太阳能光伏建筑一体化及应用与发展前景
近年来，在可再生能源建筑应用示范政策的带动下，太阳能建筑一体化作为可再生能源建筑应用的重要方式之一，发展迅速，规模逐步增加。

太阳能光伏发电与建筑一体化是应用太阳能发电的一种新概念，在建筑为维护结构外表铺设光伏阵列提供发电。

本文给出了光伏建筑一体化（BIPV）的定义，分析了BIPV设计中的问题。

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0引言
随着石化能源的逐渐枯竭，自然环境的恶化，为了对付世界性的能源、环境、金融等危机的影响，人们对新能源的认识、开发和利用越来越广泛。

光伏应用中比较“接地气”的一种应用形式就是光伏建筑一体化建筑。

因此，其建筑形式和应用效果在一定程度上决定了人们对光伏产品的认知程度[1]。

1太阳能光伏发电
太阳能光伏发电是利用太阳能光伏电池的光生伏打原理把太阳光能直接转化为电能的发电方式[2]。

太阳能光伏发电系统由太阳能光伏电池组、太阳能控制器、蓄电池（组）组成。

如输出电源为交流220V或110V，还要装配逆变器。

在太阳能光伏发电系统中，价值最高的核心部件———太阳能光伏电池板，是将太阳辐射转换成电能的主要元件，以推动负载工作，余量可用蓄电池存储。

以环境友好、能源节约为主要特征的BIPV作为太阳能的主要应用路径之一，将建筑变成一座座小型绿色发电站，不多余占地，免去远距离电力传输与消耗。

2建筑一体化
光伏建筑一体化是我们目前面临的最棘手问题，也是最有实用意义的一个课
题，如何将太阳能光伏发电阵列安装在建筑的围护结构外表，并提供发电功能，这样可有效利用建筑外表，无需额外占用土地资源和建光伏支架等设施，也节约外饰材料（如玻璃幕墙等）；同时也使建筑物体夏季遮阳降温，降低空调的负荷，光伏建筑一体化让我们的建筑物体附有更多的功能作用。

[3]
光伏与建筑的结合有两种方式：一种是建筑与光伏系统相结合；另外一种是建筑与光伏器件相结合。

2.1建筑与光伏系统相结合。

利用屋顶资源装置太阳能发电系统是光伏建筑一体化的很好结合，这使建筑体可以得到保温，光伏设备也不占用土地资源，是目前我们大家广泛推广应用的，无论是斜面还是平面的屋顶，都已有很多的范例，这里我们不再赘述。

2.2建筑与光伏器件相结合。

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。

自古以来，材料便被视为构筑建筑的工具与手段，现在以材料为表现元素表达设计师的审美情趣、文化内涵与环保理念更成为潮流与发展趋势。

BIPV组件兼具弱光性好、高温性能好、颜色形状可订制、透光均匀、柔性可弯曲等优势，可作为完美的高科技建筑材料提供电力，更能满足各类建筑美学需求，彰显绿色建筑的环保理念。

2.3建筑材料与光伏一体化单元的研究。

以陶土材料为基板，作为光伏PV 组件的底板，组成：发电瓷砖、发电屋瓦、发电幕墙单元材料，目前我们正与陶土研究行业加强合作，一起开发光伏产品，待样品进一步成熟后推广应用。

