夏子健
中电投新疆能源化工集团吐鲁番有限公司 新疆维吾尔自治区吐鲁番市838000
摘要：在我国进入21世纪快速发展的新时期，随着全球城市环保节能需求的不断增加及太阳能开发技术的日益发展，光伏建筑一体化技术势必主导未来建筑工程对新能源利用的潮流。我国东南沿海地区太阳能资源丰富，深化该地区建筑屋顶太阳能光伏一体化构造设计，既可以加快光伏建筑一体化技术在我国建筑领域的应用与推广，又可以实现一种独特的建筑艺术效果，为光伏建筑一体化在国内建筑领域的应用提供参考。
关键词：光伏建筑一体化;建筑屋顶;光伏组件
引言
我国新能源产业发展迅速，十年内就完成了从刚起步到世界领先的过程。截至2020年底，我国光伏发电累计装机约253GW，新增装机48．2GW，连续七年全球领先。虽然我国在新能源领域快马加鞭，部分产业也已经具备相当规模，但与发达国家相比仍然有不小差距，这主要体现在高投入低产出，智能化程度不高，核心技术对外依赖严重等方面。当前，国民经济各行各业，依托新一代通信技术，实现工业化与信息化的深度融合，已成为产业发展转型和技术革命的重要引擎。对光伏产业而言，提升产业的信息化水平，特别是系统应用的智能化水平，既是破解制约产业可持续发展瓶颈问题的钥匙，更是实现光伏发电高比例接入的基础。
1太阳能光伏发电系统
太阳能光伏发电系统是通过太阳能电池将太阳辐射能转换成电能的系统。太阳能电池是太阳能光伏系统中的基本装置，也是发电系统中价值最高的部分。在有太阳光照射的情况下，太阳能电池通过吸收太阳光能产生光电效应，把太阳光能转换成为电能。通常一个单体太阳能电池只能产生大约0．5V的电压，远低于实际使用所需的电压，不能直接作为电源使用。作为电源时须将一定数量的单体太阳能电池通过导线串、并联连接和严密封装成组件，形成具有一定输出功率的光伏方阵。太阳能光伏发电系统分为并网光伏发电系统与离网光伏发电系统两大类。并网光伏发电系统所发电能馈入电网，与离网太阳能光伏发电系统相比省掉了蓄电池，节省建设投资与维护费用，是太阳能光伏发电的发展方向。并网光伏发电系统由光伏方阵、并网逆变器、控制器组成。光伏方阵将太阳能转化为直流电能，通过并网逆变器直接将电能输入电网。并网光伏发电系统根据设备及安装情况分为集中式和分布式两种形式。集中式并网光伏发电系统是通过构建大型并网光伏电站，将所发电能直接输送到电网，由电网统一调配向用户供电。分布式并网光伏发电系统原地发电、原地用电，使输电成本和损耗变得最小，在一定距离范围内可以节省常规电网的投资。离网光伏发电系统由光伏方阵、逆变器、控制器、蓄电池组成。系统以光伏方阵为发电部件，通过控制器给负载供电，同时给蓄电池组充电。在没有太阳光照射时，通过控制器由蓄电池组给直流负载供电;蓄电池还可直接给独立逆变器供电，通过独立逆变器逆变成交流电，给交流负载供电。控制器具有控制充放电、反向充电保护、过流保护、过载保护、短路保护作用。离网光伏发电系统可作为独立的解决方案，替代柴油发电机，提供可靠的、清洁和成本低廉的电能。在离网光伏发电系统中，蓄电池是仅次于光伏方阵的组成部分，它对系统性能的可靠性影响最大。在光伏发电系统的整个寿命期内，如果考虑更换蓄电池，其成本与光伏方阵的成本相当，所以，发展新的储能技术和先进的控制技术是降低太阳能光伏发电系统成本的重要途径。目前还没有哪种蓄电池能完全适合所有的光伏发电系统，许多因素影响着光伏发电系统中蓄电池的选择和性能。
2太阳能光伏与建筑屋顶一体化构造深化研究
