对太阳能发电与建筑一体化建设的思考

吴风伟

（身份证号：1304231984****2835）

一、太阳能发电工作原理与建筑集成系统

（一）太阳能发电工作原理

太阳能发电的能量转换器是太阳能电池，也就是我们通常说的光伏电池。它的基本原理就是将太阳能转换为电能。基本原理：太阳能电池吸收了一定量的光子后，半导体内产生了电子空穴位，光生载流子的一对带不同的电性，电子带负电，空穴位带正电。一对电性相反的载流子在静电场的作用下分离开，这时的电子和空穴位就会被太阳能电池的正负极吸收，就会产生电流在外电路中，太阳能不断的收集转换最终成为我们实用的电能。

（二）太阳能建筑集成系统设计原则

太阳能建筑集成技术是在建筑结构外表铺设组件，这样太阳射到建筑物的表面后就能将太阳能转换为电能。常见的光伏建筑系统主要有以下几种：光伏屋顶、光伏墙和光伏天窗等。我们现在大部分的电能建筑系统运用的是光伏屋顶系统，其它结构的也有涉及。我国现在光伏建筑主要用于国家和地方性的示范工程，还没有完全投入到商业建筑当中。光伏电能系统运用最多的是联网光伏系统，这种系统产生的电流可以通过逆变控制器转化为交流电，直接提供给电网，供人们使用。这种系统的特点就是投资小，对环境污染也小。

太阳能光伏发电系统建筑一体化的设计原则可以归结为以下几个方面，即：实用性、可靠性、合理性以及高的性价比。建筑中光伏系统的运行可靠，才能满足用电设备的需要，这样才能保证系统配置合理、经济。在设计时要确定好太阳能电池组件功率和蓄电池的容量，选择好太阳能光伏组件与建筑才能更好的和为一体，好的设计，光电设备还能代替部分的建筑材料，也能达到建筑节能的效果。

二、太阳能光伏建筑一体化的优点

太阳能光伏发电系统与建筑一体化结合的优势主要体现在：建筑结构与太阳能合理配合，达到较好的经济效益。优点主要有以下几个方面：

（一）绿色能源

太阳能光伏建筑一体化利用太阳能产生电能，没有任何污染，太阳是一种绿色能源。太阳能清洁且免费，在开发利用时也不会产生任何的副作用，同时太阳能又是再生能源。在当今社会污染严重和资源短缺的情况下，这一点是非常关键的。

（二）节省空间

光伏发电设备一般设置在闲置的屋顶或者外墙上，不需要额外的占用土地，对于一些大型的城市来说，土地是非常昂贵的，对于光伏发电设备来说，能够减少很多土地，所以是非常关键的。太阳能电池板是组件化的，光伏阵列安装也比较方便，容量也能根据负载的耗电量来选择。

（三）减少投资，供电可靠

一般的发电是要在发电厂完成，通过送点设备对用户供电。而太阳能光伏发电则是因地制宜，发电就在原地，这就减少了电站送电网的投资。太阳能发电既能及发及用，又能储存于蓄电池中。在阴雨天或者夜晚光照度小的时候，用电设备可以使用存储在蓄电池中的电能。

三、太阳能光伏建筑一体化还存在一些问题

（一）第一，太阳能发电的成本相对较高，是常规发电成本的 2•5 倍。第二，一体化的建筑设计光伏发电系统的设备费用较高。第三，太阳能发电与常规发电相比，发电不稳定，容易受天气的影响，所以波动性很大，一天中不一定阳光都很好，所以怎样解决太阳能光伏发电的波动性和储电问题是很关键的问题。第四，光伏建筑一体化系统冷却通风系统的设计比较困难，应该保证光伏组件的发电效率随其表面工作温度的上升而下降，所以光伏组件屋面设计空气通风通道是一项很重要的问题所在。据统计，组件表面温度降低 15℃左右，电力输出就能提高 8%左右。

（二）太阳能光伏系统建筑一体化的要求和建议

太阳能光伏发电建筑一体化系统是将太阳能光伏发电系统应用在建筑中，太阳能电池板能够代替部分的建筑材料，能够与建筑材料融合为在一起，也不能影响建筑整体的美观效果。太阳能电池板的建筑材料应该具备以下要求：保温隔热、防水防潮、结实牢固等特点，如果是屋顶或者窗户的光伏装置，还应该具有良好的透光性能。对于一些特殊的应用场合对太阳能电池板的组件的形状和结构有特殊的要求，有一些屋顶是拱形的，需要有一定的弯曲度，这些都是特殊要求。如果太阳能电池组件作为屋顶或墙面外围时，还要考虑电池板的颜色和反光性等的要求，对于透光性也有一定的要求。

（三）太阳能光伏发电系统是一个相对较为复杂的系统，特别是现代的太阳能光伏发电建筑一体化系统，设计者需要掌握牢固的理论知识，还要懂很多较差学科的问题，因为这是一个涉及到很多知识的系统，比如建筑设计就是很大的一个部分。目前，光伏发电系统在我国一些节能建筑上有一定的应用，但是这项技术还并不成熟，在技术方面还存在很多问题。下面就是我个人在此方面提出的一些今后研究性的建议：

第一，怎样才能灌浆太阳能光电系统与建筑完成完美的结合，并且能够在效率上达到更高。第二，在光电板发电效率上还存在很多问题，怎样更加提高发电效率，研究其影响的因素等，对太阳光发电起着至关重要的作用。第三，对于光能的储存和稳定性的控制应该研究出更多可靠的解决方案。

四、总结

能源问题和可持续发展是现在全社会面临的问题，开发新能源以及对现有能源的合理利用也是各国现在非常重视的问题。太阳能是一种无污染而且可再生资源，对太阳能的合理利用是现在以及今后发展的目标。太阳能光伏系统建筑一体化利用太阳能发电，是一种全新的建筑发电方式，现在我国的这方面技术还不够成熟，太阳能光伏系统建筑一体尽在一些节能型建筑中使用，还没用进入商业化，我相信未来一定会更多的利用这种新型的发电系统，为更多的人们提供方便。