3光伏建筑一体化优点
3.1绿色能源。

通过太阳能发电的光伏一体化建筑是真正意义上节能减排。

它使用的是全世界最洁净的太阳能，开发利用过程全部绿色化，对环境零污染。

并且，太阳能取之不尽，用之不竭，对于改善生态环境可谓是百利而无一害。

3.2不占用土地。

装设于建筑外墙或屋顶上的光伏阵列基本不占用土地资源，在“寸土寸金”城市建筑界，对土地资源基本“零占用”恰恰展现了光伏一体化建筑的优势。

而且在用电高峰的夏季，日照量最大，光伏系统发电量最大，光伏一体化建筑还能有效调节峰值，为供电系统减负。

3.3起到建筑节能作用。

当下，在国家大力倡导节能环保、追求绿色发展的背景下，BIPV的广泛应用将成为节能降耗的现实选择。

在现代城市建筑、农牧设施和市政交通设施等领域大力推进BIPV落地应用，也是光伏建筑的主要發展方向之一。

4 BIPV建筑设计中需注意的几个问题
4.1建筑的美学要求。

目前光伏市场缺乏经过特别设计能集成到建筑物的光伏产品。

大多数光伏组件都旨在最大化日光吸收，因此显现出深蓝色。

它们的外
表显示出电池和连接线，在视觉上毫无美感，使建筑环境对光伏的接受程度变得复杂。

BIPV建筑对光影要求甚高。

几十年来，建筑师一直寻求新的解决方案来定制光伏组件的颜色，使它们能融入建筑物表面。

白色引起了特别的兴趣，它因典雅、通用、外表清新而被广泛使用。

尽管存在这种需求，仍然无人能实现真正的白色太阳能组件；人们自然而然地认为这是不可能实现的，因为大多数光都会被反射。

然而CSEM开发了一种新技术，让白色太阳能组件外表不显示电池和连接线。

它是能将太阳能红外光转换为电流的太阳能电池技术，能够结合在散射全部可见光谱的同时还能传递红外光的选择性散射滤器。

基于晶体硅的任何光伏技术都可用于制造白色和有色的太阳能组件，能充分满足建筑美学要求。

4.2建筑结构与光伏组件电学性能的配合。

BIPV建筑设计首先考虑电池板的电流、电压与光伏系统设备选型要求是否一致。

而在现实生活中，建筑物外立面所呈现的几何图形往往形式各异，大小不等，要保证各组件有相同的电流和电压几乎不现实。

因此，可以采用分区、分格的方式处理建筑物的几何立面，这样可基本保证BIPV组件的电学性能与标准值近似，同时为了获得预期的立面效果，也可以借助尺寸不一的电池片进行分格。

4.3现代社会中，人们对舒适的建筑内部环境的追求越来越高，导致建筑采暖、空调等能耗日益增长；舒适的环境和高涨的能耗就像一对矛盾，难以平衡。

现在，建筑一体化（BIPV）技术的推出宣告这一切已成为过去时，这一解决方案可用太阳的能量为建筑带来绿色的电力，满足其能耗需求，有的还使用了炫彩设计，既便于安装，又为绿色建筑构建出无限的可能与活力。

5光伏建筑一体化的发展前景
随着科技的进步，BIPV新产品还将不断涌现，光伏系统的大规模应用，将促进其价格的进一步下降，光伏发电与建筑相结合将成为光伏应用最重要的领域之一，也将为越来越多的建筑师所接受并实际应用。

庞大的建筑市场与蓬勃发展的光伏发电相结合的BIPV，是光伏系统的应用由偏远农村地区进入城市的重要标志，有着广泛的发展前景[4]。

6结语
随着全世界能耗的不断上升，滥用化石能源导致的环境污染日益严重，人类在应对经济持续发展的同时，还要着重关注生态平衡的问题。

可见，我国节能减排形势严峻，发展太阳能尤其是大规模发展BIPV正当其时。

我国BIPV市场潜力巨大，同时太阳能企业技术成熟、服务完善，大规模发展条件已经具备，时机已经成熟。

统计显示，未来五年仅中国市场城市建筑BIPV可应用面积将达17.9亿平米，预计每年可发电约615亿度，实现减排二氧化碳5200万吨，相当于多种29亿棵树，减少1600万辆汽车的尾气排放，这将对改善我国能源消费结构、建设美丽中国具有积极意义。

参考文献：
[1]张雪松.《太阳能光伏电板在建筑一体化中的应用》.
[2]左元准.《晶体矽太阳能电池》.
[3]龙文志.《光伏发电与建筑一体化》.
[4]杨洪兴，周伟.《太阳能建筑一体化技术与应用》.。