2.1屋顶支架构造深化
目前光伏组件安装应用最广泛的形式是支架法，它不仅可以结合光照角度进行调节，实现发电效率最大化，而且方便安装，后期的清洁、维修工作也便利，同时支架与屋面之间的空气层，有利于组件降温。但支架法也存在其自身弊端，比如易受到环境气候条件的影响。在我国东南沿海地区，气候炎热多雨，支架会受到气候影响锈蚀或者老化，进而影响其刚度和寿命;如果遇到大风天气，如果支架安装不当，很可能被大风掀离，存在较大隐患;同时东南沿海多雨潮湿，如果防水措施失效，对于预埋形式光伏组件，不仅影响其安全使用，而且还会对屋顶结构造成损坏，持续发展的话，还会造成建筑物结构破损，带来严重的安全隐患。因此，在光伏建筑设计过程中，应对当地气候和周边环境进行充分调研，比如海边要考虑海盐侵蚀，种植屋面要预防植物释放氨气等腐蚀性气体。同时，支架材料选型要合理，对于铝合金或不锈钢材质，要做好防锈防腐处理，比如采取氟碳喷涂、热浸锌、电泳涂漆等方式。支架与预埋件的连接往往选择刚性连接，防渗环节是处理的关键。由于预埋件的螺栓会穿透防水结构表面，其周边位置将成为防渗薄弱环节。同时由于建筑物混凝土自身沉降或收缩，也可能在螺栓底部形成渗水通道。因此，必须采取一定的防渗措施。其方法是加焊止水环，或者在螺栓周围嵌入密封膏，阻断渗水路径。然后在螺栓与支架连接位置加垫橡胶垫圈、尼龙垫圈，不仅可以起到防渗作用，还可以对服役过程由于连接点刚度降低引起的渗水起到预防作用。
2.2光伏电站工程项目管理系统
该系统是基于采用面向服务的架构设计原则，以合同为基础，将费用控制延伸到实际业务中，实现项目成本的动态控制;以工作任务分解(进度)为核心，实现包括关联计划在内的计划协同管理;部署设计、采购、物流、质量、安全、文档等业务管控系统。该系统由项目前期、项目执行、项目后期、门户管理及辅助管理等五大部分组成。其中项目前期对招投标及合同进行管理，项目执行对E(设计管理)、P(采购管理)、C(施工管理)三个主要部分进行管理，项目后期对竣工验收、竣工结算进行管理，成本费用管理贯穿了整个系统，形成工程项目全方位管理模式，有效提高基建工程项目计划、工程控制等整体管理水平，实现工程项目的一体化、集约化管理，同时也实现项目管理资金流、信息数据流、业务流的全过程管理。
2.3光伏采光顶
光伏采光顶是光伏建筑一体化在建筑中应用的最佳形式，它克服了光伏幕墙偏离吸收太阳能的最佳角度的不足，将光伏方阵安装在光照好、周围无高大建筑物遮挡的地方，并将光伏发电系统作为建筑物屋顶结构的一部分，能更有效地收集太阳能，光伏方阵的输出功率较高。目前，市场上已开发并生产出透光率更高的光伏玻璃，进一步满足了采光顶的采光要求。光伏采光顶与光伏幕墙相比，能更有效地降低太阳光对建筑物的辐射，实现遮阳、节能。
结语
光伏产业已处在高速度向高质量发展的转型期，以互联网、大数据、人工智能、区块链、5G等新一代通信和信息技术为抓手，提高光伏应用的智能化水平，进而实现产业的高质量发展已是不二选择。CTIEC作为光伏全产业链整体解决方案提供商，利用自身设计及工程技术平台，同时融合下属分公司、子公司以及上下游企业在智能光伏基础材料、组件、装备等方面的技术突破和生产的资源优势，已走在光伏产业智能化建设的前列，这对于提升我国光伏产业整体竞争力，推动光伏产业智能化升级起到积极示范作用。
参考文献
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