探究光伏钢结构集成体系研究及嵌入模块式光伏组件研发与应用

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1、浙江大学建筑工程学院硕士学位论文光伏钢结构集成体系研究及嵌入模块式光伏组件研发与应用姓名：吴成万申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：罗尧治20100101浙江大学硕士学位论文摘要摘要随着全球能源危机的加剧以及工业化生产对能源依赖性加强，世界各国都投入大量人力、物力和财力进行可再生能源的研究。太阳能作为绿色、清洁的可再生能源主要应用形式有光热应用、光伏应用和光导照明三类，其中光伏应用是利用半导体硅材料制作的太阳能电池将光能转换成电能。本文首先从光伏应用着手，重点研究光伏技术在钢结构建筑中的集成形式。依据光伏组件与钢结构建筑的连接和施工方式，将光伏钢结构集成体系分成倾斜方阵式、幕墙框式、外挂

2、式、单点式、平卧式和贴合式六类集成体系。集成程度最高的是贴合式，最差的是倾斜方阵式。随后，提出一种嵌入模块式光伏组件设计思想，其基本思路是利用纵横向连接支架形成网格区域，将每块光伏组件直接嵌入到单个网格内，实现模块式安装，便于操作与维护。在此思路指导下，对嵌入模块式光伏组件边框、连接支架等部件进行了详细设计，研发出组件尺寸为1646mmx874mmx50mm。针对所研发的光伏组件进行了力学性能试验、发电效率与受力间关系试验以及静态水密性试验。在光伏组件中的力学性能试验中加载到第5级(2400Pa)时电池板中心点的挠度值为19．505mm，满足要求；在发电效率试验中光伏组件受力后功率最大衰减达到

3、4．65％，小于规范中规定的5％；静态水密性试验反应了嵌入模块式光伏组件具有良好的水密性性能。最后在试验论证的基础上将嵌入模块式光伏组件应用于实际示范工程中，对其光伏系统进行了详细的设计与论述。示范工程共安装548块嵌入模块式光伏组件，系统峰值功率为98．28KW，年均发电量达到9．92KWh，25使用寿命期内节约标准煤达967．5吨。关键词：光伏钢结构嵌入模块式光伏组件水密性光伏系统Il浙江大学硕士学位论文AbstractAlongwiththeintensificationoftheglobalenergycrisisandindustrialproductionforenergy—dep

4、endentstrengthening，manycountriesintheworldhaveinvestedlargeamountofmanpower,materialandfinancialresourcesinrenewableenergyresearch．Solarenergy，asagreen，cleanrenewableenergy，hasthreekindsofmainapplicationform，beingbrightthermalapplications，photovoltaicapplications，andlightguideillumination．Thephotov

5、oltaicapplicationmakesuseofthesolarcellstOconveasolarenergytoelectricalenergy,whichismadeofsemiconductorsiliconmaterial．Startingwiththephotovoltaicapplication，thispaperresearchesthePVtechnologyintegrationsystemsinsteelstructurebuilding．BasedontheconnectionandconstructionmethodbetweenPVmoduleandsteel

6、structure，theintegratedsystemsofthePVsteelstructurearedividedintosixkinds，whicharetiltedarraytype，hiddenflametype，claddingtype，singlepointtype，fiathorizontaltypeandpastedtype．Thetypeofthebestintegrateddegreeisthepastedtype．andtheworstoneisthetiltedarraytype．Then．amodularembeddedPVmodulesdesignideais

7、proposedinthepaper．ItsbasicdesignideaisthatmakinguseoflongitudinalandlateralconnectionframetOformgridarea．AndtheneveryonePVmoduleisembeddedinthesinglegriddirectly,implementingmodularinstallationinorde