小户型太阳能瓦片屋顶光伏发电系统研究

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1、小户型太阳能瓦片屋顶光伏发电系统研究摘要：随着人们对节能环保的日益重视，光伏产业获得了越来越多的发展契机，其中屋顶光伏发电系统在近些年来的普及率增长很快，应用范围已经不只局限于各种公共建筑和特殊建筑，在小户型的居民住宅建筑中也得到了一定的应用。传统的屋顶光伏发电系统大多与建筑结构本身相分离，但随着光伏建筑一体化这一理念的普及，人们开始更青睐于使用可以同时满足光伏发电需求和建筑功能需求的太阳能瓦片来设计系统。本文将针对这种情况进行技术和应用两方面的分析，希望对这种技术应用的进一步普及有所帮助。关键词：太阳能瓦片；小户型；屋顶光伏发电系

2、统对小户型的屋顶光伏发电系统来说，光伏建筑一体化设计能发挥非常好的能效。这是因为小户型建筑的屋顶空间有限，对发电量的需求通常也比较低，所以相比注重光伏发电量和发电效率的的分离式光伏发电设计，发电效率较低但节省空间、综合性能高、功能多样化的一体化设计更适合小户型建筑。在光伏建筑一体化的相关技术中，屋顶用的太阳能瓦片技术是典型代表，该技术融合了光伏发电设计与建筑瓦片设计，令瓦片可以同时满足光伏发电功能和建筑上的力学、防水、防晒等功能，具有很高的实用价值。1屋顶光伏发电系统概述1光伏发电系统视其安装位置的不同可以分为两种，一种是安装在建筑

3、外墙位置的侧面光伏发电系统，另一种是安装在屋顶的屋顶光伏发电系统。其中以后者更为常见，因为这种光伏发电系统可以后续添加，具有更高的适性，即使是太阳能瓦片这种对设计有较高要求的光伏发电系统，也只需要在建筑屋顶进行少量的后期设计改造就能实现。基于上述原因，屋顶光伏发电系统拥有更高的应用普及价值。2屋顶光伏发电系统在我国的发展现状（一）我国屋顶光伏发电系统的技术发展现状我国的光伏产业虽然在近些年呈现欣欣向荣的发展趋势，但从总体技术水平来看仍处于初期的发展培育阶段，相关技术远远称不上成熟。目前来看，我国的光伏发电技术有如下几个特征：其一，能

4、量转换率低。这是目前制约我国光伏发展的最主要因素，也是要面对的首要问题。我国的光伏发电系统通常只有10%到15%的实际转换率，过低的转换率令光伏发电的成本居高不下，大大降低了技术实用性。直到2010年推出了转换率达到26%的聚光光伏发电技术，这种状况才有所好转，但提高能量转换率依然是光伏发电的首要技术目的。其二，技术应用化程度不高。我国目前有相当一部分研究机构在进行光伏发电系统的研究，包括光伏企业、各个大学的实验室等，但这些机构中有相当一部分重理论，轻实践，2获得的技术成果局限于实验室里，应用程度不高。还有部分研究人员的光伏技术研究

5、与实践缺乏联系，偏离目前对光伏发电系统的实际需求，导致研究成果的社会能效不大。其三，环境能效相对成熟。我国目前常用的屋顶光伏发电系统理论寿命普遍超过十年，其能量回收周期则大致在三年左右。所以仅从环境能效上来看，我国的光伏发电系统还是有相当水准的，能够在环保节能方面发挥相当大的作用。（二）我国屋顶光伏发电系统的行业发展现状从行业发展的角度来看，我国光伏产业的现状有如下两方面特征：其一，零散发展特征。我国的光伏产业非常分散，缺乏统筹规划，这使得虽然有部分地区或建筑在光伏发电系统的应用上获得了极好的成效，但总体水平迟迟得不到提升，各地的产

6、业发展参差不齐。其二，社会效益低。光伏产业受限于技术水平，目前还无法实现太高的经济效益，这是其社会效益得不到提升的主要原因。另一方面，我国的光伏产业还无法实现完全独立的产业链经营，晶硅材料之类的主要原材料还要依赖国外的加工技术，这对我国光伏产业的社会效益也造成了一定的负面影响。3屋顶光伏发电系统的设计方式（一）光伏组件设计3光伏组件的设计是传统屋顶光伏发电系统中的主要设计环节，在以光伏建筑一体化理论为基础的光伏设计中，该环节更为重要，也更为复杂。因为太阳能瓦片同时负担光伏发电和建筑功能两方面的任务，所以在选择光伏组件时不只要关注组件

7、的发电能效，还要注意与瓦片基底的组合适性。光伏发电系统中常用的光伏组件有三种，分别是晶硅组件、薄膜组件、聚光组件。其中聚光组件虽然转换效率高、价格便宜，但需要额外的冷却装置和大体积的聚光镜，不适合应用于太阳能瓦片，所以目前太阳能瓦片选择的组件基本都是晶硅组件与薄膜组件。因为晶硅组件的厚度较大，所以出于美观和体积考虑，又以薄膜组件的选择较多。（二）光伏阵列设计在传统的屋顶光伏发电系统设计中，为了保证光伏组件能接受最大限度的光照，发挥更高的能效，需要结合当地的日照条件设计光伏阵列。在应用了太阳能瓦片的屋顶一体化光伏发电系统设计中，由于光

8、伏发电的太阳能电池板与建筑瓦片是一体的，所以光伏发电阵列无法额外设计，必须与瓦片阵列等同。这种硬性要求对光伏发电系统的发电效率有一定的影响，因为无法进行专门光伏阵列设计的太阳能瓦片在接受光照的效率和时间上往往比分离式的太阳能电池板要低