太阳能光伏发电应用与光伏建筑一体化-44页PPT课件.ppt
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- 太阳能 发电 应用 建筑 一体化 44 PPT 课件
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1、可再生能源建筑应用技术的起步可再生能源建筑应用技术的起步建筑是能耗主力军建筑是能耗主力军目前我国建筑能耗惊人,建造和使用建筑直接、间接消耗的能源占到全社会总能耗的 46.7%,单位建筑面积能耗是发达国家的-倍。各地政府和众多房地产开发商认识到绿色生态建筑是建筑产业的发展趋势和方向,2019年深圳、上海等城市已向建设部申请了一批绿色建筑项目,在生态城市建设和节能减排方面走在了全国的前列。太阳能、地热能等可再生能源在建筑上大规模的应用,探索了建筑产业的可持续发展模式,改变了现有建筑的产业模式,是实现节能建筑、走低能耗建筑的必由之路。2%的屋顶年发电的屋顶年发电120TWH我国现有房屋建筑总面积40
2、0亿平方米,如利用2%房屋面积来进行太阳能发电,可增加80GWp的发电能力,年发电量可达120TWh,占全国发电量的7.3%。从地源、空气源等自然中收集能量满足建筑能耗的需要,同样具有技术可行性和广阔的发展前景。太阳能光伏发电是缓解能源短缺的新路。太阳能光伏发电是缓解能源短缺的新路。2019年,全球光伏行业进入了一个前所未有的跳跃式发年,全球光伏行业进入了一个前所未有的跳跃式发展年,整个光伏行业从源头产品高纯硅、硅片到终端产展年,整个光伏行业从源头产品高纯硅、硅片到终端产品的组件都出现了供不应求的局面。品的组件都出现了供不应求的局面。世界范围内的能源短缺和人们环保意识的增强,使得太世界范围内的
3、能源短缺和人们环保意识的增强,使得太阳能被认为是阳能被认为是21世纪最重要的新能源。世纪最重要的新能源。太阳能发电太阳能发电无污染、安全、寿命长、维护简单、无污染、安全、寿命长、维护简单、资源永不枯竭资源永不枯竭 等特点,使得太阳能产业自等特点,使得太阳能产业自20世纪世纪80年代以来得到了迅速发展。全球光伏电池的生产持续高年代以来得到了迅速发展。全球光伏电池的生产持续高速增长,每年以速增长,每年以30%-40%的速度递增。的速度递增。太阳电池和组件太阳电池和组件21世纪最重要的新能源世纪最重要的新能源太阳能太阳能2019年世界范围内太阳能发电累计安装量已超过年世界范围内太阳能发电累计安装量已
4、超过1600MW,根据欧盟的,根据欧盟的预测,到预测,到2030年,光伏发电将占到世界总发电量的年,光伏发电将占到世界总发电量的5-20%,到本世纪末,到本世纪末,太阳能将占到整个能源供应的太阳能将占到整个能源供应的66%以上,其中太阳能发电占以上,其中太阳能发电占63%。太阳能太阳能太阳能发电的未来预测太阳能发电的未来预测加速发展的光伏市场加速发展的光伏市场 逐渐下降的组件价格逐渐下降的组件价格 在能源和环境和双重推动下,世界光伏市场呈现出高速、快速发展的态在能源和环境和双重推动下,世界光伏市场呈现出高速、快速发展的态势,近年来其发展速度更是高达势,近年来其发展速度更是高达30-40%,而其
5、成本也在逐年下降接近常,而其成本也在逐年下降接近常规能源。太阳能电力成为未来主流能源的趋势正逐步显现。规能源。太阳能电力成为未来主流能源的趋势正逐步显现。太阳能电力将是未来主流能源太阳能电力将是未来主流能源 1837 1837年,法国科学家皮库雷尔将光伏电池放在年,法国科学家皮库雷尔将光伏电池放在阳光下,发现有额外的电压产生,这就是著名的阳光下,发现有额外的电压产生,这就是著名的“光生伏打效应光生伏打效应”。太阳电池接受光照时,由光产。太阳电池接受光照时,由光产生的电子、空穴被内部电场分离,在太阳电池的正生的电子、空穴被内部电场分离,在太阳电池的正面和背面之间产生电压,由外电路接通,就会产生面
6、和背面之间产生电压,由外电路接通,就会产生直流电流。直流电流。太阳能光伏发电的原理太阳能光伏发电的原理 光伏发电的最基本构件是太阳电池。晶体硅太阳电光伏发电的最基本构件是太阳电池。晶体硅太阳电池分为单晶硅太阳电池和多晶硅太阳电池两种。将太阳池分为单晶硅太阳电池和多晶硅太阳电池两种。将太阳电池封装在钢化玻璃上就成为太阳电池组件。电池封装在钢化玻璃上就成为太阳电池组件。单晶硅太阳电池和组件单晶硅太阳电池和组件多晶硅太阳电池和组件多晶硅太阳电池和组件太阳电池组件太阳电池组件光伏建筑一体化光伏建筑一体化BIPVBIPV组件组件两层高透光玻璃两层高透光玻璃尺寸定做尺寸定做表面颜色一般有深表面颜色一般有深
