池的最佳安装倾角。倾角也叫倾斜角，是太阳能光伏电池组件安装成型后与水平地面之间的夹角，该倾角直接影响着光伏电池组件的输出功率，理想状态就是此安装倾角是光伏组件在全年中发电量最大时的最佳安装倾角。确定最佳安装倾角对于提高屋顶型光伏发电系统及成片规划建设的光伏电站发电效率具有显著的效果，可以提高光伏发电利用率，降低初期投入成本。

4、結束语

综上所述，光伏组件的产量化发展，其相关技术的不断成熟也将造成光伏发电系统的造价成本也不断减少，并且将其与建筑有效的结合组成的光伏建筑一体化系统并且也会兼顾到建筑美学与节能经济的价值，因此光伏建筑一体化将会是我国建筑行业的发展趋势。

参考文献：

[1]龙文志.太阳能光伏建筑一体化[J].建筑节能，2009，37（7）：1-9.

[2]周纪敏，纪爱华.离网风光互补发电技术及工程应用[M].人民邮电出版社，2011.