7、黑色和淡蓝色黑色和淡蓝色微型接线盒微型接线盒BIPV组件组件特点特点:产生电能产生电能减少能量损失减少能量损失降低噪音降低噪音用途用途:用于建筑幕墙用于建筑幕墙的墙体和建筑的墙体和建筑物的屋顶物的屋顶光伏建筑一体光伏建筑一体化并网发电化并网发电-中空、真空光伏玻璃组件中空、真空光伏玻璃组件独立太阳能光伏发电系统设计原理独立太阳能光伏发电系统设计原理在太阳照射下,太阳电池方阵产生电流经过控制器调整,储存在蓄电池中;通过控在太阳照射下,太阳电池方阵产生电流经过控制器调整,储存在蓄电池中;通过控制器和逆变器来满足用户用电的需要。制器和逆变器来满足用户用电的需要。并网太阳能光伏发电系统设计原理并网太阳
8、能光伏发电系统设计原理白天发出的电通过逆变器卖给公共电网,当需要用电白天发出的电通过逆变器卖给公共电网,当需要用电时再从公共电网买电使用。时再从公共电网买电使用。太阳能光伏发电的广泛应用太阳能光伏发电的广泛应用体现了可持续发展能源和循体现了可持续发展能源和循环经济的理念,将调整能源环经济的理念,将调整能源结构,保障能源安全在改善结构,保障能源安全在改善和保护地球环境和确保人类和保护地球环境和确保人类社会的可持续发展中占据日社会的可持续发展中占据日益重要的地位。益重要的地位。并网太阳能光伏发电系统构造并网太阳能光伏发电系统构造白天发出的电通过逆变器卖白天发出的电通过逆变器卖给公共电网,当需要用电
9、时给公共电网,当需要用电时再从公共电网买电使用。再从公共电网买电使用。BIPV将对现代建筑产生重大影响将对现代建筑产生重大影响 在世纪的新能源技术中有两大能源优先发展:太阳光伏发电与核聚变。在世纪的新能源技术中有两大能源优先发展:太阳光伏发电与核聚变。太阳光伏发电是到目前为止最长寿、最清洁的发电技术。太阳光伏发电是到目前为止最长寿、最清洁的发电技术。光伏发电对世界能源需求将会做出重大贡献的两个领域是提供住户用电和用于大光伏发电对世界能源需求将会做出重大贡献的两个领域是提供住户用电和用于大型中心电站的发电。型中心电站的发电。前者将对现代建筑的发展产生重大的影响。太阳光伏发电系统只涉及到半导体封前
10、者将对现代建筑的发展产生重大的影响。太阳光伏发电系统只涉及到半导体封装器件,不消耗常规能源,无运动机械部件,无污染,无噪声,维护方便,发电容量装器件,不消耗常规能源,无运动机械部件,无污染,无噪声,维护方便,发电容量可任意选择。可任意选择。BIPV的基本组成形式的基本组成形式 光伏建筑一体化()提出了光伏建筑一体化()提出了“建筑物产生能源建筑物产生能源”的新概念,即建筑物的新概念,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。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。系统可以划分为两种形式:光伏屋顶结构(系统可以划分为两种形式:光伏屋顶
11、结构()和光伏)和光伏幕墙结构(幕墙结构()。系统一般由光伏阵列(电池板)、墙面)。系统一般由光伏阵列(电池板)、墙面(屋顶)和冷却空气流道、支架等组成。(屋顶)和冷却空气流道、支架等组成。对于一个完整的系统,还应该有另外一些设备:负载、蓄电池、逆变对于一个完整的系统,还应该有另外一些设备:负载、蓄电池、逆变器、系统控制、滤波保护等装置。当一个系统参与并网时,则不需蓄电器、系统控制、滤波保护等装置。当一个系统参与并网时,则不需蓄电池,但需有与电网的联入装置。池,但需有与电网的联入装置。光伏与建筑的基本结合方式光伏与建筑的基本结合方式光伏与建筑的结合有两种方式:光伏与建筑的结合有两种方式:把封装
12、好的的光伏组件(平板或曲面板)安装在居民住宅或建筑物的屋顶上,再把封装好的的光伏组件(平板或曲面板)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、负载等装置相联。光伏系统还可以通过一定的装置与公与逆变器、蓄电池、控制器、负载等装置相联。光伏系统还可以通过一定的装置与公共电网联接。共电网联接。建筑与光伏的进一步结合是将光伏器件与建筑材料集成化。目前已经研制出大尺建筑与光伏的进一步结合是将光伏器件与建筑材料集成化。目前已经研制出大尺度的彩色光伏模块,既是发电器件又是建筑材料,可使建筑外观更具魅力。度的彩色光伏模块,既是发电器件又是建筑材料,可使建筑外观更具魅力。光伏与建筑结合的安装方
13、式光伏与建筑结合的安装方式采用普通太阳电池组件,安装在倾斜屋顶原来的建筑材料上采用普通太阳电池组件,安装在倾斜屋顶原来的建筑材料上采用特殊太阳电池组件,作为建筑材料安装在倾斜屋顶上采用特殊太阳电池组件,作为建筑材料安装在倾斜屋顶上采用普通太阳电池组件,安装在平屋顶原来的建筑材料上采用普通太阳电池组件,安装在平屋顶原来的建筑材料上采用特殊太阳电池组件,作为建筑材料安装在平屋顶上采用特殊太阳电池组件,作为建筑材料安装在平屋顶上采用普通或特殊太阳电池组件,作为幕墙安装在南立面上采用普通或特殊太阳电池组件,作为幕墙安装在南立面上采用特殊太阳电池组件,作为建筑幕墙安装在南立面上采用特殊太阳电池组件,作为
14、建筑幕墙安装在南立面上采用特殊太阳电池组件,作为天窗材料安装在天窗上采用特殊太阳电池组件,作为天窗材料安装在天窗上采用普通或特殊太阳电池组件,作为遮阳板安装在建筑上采用普通或特殊太阳电池组件,作为遮阳板安装在建筑上不同类型的太阳电池组件在建筑物上的适用程度不同类型的太阳电池组件在建筑物上的适用程度太阳电池类型太阳电池类型适用性适用性斜屋顶斜屋顶平屋顶平屋顶墙面墙面窗户窗户遮阳遮阳围栏围栏标准组件,有金属框架,表面为玻璃,背标准组件,有金属框架,表面为玻璃,背面为不透明背板面为不透明背板+000标准组件,无金属框架,表面为玻璃,背标准组件,无金属框架,表面为玻璃,背面为不透明背板面为不透明背板+
15、0双层玻璃组件,有一定比例的透明度双层玻璃组件,有一定比例的透明度00+两面受光太阳电池制作的双层玻璃组件,两面受光太阳电池制作的双层玻璃组件,有一定的透明度有一定的透明度000+表面玻璃,背面为透明表面玻璃,背面为透明TPT薄膜,有一定薄膜,有一定比例的透明度比例的透明度0+配合顾客需要而设计的组件配合顾客需要而设计的组件(如不同形状的组件)(如不同形状的组件)+“+”“+”表示高适用性,表示高适用性,“0”0”表示低适用性,表示低适用性,“-”-”表表示不适用示不适用光伏建筑一体化的优点(一)光伏建筑一体化的优点(一)并网系统光伏阵列一般安装在闲置的屋顶或墙面并网系统光伏阵列一般安装在闲置
16、的屋顶或墙面上,无需额外用地或增建其他设施,适用于人口密集上,无需额外用地或增建其他设施,适用于人口密集的地方使用。这对于土地昂贵的城市建筑尤其重要。的地方使用。这对于土地昂贵的城市建筑尤其重要。可原地发电、原地用电,在一定距离范围内可以可原地发电、原地用电,在一定距离范围内可以节省电站送电网的投资。对于并网户用系统,光伏阵节省电站送电网的投资。对于并网户用系统,光伏阵列所发电力既可供给本建筑物负载使用,也可送入电列所发电力既可供给本建筑物负载使用,也可送入电网。在阴雨天、夜晚或光强很小的时候,负载可由电网。在阴雨天、夜晚或光强很小的时候,负载可由电网供电。由于有光伏阵列和公共电网共同给负载供
17、应网供电。由于有光伏阵列和公共电网共同给负载供应电力,增加了供电的可靠性。电力,增加了供电的可靠性。夏季,处于日照时,由于大量制冷设备的使用,夏季,处于日照时,由于大量制冷设备的使用,形成电网用电高峰。而这时也是光伏阵列发电最多的形成电网用电高峰。而这时也是光伏阵列发电最多的时候。系统除保证自身建筑用电外,还可以时候。系统除保证自身建筑用电外,还可以向电网供电,从而缓解高峰电力需求。向电网供电,从而缓解高峰电力需求。光伏建筑一体化的优点(二)光伏建筑一体化的优点(二)由于光伏阵列安装在屋顶和墙壁等外围护结由于光伏阵列安装在屋顶和墙壁等外围护结构上,吸收太阳能,转化为电能,大大降低了室构上,吸收
18、太阳能,转化为电能,大大降低了室外综合温度,减少了墙体得热和室内空调冷负荷,外综合温度,减少了墙体得热和室内空调冷负荷,节省了能源,保证了室内的空气品质。节省了能源,保证了室内的空气品质。避免了由于使用一般化石燃料发电所导致的避免了由于使用一般化石燃料发电所导致的空气污染和废渣污染,这对于环保要求严格的今空气污染和废渣污染,这对于环保要求严格的今天与未来更为重要。天与未来更为重要。由于光伏电池的组件化,光伏阵列安装起来由于光伏电池的组件化,光伏阵列安装起来很简便,而且可以任意选择发电容量。很简便,而且可以任意选择发电容量。在建筑围护结构上安装光伏阵列,可以促进在建筑围护结构上安装光伏阵列,可以
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